CN105099138A - 基于光耦传输的供电电路以及光耦传输模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光耦传输的供电电路以及光耦传输模块，采用了不同脉宽的脉冲信号来表征负载所需的不同供电电压，并通过光耦传输，得到相应的识别信号，并根据识别信号来调整供电模块的输出电压，可以在保持输出电压采样信号不变的情况下，改变分压模块的阻值，从而改变输出电压，也可以保持分压模块阻值不变的情况下，改变输出电压采样信号的值，来改变输出电压。由于采用脉宽作为传输信息，可以更精确地识别多种情况，满足多种信号传递的需求。

Description

基于光耦传输的供电电路以及光耦传输模块

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种基于光耦传输的供电电路以及光耦传输模块。

背景技术

很多场合下，为了满足安规的要求，传递信号一般会使用到变压器或者光耦。在供电电路中，需要识别供电对象所需的供电电压，将表征该所需供电电压的电信号，通过光耦来传递，以调节供电电路输出相应的供电电压，满足使用的需求。

现有技术中，使用光耦来传递信号时，一般会让光耦工作在线性状态，通过流过光耦原边不同的电流，使光耦副边三极管的压降不同来区分不同的信号。但是由于光耦的传输比本身变化就比较大，再加上工作温度对传输比的影响，在光耦副边电流相同的情况下，不同的光耦原边得到的信号差别可能会比较大，或者同一个光耦在不同的温度下，光耦副边得到的信号差别也较大。这样有就可能导致信号不易区分，导致电路接收到错误的信号，发出错误的指令。特别是当需要传递多个信号时，这种问题很难避免，而对于供电电路来说，往往需要识别多个不同的供电需求，因而该现有技术难以解决上述现有技术的技术问题。

虽然也可通过高低电平来传递信号，在输入为高电平时，则光耦导通，输入为低电压时光耦截止，即光耦工作在饱和区或者截止区。但对于这种信号传递方式，仅能传递和识别两种状态，也同样存在上述技术问题，即无法传递多个信号并进行有效识别。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于光耦传输的供电电路以及光耦传输模块，用以解决现有技术存在的无法传输和识别多种信号的技术问题。

本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的基于光耦传输的供电电路，包括供电模块和光耦传输模块，所述的光耦传输模块包括原边光敏开关管和副边发光二极管，所述的副边发光二极管与第一开关串联，光耦传输模块的输入信号作为第一开关的控制信号，所述原边光敏开关管的一端接地，另一端作为信号输出端与供电模块连接；

所述的输入信号为脉冲信号，根据脉冲信号的脉宽，由原边光敏开关管的信号输出端输出表征所述脉冲信号的识别信号，所述供电模块根据所述识别信号的脉冲宽度，输出相应的输出电压对负载供电。

优选地，所述的供电模块包括脉宽检测模块和分压模块，所述的脉宽检测模块接收所述的识别信号，根据识别信号的脉冲宽度，改变分压模块的分压电阻。

优选地，通过分压模块对供电模块的输出电压进行电压采样，得到输出电压采样信号，根据识别信号的脉冲宽度改变分压模块的分压电阻，同时保持输出电压采样信号不变，以改变供电模块的输出电压。

优选地，所述的输出电压采样信号与参考电压分别输入运算放大器进行处理，得到误差信号，所述误差信号经补偿电路后，得到补偿信号。

优选地，所述的供电模块还包括功率级电路，采样流经功率级电路主功率开关管的电流，得到电流采样信号，所述的误差信号与电流采样信号进行比较，得到占空比信号，用以控制主功率开关管的通断，以调节输出电压。

优选地，所述的供电模块包括脉宽检测模块和分压模块，所述的脉宽检测模块接收所述的识别信号，所述的分压模块对供电模块的输出电压进行电压采样，得到输出电压采样信号，所述的输出电压采样信号与参考电压分别输入运算放大器进行处理，得到误差信号，所述误差信号经补偿电路后，得到补偿信号，根据识别信号的脉冲宽度改变参考电压的大小，以改变输出电压采样信号的大小，从而改变供电模块的输出电压。

优选地，检测负载所需的供电电压，并将其转换成相应脉宽的所述脉冲信号，不同脉宽的脉冲信号表征负载所需的不同供电电压。

本发明的另一技术解决方案是，提供一种以下结构的光耦传输模块，所述的光耦传输模块包括原边光敏开关管和副边发光二极管，所述的副边发光二极管与第一开关串联，光耦传输模块的输入信号作为第一开关的控制信号，所述原边光敏开关管的一端接地，另一端作为信号输出端；

