CN101944842B - 开关电源输出直流电压滤波方法及滤波装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电源技术领域，提供了一种开关电源输出直流电压滤波方法及滤波装置，所述的滤波装置包括开关控制单元、比较器和取样反馈单元，其中：所述的取样反馈单元用来从所述开关控制单元的输出端取样纹波电压后输出到所述比较器，所述比较器用来将取样的纹波电压与设定的基准值进行比较，将比较结果传输到所述开关控制单元，所述开关控制单元的输入端输入开关电源输出的带纹波的直流电压，用来根据比较结果控制所述开关电源输出的带纹波的直流电压通断。
Description
技术领域
本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种滤波装置。
背景技术
在开关电源领域中，人们要取得直流输出电压电流一般经过以下五个步骤：1.经过开关管驱动后的交流信号输入变压器初级侧；2.输入的交流信号经过变压器转换，在变压器次级侧输出幅度不同的交流信号；3.次级侧交流信号经过二极管整流；4.二极管整流后的信号再通过电感减小其电流峰值；5.通过电感后的信号经过电容的滤波，输出直流信号。
由于变压器工作在开关模式下，输出的只是一个相对的“直流信号”，实际上这个“直流信号”是存在一定幅度的纹波电压，并非为理想的直流信号。如果纹波电压过大，就可能会对后面的信号处理电路产生干扰，出现杂音等干扰甚至造成误动作。
为解决上述的纹波问题，现有的技术方案一般采用的都是一些类似加大滤波电容等的辅助方法，由于电容滤波效果有限，所以作用并不明显，尤其是针对开关电源在不同负载条件下纹波幅度差异很大的情况，现有技术尚未解决。
因此，需要一种技术方案，以解决开关电源输出信号的纹波问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种开关电源输出直流电压滤波方法及滤波装置，旨在解决开关电源输出的直流电压中的纹波问题。
本发明是这样实现的，一种滤波装置，所述的滤波装置包括开关控制单元、比较器和取样反馈单元，所述的开关控制单元包括场效应管，所述的比较器包括三极管，所述取样反馈单元包括电阻R1、电阻R2和电容C2，其中：
所述场效应管的栅极连接所述比较器的输出端，所述场效应管的源极输入所述开关电源输出的带纹波的直流电压，所述场效应管的漏极连接所述取样反馈单元；所述的取样反馈单元用来从所述开关控制单元的输出端取样纹波电压后输出到所述比较器，所述比较器用来将取样的纹波电压与设定的基准值进行比较，将比较结果传输到所述开关控制单元，所述开关控制单元的输入端输入开关电源输出的带纹波的直流电压，用来根据比较结果控制所述开关电源输出的带纹波的直流电压通断；若所述三极管截止，所述开关控制单元用来截止所述开关电源输出的带纹波的直流电压；若所述三极管导通，所述开关控制单元用来导通所述开关电源输出的带纹波的直流电压。
更具体的，所述比较器用来将取样的纹波电压与设定的基准值进行比较，如果所述的纹波电压大于所述基准值，所述开关控制单元用来截止所述开关电源输出的带纹波的直流电压，如果所述的纹波电压小于所述基准值，所述开关控制单元用来导通所述开关电源输出的带纹波的直流电压。
更具体的，如果所述取样反馈单元取样的纹波电压大于0，所述三级管的发射极-基极偏置电压小于0.6V，所述三级管截至，所述开关控制单元用来截止所述开关电源输出的带纹波的直流电压，如果所述取样反馈单元取样的纹波电压为0，所述三级管的发射极-基极偏置电压等于0.6V，所述三级管导通，所述开关控制单元用来导通所述开关电源输出的带纹波的直流电压。
本发明克服现有技术的不足，提供的技术方案并不是直接在主输出上滤除纹波，而是采用将主输出纹波作为比较信号送入比较器进行比较，进而控制主输出，最终使主输出平缓的方法。本发明提供的技术方案可以不受负载大小影响，在各种负载状态下都能明显改善纹波；本发明结构简单，电路工作稳定性好，具有精度高、稳定性好、价格便宜和易于实现的特点。
附图说明
图1是本发明实施例提供的滤波装置原理图；
图2是本发明实施例提供的滤波装置电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供的滤波装置包括开关控制单元、比较器和取样反馈单元，其中：取样反馈单元与开关控制单元输出端和比较器相连，用来从开关控制单元的输出端取样纹波电压后输出到比较器，比较器用来将取样的纹波电压与设定的基准值进行比较，将比较结果传输到开关控制单元，开关控制单元的输入端输入开关电源输出的带纹波的直流电压（本发明中称输入直流电压），用来根据比较结果控制输入直流电压的通断。
