CN105425889B - 一种基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路 - Google Patents

一种基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路 Download PDF

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    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor

Abstract

本发明公开了一种基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，包括防振荡实时反馈跟踪环路和PWM发生器，所述防振荡实时反馈跟踪环路包括初级误差比较器、中间跟随器、输出比较器、采样比较器和采样跟随器；所述初级误差比较器经中间跟随器连接所述输出比较器的相应输入端；所述采样比较器和采样跟随器的输出端连接所述输出比较器的相应输入端，该所述输出比较器的输出端与连接所述PWM发生器的相应输入端。本发明有效地抑制了系统振荡，减少了电源纹波。可以为大功率全桥谐振高频电源驱动或半桥电路驱动，也可以为正激电源或被机进行驱动，使开关电源具有使用更广泛。

Description

一种基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路
技术领域
本发明涉及一种高精密度稳压稳流控制电路，尤其是一种基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，属于开关电源技术领域。
背景技术
目前，开关电源是个相对成熟的技术，而对于高频开关电源稳定输出调整不易，在强电流持续输出，负载较重、波动较大的条件下，可能会导致开关电源温度过高、逆变模块性能下降、高频电源内部元件参数发生变化甚至烧坏等一系列问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路。
本发明采用下述技术方案：
一种基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，其特征在于：包括防振荡实时反馈跟踪环路和PWM发生器，所述防振荡实时反馈跟踪环路包括初级误差比较器、中间跟随器、输出比较器、采样比较器和采样跟随器；所述初级误差比较器经中间跟随器连接所述输出比较器的相应输入端；所述采样比较器和采样跟随器的输出端连接所述输出比较器的相应输入端，该所述输出比较器的输出端与连接所述PWM发生器的相应输入端。
所述初级误差比较器包括OP07型低噪运放U2，电阻R2、R9、R13、R21，电容C9；低噪运放U2的反向输入端经电阻R13连接开关电源采样电阻网络检测的采样信号端CF，其正向输入端经电阻R9接地；电阻R21接在开关电源采样电阻网络检测的采样信号端CF和地之间，电容C9接在低噪运放U2的反向输入端和地之间，电阻R2接在低噪运放U2的正向输入端与输出端之间。
所述的中间跟随器包括第一运放U1A，电阻R3、R4、R11，滤波电容C8；第一运放U1A的正向输入端经电阻R11连接所述低噪运放U2的输出端，其正向输入端经滤波电容C8接地，其反向输入端经电阻R3接地；电阻R4接在第一运放U1A的反向输入端和输出端之间。
所述输出比较器包括第二运放U1B，电阻R1、R12，电容C1；第二运放U1B的反向输入端经电阻R12与所述中间跟随器12的输出端连接，其正向输入端经滤波电容C7接地；电阻R1和电容C1并联在第二运放U1B的反向输入端与其输出端之间；第二运放U1B的输出端用于连接所述的PWM发生器2的输入端。
所述的采样比较器包括第三运放U1C，电位器R33，电阻R24、R25、R28、R29、R32、R37，电容C17、C18、C21、C24；第三运放U1C的反向输入端依次经电阻R25、R24接开关电源采样电压信号端VF，其正向输入端经电阻R32连接开关电源稳流参比电压信号端CC，电阻R28、电容C17、C21依次首尾相连，电容C17和C21间的结点接第三运放U1C的输出端，电阻R28和电容C17间的结点接第三运放U1C的反向输入端；电阻R29和电容C18并联在电阻R25和R24间的结点和地之间；开关电源稳流参比电压信号端CC依次经电位器R33和电阻R37接地；电容C24接在第三运放U1C的正向输入端与地之间。
