CN101515183B - 一种输出过压调节电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种输出过压调节电路，用于保护电源主电路的输出电压，电源主电路包括正电压输出端、负电压输出端和输出电压调节端，输出过压调节电路包括调节端检测电路、电压检测电路、过压基准电路和过压保护电路；其中当过压保护电路动作后，关断主电路，达到过压保护的目的。将过压保护电路的运放正端与过压基准电路的输出端相耦合，从而将其运放负端采集的输出电压与一个可变的参考值比较，此参考值可随输出电压一起变化，从而实现输出电压变化时过压点也跟随变化，以使得过压保护电路的参考值可同时随着输出电压的改变而同比例地改变；进一步地，防止了输出电压调节端无限制地上调或下调，为整个电路提供了更好的保护。

Description

一种输出过压调节电路
技术领域
本发明涉及过压调节电路，更具体地说，涉及一种输出过压调节电路。
背景技术
目前很多二次电源都需要具有输出电压可调的功能，并且客户要求输出电压调节范围越来越宽，要求上、下调分别达到50%。而随之而来客户逐渐也要求过压点也跟随输出电压的大小一起变化。而目前的二次电源都是输出电压可调但过压点是恒定不变的，过压保护电压一般是通过输出电压和稳定的参考电压比较控制，基于以上实际情况，研究过压点可变电路迫在眉睫。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述输出过压调节电路中的过压点恒定不变，过压保护电路可能出现不动作，以及输出电压上调过度等缺陷，提供一种输出过压调节电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种输出过压调节电路，用于保护电源主电路的输出电压，所述电源主电路包括正电压输出端、负电压输出端和输出电压调节端，所述输出过压调节电路包括：
调节端检测电路，用于在调节输出电压时，将输出电压调节端择一地耦合到所述正电压输出端或负电压输出端；
电压检测电路，其输入端与所述正电压输出端和负电压输出端均连接；
过压基准电路，用于产生基准电压值；
过压保护电路，其运放负端耦合到电压检测电路的输出端，以读取输出电压的采样值；其运放正端耦合到过压基准电路的输出端，以读取过压基准值；其输出端与原边PWM控制芯片及外围电路相耦合，以控制电源主电路的导通或关断，即当过压保护电路动作后，关断主电路，达到过压保护的目的。
在本发明所述的输出过压调节电路中，还包括输出电压保护电路，用于读取所述输出电压调节端的电压值，当其大于一预设值时，启动所述过压保护电路。
在本发明所述的输出过压调节电路中，所述输出电压保护电路包括运算放大器U3、开关管Q1和最高过压基准设定电路，其中，
运算放大器U3的运放负端通过所述最高过压基准设定电路耦合到所述过压基准电路的输出端，其运放正端耦合到所述输出电压调节端，其输出端与开关管Q1的控制端连接；
开关管Q1的第一端接地，第二端耦合到所述过压保护电路的基准端VREFS2。
在本发明所述的输出过压调节电路中，所述最高过压基准设定电路包括电阻R9和R10，其中，
电阻R9的一端耦合到运算放大器U3的采样端，另一端耦合到所述过压基准电路；电阻R10的一端耦合到运算放大器U3的采样端，另一端接地。
在本发明所述的输出过压调节电路中，过压基准电路包括电阻R3、R6、R7和基准源U4，其中，
电阻R6的一端耦合到基准源U4的输出端，另一端分别与电阻R3和R7的一端连接；
电阻R3的另一端耦合到所述过压保护电路的运放正端；
电阻R7的另一端耦合到所述输出电压调节端。
在本发明所述的输出过压调节电路中，电压检测电路包括电阻R1和R2，其中，
电阻R1的一端与所述正电压输出端连接，另一端与电阻R2的一端连接，且两者的连接节点耦合到所述过压保护电路的运放负端；
电阻R2的另一端连接到所述负电压输出端。
在本发明所述的输出过压调节电路中，调节端检测电路包括电阻Rtrim，其一端与输出电压调节端相连接，另一端可择一地连接到所述正电压输出端或负电压输出端。
在本发明所述的输出过压调节电路中，还包括输出电压保护电路，用于读取所述过压保护电路的参考电压值，当其大于一预设值时，将所述参考电压值箝位到一预设基准值。
