CN103117659A - 一种串联负载谐振变换器的电流闭环控制电路 - Google Patents

一种串联负载谐振变换器的电流闭环控制电路 Download PDF

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王建新
王烨
徐雪峰
刘婷
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Abstract

本发明公开了一种串联负载谐振变换器的电流闭环控制电路，包括：电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C3、电容C4 ，还包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电容C1、电容C2，运算放大器U1、控制芯片U2、光电耦合器B1、三极管T1。各组成部分由PCB印制板导线连接。此控制电路通过串联负载谐振变换器的输出电流采样信号Vf来调节控制电路输出控制信号的开关频率，进而实现对串联负载谐振变换器输出电流的控制。本发明电路结构及控制方式简单，易于实现串联负载谐振变换器的恒流控制。

Description

一种串联负载谐振变换器的电流闭环控制电路
技术领域
本发明涉及一种电流闭环控制电路，特别是一种串联负载谐振变换器的电流闭环控制电路。
背景技术
近年来以串联负载谐振变换器为主电路拓扑的电源得到了广泛应用，串联负载谐振变换器具有损耗小、体积小、效率高等优点。为实现对电源输出电流的恒流控制，需要合理调节变换器工作时的开关频率。目前常用的控制电路由比较器、RS触发器、三极管，以及电容和电阻等组成，结构相对复杂，存在控制方式复杂，可靠性低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种串联负载谐振变换器的电流闭环控制电路，解决串联负载谐振变换器控制电路复杂的问题。
一种串联负载谐振变换器的电流闭环控制电路，包括：电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C3、电容C4 ，还包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电容C1、电容C2，运算放大器U1、控制芯片U2、光电耦合器B1、三极管T1，控制芯片U2共有16个引脚。
电流采样信号端Vf与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端同时与电容C1一端、电阻R2一端及运算放大器U1的反相输入端连接，电流给定信号端Vr与运算放大器U1的同相输入端连接，运算放大器U1的输出端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与三极管T1的基极连接，电阻R2的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端同时与电容C1一端、电阻R5一端及三极管T1的发射极连接，电阻R5的另一端同时与电阻R6一端及+12V信号地连接，电阻R6的另一端同时与三极管T1的集电极及光电耦合器B1的阴极连接，光电耦合器B1的阳极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与12V辅助电源连接，光电耦合器B1的集电极与15V辅助电源连接，光电耦合器B1的发射极与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端同时与电阻R8一端及控制芯片U2的引脚2连接，电阻R8的另一端与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚3和引脚4短接，控制芯片U2的引脚5与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚6与电阻R9的一端连接，控制芯片U2的引脚7与电阻R10的一端连接，控制芯片U2的引脚8与电容C3的一端连接，电容C3的另一端同时与电阻R9一端、电阻R10另一端及+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚9同时与电阻R11的一端及电容C4的一端连接，电阻R11的另一端与控制芯片U2的引脚1连接，电容C4的另一端与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚13与15V辅助电源连接，控制芯片U2的引脚12与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚10与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚16同时与电容C4一端、电阻R12一端连接，电容C4的另一端与+15V信号地连接。上述所有元器件之间均通过印制导线连接。 