取样反馈单元将从开关控制单元的输出端取样的纹波电压输出到比较器，比较器将取样的纹波电压与设定的基准值进行比较，将比较结果传输到开关控制单元，当取样的纹波电压值大于基准值时，开关控制单元将关断，输出截止；当输出截止后，从开关控制单元输出端取样的纹波电压值变为0，取样的纹波电压小于或者等于基准值，开关控制单元将导通，输出直流电压等于输入直流电压，可以再一次从开关控制单元的输出端取样纹波电压送比较器比较，当取样的纹波电压值大于基准值时，开关控制单元将关断，输出截止，不断重复上述的流程，开关控制单元快速导通和关断，从而对纹波不断进行抑制，实现降低纹波电压的作用。
当比较器中用来与取样的纹波电压比较的基准值设定为0时，只要输入直流电压中有纹波，开关控制器将关断，输出截止；当输出截止后，从开关控制单元输出端取样的纹波电压值变为0，比较器中设定的基准值也等于0，开关控制单元将导通，输出直流电压等于输入直流电压，当开关控制单元输出端的直流电压存在纹波时，从开关控制单元输出端取样的纹波电压值大于0，大于比较器中设定的基准值0，开关控制器将关断，输出截止。
本发明实施例提供的滤波装置具体电路图如图2所示，其中：
开关控制单元采用Q202（N沟耗尽型场效应管），其输入（源极）为带较大纹波的24V直流电压，输出为滤波后的24V直流电压；
比较器采用电容C1和Q201（NPN型三极管），电容C1的正极连接三级管Q201的发射极，负极接地，比较器的输入为稳定的33V直流电压，经电解电容C1滤波后送入三极管Q201的发射极，Q201的集电极与场效应管Q202的栅极连接；
取样反馈单元包括电阻R1、电阻R2和电容C2，其中，电容C2的正极与电阻R1和电阻R2的一端相连后连接场效应管Q202的输出端（漏极），电容C2的负极与电阻R2的另一端相连后连接三级管Q201的基极，电阻R1另一端连接场效应管Q202的栅极。
当场效应管Q202的输入端输入的24V直流电压无纹波的情况下，A点电压低于33V，三极管Q201导通，A点电压为33-0.6=32.4V，此时B点也就是场效应管Q202的栅极电压为33V，场效应管Q202导通，输出24V直流电压。
当场效应管Q202的输入端输入的24V直流电压有较大纹波时，由于场效应管Q202导通，该纹波将被传输到其输出端，此时C点上的纹波电压会通过电容C2耦合到其负极，也就是A点上，此时A点上的电压为32.4V与纹波电压的叠加。
无纹波状态下A点上的电压为32.4V，由于叠加了纹波电压，三极管Q201的发射极-基极偏置电压小于0.6V，三极管Q201截止，场效应管Q202栅极电压低于24V，场效应管Q202截止。
由于场效应管Q202截止，C点电压降低，A点电压也随之降低，从而使三级管Q201再次导通，场效应管Q202栅极电压恢复至33V，输出恢复正常。
上述的过程不断循环反复，场效应管Q202不断的导通/截止，从而降低其输出端的纹波电压。
开关电源在不同负载条件下的纹波幅度会有很大差异，这个问题一直难以解决，而本发明提供的技术方案可以不受负载大小影响，在各种负载状态下都能明显改善纹波。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种滤波装置，其特征在于，所述的滤波装置包括开关控制单元、比较器和取样反馈单元，所述开关控制单元包括场效应管，所述的比较器包括三极管，所述取样反馈单元包括电阻R1、电阻R2和电容C2，其中：
所述场效应管的栅极连接所述比较器的输出端，所述场效应管的源极输入所述开关电源输出的带纹波的直流电压，所述场效应管的漏极连接所述取样反馈单元；所述的取样反馈单元用来从所述开关控制单元的输出端取样纹波电压后输出到所述比较器，所述比较器用来将取样的纹波电压与设定的基准值进行比较，将比较结果传输到所述开关控制单元，所述开关控制单元的输入端输入开关电源输出的带纹波的直流电压，用来根据比较结果控制所述开关电源输出的带纹波的直流电压通断；若所述三极管截止，所述开关控制单元用来截止所述开关电源输出的带纹波的直流电压；若所述三极管导通，所述开关控制单元用来导通所述开关电源输出的带纹波的直流电压。
2.根据权利要求1所述的滤波装置，其特征在于，所述比较器用来将取样的纹波电压与设定的基准值进行比较，如果所述的纹波电压大于所述基准值，所述开关控制单元用来截止所述开关电源输出的带纹波的直流电压，如果所述的纹波电压小于所述基准值，所述开关控制单元用来导通所述开关电源输出的带纹波的直流电压。
3.根据权利要求1所述的滤波装置，其特征在于，如果所述取样反馈单元取样的纹波电压大于0，所述三级管的发射极-基极偏置电压小于0.6V，所述三级管截至，所述开关控制单元用来截止所述开关电源输出的带纹波的直流电压，如果所述取样反馈单元取样的纹波电压为0，所述三级管的发射极-基极偏置电压等于0.6V，所述三级管导通，所述开关控制单元用来导通所述开关电源输出的带纹波的直流电压。
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