CN103715918A

CN103715918A - 一种数字控制的电源变换器

Info

Publication number: CN103715918A
Application number: CN201410008993.7A
Authority: CN
Inventors: 朱昌亚; 汤能文; 洪光岱
Original assignee: HUIZHOU TEN SOURCES SOLAR ELECTRICITY Ltd; Ten Pao Electronics Huizhou Co Ltd
Current assignee: Ten Pao Electronics Huizhou Co Ltd
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2014-04-09

Abstract

本发明涉及一种数字控制的电源变换器，包括整流滤波电路、电源电路、数字控制及驱动电路、稳压电路、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、变压器、开关和电阻R32，其中，整流滤波电路的输出端与变压器的初级线圈的输入端电连接，变压器的初级线圈的输出端依次与开关和电阻R32串接后与地GND电连接，数字控制及驱动电路将驱动信号从驱动输出端传送给开关。采用本发明的控制电路，去除电源变换器的辅助供电绕组以及去除电源变换器初次级之间用于隔离传输输出误差信号的光电耦合器，简化变压器工艺，提高可制造性和可靠性，精简电源与安全相关的元器件，提高安全性，降低电源成本。

Description

一种数字控制的电源变换器

技术领域

本发明涉及电子电路的控制技术领域，具体是涉及一种电源变换器。

背景技术

目前，电源变换器控制输出电压稳定的误差信号反馈模式已知有三种：

第一种反馈模式是众所周知的在电源变换器初级和次级之间用光电耦合器来传输误差负反馈信号，缺点是电源变换器次级需要另外的误差放大电路及辅助供电电路将输出电压误差信号通过光电耦合器传输到电源变换器初级控制电路改变开关占空比，从而稳定输出电压，导致电源变换器电路复杂，成本高，而且光电耦合器有耐压和爬电距离的限制，对人身安全有影响；

另一种反馈模式是公知的电源变换器的变压器初级设置辅助绕组，辅助绕组提供输出电压的反馈信号以及为电源变换器的控制电路供电，这种反馈模式缺点是需要另外的绕组，导致变压器工艺复杂，成本高，且不利于自动化大规模生产；

第三种反馈模式是直接利用电源变换器的变压器的初级绕组作为反馈绕组来反馈输出电压误差信号，这种反馈模式因为变压器的初级绕组在开关关闭时电压反向，这个反向电压和输出电压成比例关系，反向电压是以电源变换器的直流高压母线为参考，而电源变换器的控制电路是以直流地为参考，因此，需要用到高压可调恒流源将反馈绕组检出来的输出电压误差信号转换为电流流向直流地，在高压可调恒流源和地之间接入电阻，电阻上的电压变化将比例反映出输出电压变化。这种反馈模式缺点是需要高压可调恒流源，因此，控制电路的封装需要用到高压制程，成本高，还使电源变换器的可靠性会有所降低。

综上所述，以上几种反馈模式都存在不足，因此，必须研究另外一种反馈模式来克服以上不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种去除电源变换器的辅助供电绕组以及去除电源变换器初次级之间用于隔离传输输出误差信号的光电耦合器的数字控制的电源变换器，该电源变换器简化了变压器工艺，提高了可制造性和可靠性，精简电源与安全相关的元器件，提高安全性，降低电源成本。

为了实现上述发明目的，本发明采用的一种技术方案为：

一种数字控制的电源变换器，包括整流滤波电路、电源电路、数字控制及驱动电路、稳压电路、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、变压器、开关和电阻R32，其中，整流滤波电路的输出端与变压器的初级线圈的输入端电连接，变压器的初级线圈的输出端依次与开关和电阻R32串接后与地GND电连接，数字控制及驱动电路将驱动信号从驱动输出端传送给开关，所述的稳压电路的输入端连接电源电路的输出端VCC和数字控制及驱动电路的电源端，稳压电路的电源地接GND，稳压电路的输出端接VDD端和数字控制及驱动电路的电源端；所述电阻R14的一端与整流滤波电路的输出正端和变压器的初级绕组的一端之间的连接点电连接，电阻R14的另一端与电阻R15的一端之间的连接点与数字控制及驱动电路的输入端相连接，电阻R15的另一端连接到GND，数字控制及驱动电路的输入端得到整流滤波电路的输出正端对整流滤波电路的输出负端的直流电压分压后的电压VA值；电阻R16的一端与开关和变压器的初级绕组另一端之间的连接点电连接，电阻R16的另一端和电阻R17的一端之间的连接点与数字控制及驱动电路的输入端电连接，电阻R17的另一端连接到GND，数字控制及驱动电路的输入端得到开关关闭时，开关和变压器的初级绕组之间的连接点对GND的电压分压后的电压VB值，数字控制及驱动电路的输入端和输入端是数字控制及驱动电路内部的模数转换ADC输入端，将采集的模拟电压信号转换成数字信号，数字控制及驱动电路内部设置成在开关关断时间内的一段时间去采集输入端的，并存储到下一个开关周期的采样时间到再刷新采样保持值，输入端采集的电压VB值减去输入端采集的直流电压VA值，根据电压差值来调节PWM的占空比，使输出电压维持恒定。