串联负载谐振变换器经整流滤波后输出的电流经采样后得到电流反馈信号Vf，反馈信号Vf与给定信号Vr比较，由运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2构成的PI调节器调节其差值，通过该PI调节器调节三极管T1集电极电流，进而调节流过光电耦合器B1的发光二极管电流，光电耦合器B1的光敏三极管的集电极和发射极之间的电压与流过发光二极管电流呈反比关系，通过光电耦合器实现隔离功能，电阻R7和电阻R8对光电耦合器B1的发射极电压进行分压，电阻R8两端电压送入控制芯片的U2的引脚2，控制芯片U2的引脚11、引脚14输出控制信号的频率与控制芯片U2的引脚2的电压值呈正比关系，其频率变化范围由电阻R9、电阻R10及电容C4决定，输出脉冲宽度由电阻R12和电容C7确定。串联负载谐振变换器的输出电流大小与其变换器工作的开关频率成正比关系，即与控制芯片U2的引脚11、引脚14输出控制信号的频率成正比关系，当受外部影响变换器的输出电流减小，控制芯片U2的引脚11、引脚14输出的控制信号的频率就会增大，串联负载谐振变换器的输出电流就会增大，直至增大到输出电流的设定值，维持输出电流恒定。同理，当受外部影响变换器的输出电流增大，控制芯片U2的引脚11、引脚14输出的控制信号的频率就会减小，串联负载谐振变换器的输出电流就会减小，直至减小到输出电流的设定值，维持输出电流恒定。
本控制电路结构简单，采用此项技术后，可以实现串联负载谐振变换器的电流闭环控制，实现串联负载谐振变换器的恒流输出功能。
附图说明
图1  一种串联负载谐振变换器的电流闭环控制电路的原理图。
具体实施方式
一种串联负载谐振变换器的电流闭环控制电路，包括：电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C3、电容C4 ，还包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电容C1、电容C2，运算放大器U1、控制芯片U2、光电耦合器B1、三极管T1，控制芯片U2共有16个引脚。
电流采样信号端Vf与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端同时与电容C1一端、电阻R2一端及运算放大器U1的反相输入端连接，电流给定信号端Vr与运算放大器U1的同相输入端连接，运算放大器U1的输出端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与三极管T1的基极连接，电阻R2的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端同时与电容C1一端、电阻R5一端及三极管T1的发射极连接，电阻R5的另一端同时与电阻R6一端及+12V信号地连接，电阻R6的另一端同时与三极管T1的集电极及光电耦合器B1的阴极连接，光电耦合器B1的阳极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与12V辅助电源连接，光电耦合器B1的集电极与15V辅助电源连接，光电耦合器B1的发射极与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端同时与电阻R8一端及控制芯片U2的引脚2连接，电阻R8的另一端与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚3和引脚4短接，控制芯片U2的引脚5与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚6与电阻R9的一端连接，控制芯片U2的引脚7与电阻R10的一端连接，控制芯片U2的引脚8与电容C3的一端连接，电容C3的另一端同时与电阻R9一端、电阻R10另一端及+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚9同时与电阻R11的一端及电容C4的一端连接，电阻R11的另一端与控制芯片U2的引脚1连接，电容C4的另一端与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚13与15V辅助电源连接，控制芯片U2的引脚12与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚10与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚16同时与电容C4一端、电阻R12一端连接，电容C4的另一端与+15V信号地连接。上述所有元器件之间均通过印制导线连接。 
此控制电路通过采样串联负载谐振变换器输出电流信号实现对其输出电流的闭环控制。电路稳定时电流采样信号Vf与电流给定信号Vr相等，当串联负载谐振变换器受外部影响其输出电流由稳定值Io变小，电流采样信号Vf相应减小且小于电流给定信号Vr，这时运算放大器U1的输出电压增大，进而三极管T1的集电极电流增大，即流过光电耦合器B1的发光二极管的电流增大，这时光电耦合器B1的光敏三极管的集电极和发射极之间的压降就会减小，由于其集电极电压固定为15V，当其集电极和发射极之间的压降减小时电阻R8两端压降就会增大，即控制芯片U2的引脚2的电压增大，由于控制芯片U2的引脚11及引脚14输出的控制信号频率与引脚2的电压成正比关系，则控制芯片U2的引脚11及引脚14输出的控制信号频率相应增大，该控制信号就是串联负载谐振变换器的开关频率。当串联负载谐振变换器的开关频率增大时，其输出电流值也相增大，直至达到稳定电流输出Io。而当串联负载谐振变换器受外部影响其输出电流由稳定值Io开始增大，电流采样信号Vf相应增大且大于电流给定信号Vr，这时运算放大器U1的输出电压减小，进而三极管T1的集电极电流减小，即流过光电耦合器B1的发光二极管的电流减小，这时光电耦合器B1的光敏三极管的集电极和发射极之间的压降就会增大，由于其集电极电压固定为15V，当其集电极和发射极之间的压降增大时电阻R8两端压降就会减小，即控制芯片U2的引脚2电压减小，由于控制芯片U2的引脚11及引脚14输出的控制信号频率与引脚2的电压成正比关系，则控制芯片U2的引脚11及引脚14输出的控制信号频率相应减小，该控制信号就是串联负载谐振变换器的开关频率。当串联负载谐振变换器的开关频率减小时，其输出电流值也应减小，直至达到稳定电流输出Io。

