CN205029546U - 一种输出电压可调电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输出电压可调电路，包括输出电压调整单元、输出电压采样单元和调压电阻，输出电压调整单元包括参考电压建立电路、电压负反馈电路和输出调压端口，输出电压采样单元包括输出电压采样正端、输出电压采样负端和分压端。电压负反馈电路负相输入端电压与电压负反馈电路正相输入端基准电压进行比较放大后的输出电压送入输出电压采样单元的分压端，输出调压端口通过调压电阻与输出电压采样正端或负端连接。本实用新型运用了运算放大器的负反馈特性，达到增加调压端和输出电压采样正端相连电阻，输出电压上调；增加调压端和输出电压采样负端相连电阻，输出电压下调的效果。

Description

一种输出电压可调电路

技术领域

本实用新型属于电力变换领域，更具体的，涉及一种输出电压可调电路。

背景技术

在电源变换器相关应用中，客户希望根据自我需求调整电源变换器的输出电压。现有技术中实现该功能一般采用以下两种方案：

第一种方案是通过硬件电路改变控制环参考基准，例如改变电压环路的参考基准电压，然后通过环路控制输出电压。如图1所示。其中TL431提供电压环路基准电压，当输出调压端口TRIM和输出电压采样正端SENSE+通过电阻相接时，已接入误差放大器U2的基准电压会上升。因电压环反馈控制影响，占空比会随之增大，所在电源系统的输出电压亦会增大，这样使上调输出电压功能得以实现。输出调压端口TRIM和输出电压采样负端SENSE-通过电阻相接时，基准电压减小，输出电压降低。下调输出电压功能得以实现。

因为这种电压环路电压参考量是由外部硬件线路提供的方式以及改变。所以这种方式只能适用于主控芯片为模拟芯片控制的电源设计。目前数字电源更好的控制多变性，保护可靠性及通信便利性给电源设计者和电源客户带来了更多方便，取代模拟电源已是一种行业趋势。但由于在数字电源设计中，电压环路电压参考往往是软件编译，所以无法采用上述调压方案。

第二种解决方案是数字主控芯片直接采样输出电压及输出调压端口TRIM电压，再利用软件，控制输出对应的参考电压送入反馈环进行输出电压控制。第二种方式一般用于数字芯片控制，如图2所示。其中，DSP通过21,22脚差分采样输出电压信息并引入内部电压环路和内部电压基准比较。同时通过23脚采集的输出调压端口TRIM电压信息，对内部电压环路基准进行软件控制。当输出调压端口和输出电压采样正端SENSE+通过电阻相连时，23脚电压会上升，相应软件控制对电压环路参考做调整，使占空比增大，最终输出电压上升，达到上调输出电压的要求。反之亦然。

这种解决方案的局限在于数字芯片一定要放在输出侧，因为需要直接采样输出电压信息和输出调压端口信息。一旦数字芯片为原边初级侧控制，同时要满足业内通用的调压方式，则不能采用这种方案。

在实际应用中，受主控芯片位置、芯片类型、成本及PCB布局等原因限制，往往无法采用硬件电路改变控制环参考基准或利用软件控制输出对应的参考电压调整电源输出电压。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种输出电压可调电路，这种方案解决了无法采用硬件电路改变控制环参考基准或利用软件控制输出对应的参考电压调整电源输出电压时也能实现输出电压可调的问题。

一种输出电压可调电路，包括输出电压调整单元、输出电压采样单元3和调压电阻，所述输出电压调整单元包括参考电压建立电路1、电压负反馈电路2和输出调压端口TRIM，其中参考电压建立电路1提供参考基准电压和叠加电压，叠加电压与输出调压端口TRIM电压叠加后送入电压负反馈电路的负相输入端，参考基准电压送入电压负反馈电路的正相输入端；所述输出电压采样单元包括输出电压采样正端SENSE+、输出电压采样负端SENSE-和分压端，电压负反馈电路负相输入端电压与电压负反馈电路正相输入端基准电压进行比较放大后的输出电压送入输出电压采样单元的分压端，输出调压端口TRIM通过调压电阻与输出电压采样正端SENSE+或输出电压采样负端SENSE-连接。

