CN103023331A - 高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路包括光输入电路、电流差检测电路、电流差输出电路及基准电流输入电路；所述光输入电路与所述电流差检测电路连接；所述电流差检测电路与所述基准电流输入电路连接；所述电流差输出电路与所述电流差检测电路连接。本发明提供的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路，由于省去了高压部分供电和电源隔离部分，省去了电压设置信号至误差放大器的部分，从而简化了电路，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及电压检测技术领域，特别涉及一种高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路。
背景技术
高压开关电源是半导体制造设备中的重要组件，广泛使用于注入机、ALD（Atomic layer deposit，原子层沉积）、刻蚀机等等设备。在半导体制造设备中，要求高压开关电源必须符合以下两个特征：1. 具有可控制输出电压的功能，在外部信号的控制下，电源应可以输出几十伏直至几千伏的任意电压。2. 高压输出端与供电端在电气上完全隔离，以实现电源极性可变，并保证人员与设备的安全。
高压开关电源的整体结构如图1所示。输入的电源经工频整流滤波后，由功率驱动器产生高频交流电，驱动变压器实现升压，再通过高频整流滤波电路变为高压直流电作为高压开关电源的最终输出。电压检测电路在整个高压开关电源中的作用是测量最终输出的电压，并传送给反馈控制电路，反馈控制电路根据输出电压调节功率驱动器上的高频交流电参数，从而调节最终输出电压，使其稳定在设定值。根据半导体制造设备的要求，电压检测电路必须是隔离式的，也就是说它在电源输入一边和在高压输出一边的电路之间，没有任何电气连接。
在现有技术中，一种方案的高压开关电源的电压电流检测控制电路如图2所示。高压输出经分压电阻R1、R2分压后，与电压设置信号进行误差放大，再传送至主控电路。该方案至少需要三处跨越高压输出一边与电源输入一边，必须进行如下隔离：
1.电压设置信号传送至误差放大器，需要保持其电压信息，必须由线性光耦进行隔离。
2.误差放大器至主控电路的信号需要由光耦合器进行隔离。
3.误差放大器和线性光耦在高压输出一边需要由电源供电，而该供电电源必须由电源输入一边提供，而且与电源输入一边隔离。
如果将误差放大器置于电源输入一边，可以省去误差放大器之后的光耦合器，但必须在分压后的高压信号与误差放大器之间使用线性光耦进行隔离，如图3所示的现有技术第二种方案。
可见，现有技术方案比较复杂，需要多个隔离器件，其中线性光耦成本较高；若要隔离数千伏的电压，电源隔离部分较难实现。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种简化电路，降低成本的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路。
根据本发明的一个方面，提供一种高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路包括光输入电路、电流差检测电路、电流差输出电路及基准电流输入电路；所述光输入电路与所述电流差检测电路连接；所述电流差检测电路与所述基准电流输入电路连接；所述电流差输出电路与所述电流差检测电路连接。
进一步地，所述光输入电路包括电阻R1、光耦合器 OC1中的发光二极管；所述电阻R1与所述光耦合器OC1中的发光二极管串联。
进一步地，所述电流差检测电路包括光耦合器OC1中的光敏器件、光耦合器OC2中的光敏器件、电阻R2及电阻R3；所述光耦合器OC1中的光敏器件与所述电阻R2连接；所述光耦合器OC2中的光敏器件与所述电阻R3连接；所述R2与所述R3并联，并都接地。
进一步地，所述电流差输出电路包括输出电流Ic的电流输入端、光耦合器OC2中的发光二极管；所述电流输入端与所述光耦合器OC2中的发光二极管连接；所述光耦合器OC2中的发光二极管接地。
进一步地，所述基准电流输入电路是运算放大器A1；所述运算放大器A1的反相输入端连接在所述光耦合器OC1中的光敏器件与所述电阻R2之间；所述运算放大器A1的同相输入端连接在所述R3与所述光耦合器OC2中的光敏器件之间。
进一步地，所述光敏器件包括光敏二极管、光敏三极管或光敏达林顿晶体管。
本发明提供的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路，由于省去了高压部分供电和电源隔离部分，省去了电压设置信号至误差放大器的部分，从而简化了电路，降低成本。
附图说明
图1是高压开关电源的结构框图；
图2是一现有高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路的结构示意图；
图3是另一现有高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路用在高压开关电源的结构示意图。
本发明目的、功能及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
