CN110707937A - 一种输出电压可调的电源模块 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种输出电压可调的电源模块，采用正激拓扑电路作为主电路，并增加了电压调节电路，电压调节电路和电压反馈环路的基准点连接，该电压调节电路可用于根据正激拓扑电路的目标输出电压对应输出调节电压，以调节电压反馈环路上基准点的电压，控制器根据调节后的基准点的电压控制正激拓扑电路输出该目标输出电压，从而解决了现有技术中电源模块输出的最高电压的限制，使得电源模块能够输出更大范围的高电压，且输出电压可调。
Description
技术领域
本公开涉及电源技术领域，具体地，涉及一种输出电压可调的电源模块。
背景技术
目前，激光供电的电源模块主要采用的是美国一家公司公司生产的电源模块，该电源模块模块最高输出电压为90V，且输出电压不可调，随着激光电源模块技术要求的提高，现有的激光电源模块不能满足使用要求。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本公开提供一种输出电压可调的电源模块。
为了实现上述目的，本公开提供一种输出电压可调的电源模块，包括：正激拓扑电路、与所述正激拓扑电路的输出端连接的电压反馈环路、与所述电压反馈环路的基准点连接的电压调节电路以及分别与所述电压反馈环路和所述正激拓扑电路连接的控制器；
所述电压调节电路用于根据所述正激拓扑电路的目标输出电压对应输出调节电压，所述调节电压加载在所述基准点上，所述控制器根据所述基准点的电压控制所述正激拓扑电路输出所述目标输出电压。
可选地，所述正激拓扑电路包括第一正激拓扑和第二正激拓扑，所述第一正激拓扑的变压器的初级端和所述第二正激拓扑的变压器的初级端并联连接，所述第一正激拓扑的变压器的次级输出端和所述第二正激拓扑的变压器的次级输出端串联连接，所述第一正激拓扑的变压器的初级端连接有第一控制开关，所述第二正激拓扑的变压器的初级端连接有第二控制开关，所述控制器分别与所述第一控制开关和所述第二控制开关连接，所述控制器根据所述基准点的电压输出控制信号，所述控制信号用以控制所述第一控制开关和所述第二控制开关的导通时长使所述正激拓扑电路输出所述目标输出电压。
可选地，所述第一正激拓扑的输出电压大于或等于20V小于或等于100V，所述第二正激拓扑的输出电压大于或等于20V小于或等于100V，对应地，所述正激拓扑电路的目标输出电压大于或等于40V小于或等于200V。
可选地，所述电压调节电路包括电压输入I/O端、LM258A双路运算放大器U1、TL432稳压器U2以及BAT54A二极管D1，所述LM258A双路运算放大器U1包括第一运算放大器U11和第二运算放大器U12；
所述电压输入I/O端通过串联第一电阻R1与所述第一运算放大器U11的输入负端连接，所述第一运算放大器U11的电源输入端通过串联第二电阻R2和第三电阻R3与所述第一运算放大器U11的输入正端连接，所述第一运算放大器U11的输入负端通过串联第四电阻R4与所述第一运算放大器U11的输出端连接，所述第一运算放大器U11的输出端通过串联第五电阻R5与所述第二运算放大器U12的输入正端连接，所述第二运算放大器U12的输出端通过串联第六电阻R6与所述BAT54A二极管D1的阳极连接，所述BAT54A二极管D1的阴极与所述基准点连接；
所述第二电阻R2与所述TL432稳压器U2的阴极连接，所述TL432稳压器U2的参考端与所述L432稳压器U2的阴极连接，所述L432稳压器U2的阳极接地。
可选地，所述电压输入I/O端口的输入电压为0至2.5V，所述LM258A双路运算放大器对应输出电压为5V至2.5V。
可选地，还包括辅助电源模块，所述控制器包括UCC28C40DR控制芯片，所述辅助电源模块与所述UCC28C40DR控制芯片的7脚VDD连接，所述辅助电源模块用于向所述UCC28C40DR控制芯片的7脚提供稳定电压。
可选地，还包括与所述UCC28C40DR控制芯片连接的限流保护电路，所述限流保护电路分别与所述第一控制开关、所述第二控制开关以及所述UCC28C40DR控制芯片的1脚COMP连接，所述限流保护电路在所述第一正激拓扑的变压器的初级输出电流和所述第二正激拓扑的变压器的初级输出电流大于预设电流阈值时，触发所述UCC28C40DR控制芯片1脚的电压拉低至预设电压阈值，所述UCC28C40DR控制芯片控制所述第一正激拓扑和所述第二正激拓扑按照预设电流恒流输出。
