CN105071673B - 一种基于基准源431的开关电源磁隔离反馈电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于基准源431的开关电源磁隔离反馈电路，包括开关电路、电压调整电路、电压检测电路、隔离变压器T1和误差放大电路，所述开关电路的输入端与主变压器的输出端相连，其输出端经隔离变压器T1与电压检测电路的输入端相连，所述电压检测电路的输出端与脉宽调制器的输入端相连。本发明所述的开关电源磁隔离反馈电路，电路简单实用，减少了原有电路的元器件，方便调试，提高了电路的稳定性和动态响应。其中，误差放大电路，只使用三端可编程基准电压源就可实现与光耦反馈电路方式基本相同功能，简化了原有反馈电路的元器件的数量，节约了制造成本。

Description

一种基于基准源431的开关电源磁隔离反馈电路

技术领域

本发明涉及开关电源隔离反馈电路，具体涉及一种基于基准源431的开关电源磁隔离反馈电路。

背景技术

目前，隔离型开关电源的反馈电路主要采用光耦反馈和磁反馈两种方式，光耦反馈采用光耦器件进行反馈，可以用可编程基准电压源构成误差放大器与光耦构成隔离反馈系统，优点是电路简单，价格便宜。但光耦是光电器件，受温度、环境的影响较大，另外，光耦器件抗辐照能力差；因此，太空中使用的隔离型开关电源必须是磁反馈。

磁隔离反馈电路目前用的较广的电路有两种，一种是使用UC1901集成芯片，另一种使用运算放大器和基准电压源构成。采用UC1901集成芯片，其外围器件多，电路复杂，补偿环节多，成本高。运算放大器和基准电压源构成的磁隔离反馈也得到一些著名厂家使用，但在太空中体积非常重要，器件越少体积越小，由运算放大器和基准电压源构成的磁隔离反馈电路还是有点复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电路结构简单、输出精度高且动态响应好的基于基准源431的开关电源磁隔离反馈电路。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括开关电路、电压调整电路、电压检测电路、隔离变压器T1和误差放大电路，所述开关电路的输入端与主变压器的输出端相连，其输出端经隔离电压器T1与电压检测电路的输入端相连，所述电压检测电路的输出端与脉宽调制器的输入端相连。

所述开关电路包括三极管Q2、电阻R9和二极管D1，所述三极管Q2的集电极与隔离电压器T1的原边异名端相连，三极管Q2的基极经电阻R9与主变压器副边的信号VT相连，三极管Q2的发射极连接开关电源输出地，所述二极管D1的阳极连接开关电源输出地，其阴极与三极管Q2的基极相连。

所述电压调整电路包括三极管Q1，电阻R4和电阻R5，所述三极管Q1的基极经电阻R4与误差放大电路相连，三极管Q1的集电极经电阻R5与隔离变压器T1原边的同名端相连，三极管Q1的发射极与开关电源的输出端相连。

所述电压检测电路包括二极管D2，电阻R6、R7、R8和电容C2、C3，所述二极管D2的阴极与隔离变压器T1副边的异名端相连，其阳极连接基准电压Vref端，所述电容C2和电阻R6并联后连接在基准电压Vref端与隔离变压器T1副边的同名端之间，所述电容C3和电阻R7并联后连接在脉宽调制器的输入端与隔离变压器T1副边的同名端之间，所述电组R8的一端与脉宽调制器的输入端相连，其另一端接地。

所述误差放大电路包括基准源B1，电容C1和电阻R1、R2、R3，所述电阻R1和电阻R2串联在开关电源输出端与输出地之间，所述基准源B1的阳极接地，其阴极通过电阻R3与开关电源的输出端相连，其基准端连接在电阻R1和电阻R2之间的节点上，所述电容C1连接在基准源B1的阴极和基准端之间。

由上述技术方案可知，本发明所述的开关电源磁隔离反馈电路，电路简单实用，减少了原有电路的元器件，方便调试，提高了电路的稳定性和动态响应。其中，误差放大电路，只使用基准源就可实现与光耦反馈电路方式基本相同功能，简化了原有反馈电路的元器件的数量，节约了制造成本；电压调整电路部分，由小功率三极管和两只电阻构成，其电路简单、实用；而开关电路也主要由小功率三极管构成，开关控制信号来自主变压器，开关频率与开关电源相同，无额外干扰信号，提高了电路的稳定性。

附图说明

图1是本发明的电路原理框图；

图2是本发明的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示，本实施例的基于基准源431的开关电源磁隔离反馈电路，其中开关电源电路包括输入滤波电路、功率转换电路、主变压器6、整流电路、输出滤波电路、辅助电源电路和脉宽调制器7；本实施例所述的反馈电路包括开关电路2、电压调整电路3、电压检测电路5、隔离变压器T1和误差放大电路1；所述开关电路2的输入端与主变压器6的输出端相连，其输出端经隔离电压器T1与电压检测电路5的输入端相连，电压检测电路5的输出端与脉宽调制器7的输入端相连。该误差放大电路1，用于对开关电源输出电压的采样放大；电压调整电路3，主要控制隔离变压器T1原边的电压幅度；开关电路2，用于将隔离变压器T1原边信号斩波成高频信号，然后通过隔离变压器T1将高频载波信号传递到隔离变压器T1副边；电压检测电路5，是将隔离变压器副边的高频载波信号还原成误差放大信号，然后送入脉宽调制器7，完成闭环反馈，从而稳定开关电源输出电压。

