CN207518480U - 双向隔离型数字dcdc电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例一种双向隔离型数字DCDC电源，所述电源包括输入侧、与所述输入侧隔离的输出侧、与所述输入侧连接的反馈电路和隔离脉冲宽度调制器、与所述反馈电路连接的光电耦合器、与所述光电耦合器和所述隔离脉冲宽度调制器连接的数字信号处理器；所述反馈电路，用于获取所述输入侧的输出电压误差；所述光电耦合器，用于将所述输出电压误差发送给所述数字信号处理器；所述数字信号处理器，用于根据所述输出电压误差获取电压反馈参数；所述隔离脉冲宽度调制器，用于根据所述电压反馈参数调整所述输入侧的输出电压。采用本申请，可提高电源的可靠性。

Description

双向隔离型数字DCDC电源

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种双向隔离型数字DCDC 电源。

背景技术

DCDC是一种新研制的小型化电源开关模块，它是采用微电子技术，把小型表面安装集成电路与微型电子元器件组装成一体而构成。目前，数字DCDC 电源作为一种供电装置已被广泛应用于为各种需直流供电的电子设备供电。数字电源将所有模拟控制回路的反馈变量转换成数字量，并利用这些数字量计算控制响应。数字电源与模拟电源的区别主要在于脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)反馈回路的数字控制和电源管理与通信。

传统的双向隔离数字DCDC电源结构如图1所示。通常将数字信号处理器 (DigitalSignal Process，DSP)置于输出侧，DSP与输出侧共地。当输入侧能量向输出侧流动时，DSP可通过分压电阻采集输出侧的输出电压参与反馈运算，非隔脉冲宽度调制器根据DSP输出的反馈系数调整输出侧的输出电压。当输出侧能量向输入侧流动时，DSP需要采样输入侧电压参与反馈运算，由于DSP与输入侧电路隔离，不能直接使用电阻采样，导致输入侧电路的电压需要外加相应的隔离采样电路才能采样，例如线性光耦或隔离模数转换器等。且隔离线性采样电路的性能受温度、湿度的影响较大，无法达到电阻直接采样的稳定度和精度，影响电源的稳定性和精度，成本也相对较高。

实用新型内容

基于此，为了解决上述传统技术中输入侧的电压无法直接使用分压电阻采样造成的输入侧的电压反馈参数难以计算，从而导致电源电压不稳的技术问题，特提供了一种双向隔离型数字DCDC电源。

本实用新型第一方面提供了一种双向隔离型数字DCDC电源，所述电源包括输入侧、与所述输入侧隔离的输出侧、与所述输入侧连接的反馈电路和隔离脉冲宽度调制器、与所述反馈电路连接的光电耦合器、与所述光电耦合器和所述隔离脉冲宽度调制器连接的数字信号处理器；

所述反馈电路，用于获取所述输入侧的输出电压误差；

所述光电耦合器，用于将所述输出电压误差发送给所述数字信号处理器；

所述数字信号处理器，用于根据所述输出电压误差获取电压反馈参数；

所述隔离脉冲宽度调制器，用于根据所述电压反馈参数调整所述输入侧的输出电压。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述反馈电路包括RC滤波电路和运算放大器，所述运算放大器的反相输入端和输出端与所述 RC滤波电路连接，所述运算放大器的反相输入端输入所述输入侧的输出电压，正相输入端输入参考电压；

所述RC滤波电路，用于根据所述输出电压误差调整所述输入侧的输出电压；

所述运算放大器，用于根据所述输入侧的输出电压和所述参考电压获取所述输出电压误差。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述RC滤波电路包括第一隔离电阻、第一电容和第二电容，其中，所述第一隔离电阻与所述第一电容串联，所述第二电容与所述串联的第一隔离电阻和第一电容并联。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述光电耦合器的阳极连接第二隔离电阻，所述光电耦合器的发射极接地，所述光电耦合器的集电极连接第三隔离电阻，所述第二隔离电阻连接所述输入侧的输入电压端，所述第三隔离电阻连接所述输出侧的输入电压端。

结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述电源还包括与所述隔离脉冲宽度调制器和所述输入侧连接的场效应晶体管；

所述脉冲宽度调制器具体用于根据所述电压反馈参数驱动所述场效应晶体管调整所述输入侧的输出电压。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二种可能的实现方式、第一方面的第三种可能的实现方式或第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述光电耦合器的型号为 PC817。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