Claims (2)

1.一种串联负载谐振变换器的电流闭环控制电路，包括：电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C3、电容C4、电容C5，还包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电容C1、电容C2，运算放大器U1、控制芯片U2、光电耦合器B1、三极管T1；
电流采样信号端Vf与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端同时与电容C1一端、电阻R2一端及运算放大器U1的反相输入端连接，电流给定信号端Vr与运算放大器U1的同相输入端连接，运算放大器U1的输出端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与三极管T1的基极连接，电阻R2的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端同时与电容C1一端、电阻R5一端及三极管T1的发射极连接，电阻R5的另一端同时与电阻R6一端及+12V信号地连接，电阻R6的另一端同时与三极管T1的集电极及光电耦合器B1的阴极连接，光电耦合器B1的阳极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与12V辅助电源连接，光电耦合器B1的集电极与15V辅助电源连接，光电耦合器B1的发射极与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端同时与电阻R8一端及控制芯片U2的引脚2连接，电阻R8的另一端与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚3和引脚4短接，控制芯片U2的引脚5与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚6与电阻R9的一端连接，控制芯片U2的引脚7与电阻R10的一端连接，控制芯片U2的引脚8与电容C3的一端连接，电容C3的另一端同时与电阻R9一端、电阻R10另一端及+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚9同时与电阻R11的一端及电容C4的一端连接，电阻R11的另一端同时与电阻R12一端、控制芯片U2的引脚1连接，电容C4的另一端与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚13与15V辅助电源连接，控制芯片U2的引脚12与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚10与+15V信号地连接，控制芯片U2的引脚16同时与电容C4一端、电阻R12一端连接，电容C4的另一端与+15V信号地连接。
2.上述所有元器件之间均通过印制导线连接； 
串联负载谐振变换器经整流滤波后输出的电流经采样后得到电流反馈信号Vf，反馈信号Vf与给定信号Vr比较，由运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2构成的PI调节器调节其差值，通过该PI调节器调节三极管T1集电极电流，进而调节流过光电耦合器B1的发光二极管电流，光电耦合器B1的光敏三极管的集电极和发射极之间的电压与流过发光二极管电流呈反比关系，通过光电耦合器实现隔离功能，电阻R7和电阻R8对光电耦合器B1的发射极电压进行分压，电阻R8两端电压送入控制芯片U2的引脚2，控制芯片U2的引脚11、引脚14输出控制信号的频率与控制芯片U2的引脚2的电压值呈正比关系，其频率变化范围由电阻R9、电阻R10及电容C4决定，输出脉冲宽度由电阻R12和电容C7确定；串联负载谐振变换器的输出电流大小与其变换器工作的开关频率成正比关系，即与控制芯片U2的引脚11、引脚14输出控制信号的频率成正比关系，当受外部影响变换器的输出电流减小，控制芯片U2的引脚11、引脚14输出的控制信号的频率就会增大，串联负载谐振变换器的输出电流就会增大，直至增大到输出电流的设定值，维持输出电流恒定；同理，当受外部影响变换器的输出电流增大，控制芯片U2的引脚11、引脚14输出的控制信号的频率就会减小，串联负载谐振变换器的输出电流就会减小，直至减小到输出电流的设定值，维持输出电流恒定。
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