CN107482909A - 一种电源的线损补偿电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种电源的线损补偿电路所述电源设有依次连接的电压转换电路、稳压滤波电路、限流开关和接口传输电路，所述稳压滤波电路连接所述电压转换电路的转换电压输出端，还设有连接所述电压转换电路的转换电压检测端和所述限流开关两端的所述线路补偿电路。其有益效果在于：本发明增加的线损补偿电路由电阻、三极管、比较器(普通运放管)等组成，电路简单易搭建，且成本低廉、可靠性高；电路简单易搭建，且成本低廉、可靠性高；所述线损补偿电路能够有效地将负载端(负载端输出连接器)的实际电压维持在用电设备所需电压的波动范围内，降低了用电设备的用电风险，提升了电源产品的质量。

Description

一种电源的线损补偿电路

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种电源的线损补偿电路。

背景技术

在现有技术中，电源在传输中存在两处较大的线路损耗，即过流保护器件的内阻和引入的外部传输线的阻抗。而实际需求中，负载端对电压要求范围较窄，波动一般为±5％，当流过负载端的电流上升时，因为线路损耗，其线路两端的压差随之上升。压差增大到超过波动范围后，负载端的实际电压低于负载端所需电压，负载端连接的用户设备将判定电压偏低，从而认证失败，导致用户设备不能正常工作。

发明内容

本发明提供一种电源的线损补偿电路，解决的技术问题是，电源在传输中存在的线路损耗导致负载端的实际电压低于负载端所需电压，用户设备不能正常工作。

为解决以上技术问题，本发明提供一种电源的线损补偿电路，所述电源设有依次连接的电压转换电路、稳压滤波电路、限流开关和接口传输电路，所述稳压滤波电路连接所述电压转换电路的转换电压输出端，还设有连接所述电压转换电路的转换电压检测端和所述限流开关两端的所述线路补偿电路。

进一步地，所述电压转换电路设有所述转换电压输出端和转换电压检测端所属的电源型开关电源电路，还设有连接在所述转换电压输出端和转换电压检测端之间的第一分压电阻，和连接在所述转换电压检测端与地之间的第二分压电阻。

进一步地，所述线路补偿电路设有第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻、第六分压电阻、比较器、限流电阻、三极管和调节电阻；所述限流开关的输入端连接所述第三分压电阻的一端、第四分压电阻的一端、所述比较器的同向输入端的共同连接端，所述第三分压电阻的另一端连接所述第五分压电阻的一端、芯片供电端、所述比较器的电源正端的共同连接端，所述第四分压电阻的另一端接地；所述限流开关的输出端连接所述第五分压电阻的另一端、所述第六分压电阻的一端、所述比较器的反向输入端的共同连接端，所述第六分压电阻的另一端和所述比较器的电源负端接地；所述比较器的电压输出端连接所述限流电阻后连接所述三极管的基极，所述三极管的集电极连接所述调节电阻后连接所述转换电压检测端，所述三极管的发射极接地；所述限流开关的输入端还连接所述转换电压输出端。

进一步地，所述稳压滤波电路设有并联在所述转换电压输出端与地之间的第一滤波电容和第二滤波电容。

进一步地，所述接口传输电路设有电源端输出连接器，所述电源端输出连接器的正极接线端连接所述限流开关的输出端，所述电源端输出连接器的负极接线端接地。

进一步地，所述接口传输电路还设有正极传输线、负极传输线和用于接入用电设备的负载端输出连接器，所述电源端输出连接器的正极接线端和负极接线端分别连接所述正极传输线和负极传输线后连接所述负载端输出连接器的正极接线端和负极接线端。

