CN108304023A - 一种开关电源高负载稳定度补偿电路 - Google Patents

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Abstract

本发明的开关电源高负载稳定度补偿电路，解决开关电源输出端的故障隔离二极管受不利因素干扰造成开关电源输出电压稳定度低的技术问题。包括：电流采样装置，用于采集开关电源输出的电流信号；电流补偿装置，用于将电流信号形成电流波动信号；电压基准装置，用于确定故障隔离二极管的电压基准；温度采样装置，用于采集故障隔离二极管的动态温度信号；温度补偿装置，用于将动态温度信号形成温度波动信号；电压稳定装置，用于根据电流波动信号和温度波动信号调整开关电源的输出电压形成给定输出。使得开关电源输出电压根据输出电流大小进行补偿，避免了由于输出隔离二极管压降对负载稳定度的影响克服了温度对二极管压降的影响，最终提高开关电源的负载稳定度。

Description

一种开关电源高负载稳定度补偿电路
技术领域
本发明涉及一种开关电源电路，特别是涉及一种开关电源高负载稳定度补偿电路。
背景技术
在供配电系统中，为了保证开关电源输出出现短路等故障时不影响系统运行，需要开关电源输出带故障隔离二极管。增加故障隔离二极管后，二极管的压降随电流变化而变化。考虑到系统不工作时直流母线并联的电池不能自放电，系统不允许将电源的反馈电压采样点放置在二极管阴极侧，因此导致电源的负载稳定度较低，不满足系统对电源的高负载稳定度的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种开关电源高负载稳定度补偿电路，解决开关电源输出端的故障隔离二极管受不利因素干扰造成开关电源输出电压稳定度低的技术问题。
本发明的开关电源高负载稳定度补偿电路，包括：
电流采样装置，用于采集开关电源输出的电流信号；
电流补偿装置，用于将电流信号形成电流波动信号；
电压基准装置，用于确定故障隔离二极管的电压基准；
温度采样装置，用于采集故障隔离二极管的动态温度信号；
温度补偿装置，用于将动态温度信号形成温度波动信号；
电压稳定装置，用于根据电流波动信号和温度波动信号调整开关电源的输出电压形成给定输出。
所述电流采样装置包括霍尔电流传感器或分流器，用于电流采样。
所述温度采样装置包括热敏半导体器件、热敏电阻或热偶，用于温度采样。
所述电流补偿装置由串联或并联的电阻形成。
所述温度补偿装置由串联或并联的电阻形成。
包括基准电压电阻R1、电流补偿加权电阻R2、电流补偿加权电阻R3、温度采样加权电阻R3、温度采样加权电阻R4、滤波电阻R6、滤波电容C2、滤波电容C3、低电位电容C1、低电位电阻R7和集成运算放大器N1，集成运算放大器N1的输出端顺序串联滤波电容C2和滤波电阻R6后连接集成运算放大器N1的同相输入端，集成运算放大器N1的接地端和工作电压端之间连接滤波电容C3，集成运算放大器N1的同相输入端连接反馈的开关电源输出电压信号，低电位电容C1和低电位电阻R7并联形成滤波支路，滤波支路一端连接集成运算放大器N1的反相输入端，另一端连接工作地。
所述集成运算放大器N1采用LM158系列芯片，集成运算放大器N1的引脚1顺序串联滤波电容C2和滤波电阻R6后连接集成运算放大器N1的引脚3，集成运算放大器N1的引脚3连接反馈的开关电源输出电压信号，低电位电容C1和低电位电阻R7并联形成滤波支路，滤波支路一端连接集成运算放大器N1的引脚3，另一端连接工作地，集成运算放大器N1的引脚8连接工作电源VCC，集成运算放大器N1的引脚4接工作地，集成运算放大器N1的引脚4与引脚8之间连接滤波电容C3。
本发明的开关电源高负载稳定度补偿电路利用电流补偿原理形成电流补偿装置，使开关电源输出电压随电流变化而变化，克服阻断二极管压降随电流变化而变化的影响，最终使输出电压稳定。同时形成温度补偿电路，克服二极管压降随温度变化而变化，最终在宽温度范围内输出电压稳定。使得开关电源输出电压根据输出电流大小进行补偿，避免了由于输出隔离二极管压降对负载稳定度的影响克服了温度对二极管压降的影响，最终提高开关电源的负载稳定度。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明开关电源高负载稳定度补偿电路的架构示意图。
图2为本发明开关电源高负载稳定度补偿电路一实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，开关电源高负载稳定度补偿电路的架构包括：
电流采样装置01，用于采集开关电源输出的电流信号。
电流补偿装置02，用于将电流信号形成电流波动信号。
电压基准装置03，用于确定故障隔离二极管的电压基准。
温度采样装置04，用于采集故障隔离二极管的动态温度信号。
温度补偿装置05，用于将动态温度信号形成温度波动信号。
电压稳定装置06，用于根据电流波动信号和温度波动信号调整开关电源的输出电压形成给定输出。
本发明的开关电源高负载稳定度补偿电路利用电流补偿原理形成电流补偿装置，使开关电源输出电压随电流变化而变化，克服阻断二极管压降随电流变化而变化的影响，最终使输出电压稳定。同时形成温度补偿电路，克服二极管压降随温度变化而变化，最终在宽温度范围内输出电压稳定。使得开关电源输出电压根据输出电流大小进行补偿，避免了由于输出隔离二极管压降对负载稳定度的影响克服了温度对二极管压降的影响，最终提高开关电源的负载稳定度。
如图2所示，开关电源高负载稳定度补偿电路包括：
基准电压电阻R1、电流补偿加权电阻R2、电流补偿加权电阻R3、温度采样加权电阻R3、温度采样加权电阻R4、滤波电阻R6、滤波电容C2、滤波电容C3、低电位电容C1、低电位电阻R7和集成运算放大器N1，集成运算放大器N1采用LM158系列芯片，集成运算放大器N1的引脚1(输出端)顺序串联滤波电容C2和滤波电阻R6后连接集成运算放大器N1的引脚3(同相输入端)，集成运算放大器N1的引脚3(同相输入端)连接反馈的开关电源输出电压信号，低电位电容C1和低电位电阻R7并联形成滤波支路，滤波支路一端连接集成运算放大器N1的引脚3(反相输入端)，另一端连接工作地，集成运算放大器N1的引脚8连接工作电源VCC，集成运算放大器N1的引脚4接工作地，集成运算放大器N1的引脚4与引脚8之间连接滤波电容C3。
电流补偿加权电阻R2和电流补偿加权电阻R3以串联或并联的方式形成电流补偿支路，温度采样加权电阻R3和温度采样加权电阻R4以串联或并联的方式形成温度补偿支路，基准电压电阻R1与电流补偿支路和温度补偿支路并联并连接集成运算放大器N1的引脚3(反相输入端)，基准电压电阻R1连接电压基准，温度补偿支路连接温度采样装置中的，电流补偿支路连接电流采样装置中的霍尔电流传感器、分流器等进行电流采样，温度补偿支路连接热敏半导体器件、热敏电阻或热偶等测温器件。
本发明的开关电源高负载稳定度补偿电路中电流补偿支路方便工程设计时参数调整，最终得出0-5V的电压信号。通过查找主电路输出故障隔离二极管的电流-压降关系曲线，查出压降、电流对应关系，合理选择电流补偿加权电阻R2、电流补偿加权电阻R3与基准电压电阻R1、、低电位电阻R7的关系，实现主电路电流变化时，输出电压基本不变。
温度补偿支路方便工程设计时参数调整，通过温度调理电路，最终得出0-5V电压信号。温度采样信号采集输出故障隔离二极管的管壳温度，通过计算得出最终管芯温度。必要时也可增加多路温度采样信号，测试电源不同位置的温度，这样能更准确地补偿温度对输出电压的影响。通过查找二极管温度-压降曲线(如果厂家未提供曲线，需要测试得出)，查出压降、温度对应关系，合理选择温度采样加权电阻R3、温度采样加权电阻R4与基准电压电阻R1、低电位电阻R7的关系，实现温度变化时，输出电压基本不变。
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 (7)