在本发明所述的输出过压调节电路中，所述输出电压保护电路包括运算放大器U3、开关管Q1和最高过压基准设定电路，其中，
运算放大器U3的运放负端通过所述最高过压基准设定电路耦合到所述过压基准电路的输出端，其运放正端耦合到所述过压保护电路的基准端VREFS2，其输出端与开关管Q1的控制端连接；
开关管Q1的第一端耦合到所述过压保护电路的基准端VREFS4，第二端接地。
在本发明所述的输出过压调节电路中，所述最高过压基准设定电路包括电阻R9和R10，其中，
电阻R9的一端耦合到运算放大器U3的采样端，另一端耦合到所述过压基准电路；电阻R10的一端耦合到运算放大器U3的采样端，另一端接地。
实施本发明的输出过压调节电路，具有以下有益效果：将过压保护电路的基准端耦合到过压基准电路的输出端，从而将其采样端采集的输出电压与一个可变的参考值比较，此参考值可随输出电压一起变化，从而实现输出电压变化时过压点也跟随变化，以使得过压保护电路的参考值可同时随着输出电压的改变而同比例地改变；进一步地，通过设置输出电压保护电路，检测输出电压调节端的电压值，当其大于某一预设值时，使得过压保护电路的参考电压降为零，从而强行使输出电压动作，防止了输出电压调节端无限制地上调，为整个电路提供了更好的保护；或者通过检测过压保护电路的基准端的参考电压值，当其大于一预设值时，将该参考电压值箝位到一预设基准值，使得输出电压无法再上调，从而实现对整个电路的保护。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明输出过压调节电路用于调节电源主电路的输出电压的原理框图；
图2是图1所示的输出过压调节电路的第一实施例的电路原理图；
图3是图1所示的输出过压调节电路的第二实施例的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，在本发明的输出过压调节电路中，其主要是用于对二次电源的电源主电路的输出电压进行调节，该输出过压调节电路包括调节端检测电路5、电压检测电路4、过压基准电路1和过压保护电路2；对输出电压的调节，主要是通过外部的电压反馈环电路6实现的，即改变电压反馈环电路6的参考电压值从而调节输出电压。在参考电压上引一电阻接到输出电压调节端（TRIM端），当需要输出电压上调时，将TRIM端接一电阻到正电压输出端Vout+，这样使得TRIM端电压被抬高，从而使参考电压也被抬高，因此达到输出电压上调的目的；输出电压下调即是将TRIM端接一电阻到负电压输出端Vout-（该负电压输出端连接大地AGND），通过电阻分压使得参考电压降低从而使输出电压下降。
如图1所示，电压反馈环电路6的运放正端耦合到过压基准电路1，以便从过压基准电路1得到一基准值，而其运放负端耦合到正电压输出端，在工作中，其运放负端得到采样值与该基准值进行比较，经其输出端输出一控制值给接有原边辅助电源的原边PWM控制芯片及外围电路，原边PWM控制芯片及外围电路相应地对驱动电路进行调节，由驱动电路控制电源主电路的导通占空比，从而控制电源主电路的正电压输出端和负电压输出端的输出电压。本技术方案的主要发明点在于将采样的输出电压与一个可变的参考比较，此参考可随输出电压一起变化，从而实现输出电压变化时过压点也跟随变化。因此，过压保护电路2的运放负端耦合到电压检测电路4的采样端，以读取一电压采样值，同时，其运放正端耦合到过压基准电路1，在工作中，过压基准电路1输出一基准值到过压保护电路2的运放正端，从而与采集到的采样值相比较，以确定其是否动作以对电路进行保护。
如图2所示，在本发明的第一实施例中，过压保护电路2主要包括运算放大器U2、电阻R4；电压反馈环电路6主要包括运算放大器U9，电容C2、C4、C5，电阻R11、R12和R13；过压基准电路1包括基准源U4，以及电阻R3、R6和R7；即过压保护电路2的运放正端通过电阻R3和R6耦合到基准源U4的输出端，而电压环反馈电路的运放正端通过电阻R6耦合到基准源U4的输出端。电压检测电路4包括电阻R1和R2；调节端检测电路5包括电阻Rtrim（未示出）其具体连接关系如图2所示，其中，运算放大器U2的引脚2为运放负端，以读取输出电压，引脚3为运放正端，用于提供过压保护电路2的参考电压值，实现过压点跟随输出电压可调。稳态时，电压反馈环电路6和过压保护电路2的参考电压值都不变，从而过压点也恒定不变。当输出电压通过Trim端上调时，则Trim端电压也升高，通过电阻分压使得电压反馈环电路6和过压保护电路2的参考电压值都升高，从而实现输出电压上调，也使得过压保护电路2的过压点同比例升高；当输出电压下调时，则Trim端电压降低，通过电阻分压使得电压反馈环电路6和过压保护电路2的参考电压值降低，从而实现输出电压下调，也使得过压点同比例降低；
