CN101068095A - 一种开关电源输出电压调节的方法及实现电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关电源输出电压的调节方法及实现电路。该方法是以脉宽调制信号(PWM)作为输入信号，通过滤波电路将其转化为电压信号；利用该电压的高低通过调节电阻对输出的反馈信号进行调节从而改变开关电源的输出电压。其电路包括分压电阻R1、R2、调节电阻R3、比较放大电路，滤波电路；所述滤波电路的输入端接PWM脉宽输入信号，其输出端接调节电阻R3的一端，所述分压电阻R1的一端接电压输出端，另一端通过分压电阻R2接地；所述调节电阻R3的另一端连接在分压电阻R1与分压电阻R2的中点，所述比较放大电路的输入端接在分压电阻R1与分压电阻R2的中点。本发明调节PWM的占空比来实现对电源输出电压的大小进行调节，从而大大降低了成本。

Description

一种开关电源输出电压调节的方法及实现电路
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种开关电源输出电压调节的方法及实现电路。
在目前的电源产品中要使电源的输出电压可变有两种方法可以实现：
一)通过可调电阻调节反馈采样电阻的阻值来实现对输出电压的调节。其原理示意如图1所示。由R1、R2、R4组成输出电压采样电路，Amp1作为与基准比较的放大电路，它可以由431构成，也可以用集成运放构成。通过调节可调电子R4，分配采样电路上下两端的阻值来实现对输出电压的调节。但这种电压调节的缺点是，可调电位器易受温度、温度、盐度、尘、空气污染、海拔等因素影响，产生电阻值的漂移，从而使输出电压产生漂移。
二)数字调压。通过向反馈点灌电流或从反馈点吸电流来调节输出电压。其原理示意如图2所示。数模转换器(D/A)通过R3向反馈点(R1、R2连接点)灌电流或从反馈点吸电流来改变电源的输出电压。所以对电源输出电压调节能力的大小由调节电阻R3的大小以及D/A的输出电压的范围来决定。这种调压方式对电压的调节稳定，不受温度和湿度等环境因素的影响。但是成本高，需要一个数字模拟转换器，对于大批量的生产来说，会增加不必要的开支。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种开关电源输出电压调节的方法及实现电路，使得电压的调节稳定且成本低。
为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种开关电源输出电压调节的方法，以脉宽调制信号(PWM)作为输入信号，通过滤波电路将其转化为电压信号；。利用该电压的高低通过调节电阻对输出的反馈信号进行调节，从而达到来调节开关电源输出电压的目的。
一种开关电源输出电压调节的实现电路，包括分压电阻R1、R2、调节电阻R3、比较放大电路，滤波电路；所述滤波电路的输入端接PWM脉宽输入信号，其输出端接调节电阻R3的一端，所述分压电阻R1的一端接电压输出端，另一端通过分压电阻R2接地；所述调节电阻R3的另一端连接在分压电阻R1与分压电阻R2的中点，所述比较放大电路的输入端接在分压电阻R1与分压电阻R2的中点。
其中，所述滤波电路包括电阻R4、电容C1；所述电阻R4的一端接PWM脉宽输入信号，另一端通过电容C1接地；电阻R4和电容C1的中点电连接在调节电阻R3上。
其中，还包括运放Amp2，所述运放Amp2的正向输入端接在电阻R4和电容C1的中点，反向输入端与其控制端短接，其控制端还与调节电阻R3相连。
其中，还包括三极管Q1、Q2，电阻R5、R6；所述三极管Q1的基极与电阻R4和电容C1的中点相连，其发射极通过电阻R5连接在电源VCC上，所述三极管Q2的发射极通过电阻R6与三极管Q1的集电极相连，并接地；三极管Q2的集电极接在电源VCC上，其基极与三极管Q1的发射极相连，三极管Q2的发射极连接在调节电阻R3上。
其中，所述比较放大电路包括运放Amp1，所述运放Amp1正向输入端接参考电压Ref，其反向输入端接在分压电阻R1与分压电阻R2的中点。
本发明相对于可调电阻调节电压的方式，它解决电源输出电压受外界环境变化的影响的问题，使得电压调节稳定；相对于传统的数字调节电压的方式，通过使用PWM输出加滤波电路代替传统的D/A，调节PWM的占空比来实现对电源输出电压的大小进行调节，从而大大降低了成本。
附图说明
图1为现有的电源输出电压调节方式一；
图2为现有的电源输出电压调节方式二；
图3为本发明电源输出电压调节电路原理图；
图4为本发明实施例一电路原理图；
图5为本发明实施例二电路原理图；
