CN205178881U - 一种节能型预负载电路 - Google Patents

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张锦鹏
欧寿春
王伟晓
杨冰涵
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Abstract

本实用新型涉及直流开关稳压电源技术领域，公开的一种节能型预负载电路，包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、MOS管、第一电阻器，第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器的第“8”端与12V辅助电源的输出正端口连接，第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器的第“4”端与12V辅助电源的输出负端口连接；+12V辅助电源的输出正端口还连接到第二电阻器的一端；+12V辅助电源的输出负端口还连接到第三电阻器的一端；本实用新型能自动逐步加入预负载电流，直到输出电压调低到所需的电压值；又能自动消除预负载电流，从而实现节约能源的目的。

Description

一种节能型预负载电路
技术领域
本实用新型涉及直流开关稳压电源技术领域，尤其是涉及一种节能型预负载电路。
背景技术
VICOR电源第二代DC/DC转换器的输出电压，都可以在标称输出电压的10%～110%范围内调节，但是在空载时，输出电压调低到标称值的50%左右，就必须加一定的预负载电流，输出电压调得越低，所需加的预负载电流就越大。最大可达0.5A左右。
为此，必须在DC/DC转换器的输出端设计一个预负载电路，当输出电压调低到一定值时，该电路将自动加入预负载电流，而且会随输出电压的进一步调低而逐渐增大预负载电流。
但是，在以往设计的预负载电路中，都有一个共同的缺点，就是当输出电压调低且预负载电流加入后，即使接通实用负载电流，该预负载电流仍然无法减小和消除，而此时，该部分预负载电流是不必要的，成为额外的功率损耗。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是设计一种节能型预负载电路，即当DC/DC转换器输出电压调低到一定值，必须加入预负载电流时，该电路能自动逐步加入预负载电流，直到输出电压调低到所需的电压值；另外当实际的负载电流接通后，随着实际负载电流由小变大，预负载电流能够自动逐渐减少，并最后完全消除。
为了实现上述发明的目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种节能型预负载电路，包括：第一运算放大器（7）、第二运算放大器（11）、第三运算放大器（16）、MOS管（14）、第一电阻器（5），所述第一运算放大器（7）、第二运算放大器（11）、第三运算放大器（16）的第“8”端与12V辅助电源的输出正端口（1）连接，所述第一运算放大器（7）、第二运算放大器（11）、第三运算放大器（16）的第“4”端与12V辅助电源的输出负端口（2）连接；
+12V辅助电源的输出正端口（1）还连接到第二电阻器（8）的一端；+12V辅助电源的输出负端口（2）还连接到第三电阻器（9）的一端；
所述第一电阻器（5）的一端与DC/DC转换器的输出正端口（3）连接，DC/DC转换器的输出正端口（3）还连接到稳压电源的输出正端口（20）；第一电阻器（5）的另一端连接到第一运算放大器（7）的“3”端，还连接到电位器（6）的“2”端与“3”端；电位器（6）的“1”端连接到第三运算放大器（16）的“1”端和第七电阻器（15）的一端；第七电阻器（15）的另一端连接到第三运算放大器（16）的“2”端和第八电阻器（17）的一端，第八电阻器（17）的另一端连接到DC/DC转换器的输出负端口（4）；该DC/DC转换器的输出负端口（4）还连接到+12V辅助电源的负输出端口（2）；第三运算放大器（16）的“3”端通过第九电阻器（18）连接到稳压电源的输出负端口（21）；
第一运算放大器（7）的“2”端与“1”端相连，还连接到第二运算放大器（11）的“2”端；第二运算放大器（11）的“2”端还连接到第四电阻器（10）的一端；第四电阻器（10）的另一端连接到第二运算放大器（11）的“1”端，还连接到第五电阻器（12）的一端，第五电阻器（12）的另一端连接到MOS管（14）的“G”极；MOS管（14）的“D”极通过第六电阻器（13）与DC/DC转换器的输出正端口（3）连接，MOS管（14）的“S”极连接到稳压电源的负输出端（21）；所述的DC/DC转换器的输出负端口（4）与稳压电源的负输出端口（21）之间设置有第十电阻器（19）。
由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下优越性：
一种节能型预负载电路，即当DC/DC转换器输出电压调低到一定值，必须加入预负载电流时，该电路能自动逐步加入预负载电流，直到输出电压调低到所需的电压值；另外当实际的负载电流接通后，随着实际负载电流由小变大，预负载电流能够自动逐渐减少，并最后完全消除；具体优越性如下：
1、当DC/DC转换器的输出电压在空载需要调低电压时，该节能型预负载电路能够吸时、自动地接入预负载电流，使输出电压调低到所需电压值；
2、当DC/DC转换器的输出电压接通实际负载电流时，该预负载电路又能自动消除预负载电流，从而实现节约能源的目的。
本新型的预负载电路，除了完成当空载时输出电压调低到一定值能自动加入预负载电流的功能外，还能在实际负载接通后，会自动减小和消除不必要的预负载电流，也就减少这一部分功率损耗，提高了DC/DC转换器的效率，节省了能源。
附图说明
图1为节能型预负载电路的原理图