1.一种开关电源高负载稳定度补偿电路，其特征在于，包括：
电流采样装置，用于采集开关电源输出的电流信号；
电流补偿装置，用于将电流信号形成电流波动信号；
电压基准装置，用于确定故障隔离二极管的电压基准；
温度采样装置，用于采集故障隔离二极管的动态温度信号；
温度补偿装置，用于将动态温度信号形成温度波动信号；
电压稳定装置，用于根据电流波动信号和温度波动信号调整开关电源的输出电压形成给定输出。
2.根据权利要求1所述的开关电源高负载稳定度补偿电路，其特征在于，所述电流采样装置包括霍尔电流传感器或分流器，用于电流采样。
3.根据权利要求1所述的开关电源高负载稳定度补偿电路，其特征在于，所述温度采样装置包括热敏半导体器件、热敏电阻或热偶，用于温度采样。
4.根据权利要求1所述的开关电源高负载稳定度补偿电路，其特征在于，所述电流补偿装置由串联或并联的电阻形成。
5.根据权利要求1所述的开关电源高负载稳定度补偿电路，其特征在于，所述温度补偿装置由串联或并联的电阻形成。
6.根据权利要求1所述的开关电源高负载稳定度补偿电路，其特征在于，包括基准电压电阻R1、电流补偿加权电阻R2、电流补偿加权电阻R3、温度采样加权电阻R3、温度采样加权电阻R4、滤波电阻R6、滤波电容C2、滤波电容C3、低电位电容C1、低电位电阻R7和集成运算放大器N1，集成运算放大器N1的输出端顺序串联滤波电容C2和滤波电阻R6后连接集成运算放大器N1的同相输入端，集成运算放大器N1的接地端和工作电压端之间连接滤波电容C3，集成运算放大器N1的同相输入端连接反馈的开关电源输出电压信号，低电位电容C1和低电位电阻R7并联形成滤波支路，滤波支路一端连接集成运算放大器N1的反相输入端，另一端连接工作地。
7.根据权利要求6所述的开关电源高负载稳定度补偿电路，其特征在于，所述集成运算放大器N1采用LM158系列芯片，集成运算放大器N1的引脚1顺序串联滤波电容C2和滤波电阻R6后连接集成运算放大器N1的引脚3，集成运算放大器N1的引脚3连接反馈的开关电源输出电压信号，低电位电容C1和低电位电阻R7并联形成滤波支路，滤波支路一端连接集成运算放大器N1的引脚3，另一端连接工作地，集成运算放大器N1的引脚8连接工作电源VCC，集成运算放大器N1的引脚4接工作地，集成运算放大器N1的引脚4与引脚8之间连接滤波电容C3。
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