CN112783249B - 一种基于pwm波调节的可控高压电压基准源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种PWM波调节高电压基准单元电路和可控高压电压基准源，晶体管的集电极或漏极接阴极端，晶体管的发射极或源极接第一运算放大器的接地端、低通滤波器的接地端、第七电阻的一端、内部基准源的接地端、内部信号地和阳极端，晶体管的基极或栅极接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的电源端接内部基准源的输入端和辅助电源端，第一运算放大器的同相输入端接外部输入参考端，第一运算放大器的反向输入端接低通滤波器的输出端，低通滤波器的输入端接光电耦合器的发射极和第七电阻的另一端，光电耦合器的集电极接内部基准源的输出端；晶体管的集电极或漏极在单元电路内部开路，输入电流PWM波流过光电耦合器的发光二极管。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种PWM波调节高电压基准单元电路和可控高压电压基准源。
背景技术
可编程基准是一种精密可调节并联稳压单元电路，主要应用于组成电压基准源或开关电源的反馈环路。常用的可编程基准是集成电路TL431。TL431的参考电压Vref约为2.5V，最大工作电压是36V。
对于基准电压高于36V的电压基准源或者基准电压可调的电压基准源，特别是通过PWM波调节基准电压的可控高压电压基准源，没有合适的集成电路或可编程基准单元电路可供使用，更没有PWM波调节高电压基准可用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PWM波调节高电压基准单元电路和可控高压电压基准源，旨在解决基准电压为36V以上的电压基准源或者最高基准电压为36V以上的基准电压可调的电压基准源，特别是通过PWM波调节基准电压的可控高压电压基准源，目前并没有PWM波调节高电压基准及其他的集成电路或基准单元电路可供使用的问题。
第一方面，本发明提供了一种PWM波调节高电压基准单元电路，包括：晶体管Q1、第一运算放大器U1、低通滤波器、内部基准源、第七电阻R7、光电耦合器U4、内部信号地F、辅助电源端VCC、外部输入参考端REF、阴极端CATHODE和阳极端ANODE；所述晶体管Q1的集电极或漏极连接阴极端CATHODE，晶体管Q1的发射极或源极分别连接第一运算放大器U1的接地端、低通滤波器的接地端、第七电阻R7的一端、内部基准源的接地端和内部信号地F并连接所述阳极端ANODE，晶体管Q1的基极或栅极连接第一运算放大器U1的输出端，第一运算放大器U1的电源端分别连接低通滤波器的电源端和内部基准源的输入端并连接辅助电源端VCC，第一运算放大器U1的同相输入端连接外部输入参考端REF，第一运算放大器U1的反向输入端连接低通滤波器的输出端，低通滤波器的输入端连接光电耦合器U4的发射极和第七电阻R7的另一端，光电耦合器U4的集电极连接内部基准源的输出端；所述晶体管Q1的集电极或漏极在所述PWM波调节高电压基准单元电路内部开路，所述光电耦合器U4的输入端的输入电流PWM波流过光电耦合器U4的发光二极管。
第二方面，本发明提供了一种可控高压电压基准源，所述可控高压电压基准源包括所述PWM波调节高电压基准单元电路。
本发明电路中晶体管的耐压高于此使用PWM波调节高电压基准单元电路组成的可控高压电压基准源提供的基准电压，可控高压电压基准源可实现基准电压高于36V至KV。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种PWM波调节高电压基准单元电路图。
图2是本发明实施例一提供的另一种PWM波调节高电压基准单元电路图。
图3是本发明实施例一提供的另一种PWM波调节高电压基准单元电路图。
图4是本发明实施例二提供的一种由PWM波调节高电压基准单元电路组成的可控高压电压基准源电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
请参阅图1，本发明提供了一种PWM波调节高电压基准单元电路，包括：晶体管Q1、第一运算放大器U1、低通滤波器、内部基准源、第七电阻R7、光电耦合器U4、内部信号地F、辅助电源端VCC、外部输入参考端REF、阴极端CATHODE和阳极端ANODE；所述晶体管Q1的集电极或漏极连接阴极端CATHODE，晶体管Q1的发射极或源极分别连接第一运算放大器U1的接地端、低通滤波器的接地端、第七电阻R7的一端、内部基准源的接地端和内部信号地F并连接所述阳极端ANODE，晶体管Q1的基极或栅极连接第一运算放大器U1的输出端，第一运算放大器U1的电源端分别连接低通滤波器的电源端和内部基准源的输入端并连接辅助电源端VCC，第一运算放大器U1的同相输入端连接外部输入参考端REF，第一运算放大器U1的反向输入端连接低通滤波器的输出端，低通滤波器的输入端连接光电耦合器U4的发射极和第七电阻R7的另一端，光电耦合器U4的集电极连接内部基准源的输出端；所述晶体管Q1的集电极或漏极在所述PWM波调节高电压基准单元电路内部开路，所述光电耦合器U4的输入端的输入电流PWM波流过光电耦合器U4的发光二极管。