由图1可以看出，虚线框内的电路不属于本专利的发明内容。
进一步说明：
12V辅助电源不在本发明专利范围内，由其产生的12V电源，为本发明专利的预负载电路提供工作电压；
DC/DC转换器及其电压调节电路也不属于本专利的发明内容，本专利为其输出电压提供节能型预负载电路。
图1中，端口（1）和（2）分别是12V辅助电源的输出正端口和负端口；端口（3）和（4）分别是DC/DC转换器的输出正端口和负端口；
图1中标注的（5）、（8）、（9）、（10）、（12）、（13）、（15）、（17）、（18）和（19）分别为第一电阻器到第十电阻器；
标注的（7）、（11）和（16）分别是第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器；标注的（14）为MOS管。
另图1中标注的第一运算放大器（7），第二运算放大器（11）和第三运算放大器（16）的“2”端分别为各自的输入反相端；“3”端分别为各自的输入同相端；“1”端分别为各自的输出端；“8”端分别为各自的工作电压正端；“4”端分别为各自的工作电压负端（地）。
图1中标准的MOS管（14）的“G”端为MOS管（14）的控制极，“D”端为MOS管的漏极，“S”端为MOS管的源极。
具体实施方式
一种节能型预负载电路，包括+12V辅助电源的输出正端口（1），辅助电源的输出负端口（2）；DC/DC转换器的输出正端口（3），输出负端口（4），稳压电源的输出正端口（20），负端口（21），10只电阻器（5）、（8）、（9）、（10）、（12）、（13）、（15）、（17）、（18）、（19），一只电位器（6），三只第一运算放大器（7）、第二运算放大器（11）、第三运算放大器（16）和一只MOS管（14）。它们的连接方式是：
12V辅助电源的输出正端口（1）分别连接到第一运算放大器（7）、第二运算放大器（11）和第三运算放大器（16）的“8”端，正端口（1）同时还连接到第二电阻器（8）的一端；12V辅助电源的输出负端口（2）分别连接到第一运算放大器（7）、第二运算放大器（11）和第三运算放大器（16）的“4”端，负端口（2），同时还在接到第三电阻器（9）的一端。
DC/DC转换器的输出正端口（3）连接到稳压电源的输出正端口（20），正端口（3）同时还分别连接到第一电阻器（5）的一端，第六电阻器（13）的一端；DC/DC转换器的输出负端口（4）连接到第十电阻器（19）的一端，第十电阻器（19）的另一端连接到稳压电源的负输出端口（21）。
第一电阻器（5）的另一端，连接到第一运算放大器（7）的“3”端，同时又连接到电位器（6）的“2”端与“3”端，电位器（6）的“1”端连接到第三运算放大器（16）的“1”端和第七电阻器（15）的一端，第七电阻器（15）的另一端连接到第三运算放大器（16）的“2”端和第八电阻器（17）的一端，第八电阻器（17）的另一端连接到DC/DC转换器的负输出端口（4），该负输出端口（4）还与辅助电源的负输出端口（2）连接。第三运算放大器（16）的“3”端连接到第九电阻器（18）的一端，电阻器（18）的另一端连接到稳压电源的负输出端口（21）。
第一运算放大器（7）的“2”端与“1”端相连，同时再连接到第二运算放大器（11）的“2”端，第二运算放大器（11）的“2”端再连接到第四第四电阻器（10）的一端，第四电阻器（10）的另一端连接到第二运算放大器（11）的“1”端，同时再连接到第五电阻器（12）的一端，第五电阻器（12）的另一端连接到MOS管（14）的“G”极，MOS管（14）的“D”极与第六电阻器（13）的另一端相连，MOS管（14）的“S”极连接到稳压电源的负输出端（21）。
本专利的具体实施方式是：
辅助电源输出的12V电压为第一运算放大器（7）、第二运算放大器（11）和第三运算放大器（16）提供工作电压；同时12V电压还经过第二电阻器（8）第三电阻器（9）分压后得到基准电压，该基准电压作为第二运算放大器（11）的“3”端参考电压。
当稳压电源的输出正端口（20）和负端口（21）之间不接通实际的负载电流时，第十电阻器（19）上面没有电流流过，因而电压降为零伏，即第三运放的输入级“3”端与“2”端之间的电压为零伏，其输出“1”端与DC/DC转换器的负输出端口（4）之间的电压为零伏。
此时第一电阻器（5）和电位器（6）采样的电压值即为DC/DC变换器输出正端口（3）与负端口（4）之间的电压值，电位器（6）分得的电压输入到第一运算放大器（7）的输入端口“3”，第一运算放大器（7）的输出“1”端电压也是第二运算放大器（11）输入“2”端的电压，当该电压高于第三运放（11）“3”端基准电压时，其输出“1”端为低电压，此时MOS管（14）处于截止状态，输出电压未接通第六电阻器（13），未加入预负载电流。
当输出电压调低到一定值时，第一运算放大器（7）的“3”、“1”及第二运算放大器（11）“2”端电压低于第二运算放大器（11）“3”端电压时，第二运算放大器（11）的“1”端为高电压MOS管（14）由截止转为导通，第六电阻器（13）有电流流过，该电流即为预负载电流。随着输出电压的进一步调低，预负载电流将逐渐增大。直到输出电压调到最低，预负载电流最大。
当稳压电源的输出端接通实际的负载电流后，第十第十电阻器（19）上就有实际负载电流流程，从而产生电压降，即第三运算放大器（16）的“3”端与“2”端之间有一正向电压，该电压经第三运算放大器（16）放大后由其输出“1”端输出，“1”端的电压与电位器（6）的分压叠加后成为第一运算放大器（7）的“3”端电压，该电压将高于未接入实际负载时的电压，即第一运算放大器（7）的“1”端电压，也是第二运算放大器（11）“2”端电压高于实际负载加入前的电压。而第二运算放大器（11）的“1”端电压则低于原电压，因而MOS管（14）又转为截止状态，从而自动消除了预负载电流，达到节能的目的。