所述的采样跟随器包括第四运放U1D，电位器R35，电阻R26、R34、R36，电容C25、二极管D1；第四运放U1D的正向输入端经电阻R36连接开关电源的稳压参比电压信号端CV，其正向输入端经电阻R26接第三运放U1C的输出端，同时经电阻R15接输出比较器13的反向输入端；二极管D1的正极接第四运放U1D的输出端，其正极接第四运放U1D的正向输入端；电容C24接在第四运放U1D的正向输入端与地之间；开关电源的稳压参比电压信号端CV依次经电位器R35和电阻R34接地。
所述第一运放U1A、第二运放U1B、第三运放U1C和第四运放U1D均采用TL084型四运放集成电路。
所述PWM发生器包括电阻R10、R14、R22、R24，PWM控制芯片和晶体管01-04；PWM控制芯片的误差放大器同向输入端经电阻R14接防振荡实时反馈跟踪环路1的输出端，其误差放大器的反向输入端经电阻R10接其补偿信号输入端组成跟随器，其振荡器定时电阻接入端经电阻R23接其振荡器放电端组成放电回路，其振荡器定时电阻接入端经电阻R22接地；晶体管01、02的基极连接在一起接PWM控制芯片的第一互补输出端，晶体管03、04的基极连接在一起接PWM控制芯片的第二互补输出端。
PWM控制芯片为SG3525芯片。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明有效地抑制了系统振荡，减少了电源纹波，解决了在并组高频开关电源强电流输出条件下，输出不稳定、波动比较大的问题。使开关电源使用更广泛，更灵活，更安全。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明中防振荡实时反馈跟踪环路的电路原理图；
图3是本发明中PWM发生器的电路原理图；
其中，1-防振荡实时反馈跟踪环路，2-PWM发生器，11-初级误差比较器，12-中间跟随器，13-输出比较器，14-采样比较器，15-采样跟随器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，其特征在于：包括防振荡实时反馈跟踪环路和PWM发生器，所述防振荡实时反馈跟踪环路包括初级误差比较器、中间跟随器、输出比较器、采样比较器和采样跟随器；所述初级误差比较器经中间跟随器连接所述输出比较器的相应输入端；所述采样比较器和采样跟随器的输出端连接所述输出比较器的相应输入端，该所述输出比较器的输出端与连接所述PWM发生器的相应输入端。
所述初级误差比较器包括OP07型低噪运放U2，电阻R2、R9、R13、R21，电容C9；低噪运放U2的反向输入端经电阻R13连接开关电源采样电阻网络检测的采样信号端CF，其正向输入端经电阻R9接地；电阻R21接在开关电源采样电阻网络检测的采样信号端CF和地之间，电容C9接在低噪运放U2的反向输入端和地之间，电阻R2接在低噪运放U2的正向输入端与输出端之间。
所述的中间跟随器包括第一运放U1A，电阻R3、R4、R11，滤波电容C8；第一运放U1A的正向输入端经电阻R11连接所述低噪运放U2的输出端，其正向输入端经滤波电容C8接地，其反向输入端经电阻R3接地；电阻R4接在第一运放U1A的反向输入端和输出端之间。
所述输出比较器包括第二运放U1B，电阻R1、R12，电容C1；第二运放U1B的反向输入端经电阻R12与所述中间跟随器12的输出端连接，其正向输入端经滤波电容C7接地；电阻R1和电容C1并联在第二运放U1B的反向输入端与其输出端之间；第二运放U1B的输出端用于连接所述的PWM发生器2的输入端。
所述的采样比较器包括第三运放U1C，电位器R33，电阻R24、R25、R28、R29、R32、R37，电容C17、C18、C21、C24；第三运放U1C的反向输入端依次经电阻R25、R24接开关电源采样电压信号端VF，其正向输入端经电阻R32连接开关电源稳流参比电压信号端CC，电阻R28、电容C17、C21依次首尾相连，电容C17和C21间的结点接第三运放U1C的输出端，电阻R28和电容C17间的结点接第三运放U1C的反向输入端；电阻R29和电容C18并联在电阻R25和R24间的结点和地之间；开关电源稳流参比电压信号端CC依次经电位器R33和电阻R37接地；电容C24接在第三运放U1C的正向输入端与地之间。