所述的输入信号为脉冲信号，根据脉冲信号的脉宽，由原边光敏开关管的信号输出端输出表征所述脉冲信号的识别信号，根据所述识别信号的脉冲宽度，获知所述脉宽信号所表征的信息。

采用本发明的电路结构，与现有技术相比，具有以下优点：采用了不同脉宽的脉冲信号来表征负载所需的不同供电电压，并通过光耦传输，得到相应的识别信号，并根据识别信号来调整供电模块的输出电压，可以在保持输出电压采样信号不变的情况下，改变分压模块的阻值，从而改变输出电压，也可以保持分压模块阻值不变的情况下，改变输出电压采样信号的值，来改变输出电压。由于采用脉宽作为传输信息，可以更精确地识别多种情况，满足多种信号传递的需求。

附图说明

图1为本发明基于光耦传输的供电电路实施例一的结构示意图。

图2为本发明基于光耦传输的供电电路实施例二的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参考图1所示，示意了本发明基于光耦传输的供电电路的实施例一，包括供电模块和光耦传输模块，所述的光耦传输模块包括原边光敏开关管和副边发光二极管，所述的副边发光二极管与第一开关Q1串联，光耦传输模块的输入信号input作为第一开关Q1的控制信号，所述原边光敏开关管的一端接地，另一端作为信号输出端与供电模块连接。所述副边发光二极管的阴极通过上拉电阻R1接收电压Vcc_sec，所述原边光敏开关管的信号输出端通过上拉电阻R2接收电压Vcc，电压Vcc和电压Vcc_sec只要起到分别对原边光敏开关管和副边发光二极管供电的作用。

光耦传输模块的输入信号input为脉冲信号，脉冲信号的脉宽用于表征信号所传递的信息，通过检测负载所需的供电电压，将其转换为不同脉冲宽度的脉冲信号，即不同脉冲宽度即表征了所在所需的不同供电电压。由原边光敏开关管的信号输出端输出表征所述脉冲信号的识别信号output，所述供电模块根据所述识别信号output的脉冲宽度，输出相应的输出电压Vout对负载供电。根据光耦传输模块的工作原理可知，识别信号output的低电平部分表征了脉冲信号的高电平部分，所述识别信号output的高电平部分表征了脉冲信号的高电平部分，根据第一开关Q1的开关特性可能存在一定的变化，在此仅为举例说明。

所述的供电模块包括脉宽检测模块和分压模块，所述的脉宽检测模块接收所述的识别信号output，根据识别信号output的脉冲宽度，改变分压模块的分压电阻。所述脉宽检测模块可以通过检测高低电平的时间，高低电平的时间表征相应高低电平的脉宽，例如，从上升沿到下降沿的时间为高电平的时间，从下降沿到上升沿的时间为低电平的时间。

通过分压模块对供电模块的输出电压Vout进行电压采样，得到输出电压采样信号VFB，根据识别信号output的脉冲宽度改变分压模块的分压电阻，同时保持输出电压采样信号VFB不变，由于输出电压采样信号VFB在分压模块的作用于与输出电压Vout成比例关系，因此能够以此来改变供电模块的输出电压Vout。分压模块中的分压电阻可以采用多种组合形式，并在脉宽检测模块的控制下其阻值发生变化。

如图1中所示，所述的分压模块包括相互串联的第一电阻R1和第二电阻R2，并在第二电阻R2的两端分别并联第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5分别由相应的开关N1、N2和N3控制，所述开关N1、N2和N3的控制端与脉宽检测模块连接。例如，当脉宽检测模块检测到脉宽为t1时，需要的输出电压为V1，则合上开关N1，改变了分压模块的阻值；当脉宽检测模块检测到脉宽为t2时，则合上开关N1和N2；当脉宽检测模块检测到脉宽为t3时，则合上开关N1，N2和N3，以在不同的脉宽下，获得不同的输出电压。以上所述的t1、t2、t3、V1、V2、V3等符号是为了举例说明的需要而引入，图中并未示意，在此予以说明。