其电路的工作原理分析如下：
当电路正常工作时，Trim端不上调或下调，则电压反馈环电路6和过压保护电路2的参考电压值等于基准电压，即Vrefs2=Vrefs3；过压点为VOVP1=Vrefs3×(R1+R2)/R2；
当输出电压下调时，即将Trim通过电阻Rtrim与地相连，通过电阻分压使得参考电压降低，参考电压Vrefs2=Vrefs3×(R7+Rtrim)/（R6+R7+Rtrim）；因此过压点为VOVP2=Vrefs2×(R1+R2)/R2=Vrefs3×(R7+Rtrim)×(R1+R2)/{（R6+R7+Rtrim）×R2}；
当输出电压上调时，即将Trim通过电阻Rtrim与正电压输出端相连，通过电阻分压使得参考电压升高，根据图2，可列出以下等式：
VOUT3=Vrefs2*(Rx+Ry)/Rx                        （1）
（VOUT3-Vrefs2）/RB=（Vrefs2-Vrefs3）/RA       （2）
其中，Rx=R2                                    （3）
Ry=R1                            （4）
RB=R7+Rtrim                      （5）
RA=R6                            （6）
联立（1）、（2）式可得：
Vrefs2=Vrefs3*RB/（RB-RARy）；
因此过压点为VOVP3=Vrefs2×(R1+R2)/R2=Vrefs3×RB×(R1+R2)/{（RB-RARy）×R2}；由此可见，输出电压在上下调变化时，过压点也跟随同比例的变化，实现了电路的过压点跟随输出电压可调变化。
本技术方案进一步的发明点在于，设置一补丁电路，即输出电压保护电路3，用于防止Trim端直接与正电压输出端短接时，Trim端的电压等于输出电压，通过电阻从而使电压反馈环电路6和过压保护电路2的参考电压都大幅度升高，当输出电压升高后，采样的电压还远小于过压保护电路2的参考电压，因此过压保护电路2不动作，失去保护作用，过压保护电路2不动作。
在图2所示的第一实施例中，该输出电压保护电路3运算放大器U3、开关管Q1和最高过压基准设定电路31，其中，运算放大器U3的运放负端通过最高过压基准设定电路31耦合到所述过压基准电路1的基准源U4的输出端，其运放正端耦合到输出电压调节端，其输出端与开关管Q1的控制端连接；开关管Q1的第一端接地，第二端耦合到所述过压保护电路2的基准端（即将电阻R3和R6的连接点作为过压保护电路2的基准端VREFS2）。具体地，该最高过压基准设定电路31包括电阻R9和R10，其中，电阻R9的一端耦合到运算放大器U3的采样端，另一端耦合到所述过压基准电路1；电阻R10的一端耦合到运算放大器U3的运放负端，另一端接地。
其电路工作原理如下：当Trim端上调时，Trim端的电压和过压保护电路2的参考电压都升高，但当Trim端上调到一定程度，使得Trim端的电压大于某一基准电压时，通过运算放大器U3使得开关管Q1导通，过压保护电路2的参考电压降为零，从而强行使过压保护电路2动作。该输出电压保护电路3防止了Trim端无限制地上调或下调，对电路起到保护作用。
在图3所示的第二实施例中，该输出保护电路包括运算放大器U3、开关管Q1和最高过压基准设定电路31，其中，运算放大器U3的运放负端通过最高过压基准设定电路31耦合到所述过压基准电路1的基准源U4的输出端，其运放正端耦合到过压保护电路2的基准端VREFS2，其输出端与开关管Q1的控制端连接；开关管Q1的第一端耦合到过压保护电路的基准端VREFS4，第二端接地。最高过压基准设定电路31包括电阻R9和R10，其中，电阻R9的一端耦合到运算放大器U3的运放负端，另一端耦合到过压基准电路1；电阻R10的一端耦合到运算放大器U3的运放负端，另一端接地。在该实施例中，当输出电压上调时，Trim端电压升高使得Vrefs2电压升高。当Vrefs2电压大于某一基准电压时，通过运算放大器U3输出高电平使得开关管Q1动作，从而将Vrefs2嵌位在某一基准电压上，因此输出电压就无法再上调，从而实现了保护。