所述的采样跟随器包括第四运放U1D，电位器R35，电阻R26、R34、R36，电容C25、二极管D1；第四运放U1D的正向输入端经电阻R36连接开关电源的稳压参比电压信号端CV，其正向输入端经电阻R26接第三运放U1C的输出端，同时经电阻R15接输出比较器13的反向输入端；二极管D1的正极接第四运放U1D的输出端，其正极接第四运放U1D的正向输入端；电容C24接在第四运放U1D的正向输入端与地之间；开关电源的稳压参比电压信号端CV依次经电位器R35和电阻R34接地。
所述第一运放U1A、第二运放U1B、第三运放U1C和第四运放U1D均采用TL084型四运放集成电路。
所述PWM发生器包括电阻R10、R14、R22、R23，PWM控制芯片和晶体管01-04；PWM控制芯片的误差放大器同向输入端经电阻R14接防振荡实时反馈跟踪环路1的输出端，其误差放大器的反向输入端经电阻R10接其补偿信号输入端组成跟随器，其振荡器定时电阻接入端经电阻R23接其振荡器放电端组成放电回路，其振荡器定时电阻接入端经电阻R22接地；晶体管01、02的基极连接在一起接PWM控制芯片的第一互补输出端，晶体管03、04的基极连接在一起接PWM控制芯片的第二互补输出端。
PWM控制芯片为SG3525芯片。
本发明的工作原理为：
防振荡实时反馈跟踪环路1和高精度的闭环反馈控制环路是高频开关电源输出精密度的保证。大电流输出的环境下，输出电流的微波动都会引起比较严重的后果。为保证高频开关电源强电流的稳定输出，选取Op07A这种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成芯片作为稳流环路的初级误差比较器。由于OP07A具有非常低的输入失调电压，所以OP07A在稳流环路中不需要额外的调零措施。OP07A同时具有输入偏执电流低，仅为±2nA的特点，这种低失调、高OP07A同时具有输入偏执电流低，仅为±2nA的特点，这种低噪特性使得即使负载谐波脉冲或者浪涌的干扰产生微小的波动，OP07A也可以发出精密的输出电压变化信号，输出的信号再经过同向放大器U1A的二次放大处理将反馈信号放大，同时TL084芯片中的另一组线性运放U1D与二极管D1反接并联，构成了一组电压跟随器进行隔离输入，这里稳流基准电压CC设置为7.4V。二者进入比较器U1B进行比较，从而提高了稳流环路的精度。同理，采样电压VF经过分压滤波后，与基准电压CV，取为6.1V进行比较后误差信号接入线性比较器U1B的同向输入端，稳压稳流实现互补调节，通过改变稳流稳压参比电压CC、CV的大小，可以实现输出功率的调节。同时这里OP07A与U1A的组合其实还起到了过零点比较器的作用，如若开关电源输出端出现空载、断路时，关断信号由OP07A发出，经由U1A，输入到U1B的反向输入端，此时闭环反馈控制回路闭锁，保护动作启动，控制电路不再发出触发脉冲。
PWM发生器2以SG3525作为PWM发生控制器，与并组的高频开关电源输入端的逆变电路相连接，经由驱动信号输出端向开关电源逆变模块发出驱动信号。SG3525A中误差放大器的同向输入端，即引脚2接入防振荡实时反馈跟踪环路的输出端，而SG3525A中的误差放大器的反向输入端，即引脚1与补偿信号输入端，即引脚9相接，构成跟随器，这样做使SG3525中的误差放大器相对于前级电路呈高阻状态，而对后级电路呈低阻状态，将前后电路进行隔离，切断他们之间的影响，使发出的触发脉冲更加可靠、稳定，提高了控制电路的带载能力。振荡器定时电阻接入端，即5脚接于振荡器放电端，即7脚形成放电回路，在振荡器定时电阻接入端，即6脚接入定值电阻R22，触发脉冲的频率即为振荡器的频率，而SG3525A的振荡频率fosc为
fosc＝1/c16(0.7·R22+3·R23) (1)
其中c16为电容C16两端电压，R22和R23分别为电阻R22和R23的电阻值。两路互补输出端，即11脚和14脚分别接入两对图腾柱中的晶体管Q1、Q2、Q3、Q4的栅极，脉宽调制PWM的输出级采用图腾柱结构晶体管Q1、Q2、Q3、Q4构成两对图腾柱作为前级输出。
本发明有效地抑制了系统振荡，减少了电源纹波。可以为大功率全桥谐振高频电源驱动或半桥电路驱动，也可以为正激电源或被机进行驱动，使开关电源具有使用更广泛。