所述的开关是晶体三极管或者场效应管，三极管的集电极或者场效应管的漏极与变压器的初级绕组输出端电连接，三极管的发射极或者场效应管的源极与电阻R32电连接，三极管的基极或者场效应管的栅极与数字控制及驱动电路的驱动输出端电连接。

所述电源电路包括交流降压电容、滤波电容、整流电路、稳压电路，交流降压电容串接在整流电路的输入端，整流电路与滤波电容并联后与稳压电路电连接，滤波电容的两端电压维持在比较低的电压输入到稳压电路，提供数字控制及驱动电路的启动电流和工作电流。

由于采用以上技术方案，本发明的电源变换器去除变压器的辅助供电绕组，简化了变压器的制造工艺，提高可制造性和可靠性，节约材料，降低成本。

由于采用以上技术方案，本发明的电源变换器去除了电源变换器初次级之间用于隔离传输输出误差信号的光电耦合器，精简电源与安全相关的元器件，提高安全性，降低电源成本。

由于采用以上技术方案，本发明的电源变换器的控制电路部分无需采用高耐压的元器件，提高了安全性和可靠性，降低材料成本。

附图说明

图1是根据本发明的电源变换器初级控制输出电路一种实施方式的电路结构框图。

图2为图1所示的电源电路的电路结构框图。

具体实施方式

为了便于本领域的技术人员理解，下面结合具体实施例及附图对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

在此公开详细的示范实施例。然而，此处公开的具体结构和功能细节仅仅是为了描述示范实施例的目的。然而，可以在许多替换形式中实现示范实施例，并且不应将其看作仅限于在此阐明的示范实施例。

然而，应该理解，不限于公开的具体示范实施例，而是相反地，示范实施例将覆盖落入本公开的范围内的所有修改、等同物和替换物。遍及附图的描述，相似的标号涉及相似的元件。

应该理解，虽然术语第一、第二等在此用作描述不同的元件，但是这些元件可以不被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区别开。例如，第一元件可以被称为第二元件，类似地，第二元件可以被称为第一元件而不背离示范实施例的范围。如在此所用，术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项的任意和所有组合。

应该理解，当元件被称为“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一元件时，不存在中间元件。用来描述元件之间关系的其他词语应该按照相同的方式理解（例如，“之间”对“直接之间”、“相邻”对“直接相邻”等）。

如图1所示，一种数字控制的电源变换器，包括整流滤波电路4、电源电路11、数字控制及驱动电路75、稳压电路82、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、变压器38、开关34和电阻R32，其中，整流滤波电路4的输出端与变压器38的初级线圈的输入端电连接，变压器38的初级线圈的输出端依次与开关34和电阻R32串接后与地GND电连接，数字控制及驱动电路75将驱动信号从驱动输出端80传送给开关34，所述的稳压电路82的输入端85连接电源电路11的输出12端VCC和数字控制及驱动电路75的电源端79，稳压电路82的电源地接GND，稳压电路82的输出端83接VDD端和数字控制及驱动电路75的电源端78；所述电阻R14的一端与整流滤波电路4的输出正端7和变压器38的初级绕组的一端之间的连接点37电连接，电阻R14的另一端与电阻R15的一端之间的连接点17与数字控制及驱动电路75的输入端74相连接，电阻R15的另一端连接到GND，数字控制及驱动电路75的输入端74得到整流滤波电路4的输出正端7对整流滤波电路4的输出负端8的直流电压分压后的电压VA值；电阻R16的一端与开关34和变压器38的初级绕组另一端之间的连接点36电连接，电阻R16的另一端和电阻R17的一端之间的连接点16与数字控制及驱动电路75的输入端73电连接，电阻R17的另一端连接到GND，数字控制及驱动电路75的输入端73得到开关34关闭时，开关34和变压器38的初级绕组之间的连接点36对GND的电压分压后的电压VB值，数字控制及驱动电路75的输入端73和输入端74是数字控制及驱动电路75内部的模数转换ADC输入端，将采集的模拟电压信号转换成数字信号，数字控制及驱动电路75内部设置成在开关34关断时间内中间一段时间去采集输入端73的电压VB值，并存储到下一个开关周期的采样时间到再刷新采样保持值，输入端73采集的电压VB值减去输入端74采集的直流电压VA值，根据电压差值来调节PWM的占空比，使输出电压维持恒定。

