CN201047915Y - 电源调整管输出输入电压自动跟踪 - Google Patents

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Abstract

电源调整管输出输入电压自动跟踪，是在串联型直流稳压电源里，为降低电源调整管功率消耗而设计的一种新的直流稳压电源方案。方法是在电源调整管的输入端和输入电压之间接一个电子开关，用从电源调整管的输出和输入端取出的采样电压，经运算、和电源调整管设定压差比较后的误差电压来控制电子开关的开关频率和导通时间，从而使电源调整管的输出电压改变时，输入电压也随之改变，而输入输出两端的压差始终控制在能正常工作的最低电压(1V)。

Description

电源调整管输出输入电压自动跟踪
所属技术领域
本实用新型是在串联型直流稳压电源里，当电源调整管的输出电压发生改变时，其输入电压也随之改变的一种自动控制技术，属电源领域。
背景技术
目前的串联型直流稳压电源，电源调整管的输出电压可调，而电源调整管的输入电压不变，一般比最大输出电压大几伏，以保证稳压电源在所有输出电压范围内都能正常工作。这样，当输出电压低时，电源调整管输出输入两端就有很大的压差，当输出电流也大时，电源调整管就有很大的功率消耗，因此，目前的串联型直流稳压电源的效率很低，其次，电源调整管必须有很大的功率储备，这导致产品的成本增高。
有一种改进方法是：当输出电压调整到某一阈值时，使一个继电器动作，继电器触点接通变压器次级相应的电压绕组，这种方法对降低电源调整管的最大功率消耗有一定的作用，但由于技术和成本原因，这种控制点不能设太多，一般0-30V设一个点，0-50V设两个点，因此，在整个输出范围内，对效率的提高并不明显。
另外提到的是，提高效率最好的方法是低压开关电源，目前效率可达到90％左右，但它纹波太大，至少在100mV以上，即使采取很大的成本措施，也只能做到几十mV，不能达到直流稳压电源的技术指标要求。
发明内容
本实用新型的构想是在电源调整管的输入端和输入电压之间接一个电子开关，当电源调整管的输出电压改变时，通过控制电子开关，使电源调整管的输入电压作相应改变，即输出电压和输出电流在额定范围内作任何改变，电源调整管输出输入两端的压差始终控制在能正常工作的最低电压(该压差可根据半导体的制造工艺水平而任意设定，目前设定为1V)，以达到降低电源调整管功率消耗，提高电源效率，降低电源制造成本的目的。
具体的技术方案是(参看附图2)，在电源调整管的输入和输出端取出采样电压，分别送到集成运算放大器的同相和反相输入端作减法运算，将运算出的差值电压和设定压差比较，得到的误差电压送到开关电源控制芯片的反相输入端，芯片的同相输入端接基准电压，芯片的输出端接大功率开关管，反相输入端的误差电压可改变开关管导通的频率和占空比(或称脉冲宽度)，再利用电容器C储能和电感L两端电压不能跳变原理，即可实现电源调整管输出输入电压自动跟踪。这是自动控制理论中的一个闭环负反馈过程。例如当输出电压↑(或电源调整管的输入电压↓)——差值电压↓——误差电压↑——开关管的占空比↑——电源调整管的输入电压↑，反之亦然。
本实用新型的技术实质和有益效果是，将开关型电源和串联型电源的工作原理和特性在技术上进行有机结合，取长补短，使直流稳压电源既具有串联型直流稳压电源的低纹波，又具有开关型直流稳压电源的高效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的基本原理框图。
图2是本实用新型可实施的典型电路原理图。
图1中，(1).开关三极管，(2).储能电感，(3).储能电容，(4).电源调整管，(5).输出电压调整电路，(6).对电源调整管输出输入电压作减法运算并设定跟踪电压压差的电路，(7).将实际压差和设定压差进行比较、判断，进而控制开关三极管的导通频率和导通宽度，以期达到电源调整管输入输出压差为设定压差的电路。
图1是用于说明本实用新型的技术结构特征。
图2中，元器件旁边标注的代号用于说明该元器件的特性，例如“R”代表电阻，“BG”代表三极管，“IC”代表集成电路等，以及在“具体实施方式”说明中方便引用元器件，没有其它特别意义。
图2中标示的外接电压，仅用于在“具体实施方式”中对该典型电路原理图说明，在实际应用中，直流稳压电源有很多规格，某些元器件参数、外接电压会有改变。
具体实施方式
图2是一个典型实施例，它可以输出0-30V电压，电源调整管的输入电压可在1-31V作相应变动。改变35V电压和相关元器件参数，输出电压和电流可以任意扩展。
5V电压是辅助电压，0V和5V是一个独立电压绕组，0V不是一般意义的电路公共地电位，该电压叠加在电源调整管的输入电压之上，使集成三端稳压器始终只有几伏压差，这既是集成三端稳压器正常工作所必须的，还可以扩大它的使用范围，即使输出电压大于50V，甚至100V，也能使用。调节输出电压部分是一般串联型直流稳压电源典型的调压方式，这里引用只是为了和本实用新型构成一个可实施的整体电路。
图2中，R16-R23是减法运算比例电阻和采样电压衰减电阻，应采用精度为1％的金属膜电阻，R14可设定和改变电源调整管输入输出压差，IC2采用SG3524，也可以用其它脉宽调制式开关电源控制芯片，振荡频率应尽量选择高些，以减小BG2的开关损耗，BG1、BG2、BG5的截止频率要满足开关频率的要求。电容器C4的选择很重要，它对在特定开关频率下，输出功率从空载到满载，电路能否都处于最佳跟踪状态，有一定影响。如果输出功率很大，BG2可用同型号的开关三极管多只并联，并联时，饱和压降要完全一样，否则，在每只三极管的集电极串联一只0.1Ω左右的均衡电阻。
下表是附图2.输出电压0-30V，输出电流0-3A的元器件参数表。
  代号   型号规格   代号   型号规格   代号   型号规格   代号   型号规格   代号   型号规格
  R1   620Ω   R11   4.7K   R21   9.1K   C8   1000U/35V   D2   1N4004
  R2   240Ω   R12   4.7K   R22   1K   C9   1000P   D3   1N4004
  R3   240Ω/1W   R13   4.7K   R23   1K   C10   0.01U   DZ1   6V1/2W
  R4   1K/2W   R14   3K   C1   100U   C11   0.1U   L1   100UH/3A
  R5   240Ω   R15   3K   C2   1000U/50V   BG1   2N5401   IC1   LM317
  R6   1K/2W   R16   470K   C3   0.01U/100V   BG2   2SC2837   IC2   SG3524
  R7   7.5K   R17   47K   C4   470U/50V   BG3   2SC8050   IC3   MC4558
  R8   1K   R18   47K   C5   0.33U   BG4   2SC2373   W1   10K
  R9   1K   R19   470K   C6   10U/50V   BG5   2N5551
  R10   20K   R20   9.1K   C7   10U/50V   D1   MBR10100