图6为本发明实施例三电路原理图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：通过使用PWM输出加滤波电路代替传统的D/A，调节PWM的占空比来实现对电源输出电压的大小进行调节。
为便于对本发明进一步理解，现结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
请参阅图3所示，包括滤波电路301、分压电阻R1、R2、调节电阻R3、比较放大电路302；滤波电路301的输入端接PWM脉宽输入信号，其输出端接调节电阻R3的一端，分压电阻R1的一端接电压输出端，另一端通过分压电阻R2接地；调节电阻R3的另一端连接在分压电阻R1与分压电阻R2的中点，比较放大电路302的正向输入端接参考电压Vref，其反向输入端接在分压电阻R1与分压电阻R2的中点。
请参阅图4所示，在图3的基础上滤波电路401由R4、C1组成，电阻R4的一端接PWM脉宽输入信号，另一端通过电容C1接地；电阻R4和电容C1的中点连接在调节电阻R3上。
图4中电路工作原理：PWM输出加滤波电路代替传统的D/A。通过滤波RC网络将输出的PWM波形转换为直流电压，其电压的大小与PWM的占空比成正比。PWM波信号可由MCU或DSP等数字控制芯片产生。滤波电路由R4、C1组成，调节电阻R3直接连在滤波电路的输出端。同时要满足两个必要条件：1、R3的阻值要远大于R4，这样才能忽略负载效应，PWM滤波后的电压才会与PWM的占空比的大小近似成正比；2、R4和C1组成的滤波网络的时间常数要足够大，使滤波后的直流电压的纹波足够小，不影响电源电压的输出纹波。
请参阅图5所示，在图4的基础上，滤波电路的输出端增加了一个由运放Amp2搭成的射随器电路，运放Amp2的正向输入端接在电阻R4和电容C1的中点，反向输入端与其控制端短接，其控制端还与调节电阻R3相连。增加射随器的目的是为了增加PWM输出滤波后的直流电压的驱动能力减小负载效应。
请参阅图6所示，在图4的基础上，滤波电路的输出端增加了由两个三级管组成的射随器电路，三极管Q1的基极与电阻R4和电容C1的中点相连，其发射极通过电阻R5连接在电源VCC上，三极管Q2的发射极通过电阻R6与三极管Q1的集电极相连，并接地；三极管Q2的集电极接在电源VCC上，其基极与三极管Q1的发射极相连，三极管Q2的发射极连接在调节电阻R3上。图中使用了Q1和Q2两个三级管的目的是为了消除环境温度对基极和发射极之间压降大小的影像。
以上对本发明所提供的一种开关电源输出电压调节的方法及实现电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1、一种开关电源输出电压调节的方法，其特征在于，以脉宽调制信号PWM作为输入信号，通过滤波电路将其转化为电压信号；利用该电压的高低通过调节电阻对输出的反馈信号进行调节从而改变开关电源输出电压。
2、一种开关电源输出电压调节的实现电路，包括分压电阻R1、R2、调节电阻R3、比较放大电路，其特征在于，还包括滤波电路；所述滤波电路的输入端接PWM脉宽输入信号，其输出端接调节电阻R3的一端，所述分压电阻R1的一端接电压输出端，另一端通过分压电阻R2接地；所述调节电阻R3的另一端连接在分压电阻R1与分压电阻R2的中点，所述比较放大电路的输入端接在分压电阻R1与分压电阻R2的中点。
3、根据权利要求2所述的开关电源输出电压调节的实现电路，其特征在于，所述滤波电路包括电阻R4、电容C1；所述电阻R4的一端接PWM脉宽输入信号，另一端通过电容C1接地；电阻R4和电容C1的中点电连接在调节电阻R3上。
4、根据权利要求3所述的开关电源输出电压调节的实现电路，其特征在于，还包括运放Amp2，所述运放Amp2的正向输入端接在电阻R4和电容C1的中点，反向输入端与其控制端短接，其控制端还与调节电阻R3相连。
5、根据权利要求3所述的开关电源输出电压调节的实现电路，其特征在于，还包括三极管Q1、Q2，电阻R5、R6；所述三极管Q1的基极与电阻R4和电容C1的中点相连，其发射极通过电阻R5连接在电源VCC上，所述三极管Q2的发射极通过电阻R6与三极管Q1的集电极相连，并接地；三极管Q2的集电极接在电源VCC上，其基极与三极管Q1的发射极相连，三极管Q2的发射极连接在调节电阻R3上。
6、根据权利要求2至5任一项所述的开关电源输出电压调节的实现电路，其特征在于，所述比较放大电路包括运放Amp1，所述运放Amp1正向输入端接参考电压Ref，其反向输入端接在分压电阻R1与分压电阻R2的中点。
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