CN104991108A - 开关电源输出电压采样电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关电源输出电压采样电路，属于信号采集电路技术领域。由于本发明采用了纹波电压采样技术，在保持开关电源输出电压平均值采样电路稳定可靠的优点的同时，在采样信号上叠加了输出电压纹波分量，因而最终得到的采样信号能够真实地反映开关电源输出电压，提供给开关电源的电压调节环路对电源的输出纹波电压进行有效地抑制，具有使用元器件少，电路简单，电压采样精确的效果。

Description

开关电源输出电压采样电路

技术领域

本发明涉及信号采集电路技术领域，具体涉及一种开关电源输出电压采样电路。

背景技术

开关电源的电压调节环路需要精准的采样开关电源输出电压，以实现电源自身的稳压输出。常用的开关电源输出电压采样电路，为了抑制电压尖峰的干扰，在采样电路上进行阻容滤波，滤波后得到输出电压的平均值进行采样，使用这种采样方式得到的信号，丢失了电源输出电压上叠加的交流纹波分量，不能如实反映输出电压的真实值，电压调节环路也就失去了对纹波电压的抑制能力。

公开号为CN104485816A中国专利文献公开了一种交错并联式开关电源及其控制方法，提出了根据多路功率级电路的开关控制信号生成交流纹波信号，然后将交流纹波信号与输出电压反馈信号叠加进行控制的方法，但是其交流纹波信号不是真实的输出电压上的纹波电压信号，难以对输出电压进行精确的控制。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种同时带有纹波电压采样及平均电压采样功能的开关电源输出电压采样电路。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种开关电源输出电压采样电路，包括纹波电压采样电路、平均电压采样电路和叠加电路，所述纹波电压采样电路用于对被采样电压VIN的纹波电压进行采样，得到纹波电压采样值，所述平均电压采样电路用于对被采样电压VIN进行分压并滤波后，生成与开关电源输出电压成比例的平均电压，得到平均电压采样值，所述叠加电路用于将所述纹波电压采样值和平均电压采样值进行叠加后输出。

优选地，所述开关电源输出电压采样电路包括：双运算放大器N1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2，电阻R1的一端与被采样电压VIN相连，电阻R1的另一端连接双运算放大器N1内的第一运算放大器的同向输入引脚INA+，电阻R1的另一端同时连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，电容C1与电阻R1并联连接；电阻R1、R2、电容C1以及第一运算放大器组成所述纹波电压采样电路；电阻R5、R6组成所述叠加电路；

电阻R3的一端与被采样电压VIN相连，电阻R3的另一端连接双运算放大器N1内的第二运算放大器的同向输入引脚INB+，电阻R3的另一端同时连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，电容C2与电阻R4并联连接；电阻R3、R4，电容C2以及第二运算放大器组成所述平均电压采样电路；

双运算放大器N1内的第一运算放大器的反向输入引脚INA-与双运算放大器N1内的第一运算放大器的输出引脚OUTA连接，引脚INA-同时连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端与电阻R6连接，电阻R6的另一端同时与双运算放大器N1内的第二运算放大器的反向输入引脚INB-、第二运算放大器的输出引脚OUTB连接；双运算放大器N1的电源引脚连接供电电源VCC，接地引脚接地。

(三)有益效果

由于本发明采用了纹波电压采样技术，在保持开关电源输出电压平均值采样电路稳定可靠的优点的同时，在采样信号上叠加了输出电压纹波分量，因而最终得到的采样信号能够真实地反映开关电源输出电压，提供给开关电源的电压调节环路对电源的输出纹波电压进行有效地抑制，具有使用元器件少，电路简单，电压采样精确的效果。

附图说明

图1为本发明实施例的开关电源输出电压采样电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种开关电源输出电压采样电路，包括：双运算放大器N1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2共一个双运算放大器，二个电容，六个电阻，电阻R1的一端与被采样电压VIN相连，电阻R1的另一端连接双运算放大器N1内的第一运算放大器的同向输入引脚INA+，电阻R1的另一端同时连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，电容C1与电阻R1并联连接；电阻R1、R2、电容C1以及第一运算放大器组成所述纹波电压采样电路；电阻R5、R6组成所述叠加电路；

电阻R3的一端与被采样电压VIN相连，电阻R3的另一端连接双运算放大器N1内的第二运算放大器的同向输入引脚INB+，电阻R3的另一端同时连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，电容C2与电阻R4并联连接；电阻R3、R4，电容C2以及第二运算放大器组成所述平均电压采样电路；