Claims (3)

1.电源调整管输出输入电压自动跟踪，在串联型直流稳压电源里，为降低电源调整管输入和输出两端的压差设计的一种新的控制方案，其特征是：在电源调整管的输入端和输入电压之间串接一个电子开关和一个电感，从电源调整管的输出和输入端取出采样电压，分别送到运算放大器的两个输入端作减法运算，结果和设定的电源调整管压差比较，一个开关电源控制芯片根据比较后的误差电压来控制电子开关的开关频率和导通时间，使电源调整管输入输出两端的压差控制在能正常工作的最低电压。
2.根据权利要求1所述的电源调整管输出输入电压自动跟踪，其特征是：调电源调整管输出电压的电路由一个大于3V，独立的直流电压供电，该电压的“—”端接电源调整管的输入电压。
3.根据权利要求1所述的电源调整管输出输入电压自动跟踪，其特征是：电源调整管输出电压和电流在额定范围内任意改变，其输入电压都能随之改变，而电源调整管输入输出两端的压差始终为设定压差。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101873069A (zh) * 2009-04-27 2010-10-27 武汉市创佳源电子有限公司 高效率线性电源大闭环反馈系统的稳定性
CN116578154A (zh) * 2023-06-13 2023-08-11 陕西四方华能电气设备有限公司 一种调压器的电压自动追踪方法及系统

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