在本发明实施例一中，所述晶体管Q1包括双极三极管、结型场效应晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管和绝缘体栅双极晶体管。
在本发明实施例一中，所述运算放大器包括轨到轨运算放大器和非轨到轨运算放大器。
在本发明实施例一中，所述阳极端ANODE和阴极端CATHODE分别相当于等效齐纳二极管的阳极和阴极。
在本发明实施例一中，所述内部基准源包括可编程基准集成电路U2和第五电阻R5；所述第五电阻R5的一端连接所述内部基准源的输入端，所述第五电阻R5的另一端连接可编程基准集成电路U2的阴极端和参考端并连接所述内部基准源的输出端，可编程基准集成电路U2的阳极端连接所述内部基准源的接地端。
在本发明实施例一中，所述低通滤波器包括第二运算放大器U3、第三电容C3、第四电容C4、第三电阻R3和第四电阻R4；所述第四电容C4的一端分别连接第三电容C3的一端和第二运算放大器U3的接地端并连接低通滤波器的接地端，所述第四电容C4的另一端连接第四电阻R4的一端并连接低通滤波器的输出端，第四电阻R4的另一端分别连接第三电阻R3的一端和第三电容C3的另一端，第三电阻R3的另一端连接第二运算放大器U3的输出端和反向输入端，第二运算放大器U3的同相输入端连接低通滤波器的输入端，第二运算放大器U3的电源端连接低通滤波器的电源端。具体请参阅图2.
在本发明实施例一中，所述PWM波调节高电压基准单元电路还包括积分电路；所述积分电路的第一端连接晶体管Q1的基极或栅极，积分电路的第二端连接阳极端ANODE，积分电路的第三端连接第一运算放大器U1的输出端。
在本发明实施例一中，所述积分电路包括第一电阻R1和第二电容C2，所述第一电阻R1的一端连接第二电容C2的一端并连接所述积分电路的第一端，所述第一电阻R1的另一端连接所述积分电路的第三端，第二电容C2的另一端连接所述积分电路的第二端。
在本发明实施例一中，所述PWM波调节高电压基准单元电路还包括第一电容C1、第二电阻R2、第五电容C5和第六电阻R6；所述第一电容C1连接在第一运算放大器U1的电源端和接地端之间，第二电阻R2连接在阳极端ANODE和晶体管Q1的发射极或源极之间，第五电容C5的一端连接内部信号地的输出端，第五电容C5的另一端连接内部基准源的接地端；所述第六电阻R6的两端分别连接光电耦合器U4的发射极和集电极。具体参阅图3。
在本发明实施例一中，所述辅助电源端VCC的电压大于可编程基准集成电路U2的参考电压，大于晶体管Q1的发射结正向电压或栅极电压阈值。
工作原理：
辅助电源端VCC通过可编程基准集成电路U2与第五电阻R5、第五电容C5产生内部基准电压，内部基准电压经通过输入PWM波电流Ipwm经光电耦合器U4、第六电阻R6、第七电阻R7组成的网络在第二运算放大器U3组成的跟随器输入端产生占空比电压，此占空比电压通过第二运算放大器U3组成的跟随器输出经滤波电路R3、C3、R4和C4滤波后在Vref处产生可调节的内部参考电压Vref，第一运算放大器U1的反向输入端接由PWM波控制的内部参考电压Vref，第一运算放大器U1的同相输入端通过外部输入参考端REF接外部参考反馈信号，第一运算放大器U1的输出端通过积分电路的第一电阻R1和第二电容C2接晶体管Q1的基极或栅极，使阴极端CATHODE和阳极端ANODE之间的阻抗同外部参考反馈信号与内部参考电压之间形成负反馈。
实施例二：
本发明实施例二提供了一种可控高压电压基准源，所述可控高压电压基准源包括所述PWM波调节高电压基准单元电路，
图4为一种由PWM波调节高电压基准单元电路组成的可控高压电压基准源电路图，所述可控高压电压基准源包括所述PWM波调节高电压基准单元电路，还包括电压输入端Vi、电压输出端Vo、第六电容C6、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12和第十三电阻R13，所述电压输入端Vi连接第十三电阻R13的一端，第十三电阻R13的另一端分别连接电压输出端Vo和晶体管Q1的集电极或漏极，第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11依次串联且两端分别连接电压输出端Vo和第一运算放大器U1的同相输入端，第十二电阻R12的一端连接第一运算放大器U1的同相输入端，第十二电阻R12的另一端接内部信号地F，第六电容C6的两端分别连接电压输出端Vo和内部信号地F。