双运算放大器N1内的第一运算放大器的反向输入引脚INA-与双运算放大器N1内的第一运算放大器的输出引脚OUTA连接，引脚INA-同时连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端与电阻R6连接，电阻R6的另一端同时与双运算放大器N1内的第二运算放大器的反向输入引脚INB-、第二运算放大器的输出引脚OUTB连接；双运算放大器N1的电源引脚连接供电电源VCC，接地引脚接地。

具有上述结构的带有纹波采样功能的开关电源输出电压采样电路，是以电阻R1和电容C1的连接点作为输入端，电阻R5和电阻R6的连接点作为输出端。

电路工作时，电阻R1、电阻R2、电容C1及双运算放大器内N1的第一运算放大器N1A构成了纹波电压采样电路；电阻R3、电阻R4、电容C2及双运算放大器N1内的第二运算放大器N1B构成了平均电压采样电路，电阻R5及R6构成了叠加电路。被采样电压VIN输入后，电阻R1与电阻R2对被采样电压VIN进行分压，由于电阻R1上同时并联了电容C1，电容C1对直流信号呈现高阻抗状态而对于交流信号则是低阻抗通路，于是采样电压通过电容C1后纹波电压分量得以保存，再经过双运算放大器N1内的第一运算放大器N1A构成的电压跟随电路，得到纹波电压采样值；而电阻R3与电阻R4对被采样电压VIN进行分压，同时电阻R3与电容C2构成了一阶低通滤波电路对采样电压进行滤波，采样电压被分压并滤波后，成为与开关电源输出电压成比例的平均电压，再经过双运算放大器N1内的第二运算放大器N1B构成的电压跟随电路，得到平均电压采样值。纹波电压及平均电压采样值通过电阻R5及R6进行叠加后输出作为开关电源输出电压的反馈信号，实现了开关电源输出电压的精确采样。

由以上实施例可以看出，由于本发明采用了纹波电压采样技术，在保持开关电源输出电压平均值采样电路稳定可靠的优点的同时，在采样信号上叠加了输出电压纹波分量，因而最终得到的采样信号能够真实地反映开关电源输出电压，作为反馈信号提供给开关电源的电压调节环路对电源的输出纹波电压进行有效地抑制，具有使用元器件少，电路简单，电压采样精确的效果，通过对各个电阻的阻值、电容的电容值的选择还可以实现输出纹波电压及输出平均电压采样比例可调。本发明可用于取代现有的开关电源输出电压采样电路，用于开关电源的输出电压采样。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种开关电源输出电压采样电路，其特征在于，包括纹波电压采样电路、平均电压采样电路和叠加电路，所述纹波电压采样电路用于对被采样电压VIN的纹波电压进行采样，得到纹波电压采样值，所述平均电压采样电路用于对被采样电压VIN进行分压并滤波后，生成与开关电源输出电压成比例的平均电压，得到平均电压采样值，所述叠加电路用于将所述纹波电压采样值和平均电压采样值进行叠加后输出。

2.如权利要求1所述的开关电源输出电压采样电路，其特征在于，所述开关电源输出电压采样电路包括：双运算放大器N1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2，电阻R1的一端与被采样电压VIN相连，电阻R1的另一端连接双运算放大器N1内的第一运算放大器的同向输入引脚INA+，电阻R1的另一端同时连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，电容C1与电阻R1并联连接；电阻R1、R2、电容C1以及第一运算放大器组成所述纹波电压采样电路；电阻R5、R6组成所述叠加电路；

电阻R3的一端与被采样电压VIN相连，电阻R3的另一端连接双运算放大器N1内的第二运算放大器的同向输入引脚INB+，电阻R3的另一端同时连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，电容C2与电阻R4并联连接；电阻R3、R4，电容C2以及第二运算放大器组成所述平均电压采样电路；

双运算放大器N1内的第一运算放大器的反向输入引脚INA-与双运算放大器N1内的第一运算放大器的输出引脚OUTA连接，引脚INA-同时连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端与电阻R6连接，电阻R6的另一端同时与双运算放大器N1内的第二运算放大器的反向输入引脚INB-、第二运算放大器的输出引脚OUTB连接；双运算放大器N1的电源引脚连接供电电源VCC，接地引脚接地。