如图2所示，开关电路2包括三极管Q2、电阻R9和二极管D1，三极管Q2的集电极与隔离电压器T1的原边异名端相连，三极管Q2的基极经电阻R9与主变压器6副边的信号VT相连，三极管Q2的发射极连接开关电源输出地，二极管D1的阳极连接开关电源输出地，其阴极与三极管Q2的基极相连。该开关电路2受主变压器6控制，当主电压器6输出的电压Vt信号高于0.7V时，三极管Q2导通，隔离变压器T1原边有电流流过；当Vt信号低于0.5V时，三极管Q2截止，隔离变压器T1原边没有电流流过，将隔离变压器T1原边信号斩波成高频信号，因而得以将隔离变压器T1原边电压信号传递到副边。该电路中，三极管Q2是控制隔离变压器T1原边的通断，从而将隔离变压器T1原边信号斩波成高频信号，二极管D1是起保护三极管Q2的作用，电阻R9对三极管Q2的基极起限流作用，开关频率与脉宽调制器7的频率一致，不会造成对开关电源的干扰。

电压调整电路3包括三极管Q1，电阻R4和电阻R5，三极管Q1的基极经电阻R4与误差放大电路1中的可编程基准电压源B1的阴极相连，三极管Q1的集电极经电阻R5与隔离变压器T1原边的同名端相连，三极管Q1的发射极与开关电源的输出端相连。该控制电压调整电路3的电压通过误差放大电路1控制，当输出电压低时，三极管Q1的基极和发射极压降增加，导通能力增加，发射极和集电极压降减小，隔离变压器T1原边的电压增加，当输出电压高时，三极管Q1的基极和发射极压降减小，导通能力减小，发射极和集电极压降增加，隔离变压器T1原边的电压减小，电阻R5对隔离变压器原边起限流作用，电阻R4对三极管Q1的栅极起限流作用。

电压检测电路5包括二极管D2，电阻R6、R7、R8和电容C2、C3，二极管D2的阴极与隔离变压器T1副边的异名端相连，其阳极连接基准电压Vref端，电容C2和电阻R6并联后连接在基准电压Vref端与隔离变压器T1副边的同名端之间，电容C3和电阻R7并联后连接在脉宽调制器7的输入端与隔离变压器T1副边的同名端之间，电组R8的一端与脉宽调制器7的输入端相连，其另一端接地。其中，二极管D2和电容C2起检波作用，将隔离变压器T1原边的高频信号恢复成直流误差放大信号，电阻R6、R7、R8与基准电压Vref一起设置一个工作点，使脉宽调制器7输入电压在一个合适的工作范围，电容C3起消除电压尖峰毛刺的作用。

本发明的基本工作原理是：首先对输出电压进行误差放大，误差放大输出电压控制电压调整电路3，从而控制隔离变压器T1原边的电压幅度，开关电路2将隔离变压器T1原边信号斩波成高频信号，并通过隔离变压器T1将原边电压信号传递到隔离变压器副边，开关电路2受主变压器控制，频率与脉宽调制器7的频率一致，不会造成对开关电源的干扰，电压检测电路5，是将隔离变压器T1副边的高频载波信号通过检波还原成缓变的直流信号，反馈到脉宽调制器7，形成闭环系统，从而稳定输出电压。

本发明所述的磁隔离反馈电路，避免了光耦反馈的一些缺点，同时，该磁隔离反馈电路与一般的磁隔离反馈电路相比，电路更简单，具有输出精度高，环路稳定，动态响应好的优点，同时使开关电源抗辐照能力得到了提高。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于基准源431的开关电源磁隔离反馈电路，其特征在于：包括开关电路（2）、电压调整电路（3）、电压检测电路（5）、隔离变压器T1和误差放大电路（1），所述开关电路（2）的输入端与主变压器（6）的输出端相连，其输出端经隔离电压器T1与电压检测电路（5）的输入端相连，所述电压检测电路（5）的输出端与脉宽调制器（7）的输入端相连；

所述开关电路（2）包括三极管Q2、电阻R9和二极管D1，所述三极管Q2的集电极与隔离电压器T1的原边异名端相连，三极管Q2的基极经电阻R9与主变压器副边的信号VT相连，三极管Q2的发射极连接开关电源输出地，所述二极管D1的阳极连接开关电源输出地，其阴极与三极管Q2的基极相连；

所述电压调整电路（3）包括三极管Q1，电阻R4和电阻R5，所述三极管Q1的基极经电阻R4与误差放大电路相连，三极管Q1的集电极经电阻R5与隔离变压器T1原边的同名端相连，三极管Q1的发射极与开关电源的输出端相连。

2.根据权利要求1所述的基于基准源431的开关电源磁隔离反馈电路，其特征在于：所述电压检测电路（5）包括二极管D2，电阻R6、R7、R8和电容C2、C3，所述二极管D2的阴极与隔离变压器T1副边的异名端相连，其阳极连接基准电压Vref端，所述电容C2和电阻R6并联后连接在基准电压Vref端与隔离变压器T1副边的同名端之间，所述电容C3和电阻R7并联后连接在脉宽调制器（7）的输入端与隔离变压器T1副边的同名端之间，所述电组R8的一端与脉宽调制器（7）的输入端相连，其另一端接地。

3.根据权利要求1所述的基于基准源431的开关电源磁隔离反馈电路，其特征在于：所述误差放大电路（1）包括基准源B1，电容C1和电阻R1、R2、R3，所述电阻R1和电阻R2串联在开关电源输出端与输出地之间，所述基准源B1的阳极接地，其阴极通过电阻R3与开关电源的输出端相连，其基准端连接在电阻R1和电阻R2之间的节点上，所述电容C1连接在基准源B1的阴极和基准端之间。