具体地，所述正极传输线和负极传输线分别等效为第一线路阻抗和第二线路阻抗。

优选地，所述电压转换电路为直流降压型开关电源电路或线性稳压电源电路。

本发明提供一种电源的线损补偿电路，增加了线损补偿电路，所述线损补偿电路由电阻、三极管、比较器(普通运放管)等组成，电路简单易搭建，且成本低廉、可靠性高；电路简单易搭建，且成本低廉、可靠性高；所述线损补偿电路能够有效地将负载端(负载端输出连接器)的实际电压维持在用电设备所需电压的波动范围内，降低了用电设备的用电风险，提升了电源产品的质量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的现有技术中电源的电路结构框图；

图2是本发明实施例提供的图1的电源电路原理图；

图3是本发明实施例提供的在图1中增加了线损补偿电路的电路结构框图；

图4是本发明实施例提供的图3的电源电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括元器件的选型和取值大小及附图仅为较佳实施例，仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

参见图1，本发明实施例提供的现有技术中电源的电路结构框图。在现有技术中的电源1，设有依次连接的电压转换电路11、稳压滤波电路12、限流开关13和接口传输电路14，所述稳压滤波电路12连接所述电压转换电路11的转换电压输出端V_OUT。

对应于图1，参见图2，是本发明实施例提供的图1的电源1电路原理图。在图2中，所述电压转换电路11设有所述转换电压输出端V_OUT和转换电压检测端FB所属的电源型开关电源电路111，还设有连接在所述转换电压输出端V_OUT和转换电压检测端FB之间的第一分压电阻DR1，和连接在所述转换电压检测端FB与地之间的第二分压电阻DR2。

所述稳压滤波电路12设有并联在所述转换电压输出端V_OUT与地之间的第一滤波电容C1和第二滤波电容C2。

所述接口传输电路14设有电源端输出连接器CC，所述电源端输出连接器CC的正极接线端CC_PIN1(PIN代表引脚，1代表引脚标号，下同)连接所述限流开关13的输出端13_PIN2，所述电源端输出连接器CC的负极接线端CC_PIN4接地。

所述接口传输电路14还设有正极传输线line1、负极传输线line2和用于接入用电设备的负载端输出连接器DC(本发明实施例说明的为广义的电源，包括这一部分)，所述电源端输出连接器CC的正极接线端CC_PIN1和负极接线端CC_PIN4分别连接所述正极传输线line1和负极传输线line2后连接所述负载端输出连接器DC的正极接线端DC_PIN1和负极接线端DC_PIN4。

特别地，将所述正极传输线line1和负极传输线line2分别等效为第一线路阻抗R_line1和第二线路阻抗R_line2。所述电压转换电路11为直流降压型开关电源电路或线性稳压电源电路。

图中描述的电压转换电路11是目前电子行业通用的电源模块，主要为后级电路及其用电设备提供稳定的电源。所述第一分压电阻DR1和第二分压电阻DR2分压调节，将分压信号给到所述转换电压检测端FB，用来供所述电压转换电路11根据检测到的分压信号而实时调整所述转换电压输出端V_OUT的输出电压，当所述第二分压电阻DR2的电压下降时，所述电压转换电路11调整内部电路使其转换电压输出端V_OUT的输出电压升高；当输出电压升高后，所述第二分压电阻DR2的电压也会升高，所述电压转换电路11调整内部电路使其转换电压输出端V_OUT的输出电压下降，周而复始，使输出电压负载端所需电压(设定的电压值)的波动范围内。

随着所述输出电压的进一步传输，所述第一滤波电容C1和第二滤波电容C2进行干扰滤除后流入所述限流开关13。

限流开关13，为所述负载端输出连接器DC设定一个电流范围值，当电流超过所述电流范围值时，所述限流开关13主动切断所述电压转换电路11与后级的联系，保证所述电压转换电路11仍能给其他用电设备供电(其他的用电设备连接所述电压转换电路11的转换电压输出端V_OUT引出的另一个稳压滤波电路12、限流开关13和接口传输电路14)，使其正常运行。目前的限流开关13都会存在MOS开关阻抗RDS_on，通常在50～150mΩ，该阻抗引起第一处电路损耗。