通过上述技术方案，提供一种输出电压可调的电源模块，采用正激拓扑电路作为主电路，并增加了电压调节电路，电压调节电路和电压反馈环路的基准点连接，该电压调节电路可用于根据正激拓扑电路的目标输出电压对应输出调节电压，以调节电压反馈环路上基准点的电压，控制器根据调节后的基准点的电压控制正激拓扑电路输出该目标输出电压，从而解决了现有技术中电源模块输出的最高电压的限制，使得电源模块能够输出更大范围的高电压，且输出电压可调。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是例出的现有技术中的一种电源模块的框图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种输出可调的电源模块的结构图；
图3是根据一示例性实施例示出的另一种输出可调的电源模块的结构图；
图4是根据一示例性实施例示出的一种输出可调的电源模块的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
如图1所示，现有技术中的电源模块主要包括功率变换电路10、与功率变换电路10输出端连接的电压反馈环路11以及IC控制芯片12，IC控制芯片12与电压反馈环路11和功率变换电路10连接，电压反馈环路11用于获取功率变换电路10的输出电压，通常电压反馈环路11包括与功率变换电路10的输出端串联连接的电压采样电阻R11和电压采样电阻R12，以及基准电压源13。通过电压采样电阻R11和电压采样电阻R12获取功率变换电路10的输出电压，电压采样电阻R11和电压采样电阻R12的连接点称为基准点，基准点输出的电压与基准电压源的基准电压(如2.5V、1.25V)进行比较，并将比较的差值发送给控制IC芯片，控制IC芯片根据该差值输出控制信号以控制功率变换电路，使电源模块的输出电压稳定在某一值上。
现有技术中采用图1所示的电源电路输出的最大电压具有范围局限性，且不可调，为解决该问题，本公开提供一种输出电压可调的电源模块，采用正激拓扑电路作为主电路，并增加了电压调节电路，电压调节电路和电压反馈环路的基准点连接，该电压调节电路可用于根据正激拓扑电路输出的目标输出电压对应输出调节电压，以调节电压反馈环路上基准点的电压，控制器根据调节后的基准点的电压控制正激拓扑电路输出该目标输出电压，从而解决了现有技术中电源模块输出的最大电压的限制，使得电源模块能够输出更大范围的高电压，且输出电压可调。
下面通过具体的实施例对本公开的内容进行详细说明。
如图2所示为根据一示例性实施例示出的一种输出电压可调的电源模块的结构图，该电源模块包括：正激拓扑电路21、与该正激拓扑电路21的输出端连接的电压反馈环路22、与该电压反馈环路22的基准点连接的电压调节电路23以及分别与该电压反馈环路22和该正激拓扑电路21连接的控制器24；
该电压调节电路23用于根据该正激拓扑电路21的目标输出电压对应输出调节电压，该调节电压加载在该基准点上，该控制器24根据该基准点的电压控制该正激拓扑电路21输出该目标输出电压。
其中，电压调节电路输出的调节电压和正激拓扑电路的目标输出电压之间的对应关系可以是对应关系表，该对应关系表中的调节电压和目标输出电压一一对应。电压调节电路输出的调节电压叠加在基准点上，基准点的电压包括电压采样电阻R12端的电压和调节电压两个电压的叠加，控制器根据这两个电压的叠加值与基准电压源的基准电压的差值控制正激拓扑电路输出对应的目标输出电压。该正激拓扑电路的输出电压可以往大的调，也可以往小的调。例如，若减小正激拓扑电路的输出电压，则可以按照电压调节电路输出的调节电压和正激拓扑电路的目标输出电压之间的对应关系，增大调节电压的电压值，此时调节电压和电压采样电阻R12端的电压的叠加值就相应地增大，这两个电压的叠加值和基准电压的差值也相应地增大，控制器将会认为正激拓扑电路输出的电压大于当前设定的目标输出电压，因此控制器控制正激拓扑电路输出的电压减小，这样就实现了减小正激拓扑电路的输出电压的目的，使正激拓扑电路输出较小值的目标输出电压。
