CN107911007A - 一种基准电压输出装置及开关电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基准电压输出装置及开关电源，基准电压输出装置包括单片机、数模转换器和隔离放大器；单片机的电压输出端连接数模转换器的输入端；数模转换器的输出端连接隔离放大器的输入端；隔离放大器的输出端作为基准电压输出装置的基准电压输出端。本发明可更加便倢的实现对开关电源输出电压的调节，并且基准电压输出装置中的数字电路部分和开关电源输出端是隔离的，这样可以保证开关电源输出电压的安全性，减少数字电路对开关电源输出端的干扰。

Description

一种基准电压输出装置及开关电源

技术领域

本发明涉及电源技术领域。更具体地，涉及一种基准电压输出装置及开关电源。

背景技术

目前，常用的开关电源输出电压的反馈回路有以下几种电路：

第一种、初级基本反馈电路，其用一个非隔离的初级绕组作为反馈电压，来控制PWM控制器，使输出电压达到稳定的状态。该电路的优点是电路结构简单，器件少，成本低；缺点是电源调整率很低，稳压精度较差，并且无法做到输出电压可调，更无法实现开关电源输出电压的数字可调。

第二种、次级光电耦合器稳压管反馈电路，其用一个光电耦合器把初级和次级隔离，然后稳压管是串在光电耦合器的光电二极管上，当输出电压达到稳压管的击穿电压时，稳压管导通，并驱动光电耦合器的光电二极管导通，触发光敏三极管导通，继而控制PWM控制器，来实现稳定输出电压的目的。所选稳压管的稳压值，即是开关电源的输出电压。该电路的优点是电源的调整率有明显的提高；缺点是成本有所增加，稳压精度一般，在稳压管上串入电位器，可以实现开关电源输出电压的微调，无法实现开关电源输出电压的大幅度可调，也无法实现开关电源输出电压的数字可调。

第三种、次级光电耦合器加TL431反馈电路，其在反馈电路中增加了精密稳压基准源TL431，增加了反馈补偿网络，TL431提供一个基准电压，通过精密电阻对输出电压进行分压采样，连接TL431的基准电压点，当输出电压升高时，电阻分压达到TL431的基准电压点，那么TL431导通，使光电耦合器的光电二极管导通，触发光敏三极管导通，继来控制PWM控制器，达到输出稳压的目的。该电路的优点是电源调整率极高，稳压精度也极高，反馈环路稳定，当在分压电阻中串入电位器后可以实现输出电压可调；缺点是电路复杂，成本增加，可调电压的分辨率不高。

第四种、次级光电耦合器加TL431反馈电路中加入单片机，以及数模转换器，来控制输出反馈回路，从而实现输出电压数字可调。该电路的优点是电源调整率极高，稳压精度也极高，反馈环路稳定，输出可调电压的分辨率非常高；缺点是电路复杂，成本增加很多，数字电路在次级，由于时钟芯片的存在，其会对输出形成一定的干扰。

在上述四种常用的开关电源输出电压的反馈回路中，第四种是数字调压方式，它的调压分辨率最高，是未来智能电源的发展方向。但第四种存在数字电路在次级，对输出电压会造成干扰，不容易做到全范围、大量程的电压输出可调。

因此，需要提供一种便于调节开关电源的输出电压且避免数字电路对开关电源输出电压干扰的基准电压输出装置及开关电源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便于调节开关电源的输出电压且避免数字电路对开关电源输出电压干扰的基准电压输出装置及开关电源。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明公开一种基准电压输出装置，包括单片机、数模转换器和隔离放大器；

所述单片机的电压输出端连接所述数模转换器的输入端；

所述数模转换器的输出端连接所述隔离放大器的输入端；

所述隔离放大器的输出端作为基准电压输出装置的基准电压输出端。

优选地，该装置还包括运算放大器，所述隔离放大器的输出端连接所述运算放大器的输入端，所述运算放大器的输出端作为基准电压输出装置的基准电压输出端。

优选地，该装置还包括分压器，所述数模转换器的输出端连接分压器的输入端，所述分压器的输出端连接所述隔离放大器的输入端。

优选地，所述分压器为滑动变阻器。

优选地，该装置还包括与所述单片机通过串口连接的上位机。

本发明还公开一种开关电源，包括PWM控制器、MOS管、变压器、整流器、滤波器、误差放大器、光电耦合器和上述基准电压输出装置；

所述PWM控制器的输出端连接MOS管的控制端；

所述MOS管的输出端连接所述变压器的初级线圈；

所述变压器的次级线圈连接所述整流器的输入端；

所述整流器的输出端连接所述滤波器的输出端；

所述滤波器的输出端作为开关电源的电压输出端且连接所述误差放大器的反馈电压输入端；

所述基准电压输出装置的基准电压输出端连接所述误差放大器的基准电压输入端；

所述误差放大器的输出端连接所述光电耦合器的输入端；

所述光电耦合器的输出端连接所述PWM控制器的控制端。

优选地，该开关电源还包括采样电阻，所述采样电阻的两端分别连接所述开关电源的电压输出端和所述误差放大器的反馈电压输入端。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案可更加便倢的实现对开关电源输出电压的调节，并且基准电压输出装置中的数字电路部分和开关电源输出端是隔离的，这样可以保证开关电源输出电压的安全性，减少数字电路对开关电源输出端的干扰。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出包含基准电压输出装置的开关电源的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例提供一种基准电压输出装置，包括单片机101、数模转换器102和隔离放大器103；