Claims (11)

1.一种基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，其特征在于：包括防振荡实时反馈跟踪环路(1)和PWM发生器(2)，所述防振荡实时反馈跟踪环路(1)包括初级误差比较器(11)、中间跟随器(12)、输出比较器(13)、采样比较器(14)和采样跟随器(15)；所述初级误差比较器(11)经中间跟随器(12)连接所述输出比较器(13)的相应输入端；所述采样比较器(14)和采样跟随器(15)的输出端连接所述输出比较器(13)的相应输入端，该所述输出比较器(13)的输出端与连接所述PWM发生器的相应输入端；所述PWM发生器(2)包括电阻R10、R14、R22、R24，PWM控制芯片和晶体管01-04；PWM控制芯片的误差放大器同向输入端经电阻R14接防振荡实时反馈跟踪环路1的输出端，其误差放大器的反向输入端经电阻R10接其补偿信号输入端组成跟随器，其振荡器定时电阻接入端经电阻R23接其振荡器放电端组成放电回路，其振荡器定时电阻接入端经电阻R22接地；晶体管01、02的基极连接在一起接PWM控制芯片的第一互补输出端，晶体管03、04的基极连接在一起接PWM控制芯片的第二互补输出端。
2.根据权利要求1所述的基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，其特征在于：所述初级误差比较器(11)包括OP07型低噪运放U2，电阻R2、R9、R13、R21，电容C9；低噪运放U2的反向输入端经电阻R13连接开关电源采样电阻网络检测的采样信号端CF，其正向输入端经电阻R9接地；电阻R21接在开关电源采样电阻网络检测的采样信号端CF和地之间，电容C9接在低噪运放U2的反向输入端和地之间，电阻R2接在低噪运放U2的正向输入端与输出端之间。
3.根据权利要求2所述的基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，其特征在于：所述的中间跟随器(12)包括第一运放U1A，电阻R3、R4、R11，滤波电容C8；第一运放U1A的正向输入端经电阻R11连接所述低噪运放U2的输出端，其正向输入端经滤波电容C8接地，其反向输入端经电阻R3接地；电阻R4接在第一运放U1A的反向输入端和输出端之间。
4.根据权利要求1所述的基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，其特征在于：所述输出比较器(13)包括第二运放U1B，电阻R1、R12，电容C1；第二运放U1B的反向输入端经电阻R12与所述中间跟随器12的输出端连接，其正向输入端经滤波电容C7接地；电阻R1和电容C1并联在第二运放U1B的反向输入端与其输出端之间；第二运放U1B的输出端用于连接所述的PWM发生器2的输入端。
5.根据权利要求1所述的基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，其特征在于：所述的采样比较器(14)包括第三运放U1C，电位器R33，电阻R24、R25、R28、R29、R32、R37，电容C17、C18、C21、C24；第三运放U1C的反向输入端依次经电阻R25、R24接开关电源采样电压信号端VF，其正向输入端经电阻R32连接开关电源稳流参比电压信号端CC，电阻R28、电容C17、C21依次首尾相连，电容C17和C21间的结点接第三运放U1C的输出端，电阻R28和电容C17间的结点接第三运放U1C的反向输入端；电阻R29和电容C18并联在电阻R25和R24间的结点和地之间；开关电源稳流参比电压信号端CC依次经电位器R33和电阻R37接地；电容C24接在第三运放U1C的正向输入端与地之间。
6.根据权利要求1所述的基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，其特征在于：所述的采样跟随器(15)包括第四运放U1D，电位器R35，电阻R26、R34、R36，电容C25、二极管D1；第四运放U1D的正向输入端经电阻R36连接开关电源的稳压参比电压信号端CV，其正向输入端经电阻R26接第三运放U1C的输出端，同时经电阻R15接输出比较器13的反向输入端；二极管D1的正极接第四运放U1D的输出端，其正极接第四运放U1D的正向输入端；电容C24接在第四运放U1D的正向输入端与地之间；开关电源的稳压参比电压信号端CV依次经电位器R35和电阻R34接地。
7.根据权利要求3所述的基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，其特征在于：所述第一运放U1A采用TL084型四运放集成电路。
8.根据权利要求4所述的基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，其特征在于：所述第二运放U1B采用TL084型四运放集成电路。
9.根据权利要求5所述的基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，其特征在于：所述第三运放U1C采用TL084型四运放集成电路。
10.根据权利要求6所述的基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，其特征在于：所述第四运放U1D采用TL084型四运放集成电路。
11.根据权利要求1所述的基于高频电源预稳级的高精密度稳压稳流控制电路，其特征在于：PWM控制芯片为SG3525芯片。
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