所述参考电压建立电路包括稳压二极管U1、第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2、第三电阻R3、第二电容C2、第四电阻R4、第五电阻R5、电压源VCC，其中稳压二极管U1阴极与第一电阻R1的第一端相连，稳压二极管U1阳极与地相连；稳压二极管U1的阴极与第一电容C1的第二端相连，第一电容C1第一端与地相连。第二电阻R2的第二端与第一电容C1的第二端相连，第二电阻R2的第一端与第三电阻R3的第二端相连，第三电阻R3的第一端与地相连；第二电容C2的第一端与地相连，第二电容C2的第二端与第三电阻R3的第二端相连。第四电阻R4第一端与地相连，第四电阻R4第二端与第五电阻R5第一端相连，第五电阻R5的第二端与第二电阻R2第二端相连，第五电阻R5的第一端输出叠加电压，第三电阻R3的第二端输出参考基准电压。

所述电压负反馈电路包括输出调压端口TRIM、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3、运算放大器U2、第九电阻R9和第四电容C4。其中第六电阻R6的第二端与输出调压端口TRIM相连，第六电阻R6的第一端与第五电阻R5和第七电阻R7的第一端相连，第七电阻R7的第二端与运算放大器U2的负相输入端相连。第三电容C3与第八电阻R8并联，第三电容C3的第一端与运算放大器U2的负相输入端相连，第三电容C3的第二端与运算放大器U2的输出端相连，运算放大器U2的第二脚与地相连，运算放大器U2的第五脚与电压源VCC相连，运算放大器U2的输出端与第九电阻R9第一端与相连；第四电容第一端与地相连，第四电容第二端与电压源相连。

所述输出电压采样单元包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、输出电压采样正端SENSE+、输出电压采样负端SENSE-。其中第十电阻R10第一端与第十一电阻R11第二端相连，第十电阻R10的第二端与第十二电阻R12第一端相连，第十二电阻R12第二端与电源电压输出端相连，第十一电阻R11第一端与第十三电阻R13第二端相连，第十三电阻R13第一端与地端相连，输出电压采样正端SENSE+与第十电阻R10第二端相连，输出电压采样负端SENSE-与第十一电阻R11第一端相连，第十电阻R10第一端为输出电压采样单元的分压端与输出电压反馈单元相连。

所述调压电阻为普通电阻或电位器。

本实用新型运用了运算放大器的负反馈特性，达到增加调压端和输出电压采样正端相连电阻，输出电压上调；增加调压端和输出电压采样负端相连电阻，输出电压下调的效果。同时本实用新型所用器件均为高可靠性器件，具有高抗扰和受温度变化影响小等特点，故保证了在极限温度条件下最终调节电压的稳定度。

附图说明

图1是现有技术提供的一种输出电压可调电路的原理图；

图2是现有技术提供的另一种输出电压可调电路的原理图；

图3是本实用新型提供的一种输出电压可调电路所在电源的框图；

图4是本实用新型提供的一种输出电压可调电路的原理图；

图5是本实用新型提供的一种输出电压可调电路下调输出电压的仿真图；

图6是本实用新型提供的一种输出电压可调电路上调输出电压的仿真图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图4所示，本实用新型提供的一种输出电压可调电路包括输出电压调整单元和输出电压采样单元。输出电压调整单元包括参考电压建立电路和电压负反馈电路。其中参考电压建立电路包括：稳压二极管U1、第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2、第三电阻R3、第二电容C2、第四电阻R4、第五电阻R5、电压源VCC，其中稳压二极管U1阴极与第一电阻R1的第一端相连，稳压二极管U1阳极与地相连；稳压二极管U1的阴极与第一电容C1的第二端相连，第一电容C1第一端与地相连。第二电阻R2的第二端与第一电容C1的第二端相连，第二电阻R2的第一端与第三电阻R3的第二端相连，第三电阻R3的第一端与地相连；第二电容C2的第一端与地相连，第二电容C2的第二端与第三电阻R3的第二端相连。第四电阻R4第一端与地相连，第四电阻R4第二端与第五电阻R5第一端相连，第五电阻R5的第二端与第二电阻R2第二端相连。其中稳压二极管U1用于产生参考电压，第一电阻R1为限流电阻，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5为分压电阻，第一电容C1为稳压二极管U1的容性负载，用于使TL431工作稳定，第二电容C2为滤波电容。第五电阻R5的第一端输出叠加电压，第三电阻R3的第二端输出参考基准电压。原理为稳压二极管U1产生一路电压，这路电压通过分压电阻产生叠加电压和参考基准电压，叠加电压与输出调压端口电压叠加后送入电压负反馈电路中运算放大器U2正相输入端，参考基准电压送入电压负反馈电路中运算放大器U2负相输入端。