本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (10)

1.一种输出过压调节电路，用于保护电源主电路的输出电压，所述电源主电路包括正电压输出端、负电压输出端和输出电压调节端，其特征在于，所述输出过压调节电路包括：
调节端检测电路，用于在调节输出电压时，将输出电压调节端择一地耦合到所述正电压输出端或负电压输出端；
电压检测电路，其输入端与所述正电压输出端和负电压输出端均连接；
过压基准电路，用于产生基准电压值；
过压保护电路，其运放负端耦合到电压检测电路的输出端，以读取输出电压的采样值；其运放正端耦合到过压基准电路的输出端，以读取过压基准值；其输出端与原边PWM控制芯片及外围电路相耦合，以控制电源主电路的导通或关断。
2.根据权利要求1所述的输出过压调节电路，其特征在于，还包括输出电压保护电路，用于读取所述输出电压调节端的电压值，当其大于一预设值时，启动所述过压保护电路。
3.根据权利要求2所述的输出过压调节电路，其特征在于，所述输出电压保护电路包括运算放大器U3、开关管Q1和最高过压基准设定电路，其中，
运算放大器U3的运放负端通过所述最高过压基准设定电路耦合到所述过压基准电路的输出端，其运放正端耦合到所述输出电压调节端，其输出端与开关管Q1的控制端连接；
开关管Q1的第一端接地，第二端耦合到所述过压保护电路的基准端VREFS2。
4.根据权利要求3所述的输出过压调节电路，其特征在于，所述最高过压基准设定电路包括电阻R9和R10，其中，
电阻R9的一端耦合到运算放大器U3的运放负端，另一端耦合到所述过压基准电路；电阻R10的一端耦合到运算放大器U3的运放负端，另一端接地。
5.根据权利要求1~4任一所述的输出过压调节电路，其特征在于，过压基准电路包括电阻R3、R6、R7和基准源U4，其中，
电阻R6的一端耦合到基准源U4的输出端，另一端分别与电阻R3和R7的一端连接；
电阻R3的另一端耦合到所述过压保护电路的运放正端；
电阻R7的另一端耦合到所述输出电压调节端。
6.根据权利要求1~4任一所述的输出过压调节电路，其特征在于，电压检测电路包括电阻R1和R2，其中，
电阻R1的一端与所述正电压输出端连接，另一端与电阻R2的一端连接，且两者的连接节点耦合到所述过压保护电路的运放负端；
电阻R2的另一端连接到所述负电压输出端。
7.根据权利要求1~4任一所述的输出过压调节电路，其特征在于，调节端检测电路包括电阻Rtrim，其一端与输出电压调节端相连接，另一端可择一地连接到所述正电压输出端或负电压输出端。
8.根据权利要求1所述的输出过压调节电路，其特征在于，还包括输出电压保护电路，用于读取所述过压保护电路的参考电压值，当其大于一预设值时，将所述参考电压值箝位到一预设基准值。
9.根据权利要求8所述的输出过压调节电路，其特征在于，所述输出电压保护电路包括运算放大器U3、开关管Q1和最高过压基准设定电路，其中，
运算放大器U3的运放负端通过所述最高过压基准设定电路耦合到所述过压基准电路的输出端，其运放正端耦合到所述过压保护电路的基准端VREFS2，其输出端与开关管Q1的控制端连接；
开关管Q1的第一端耦合到所述过压保护电路的基准端VREFS4，第二端接地。
10.根据权利要求9所述的输出过压调节电路，其特征在于，所述最高过压基准设定电路包括电阻R9和R10，其中，
电阻R9的一端耦合到运算放大器U3的运放负端，另一端耦合到所述过压基准电路；电阻R10的一端耦合到运算放大器U3的运放负端，另一端接地。
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Patentee before: Aimosheng Network Energy Source Co., Ltd.