在本发明实施例电路中晶体管的耐压高于此使用PWM波调节高电压基准单元电路组成的可控高压电压基准源提供的基准电压，可控高压电压基准源可实现基准电压高于36V至KV。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于PWM波调节的可控高压电压基准源，其特征在于，包括PWM波调节高电压基准单元电路，所述PWM波调节高电压基准单元电路包括：晶体管Q1、第一运算放大器U1、低通滤波器、内部基准源、第七电阻R7、光电耦合器U4、内部信号地F、辅助电源端VCC、外部输入参考端REF、阴极端CATHODE和阳极端ANODE；所述晶体管Q1的集电极或漏极连接阴极端CATHODE，晶体管Q1的发射极或源极分别连接第一运算放大器U1的接地端、低通滤波器的接地端、第七电阻R7的一端、内部基准源的接地端和内部信号地F并连接所述阳极端ANODE，晶体管Q1的基极或栅极连接第一运算放大器U1的输出端，第一运算放大器U1的电源端分别连接低通滤波器的电源端和内部基准源的输入端并连接辅助电源端VCC，第一运算放大器U1的同相输入端连接外部输入参考端REF，第一运算放大器U1的反向输入端连接低通滤波器的输出端，低通滤波器的输入端连接光电耦合器U4的发射极和第七电阻R7的另一端，光电耦合器U4的集电极连接内部基准源的输出端；所述晶体管Q1的集电极或漏极在所述PWM波调节高电压基准单元电路内部开路，所述光电耦合器U4的输入端的输入电流PWM波流过光电耦合器U4的发光二极管。
2.如权利要求1所述的可控高压电压基准源路，其特征在于，所述晶体管Q1包括双极三极管、结型场效应晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管。
3.如权利要求1所述的可控高压电压基准源，其特征在于，所述运算放大器包括轨到轨运算放大器和非轨到轨运算放大器。
4.如权利要求1所述的可控高压电压基准源，其特征在于，所述阳极端ANODE和阴极端CATHODE分别相当于等效齐纳二极管的阳极和阴极。
5.如权利要求1所述的可控高压电压基准源，其特征在于，所述内部基准源包括可编程基准集成电路U2和第五电阻R5；所述第五电阻R5的一端连接所述内部基准源的输入端，所述第五电阻R5的另一端连接可编程基准集成电路U2的阴极端和参考端并连接所述内部基准源的输出端，可编程基准集成电路U2的阳极端连接所述内部基准源的接地端。
6.如权利要求1所述的可控高压电压基准源，其特征在于，所述低通滤波器包括第二运算放大器U3、第三电容C3、第四电容C4、第三电阻R3和第四电阻R4；所述第四电容C4的一端分别连接第三电容C3的一端和第二运算放大器U3的接地端并连接低通滤波器的接地端，所述第四电容C4的另一端连接第四电阻R4的一端并连接低通滤波器的输出端，第四电阻R4的另一端分别连接第三电阻R3的一端和第三电容C3的另一端，第三电阻R3的另一端连接第二运算放大器U3的输出端和反向输入端，第二运算放大器U3的同相输入端连接低通滤波器的输入端，第二运算放大器U3的电源端连接低通滤波器的电源端。
7.如权利要求1所述的可控高压电压基准源，其特征在于，所述PWM波调节高电压基准单元电路还包括积分电路；所述积分电路的第一端连接晶体管Q1的基极或栅极，积分电路的第二端连接阳极端ANODE，积分电路的第三端连接第一运算放大器U1的输出端；
所述积分电路包括第一电阻R1和第二电容C2，所述第一电阻R1的一端连接第二电容C2的一端并连接所述积分电路的第一端，所述第一电阻R1的另一端连接所述积分电路的第三端，第二电容C2的另一端连接所述积分电路的第二端。
8.如权利要求1所述的可控高压电压基准源，其特征在于，所述PWM波调节高电压基准单元电路还包括第一电容C1、第二电阻R2、第五电容C5和第六电阻R6；所述第一电容C1连接在第一运算放大器U1的电源端和接地端之间，第二电阻R2连接在阳极端ANODE和晶体管Q1的发射极或源极之间，第五电容C5的一端连接内部信号地的输出端，第五电容C5的另一端连接内部基准源的接地端；所述第六电阻R6的两端分别连接光电耦合器U4的发射极和集电极。
9.如权利要求1所述的可控高压电压基准源，其特征在于，所述辅助电源端VCC的电压大于可编程基准集成电路U2的参考电压，大于晶体管Q1的发射结正向电压或栅极电压阈值。
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