所述电源端输出连接器CC，为用户设备提供连接端口，通常作定制类产品，增加锁扣，防止松脱；但用户不能直接将用电设备接在在连接器上，需要通过传输线和另一个输出连接器——负载端输出连接器DC，而负载端输出连接器DC才用于供用电设备直接相连。

传输线(所述正极传输线line1和负极传输线line2)，用电设备不能直接与主机连接，需要通过线束作转接介质，转换成标准的用电设备端口(负载端输出连接器DC)，比如USB TYPE A接口，便于用户直接使用。通常线材会选择28～22AWG的线束，优选地选择24AWG作为传输线，因为它具有线型粗细适中、阻抗适中的优点。根据国际标准，24AWG线存在89.5Ω/KM的阻抗，即89.5mΩ/M。因为传输线都是由正极传输线line1和负极传输线line2两根线组成，两根线分别等效为所述第一线路阻抗R_line1和第二线路阻抗R_line2，该阻抗引起第二处线路损耗。

负载端输出连接器DC，提供给用电设备的标准接插件端口。

根据以上得出，因为所述限流开关13和传输线都存在较大的内阻，产生了较大的线路损耗，当传输的电流上升时，线路损耗随之增大，比如：以限流开关13导通内阻为50mΩ、传输线为1.6M长为例，得出：

回路的阻抗是：DRDS_ON+DR_Line1+DR_Line2＝50+89.5*1.6*2＝336.4mΩ

电流1A时的回路压差是：1*336.4mΩ＝336.4mV

电流1.5A时的回路压差是：1.5*336.4mΩ＝504.6mV

如今用户设备耗电电流逐渐增大，且对电压范围要求不变，面对如此大的压差，在线路中增加线损补偿机制能解决用户设备的规范用电问题。

参见图3，是本发明实施例提供的在图1中增加了线损补偿电路的电路结构框图，增加的所述线损补偿电路连接所述电压转换电路11的转换电压检测端FB和所述限流开关13两端。

对应于图3，参见图4，是本发明实施例提供的图3的电源电路原理图。在图4中，增设的所述线损补偿电路15设有第三分压电阻DR3、第四分压电阻DR4、第五分压电阻DR5、第六分压电阻DR6、比较器U、限流电阻IR、三极管Q和调节电阻AR；所述限流开关13的输入端13_PIN1连接所述第三分压电阻DR3的一端、第四分压电阻DR4的一端、所述比较器U的同向输入端U_PIN1的共同连接端，所述第三分压电阻DR3的另一端连接所述第五分压电阻DR5的一端、芯片供电端VCC、所述比较器U的电源正端U_PIN4的共同连接端，所述第四分压电阻DR4的另一端接地；所述限流开关13的输出端13_PIN2连接所述第五分压电阻DR5的另一端、所述第六分压电阻DR6的一端、所述比较器U的反向输入端U_PIN2的共同连接端，所述第六分压电阻DR6的另一端和所述比较器U的电源负端U_PIN5接地；所述比较器U的电压输出端U_PIN3连接所述限流电阻IR后连接所述三极管Q的基极b，所述三极管Q的集电极c连接所述调节电阻AR后连接所述转换电压检测端FB，所述三极管Q的发射极e接地；所述限流开关13的输入端13_PIN1还连接所述转换电压输出端V_OUT。

所述比较器U的工作原理是：通电后，当所述比较器U的电源负端U_PIN5与电源正端U_PIN4相同点位时，其电压输出端U_PIN3的输出电平是不可控状态；当电源负端U_PIN5大于电源正端U_PIN4的点位时，输出为低电平，相反则输出为高电平。

调节所述第三分压电阻DR3、第四分压电阻DR4、第五分压电阻DR5、第六分压电阻DR6的阻值，使所述第六分压电阻DR6的点位大于所述第四分压电阻DR4的点位，从而使空载状态(电源1未接入用电设备)时的比较器U输出为低电平；