又如，若增大正激拓扑电路的输出电压，则可以按照电压调节电路输出的调节电压和正激拓扑电路的目标输出电压之间的对应关系，减小调节电压的电压值，此时调节电压和电压采样电阻R12端的电压的叠加值就相应地减小，这两个电压的叠加值和基准电压的差值也相应地减小，控制器将会认为正激拓扑电路输出的电压小于当前设定的目标输出电压，因此控制器控制正激拓扑电路输出的电压增大，这样就实现了增大正激拓扑电路的输出电压的目的，使正激拓扑电路输出较大值的目标输出电压。
其中，如图3所示，该正激拓扑电路21包括第一正激拓扑211和第二正激拓扑212，该第一正激拓扑211的变压器的初级端和该第二正激拓扑212的变压器的初级端并联连接，该第一正激拓扑211的变压器的次级输出端和该第二正激拓扑212的变压器的次级输出端串联连接，该第一正激拓扑211的变压器的初级端连接有第一控制开关，该第二正激拓扑212的变压器的初级端连接有第二控制开关，该控制器24分别与该第一控制开关和该第二控制开关连接，该控制器24根据该基准点的电压输出控制信号，该控制信号用以控制该第一控制开关和该第二控制开关的导通时长使该正激拓扑电路21输出该目标输出电压。
将该正激拓扑电路设置为第一正激拓扑和第二正激拓扑的变压器初级并联和次级串联的形式，则控制器可以通过同时控制第一正激拓扑和第二正激拓扑的输出电压，一方面能够更快速的调节正激拓扑电路的输出电压，另一方面可以提高正激拓扑电路输出高电压的能力，使正激拓扑电路输出的电压范围更高。
例如，若第一正激拓扑的输出电压大于或等于20V小于或等于100V，该第二正激拓扑的输出电压大于或等于20V小于或等于100V，对应地，则正激拓扑电路的目标输出电压大于或等于40V小于或等于200V，远远高于现有技术中激光电源模块输出的最高电压90V。
如图4所示，该电压调节电路包括电压输入I/O端、LM258A双路运算放大器U1、TL432稳压器U2以及BAT54A二极管D1，该LM258A双路运算放大器U1包括第一运算放大器U11和第二运算放大器U12；
该电压输入I/O端通过串联第一电阻R1与该第一运算放大器U11的输入负端连接，该第一运算放大器U11的电源输入端通过串联第二电阻R2和第三电阻R3与该第一运算放大器U11的输入正端连接，该第一运算放大器U11的输入负端通过串联第四电阻R4与该第一运算放大器U11的输出端连接，该第一运算放大器U11的输出端通过串联第五电阻R5与该第二运算放大器U12的输入正端连接，该第二运算放大器U12的输出端通过串联第六电阻R6和该BAT54A二极管D1的阳极连接，BAT54A二极管D1的阴极与该基准点连接；
该第二电阻R2与该TL432稳压器U2的阴极连接，该TL432稳压器U2的参考端与该L432稳压器U2的阴极连接，该L432稳压器U2的阳极接地。
电压调节电路的输入电压可以从电压输入I/O端输入，不同的输入电压对应输出不同的调节电压，参照图4所示的电路，该电压输入I/O端口的输入电压的范围可以在0至2.5V范围内，对应地，该LM258A双路运算放大器的输出电压为5V至2.5V。即，在当电压输入I/O端的电压在0V到2.5V变化时，LM258A双路运算放大器的输出跟随输入线性变化，使输出的调节电压从5V到2.5V线性变化。如，电压输入I/O端口的输入电压为0V时，通过LM258A双路运算放大器内部的第一运算放大器和第二运算放大器的运放比和跟随，使输出的调节电压达到5V。
可选地，该电源模块还包括辅助电源模块，该控制器包括UCC28C40DR控制芯片，该辅助电源模块与该UCC28C40DR控制芯片的7脚VDD连接，该辅助电源模块用于向该UCC28C40DR控制芯片的7脚提供稳定电压。
可选地，该电源模块还包括与该UCC28C40DR控制芯片连接的限流保护电路，该限流保护电路分别与该第一控制开关、该第二控制开关以及该UCC28C40DR控制芯片的1脚COMP连接，该限流保护电路在该第一正激拓扑的变压器的初级输出电流和该第二正激拓扑的变压器的初级输出电流大于预设电流阈值时，触发该UCC28C40DR控制芯片1脚的电压拉低至预设电压阈值，该UCC28C40DR控制芯片控制该第一正激拓扑和该第二正激拓扑按照预设电流恒流输出。电源模块在过流情况下，通过限流保护电路能够使得电源模块恒流工作，使电源模块输出电压降低，以保护电路，避免过电流损坏。该限流保护电路可参照现有技术，本领域的技术人员能够根据现有技术实现电源模块在过电流时限流工作，在此对限流保护电路的原理及其原理图不作详细说明。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (7)