电压负反馈电路包括：输出调压端口TRIM、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3、运算放大器U2、第九电阻R9和第四电容C4。其中第六电阻R6的第二端与输出调压端口TRIM相连，第六电阻R6的第一端与第五电阻R5和第七电阻R7的第一端相连，第七电阻R7的第二端与运算放大器U2的负相输入端相连。第三电容C3与第八电阻R8并联，第三电容C3的第一端与运算放大器U2的负相输入端相连，第三电容C3的第二端与运算放大器U2的输出端相连。运算放大器U2的第二脚与地相连，运算放大器U2的第五脚与电压源VCC相连，运算放大器U2的输出端与第九电阻R9第一端与相连；第四电容第一端与地相连，第四电容第二端与电压源相连。其中第六电阻R6、第七电阻R7、第九电阻R9为限流电阻，第八电阻R8为反馈电阻，第三电容C3为反馈电容，第四电容C4为滤波电容。原理为从第三电阻R3第二端送出的参考基准电压送入负反馈电路中运算放大器U2的正相输入端，将带有输出调压端口TRIM信息的电压与从第五电阻R5第一端送出的叠加电源叠加后经第七电阻R7送入运算放大器U2的负相输入端，通过运算放大器U2实现误差信号的放大及反馈后，运算放大器U2的输出端通过第九电阻R9将其带有输出调压端口TRIM信息的输出电压引入到输出电压采样单元中。其中电压源VCC可为5V。

输出电压采样单元包括：第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、输出电压采样正端SENSE+、输出电压采样负端SENSE-。其中第十电阻R10第一端与第十一电阻R11和第九电阻R9的第二端相连，第十电阻R10的第二端与第十二电阻R12第一端相连，第十二电阻R12第二端与电源电压输出端相连，第十一电阻R11第一端与第十三电阻R13第二端相连，第十三电阻R13第一端与地端相连。输出电压采样正端SENSE+与第十电阻R10第二端相连，输出电压采样负端SENSE-与第十一电阻R11第一端相连，第十电阻R10第一端为输出电压采样单元的分压端接入输出电压反馈单元。第十二电阻R12和第十三电阻R13为远程电压补偿电阻，第十电阻R10和第十一电阻R11为主要的分压采样电阻,作用在于将系统输出电压通过合适的比例减小,并送入输出电压反馈单元进行环路控制。输出电压采样正端SENSE+、输出电压采样负端SENSE-为客户调节电压端口。

本实用新型电路工作原理为：在输出采样分压网络中，增加一个输出电压调整单元。这个线路产生的电压信号，一方面会随输出调压端口TRIM阻抗或电压变化而变化，另一方面会被引入到输出电压采样单元，改变输出电压采样值，进而送入输出电压反馈单元，而形成整个系统输出电压环负反馈控制。

当输出调压端口TRIM悬空时，整个输出电压调整单元会给输出电压采样单元引入一定电压，为了描述方便，我们将这个电压称为“引入电压”，引入电压和输出电压采样单元的分压叠加，送给输出电压反馈单元，而形成整个系统输出电压环负反馈控制。

当输出调压端口TRIM与输出电压采样正端SENSE+通过电阻或电位器相连时，输出电压调整单元产生作用导致引入电压减小，进而送给输出电压反馈单元的反馈值也减小，在电压环路基准不变的情况下，输出电压受控制环影响就会升高，达到输出电压上调功能。

当输出调压端口TRIM与输出电压采样负端SENSE-通过电阻或电位器相连时，输出电压调整单元产生作用导致引入电压增加，进而送给输出电压反馈单元的反馈值也增加，在电压环路基准不变的情况下，输出电压受控制环影响就会减小，达到输出电压下调功能。