当空载状态时，所述限流开关13的压差为0，比较器U输出低电平；当电源1接入用电设备，电流逐渐上升，所述限流开关13两端的压差也逐渐上升，当压差达到某个设定后，比较器U立即翻转，输出高电平，从而通过所述限流电阻IR使所述三极管Q导通，将所述第二分压电阻DR2的电位拉低，所述电压转换电路11调整内部电路提升其转换电压输出端V_OUT的输出电压，使输出端电压抬高，以满足用户需求的电压范围；当电流降下来后，所述限流开关13两端压差缩小，所述比较器U两端电压差也缩小，比较器U再次翻转为低电平，所述三极管Q截止，所述第二分压电阻DR2的电位上升，所述电压转换电路11调整内部电路降低其转换电压输出端V_OUT的输出电压，使输出恒定。

所述线损补偿电路15由电阻、三极管、比较器(普通运放管)等组成，电路简单易搭建，且成本低廉、可靠性高；所述线损补偿电路15能够有效地将负载端(负载端输出连接器)的实际电压维持在用电设备所需电压的波动范围内，降低了用电设备的用电风险，提升了电源产品的质量。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电源的线损补偿电路，所述电源设有依次连接的电压转换电路、稳压滤波电路、限流开关和接口传输电路，所述稳压滤波电路连接所述电压转换电路的转换电压输出端，其特征在于，还设有连接所述电压转换电路的转换电压检测端和所述限流开关两端的所述线路补偿电路。

2.如权利要求1所述的一种电源的线损补偿电路，其特征在于：所述电压转换电路设有所述转换电压输出端和转换电压检测端所属的电源型开关电源电路，还设有连接在所述转换电压输出端和转换电压检测端之间的第一分压电阻，和连接在所述转换电压检测端与地之间的第二分压电阻。

3.如权利要求2所述的一种电源的线损补偿电路，其特征在于：所述线路补偿电路设有第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻、第六分压电阻、比较器、限流电阻、三极管和调节电阻；所述限流开关的输入端连接所述第三分压电阻的一端、第四分压电阻的一端、所述比较器的同向输入端的共同连接端，所述第三分压电阻的另一端连接所述第五分压电阻的一端、芯片供电端、所述比较器的电源正端的共同连接端，所述第四分压电阻的另一端接地；所述限流开关的输出端连接所述第五分压电阻的另一端、所述第六分压电阻的一端、所述比较器的反向输入端的共同连接端，所述第六分压电阻的另一端和所述比较器的电源负端接地；所述比较器的电压输出端连接所述限流电阻后连接所述三极管的基极，所述三极管的集电极连接所述调节电阻后连接所述转换电压检测端，所述三极管的发射极接地；所述限流开关的输入端还连接所述转换电压输出端。

4.如权利要求3所述的一种电源的线损补偿电路，其特征在于：所述稳压滤波电路设有并联在所述转换电压输出端与地之间的第一滤波电容和第二滤波电容。

5.如权利要求4所述的一种电源的线损补偿电路，其特征在于：所述接口传输电路设有电源端输出连接器，所述电源端输出连接器的正极接线端连接所述限流开关的输出端，所述电源端输出连接器的负极接线端接地。

6.如权利要求5所述的一种电源的线损补偿电路，其特征在于：所述接口传输电路还设有正极传输线、负极传输线和用于接入用电设备的负载端输出连接器，所述电源端输出连接器的正极接线端和负极接线端分别连接所述正极传输线和负极传输线后连接所述负载端输出连接器的正极接线端和负极接线端。

7.如权利要求6所述的一种电源的线损补偿电路，其特征在于：所述正极传输线和负极传输线分别等效为第一线路阻抗和第二线路阻抗。

8.如权利要求1所述的一种电源的线损补偿电路，其特征在于：所述电压转换电路为直流降压型开关电源电路或线性稳压电源电路。