单片机101的电压输出端连接数模转换器102的输入端；

数模转换器102的输出端连接隔离放大器103的输入端；

隔离放大器103的输出端作为基准电压输出装置的基准电压输出端。

其中，单片机101产生可调的数字电压，该可调的数字电压通过数模转换器102转换为可调的模拟电压(或者说控制电压)，数模转换器102将该可调的模拟电压传送至隔离放大器103，隔离放大器103对将该可调的模拟电压进行隔离放大，并将得到的电压作为基准电压，该基准电压用于作为开关电源的反馈回路中的误差放大器106的基准电压。

在具体实施时，由于常用的隔离放大器103的放大倍数比较有限(通常最大值只有8倍)，因此本实施例提供的基准电压输出装置在隔离放大器103的输出端增加一级运算放大器104，将经运算放大器104放大后的电压作为开关电源的反馈回路中的误差放大器106的基准电压。由此，本实施例提供的基准电压输出装置还包括运算放大器104，隔离放大器103的输出端连接运算放大器104的输入端，运算放大器104的输出端作为基准电压输出装置的基准电压输出端。

在具体实施时，由于常用的隔离放大器103的输入端电压都非常小(通常为0-250mV)，所以本实施例提供的基准电压输出装置对数模转换器102输出的可调的模拟电压作一次分压。由此，本实施例提供的基准电压输出装置还包括分压器105，数模转换器102的输出端连接分压器105的输入端，分压器105的输出端连接隔离放大器103的输入端。进一步，本实施例提供的基准电压输出装置中，分压器105为滑动变阻器。

在具体实施时，本实施例提供的基准电压输出装置还包括与单片机101通过串口连接的上位机107，上位机107通过串口控制单片机101，使单片机101产生可调的数字电压。

本实施例还提供一种开关电源，包括PWM控制器108、MOS管109、变压器110、整流器111、滤波器112、误差放大器106、光电耦合器113和本实施例提供的基准电压输出装置；

PWM控制器108的输出端连接MOS管109的控制端，本实施例中MOS管109的控制端为MOS管109栅极端；

MOS管109的输出端连接变压器110的初级线圈，本实施例中MOS管109的控制端为MOS管109源极或漏极端；

变压器110的次级线圈连接整流器111的输入端；

整流器111的输出端连接滤波器112的输出端；

滤波器112的输出端作为开关电源的电压输出端且连接误差放大器106的反馈电压输入端；

基准电压输出装置的基准电压输出端连接误差放大器106的基准电压输入端；

误差放大器106的输出端连接光电耦合器113的输入端；

光电耦合器113的输出端连接PWM控制器108的控制端。

其中，误差放大器106根据基准电压输出装置输出的基准电压和由滤波器112的输出端读取的开关电源的输出电压计算得到一个输出的误差比较电压值，该误差比较电压值通过光电耦合器113传送至PWM控制器108，用于控制PWM控制器108的占空比，以调节PWM控制器108向MOS管109的控制端输出的控制电压，从而使得PWM控制器108通过MOS管109开关通断控制变压器110的初级线圈，接下来，变压器110的次级线圈产生的电压经过整流器111和滤波器112后输出符合要求的直流电压，该直流电压一方面用于负载输出，另一方面用于作为电压反馈传送至误差放大器106。

为了避免数字电路放在开关电源的次级而导致数字电路对开关电源的输出电压的影响，本实施例提供的开关电源将数字电路放在开关电源的初级，具体为把数字电路在经过隔离处理后，再送到次级的反馈回路中，从而达到数字可调及同输出相隔离的目的。

在具体实施时，本实施例提供的开关电源还包括采样电阻114，采样电阻114的两端分别连接开关电源的电压输出端和误差放大器106的反馈电压输入端。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

还需要说明的是，在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种基准电压输出装置，其特征在于，包括单片机、数模转换器和隔离放大器；

所述单片机的电压输出端连接所述数模转换器的输入端；

所述数模转换器的输出端连接所述隔离放大器的输入端；

所述隔离放大器的输出端作为基准电压输出装置的基准电压输出端。

2.根据权利要求1所述的基准电压输出装置，其特征在于，该装置还包括运算放大器，所述隔离放大器的输出端连接所述运算放大器的输入端，所述运算放大器的输出端作为基准电压输出装置的基准电压输出端。

3.根据权利要求1所述的基准电压输出装置，其特征在于，该装置还包括分压器，所述数模转换器的输出端连接分压器的输入端，所述分压器的输出端连接所述隔离放大器的输入端。

4.根据权利要求3所述的基准电压输出装置，其特征在于，所述分压器为滑动变阻器。

5.根据权利要求1所述的基准电压输出装置，其特征在于，该装置还包括与所述单片机通过串口连接的上位机。

6.一种开关电源，其特征在于，包括PWM控制器、MOS管、变压器、整流器、滤波器、误差放大器、光电耦合器和如权利要求1-5中任一项所述的基准电压输出装置；

所述PWM控制器的输出端连接MOS管的控制端；

所述MOS管的输出端连接所述变压器的初级线圈；

所述变压器的次级线圈连接所述整流器的输入端；

所述整流器的输出端连接所述滤波器的输出端；

所述滤波器的输出端作为开关电源的电压输出端且连接所述误差放大器的反馈电压输入端；

所述基准电压输出装置的基准电压输出端连接所述误差放大器的基准电压输入端；

所述误差放大器的输出端连接所述光电耦合器的输入端；

所述光电耦合器的输出端连接所述PWM控制器的控制端。

7.权利要求6所述的开关电源，其特征在于，该开关电源还包括采样电阻，所述采样电阻的两端分别连接所述开关电源的电压输出端和所述误差放大器的反馈电压输入端。