所述的开关34是晶体三极管，也可以是场效应管，三极管的集电极或者场效应管的漏极与变压器的初级绕组输出端电连接，三极管的发射极或者场效应管的源极与电阻R32电连接，三极管的基极或者场效应管的栅极与数字控制及驱动电路75的驱动输出端80电连接。

如图2所示，电源电路11包括交流降压电容86、滤波电容96、整流电路87、稳压电路92，交流降压电容86串接在整流电路87的输入端，整流电路87与滤波电容96并联后与稳压电路92电连接，滤波电容96的两端电压维持在比较低的电压输入到稳压电路92，提供数字控制及驱动电路75的启动电流和工作电流。

需要说明的是，上述实施方式仅为本发明较佳的实施方案，不能将其理解为对本发明保护范围的限制，在未脱离本发明构思前提下，对本发明所做的任何微小变化与修饰均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种数字控制的电源变换器，其特征在于：包括整流滤波电路、电源电路、数字控制及驱动电路、稳压电路、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、变压器、开关和电阻R32，其中，整流滤波电路的输出端与变压器的初级线圈的输入端电连接，变压器的初级线圈的输出端依次与开关和电阻R32串接后与地GND电连接，数字控制及驱动电路将驱动信号从驱动输出端传送给开关，所述的稳压电路的输入端连接电源电路的输出端VCC和数字控制及驱动电路的电源端，稳压电路的电源地接GND，稳压电路的输出端接VDD端和数字控制及驱动电路的电源端；所述电阻R14的一端与整流滤波电路的输出正端和变压器的初级绕组的一端之间的连接点电连接，电阻R14的另一端与电阻R15的一端之间的连接点与数字控制及驱动电路的输入端相连接，电阻R15的另一端连接到GND，数字控制及驱动电路的输入端得到整流滤波电路的输出正端对整流滤波电路的输出负端的直流电压分压后的电压VA值；电阻R16的一端与开关和变压器的初级绕组另一端之间的连接点电连接，电阻R16的另一端和电阻R17的一端之间的连接点与数字控制及驱动电路的输入端电连接，电阻R17的另一端连接到GND，数字控制及驱动电路的输入端得到开关关闭时，开关和变压器的初级绕组之间的连接点对GND的电压VB值，所述数字控制及驱动电路，用以将两个输入端得到的模拟电压信号转换成数字信号，在开关关断时间内的一段时间去采集输入端的电压分压后的电压VB值，并存储到下一个开关周期的采样时间到再刷新采样保持值，输入端采集的电压VB值减去输入端采集的直流电压VA值，根据电压差值来调节PWM的占空比。

2.根据权利要求1所述的数字控制的电源变换器，其特征在于：所述的开关是晶体三极管或者场效应管，三极管的集电极或者场效应管的漏极与所述变压器的初级绕组输出端电连接，三极管的发射极或者场效应管的源极与所述电阻R32电连接，三极管的基极或者场效应管的栅极与所述数字控制及驱动电路的驱动输出端电连接。

3.根据权利要求1所述的数字控制的电源变换器，其特征在于：所述电源电路包括交流降压电容、滤波电容、整流电路、稳压电路，交流降压电容串接在整流电路的输入端，整流电路与滤波电容并联后与稳压电路电连接。

4.根据权利要求1所述的数字控制的电源变换器，其特征在于：所述电源电路包括交流降压电容、滤波电容、整流电路、稳压电路，交流降压电容串接在整流电路的输入端，整流电路与滤波电容并联后与稳压电路电连接。