采用了上述的双向隔离型数字DCDC电源之后，采用反馈电路代替传统技术中的隔离采样电路，降低了成本和电源电路的复杂度。数字信号处理器根据光电耦合器传输的输出电压误差获取电压反馈参数，在一定程度上减少了数字信号处理器的计算复杂度。隔离脉冲宽度调制器根据电压反馈参数调整输入侧的输出电压，从而实现恒压输出，提高电源的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为传统技术中的双向隔离型数字DCDC电源的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中提供的一种双向隔离型数字DCDC电源的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中提供的一种双向隔离型数字DCDC电源中反馈电路和光电耦合器的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了解决上述传统技术中输入侧的电压无法直接使用分压电阻采样造成的输入侧的电压反馈参数难以计算，从而导致电源电压不稳的技术问题，特提供了一种双向隔离型数字DCDC电源。

需要说明的是，该双向隔离型数字DCDC电源并不局限于双向数字DCDC 电源应用，在所有使用隔离型多向、多路数字DCDC电源皆可应用。

参见图2，为本实用新型提出的一种双向隔离型数字DCDC电源的结构示意图，上述双向隔离型数字DCDC电源包括：输入侧102、与输入侧102隔离的输出侧104、与输入侧102连接的反馈电路106和隔离脉冲宽度调制器112、与反馈电路106连接的光电耦合器108、与输出侧104连接的非隔离脉冲宽度调制器103和分压电阻105、以及与光电耦合器108、隔离脉冲宽度调制器112、非隔离脉冲宽度调制器103和分压电阻105连接的数字信号处理器110。

其中，数字信号处理器110与输出侧104共地；反馈电路106、光电耦合器 108、数字信号处理器110和隔离脉冲宽度调制器112用于调节输入侧的输出电压；分压电阻105、非隔离脉冲宽度调制器103和数字信号处理器110用于调节输出侧的输出电压。

在本实施例中，反馈电路106用于获取所述输入侧102的输出电压误差；光电耦合器108用于将输出电压误差发送给数字信号处理器110。

通过反馈电路106获取输入侧102的输出电压误差，并通过光电耦合器108 将输出电压误差发送给数字信号处理器110，数字信号处理器110可通过输出电压误差计算输入侧102的电压反馈参数，相较于传统技术中获取输入侧102的输出电压采样难度低，提高了电压反馈参数的准确性，从而提高DCDC电源的稳定性。

具体的，请参照图3，图3为图2所示双向隔离型数字DCDC电源中反馈电路106和光电耦合器108的电路图。如图3所示，其中：

上述反馈电路106包括：RC滤波电路和运算放大器，运算放大器的反相输入端和输出端与RC滤波电路连接。RC滤波电路用于根据所述输出电压误差调整所述输入侧的输出电压；运算放大器用于根据所述输入侧的输出电压和参考电压获取所述输出电压误差。

其中，参考电压的电压值为固定值，可选的，参考电压为2.5V；运算放大器的反相输入端输入的是输入侧102的输出电压，正相输入端输入的是参考电压；通过比较输入侧102的输出电压和参考电压可获取输出电压误差；RC滤波电路包括第一隔离电阻R1、第一电容C1和第二电容C2，其中，第一隔离电阻 R1与第一电容C1串联，第二电容C2与串联的第一隔离电阻R1和第一电容C1 并联。

通过运算放大器的反相输入端连接输入侧的输出电压和正相输入端连接参考电压，比较参考电压和输出电压确定输出电压误差，与反馈电路形成反馈环，从而实现恒压输出，提高电源的可靠性。

光电耦合器108的阴极与反馈电路的输出端连接，阳极连接第二隔离电阻 R2，发射极接地，集电极连接第三隔离电阻R3，输出端与数字信号处理器110 连接，则数字信号处理器可根据光电耦合器发送的输出电压误差计算电压反馈参数，相较于传统技术中采集输入侧的输出电压采样难度低，提高了电压反馈参数的准确性，从而提高DCDC电源的稳定性。

其中，第二隔离电阻R2和第三隔离电阻R3用于产生限流和限压，以保持第一输入电压U1和第二输入电压U2的稳定性。

可选的，光电耦合器108的型号为PC817。PC817光电耦合器广泛用在电脑终端机，可控硅系统设备，测量仪器，影印机，自动售票，家用电器等电路之间的信号传输，使之前端与负载完全隔离，目的在于增加安全性，减小电路干扰，简化电路设计。