如图4所示，本发明实施例提供的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路包括光输入电路1、电流差检测电路2、电流差输出电路3及基准电流输入电路。其中，光输入电路1与电流差检测电路2连接。电流差检测电路2与基准电流输入电路连接4。电流差输出电路3与电流差检测电路2连接。光输入电路1包括电阻R1、光耦合器 OC1中的发光二极管，电阻R1与光耦合器OC1中的发光二极管串联。电流差检测电路2包括光耦合器OC1中的光敏器件、光耦合器OC2中的光敏器件、电阻R2及电阻R3。光耦合器OC1中的光敏器件与电阻R2连接，光耦合器OC2中的光敏器件与电阻R3连接。R2与R3并联，并都接地。电阻R1接收光耦合器OC1输出的电流得到电压VR1。电阻R2接收光耦合器OC2输出的电流得到电压VR2。运算放大器A1将电阻R2和R3上电压之差VR2-VR3放大，放大后的电压传送给主控电路。电流差输出电路3包括输出电流Ic的电流输入端、光耦合器OC2中的发光二极管，电流输入端与所述光耦合器OC2中的发光二极管连接，光耦合器OC2中的发光二极管接地。基准电流输入电路4是运算放大器A1，运算放大器A1的反相输入端连接在,光耦合器OC1中的光敏器件与电阻R2之间。运算放大器A1的同相输入端连接在R3与光耦合器OC2中的光敏器件之间。光敏器件包括光敏二极管、光敏三极管或光敏达林顿晶体管。
在该实施例中，隔离式电压、电流检测与控制的原理是，光耦合器OC1的输入端采集待检测的电压、电流，并转换为光耦合器OC1的输出电流。图4中，光耦合器OC1输入端产生的电压降相对于高压电源输出电压可以忽略，所以光耦合器OC1输入端中的电流(即电阻R1中的电流)等于高压输出电压（HV+与HV-之间的电压，记为Vh）除以电阻R1的阻值；光耦合器OC2输入端采集基准电流，并转换为光耦合器OC2的输出电流。图4中，Ic是基准电流，它用来设置高压开关电源最终的输出电压，光耦合器OC2输入端的电流等于Ic。电流差检测电路中的电阻R2、R3对OC1、OC2的输出电流进行采样，由电流差输出电路的运算放大器A1进行放大，传送至主控电路。在本例中，隔离式电压检测控制电路与开关电源中主控电路、功率驱动器、变压器、高频整流电路整体构成一个负反馈环路。该负反馈环路的作用是调节开关电源的高压输出端电压，使得光耦合器OC1、OC2输入端的电流相等；此时高压输出端电压Vh=Ic*R1。
本发明实施例提供的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路相对图3所示的隔离式电压电流检测控制电路，省去了高压部分供电和电源隔离部分，省去了电压设置信号至误差放大器的部分，省去了误差放大器部分并由运算放大器A1兼任误差放大器功能。该隔离式电压电流检测控制电路适用于对成本和体积有较高要求的场合；适用于需要用电流信号设置高压输出电压的场合，例如用电流模式的数字模拟转换器(DAC)。
如图5所示，本发明实施例提供的高压开关电源，其包括图4所示的隔离式电压电流检测控制电路。该高压开关电源输出电压范围0~2KV，输出电压由0~2mA电流控制，输出端限流保护电流20mA。可运用图4所示的隔离式电压电流检测控制电路测量和控制高压输出端的电压。该高压开关电源还包括由电阻R4、R5、R6、R7、光耦合器OC3及光耦合器OC4构成的另一隔离式电流检测电路。
隔离式高压电压检测控制电路、主控电路、功率驱动器、变压器、高频整流电路构成一个反馈控制环，使高压开关电源输出一个受电流Ic控制的电压Vh，满足Vh=Ic*1MΩ，即1mA对应1KV。隔离式高压电流检测电路与过流保护电路实现过流保护功能，当电流即将超过20mA时，通过主控电路降低开关电源的输出电压，将电流限制在20mA。
本发明实施例提出的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路不需要线性光耦，也不需要在高压输出端供电，且能有效检测和控制高压输出电压。本发明的方案不仅仅局限于隔离式电压测量控制，对高压侧电路稍作修改，同样可以用于隔离式电流测量控制、功率测量控制等所有需要高压端与供电端隔离的场合；本发明的方案不仅仅用于高压开关电源，同样可以用于隔离式信号采集、隔离式传感器等所有具有“前后级隔离”和“前级不需要供电”这两项要求的场合。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路，其特征在于，包括：
光输入电路、电流差检测电路、电流差输出电路及基准电流输入电路；
所述光输入电路与所述电流差检测电路连接；所述电流差检测电路与所述基准电流输入电路连接；所述电流差输出电路与所述电流差检测电路连接。
2.根据权利要求1所述的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路，其特征在于，所述光输入电路包括：
电阻R1、光耦合器 OC1中的发光二极管；所述电阻R1与所述光耦合器OC1中的发光二极管串联。
3.根据权利要求1所述的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路，其特征在于，所述电流差检测电路包括：
光耦合器OC1中的光敏器件、光耦合器OC2中的光敏器件、电阻R2及电阻R3；
所述光耦合器OC1中的光敏器件与所述电阻R2连接；所述光耦合器OC2中的光敏器件与所述电阻R3连接；所述R2与所述R3并联，并都接地。
4.根据权利要求3所述的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路，其特征在于，所述电流差输出电路包括：
输出电流Ic的电流输入端、光耦合器OC2中的发光二极管；所述电流输入端与所述光耦合器OC2中的发光二极管连接；所述光耦合器OC2中的发光二极管接地。
5.根据权利要求4所述的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路，其特征在于：
所述基准电流输入电路是运算放大器A1；所述运算放大器A1的反相输入端连接在所述光耦合器OC1中的光敏器件与所述电阻R2之间；所述运算放大器A1的同相输入端连接在所述R3与所述光耦合器OC2中的光敏器件之间。