为了保持输出电压采样信号VFB的稳定，本实施例中采用了以下方法：所述的输出电压采样信号VFB与参考电压Vref分别输入运算放大器Opto进行处理，得到误差信号COMP，所述误差信号COMP经补偿电路后，得到补偿信号。所述的供电模块还包括功率级电路，采样流经功率级电路主功率开关管的电流，得到电流采样信号，所述的误差信号COMP与电流采样信号进行比较，得到占空比信号，用以控制主功率开关管的通断，以调节输出电压Vout。为了视图清晰，功率级电路并未在图中示意，但本领域普通技术人员均能够理解，且功率级电路可以采用多种拓扑结构。需要注意的是，本发明所指的输出电压Vout既可以指直接的对外供电电压，也可以是用于表征该供电电压的电压。

参考图2所示，示意了本发明基于光耦传输的供电电路的实施例二，实施例二与实施例一的主要区别在于，实施例一通过改变分压模块的阻值并保持输出电压采样信号VFB不变，从而实现了输出电压Vout随脉宽变化；实施例二中，分压模块的阻值是恒定的，根据脉宽的变化，来改变输出电压采样信号VFB，从而实现输出电压Vout随脉宽变化，对于输出电压采样信号VFB的变化则是通过改变参考电压Vref实现的，即设定与不同脉宽相对应的参考电压值，可由脉宽检测模块根据识别信号output不同的脉宽，输出相应的参考信号Vref1、Vref2、Vref3等至运算放大器Opto。

实施一和二中的供电模块均可集成于芯片内，作为具有根据不同脉宽实现不同输出的功能模块。实施例中，为了视图的清楚，仅列举的补偿电路分立在芯片外，但补偿电路也可集成于芯片内。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于光耦传输的供电电路，包括供电模块和光耦传输模块，所述的光耦传输模块包括原边光敏开关管和副边发光二极管，所述的副边发光二极管与第一开关串联，光耦传输模块的输入信号作为第一开关的控制信号，所述原边光敏开关管的一端接地，另一端作为信号输出端与供电模块连接；其特征在于：

所述的输入信号为脉冲信号，根据脉冲信号的脉宽，由原边光敏开关管的信号输出端输出表征所述脉冲信号的识别信号，所述供电模块根据所述识别信号的脉冲宽度，输出相应的输出电压对负载供电。

2.根据权利要求1所述的基于光耦传输的供电电路，其特征在于：所述的供电模块包括脉宽检测模块和分压模块，所述的脉宽检测模块接收所述的识别信号，根据识别信号的脉冲宽度，改变分压模块的分压电阻。

3.根据权利要求2所述的基于光耦传输的供电电路，其特征在于：通过分压模块对供电模块的输出电压进行电压采样，得到输出电压采样信号，根据识别信号的脉冲宽度改变分压模块的分压电阻，同时保持输出电压采样信号不变，以改变供电模块的输出电压。

4.根据权利要求2或3所述的基于光耦传输的供电电路，其特征在于：检测负载所需的供电电压，并将其转换成相应脉宽的所述脉冲信号，不同脉宽的脉冲信号表征负载所需的不同供电电压。

5.根据权利要求3所述的基于光耦传输的供电电路，其特征在于：所述的输出电压采样信号与参考电压分别输入运算放大器进行处理，得到误差信号，所述误差信号经补偿电路后，得到补偿信号。

6.根据权利要求5所述的基于光耦传输的供电电路，其特征在于：所述的供电模块还包括功率级电路，采样流经功率级电路主功率开关管的电流，得到电流采样信号，所述的误差信号与电流采样信号进行比较，得到占空比信号，用以控制主功率开关管的通断，以调节输出电压。

7.根据权利要求1所述的基于光耦传输的供电电路，其特征在于：所述的供电模块包括脉宽检测模块和分压模块，所述的脉宽检测模块接收所述的识别信号，所述的分压模块对供电模块的输出电压进行电压采样，得到输出电压采样信号，所述的输出电压采样信号与参考电压分别输入运算放大器进行处理，得到误差信号，所述误差信号经补偿电路后，得到补偿信号，根据识别信号的脉冲宽度改变参考电压的大小，以改变输出电压采样信号的大小，从而改变供电模块的输出电压。

8.一种光耦传输模块，所述的光耦传输模块包括原边光敏开关管和副边发光二极管，所述的副边发光二极管与第一开关串联，光耦传输模块的输入信号作为第一开关的控制信号，所述原边光敏开关管的一端接地，另一端作为信号输出端；其特征在于：

所述的输入信号为脉冲信号，根据脉冲信号的脉宽，由原边光敏开关管的信号输出端输出表征所述脉冲信号的识别信号，根据所述识别信号的脉冲宽度，获知所述脉宽信号所表征的信息。