在本实施例中，数字信号处理器110用于根据所述输出电压误差获取电压反馈参数。

采用反馈电路106代替传统技术中的隔离采样电路，并通过光电耦合器108 传输输出电压误差，降低了成本和电源电路的复杂度。且数字信号处理器110 通过输出电压误差计算电压反馈参数，在一定程度上减少了数字信号处理器110 的计算复杂度，提高了电压反馈参数的准确性，从而提高DCDC电源的稳定性。

在本实施例中，隔离脉冲宽度调制器112用于根据所述电压反馈参数调整所述输入侧的输出电压。

可选的，非隔离脉冲宽度调制器103和隔离脉冲宽度调制器112根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或场效应管(别名：金属-绝缘体-半导体 (metal-oxide-semiconductor，MOS))栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

可选的，所述电源还包括与所述隔离脉冲宽度调制器112和所述输入侧102 连接的场效应晶体管；隔离脉冲宽度调制器112具体用于根据所述电压反馈参数驱动所述场效应晶体管调整所述输入侧的输出电压，以使输入侧102的电压保持恒定，提高电源的可靠性。

可选的，数字信号处理器110还用于接收分压电阻105采集的输出侧104 的输出电压，并根据输出电压计算输出侧104的电压反馈参数，驱动非隔离脉冲宽度调制器103根据输出侧104的电压反馈参数调整输出侧104的电压，以使输出侧104的电压稳定。

综上所述，实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

采用了上述的双向隔离型数字DCDC电源之后，采用反馈电路代替传统技术中的隔离采样电路，降低了成本和电源电路的复杂度。数字信号处理器根据光电耦合器传输的输出电压误差获取电压反馈参数，在一定程度上减少了数字信号处理器的计算复杂度。隔离脉冲宽度调制器根据电压反馈参数调整输入侧的输出电压，从而实现恒压输出，提高电源的可靠性。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种双向隔离型数字DCDC电源，其特征在于，所述电源包括输入侧、与所述输入侧隔离的输出侧、与所述输入侧连接的反馈电路和隔离脉冲宽度调制器、与所述反馈电路连接的光电耦合器、与所述光电耦合器和所述隔离脉冲宽度调制器连接的数字信号处理器；

所述反馈电路，用于获取所述输入侧的输出电压误差；

所述光电耦合器，用于将所述输出电压误差发送给所述数字信号处理器；

所述数字信号处理器，用于根据所述输出电压误差获取电压反馈参数；

所述隔离脉冲宽度调制器，用于根据所述电压反馈参数调整所述输入侧的输出电压。

2.根据权利要求1所述的双向隔离型数字DCDC电源，其特征在于，所述反馈电路包括RC滤波电路和运算放大器，所述运算放大器的反相输入端和输出端与所述RC滤波电路连接，所述运算放大器的反相输入端输入所述输入侧的输出电压，正相输入端输入参考电压；

所述RC滤波电路，用于根据所述输出电压误差调整所述输入侧的输出电压；

所述运算放大器，用于根据所述输入侧的输出电压和所述参考电压获取所述输出电压误差。

3.根据权利要求2所述的双向隔离型数字DCDC电源，其特征在于，所述RC滤波电路包括第一隔离电阻、第一电容和第二电容，其中，所述第一隔离电阻与所述第一电容串联，所述第二电容与所述串联的第一隔离电阻和第一电容并联。

4.根据权利要求1所述的双向隔离型数字DCDC电源，其特征在于，所述光电耦合器的阳极连接第二隔离电阻，所述光电耦合器的发射极接地，所述光电耦合器的集电极连接第三隔离电阻，所述第二隔离电阻连接所述输入侧的输入电压端，所述第三隔离电阻连接所述输出侧的输入电压端。

5.根据权利要求1所述的双向隔离型数字DCDC电源，其特征在于，所述双向隔离型数字DCDC电源还包括与所述隔离脉冲宽度调制器和所述输入侧连接的场效应晶体管；

所述脉冲宽度调制器具体用于根据所述电压反馈参数驱动所述场效应晶体管调整所述输入侧的输出电压。

6.根据权利要求1～5任一项所述的双向隔离型数字DCDC电源，其特征在于，所述光电耦合器的型号为PC817。