6.根据权利要求3-5任一项所述的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路，其特征在于：
所述光敏器件包括光敏二极管、光敏三极管或光敏达林顿晶体管。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103955142A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-07-30 | 国家电网公司 | 一种风机控制器实时试验系统的接口电路改进方法 |
| CN104502677A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-04-08 | 华为技术有限公司 | 检测电压变化的方法和装置 |
| CN104569850A (zh) * | 2013-10-23 | 2015-04-29 | 上海航天设备制造总厂 | 一种开关电源检测系统电路 |
| CN106817120A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-06-09 | 四川赛科安全技术有限公司 | 具有增强总线驱动能力和设备短路保护功能的驱动电路 |
| CN113866662A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-31 | 石家庄通合电子科技股份有限公司 | 开关电源输出电流检测电路及开关电源 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1503378A (zh) * | 2002-11-25 | 2004-06-09 | ƽ | 用于检测入射光的光检测器及方法 |
| CN1713500A (zh) * | 2004-06-14 | 2005-12-28 | 厦门华侨电子企业有限公司 | 可调控输出电压的开关电源 |
| CN101060286A (zh) * | 2007-03-14 | 2007-10-24 | 崇贸科技股份有限公司 | 电源转换器的输出电流控制电路以及电源检测电路 |
| CN101923111A (zh) * | 2009-06-11 | 2010-12-22 | 北京中纺锐力机电有限公司 | 直流母线电压隔离检测电路 |
| CN102163920A (zh) * | 2010-02-24 | 2011-08-24 | 三美电机株式会社 | 电源控制用半导体集成电路以及绝缘型直流电源装置 |
| CN201947245U (zh) * | 2010-11-02 | 2011-08-24 | 杭州电子科技大学 | 带隔离的i/v变换电路 |
-
2011
- 2011-09-28 CN CN201110299559.5A patent/CN103023331B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1503378A (zh) * | 2002-11-25 | 2004-06-09 | ƽ | 用于检测入射光的光检测器及方法 |
| CN1713500A (zh) * | 2004-06-14 | 2005-12-28 | 厦门华侨电子企业有限公司 | 可调控输出电压的开关电源 |
| CN101060286A (zh) * | 2007-03-14 | 2007-10-24 | 崇贸科技股份有限公司 | 电源转换器的输出电流控制电路以及电源检测电路 |
| CN101923111A (zh) * | 2009-06-11 | 2010-12-22 | 北京中纺锐力机电有限公司 | 直流母线电压隔离检测电路 |
| CN102163920A (zh) * | 2010-02-24 | 2011-08-24 | 三美电机株式会社 | 电源控制用半导体集成电路以及绝缘型直流电源装置 |
| CN201947245U (zh) * | 2010-11-02 | 2011-08-24 | 杭州电子科技大学 | 带隔离的i/v变换电路 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104569850A (zh) * | 2013-10-23 | 2015-04-29 | 上海航天设备制造总厂 | 一种开关电源检测系统电路 |
| CN103955142A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-07-30 | 国家电网公司 | 一种风机控制器实时试验系统的接口电路改进方法 |
| CN104502677A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-04-08 | 华为技术有限公司 | 检测电压变化的方法和装置 |
| CN106817120A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-06-09 | 四川赛科安全技术有限公司 | 具有增强总线驱动能力和设备短路保护功能的驱动电路 |
| CN106817120B (zh) * | 2017-01-12 | 2020-06-16 | 四川赛科安全技术有限公司 | 具有增强总线驱动能力和设备短路保护功能的驱动电路 |
| CN113866662A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-31 | 石家庄通合电子科技股份有限公司 | 开关电源输出电流检测电路及开关电源 |
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