Claims (1)

1.一种节能型预负载电路，包括：第一运算放大器（7）、第二运算放大器（11）、第三运算放大器（16）、MOS管（14）、第一电阻器（5），其特征是：所述第一运算放大器（7）、第二运算放大器（11）、第三运算放大器（16）的第“8”端与12V辅助电源的输出正端口（1）连接，所述第一运算放大器（7）、第二运算放大器（11）、第三运算放大器（16）的第“4”端与12V辅助电源的输出负端口（2）连接；+12V辅助电源的输出正端口（1）还连接到第二电阻器（8）的一端；+12V辅助电源的输出负端口（2）还连接到第三电阻器（9）的一端；
所述第一电阻器（5）的一端与DC/DC转换器的输出正端口（3）连接，DC/DC转换器的输出正端口（3）还连接到稳压电源的输出正端口（20）；第一电阻器（5）的另一端连接到第一运算放大器（7）的“3”端，还连接到电位器（6）的“2”端与“3”端；电位器（6）的“1”端连接到第三运算放大器（16）的“1”端和第七电阻器（15）的一端；第七电阻器（15）的另一端连接到第三运算放大器（16）的“2”端和第八电阻器（17）的一端，第八电阻器（17）的另一端连接到DC/DC转换器的输出负端口（4）；该DC/DC转换器的输出负端口（4）还连接到+12V辅助电源的负输出端口（2）；第三运算放大器（16）的“3”端通过第九电阻器（18）连接到稳压电源的输出负端口（21）；
第一运算放大器（7）的“2”端与“1”端相连，还连接到第二运算放大器（11）的“2”端；第二运算放大器（11）的“2”端还连接到第四电阻器（10）的一端；第四电阻器（10）的另一端连接到第二运算放大器（11）的“1”端，还连接到第五电阻器（12）的一端，第五电阻器（12）的另一端连接到MOS管（14）的“G”极；MOS管（14）的“D”极通过第六电阻器（13）与DC/DC转换器的输出正端口（3）连接，MOS管（14）的“S”极连接到稳压电源的负输出端（21）；所述的DC/DC转换器的输出负端口（4）与稳压电源的负输出端口（21）之间设置有第十电阻器（19）。
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CN114865920A (zh) * 2022-03-24 2022-08-05 天津大学 一种直流适配器及其自适应控制方法

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