本实用新型的具体实施例：一个输出直流28V的电源变换器中，R1为1k、R2为1k、R3为1k、C1为220pF、C2为1000pF、R5为30.1k、R4为10k、R6为3.01k、R7为1k、R8为10k、C3为220pF、C4为1μF、R9为15k、R10为29k、R11为0.1k、R12为0.01k、R13为0.01k、U1为TL431、U2为OPA330。

采用上述参数，进行仿真，当输出调压端口与输出电压采样正端SENSE+相连时，增加调压电阻，输出电压下调；当输出调压端口与输出电压采样负端SENSE-相连时，增加调压电阻，输出电压上调。调压电阻与输出电压曲线关系如图5和图6所示。在产品中进行试验，实际结果与仿真结果相同。客户按曲线调整电阻即可获得相应输出电压。

本实用新型运用了运算放大器的负反馈特性，达到增加调压端和输出电压采样正端相连电阻，输出电压上调；增加调压端和输出电压采样负端相连电阻，输出电压下调的效果。这种方案解决了无法采用硬件电路改变控制环参考基准或利用软件控制输出对应的参考电压调整电源输出电压时也能实现输出电压可调的问题。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种输出电压可调电路，其特征在于包括输出电压调整单元、输出电压采样单元和调压电阻，所述输出电压调整单元包括参考电压建立电路、电压负反馈电路和输出调压端口，其中参考电压建立电路提供参考基准电压和叠加电压，叠加电压与输出调压端口电压叠加后送入电压负反馈电路的负相输入端，参考基准电压送入电压负反馈电路的正相输入端；所述输出电压采样单元包括输出电压采样正端、输出电压采样负端和分压端，电压负反馈电路负相输入端电压与电压负反馈电路正相输入端基准电压进行比较放大后的输出电压送入输出电压采样单元的分压端，输出调压端口通过调压电阻与输出电压采样正端或输出电压采样负端连接。

2.如权利要求1所述的一种输出电压可调电路，其特征在于所述参考电压建立电路包括稳压二极管、第一电阻、第一电容、第二电阻、第三电阻、第二电容、第四电阻、第五电阻、电压源，其中稳压二极管阴极与第一电阻的第一端相连，稳压二极管阳极与地相连；稳压二极管的阴极与第一电容的第二端相连，第一电容第一端与地相连；第二电阻的第二端与第一电容的第二端相连，第二电阻的第一端与第三电阻的第二端相连，第三电阻的第一端与地相连；第二电容的第一端与地相连，第二电容的第二端与第三电阻的第二端相连；第四电阻第一端与地相连，第四电阻第二端与第五电阻第一端相连，第五电阻的第二端与第二电阻第二端相连，第五电阻的第一端输出叠加电压，第三电阻的第二端输出参考基准电压。

3.如权利要求1所述的一种输出电压可调电路，其特征在于所述电压负反馈电路包括输出调压端口、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三电容、运算放大器、第九电阻和第四电容，其中第六电阻的第二端与输出调压端口相连，第六电阻的第一端与第五电阻和第七电阻的第一端相连，第七电阻的第二端与运算放大器的负相输入端相连，第三电容与第八电阻并联，第三电容的第一端与运算放大器的负相输入端相连，第三电容的第二端与运算放大器的输出端相连，运算放大器的第二脚与地相连，运算放大器的第五脚与电压源相连，运算放大器的输出端与第九电阻第一端与相连；第四电容第一端与地相连，第四电容第二端与电压源相连。

4.如权利要求1所述的一种输出电压可调电路，其特征在于所述输出电压采样单元包括第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、输出电压采样正端、输出电压采样负端，其中第十电阻第一端与第十一电阻第二端相连，第十电阻的第二端与第十二电阻第一端相连，第十二电阻第二端与电源电压输出端相连，第十一电阻第一端与第十三电阻第二端相连，第十三电阻第一端与地端相连，输出电压采样正端与第十电阻第二端相连，输出电压采样负端与第十一电阻第一端相连，第十电阻第一端为输出电压采样单元的分压端接入输出电压反馈单元。

5.如权利要求1所述的一种输出电压可调电路，其特征在于所述调压电阻为普通电阻或电位器。