1.一种输出电压可调的电源模块，其特征在于，包括：正激拓扑电路、与所述正激拓扑电路的输出端连接的电压反馈环路、与所述电压反馈环路的基准点连接的电压调节电路以及分别与所述电压反馈环路和所述正激拓扑电路连接的控制器；
所述电压调节电路用于根据所述正激拓扑电路的目标输出电压对应输出调节电压，所述调节电压加载在所述基准点上，所述控制器根据所述基准点的电压控制所述正激拓扑电路输出所述目标输出电压。
2.根据权利要求1所述的输出电压可调的电源模块，其特征在于，所述正激拓扑电路包括第一正激拓扑和第二正激拓扑，所述第一正激拓扑的变压器的初级端和所述第二正激拓扑的变压器的初级端并联连接，所述第一正激拓扑的变压器的次级输出端和所述第二正激拓扑的变压器的次级输出端串联连接，所述第一正激拓扑的变压器的初级端连接有第一控制开关，所述第二正激拓扑的变压器的初级端连接有第二控制开关，所述控制器分别与所述第一控制开关和所述第二控制开关连接，所述控制器根据所述基准点的电压输出控制信号，所述控制信号用以控制所述第一控制开关和所述第二控制开关的导通时长使所述正激拓扑电路输出所述目标输出电压。
3.根据权利要求2所述的输出电压可调的电源模块，其特征在于，所述第一正激拓扑的输出电压大于或等于20V小于或等于100V，所述第二正激拓扑的输出电压大于或等于20V小于或等于100V，对应地，所述正激拓扑电路的目标输出电压大于或等于40V小于或等于200V。
4.根据权利要求3所述的输出电压可调的电源模块，其特征在于，所述电压调节电路包括电压输入I/O端、LM258A双路运算放大器U1、TL432稳压器U2以及BAT54A二极管D1，所述LM258A双路运算放大器U1包括第一运算放大器U11和第二运算放大器U12；
所述电压输入I/O端通过串联第一电阻R1与所述第一运算放大器U11的输入负端连接，所述第一运算放大器U11的电源输入端通过串联第二电阻R2和第三电阻R3与所述第一运算放大器U11的输入正端连接，所述第一运算放大器U11的输入负端通过串联第四电阻R4与所述第一运算放大器U11的输出端连接，所述第一运算放大器U11的输出端通过串联第五电阻R5与所述第二运算放大器U12的输入正端连接，所述第二运算放大器U12的输出端通过串联第六电阻R6与所述BAT54A二极管D1的阳极连接，所述BAT54A二极管D1的阴极与所述基准点连接；
所述第二电阻R2与所述TL432稳压器U2的阴极连接，所述TL432稳压器U2的参考端与所述L432稳压器U2的阴极连接，所述L432稳压器U2的阳极接地。
5.根据权利要求4所述的输出电压可调的电源模块，其特征在于，所述电压输入I/O端口的输入电压为0至2.5V，所述LM258A双路运算放大器对应输出电压为5V至2.5V。
6.根据权利要求5所述的输出电压可调的电源模块，其特征在于，还包括辅助电源模块，所述控制器包括UCC28C40DR控制芯片，所述辅助电源模块与所述UCC28C40DR控制芯片的7脚VDD连接，所述辅助电源模块用于向所述UCC28C40DR控制芯片的7脚提供稳定电压。
7.根据权利要求6所述的输出电压可调的电源模块，其特征在于，还包括与所述UCC28C40DR控制芯片连接的限流保护电路，所述限流保护电路分别与所述第一控制开关、所述第二控制开关以及所述UCC28C40DR控制芯片的1脚COMP连接，所述限流保护电路在所述第一正激拓扑的变压器的初级输出电流和所述第二正激拓扑的变压器的初级输出电流大于预设电流阈值时，触发所述UCC28C40DR控制芯片1脚的电压拉低至预设电压阈值，所述UCC28C40DR控制芯片控制所述第一正激拓扑和所述第二正激拓扑按照预设电流恒流输出。
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Application publication date: 20200117 |