CN208873064U - 超远距离稳压补偿电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种超远距离稳压补偿电路，包括电源电压内环电路和远端电压外环电路；所述远端电压外环电路一端连接负载、另一端连接电源电压内环电路；所述电源电压内环电路用于输出稳定的电源电压；所述远端电压外环电路用于控制调节电源电压内环电路的输出电压，以补偿负载与电源之间的线路损耗；本实用新型通过远端电压外环电路对负载端输入电压进行采样，并将采样到的电压与负载端输入基准电压进行比较、处理，最后输入电源电压内环电路控制调节电源的PWM信号来控制电源输出，最终达到补偿线路损耗、稳定电源输出的目的。

Description

超远距离稳压补偿电路

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，具体是一种超远距离稳压补偿电路。

背景技术

随着电力电子技术的发展，对负载端输入电压特性要求越来越高，对电流的要求也越来越大；当电源需要长距离传输及电源需要较大电流输出，同时要稳定负载端的电压时，在传输导线上会产生压降，这种压降会随着电流的增大而增大；此时满足不了负载使用要求，或者负载将不能正常工作；我们需要将输出电压稳定甚至有一定的调压范围。

可调稳压电源是利用现代电力电子技术，通过控制开关器件导通与断开的时间比率来维持输出电压稳定的一种电源；如今随着大规模及超大规模集成电路的发展与应用，可调稳压电源的工作电流范围越来越大；随着传输距离的延长，电源与负载之间的线路损耗越来越大，导致负载端的输入电压不能满足负载正常工作，故需要对电源与负载之间的线路损耗进行补偿，以保证负载能够正常工作。

申请号为201220266489.3的专利公开了一种利用反馈环进行远端稳压补偿电路，包括DC-DC转换器、缓冲电容、差分电路、反馈电路、稳压电路、分压电路、接口是输出+、输出地、远端+、远端地；利用反馈环进行远端稳压补偿电路，利用差分运放解决了共地问题，利用本身输出为差分运放及运算放大器供电，简化电路、节约成本，利用负反馈电路，使输出处于一个动态平衡状态，达到稳定输出电压的目的，利用分压电路输出电压易调整，改变基准可以实现电压连续可调。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种超远距离稳压补偿电路，本实用新型通过远端电压外环电路对负载端输入电压进行采样，并将采样到的电压与负载端输入基准电压进行比较、处理，最后输入电源电压内环电路控制调节电源的PWM信号来控制电源输出，最终达到补偿线路损耗、稳定电源输出的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

超远距离稳压补偿电路，包括电源电压内环电路和远端电压外环电路；所述远端电压外环电路一端连接负载、另一端连接电源电压内环电路；所述电源电压内环电路用于输出稳定的电源电压；所述远端电压外环电路用于控制调节电源电压内环电路的输出电压，以补偿负载与电源之间的线路损耗；

所述电源电压内环电路包括：加法器电路、PWM调节电路、稳压输出端口和远端信号输入端口；所述稳压输出端口、远端信号输入端口分别与加法器电路的输入端相连；所述加法器的输出端与PWM调节电路相连；所述远端电压外环电路包括依次电连接的负载采样电路、比较器电路、光耦隔离放大电路、三端稳压器电路、跟随器电路以及远端信号输出端口。

具体地，所述负载采样电路与负载输入端相连，用于采样负载的输入端电压，所述负载输入端电压与负载端基准电压一同作为比较器电路的输入信号。

进一步地，所述比较器电路的输出端与光耦隔离放大电路的输入端相连，所述光耦隔离放大电路用于对所述比较器的输出信号进行放大隔离。

进一步地，所述光耦隔离放大电路的输出端与三端稳压器电路的输入端相连，所述三端稳压器电路的输出端与跟随器电路的输入端相连，所述三端稳压器电路为跟随器电路提供2.5V基准钳位电压。

进一步地，所述跟随器的输出端与远端信号输出端口相连，所述跟随器电路用于将远端采样信号与电源内部反馈信号进行隔离；还用于减小传输损耗；所述远端信号输出端口与远端信号输入端口相连，用于实现远端电压外环电路与电源电压内环电路之间的信号传输。

具体地，所述稳压补偿电路还包括前馈电路，所述前馈电路一端与负载采样电路的采样端相连，另一端与电源电压内环电路相连，用于减少信号传输的延时。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：(1)本实用新型通过远端电压外环电路采集负载端的输入电压，并将采集到的电压信号与负载端输入基准电压进行比较、放大、隔离，最后输入电源电压内环电路控制调节电源的PWM信号来控制电源输出，最终达到补偿线路损耗、稳定电源输出的目的；(2)本实用新型在负载采样电路的采样端与电源电压内环电路之间设置前馈电路，以减少信号的传输延迟，解决了由于远端信号传输距离长导致采样信号会有滞后的问题；从而保障了电源的正常工作。

附图说明

图1为本实施例超远距离稳压补偿电路的整体结构示意框图；

图2为本实施例中远端电压外环电路图；

图3为本实施例中电源电压内环电路图；

图4为本实施例中前馈电路连接结构示意图；

图5为本实施例超远距离稳压补偿电路的整体结构连接电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至5所示，本实施例公开了一种超远距离稳压补偿电路，包括电源电压内环电路和远端电压外环电路；所述远端电压外环电路一端连接负载、另一端连接电源电压内环电路；所述电源电压内环电路用于输出稳定的电源电压；所述远端电压外环电路用于控制调节电源电压内环电路的输出电压，以补偿负载与电源之间的线路损耗。

具体地，所述电源电压内环电路包括：加法器电路、PWM调节电路、稳压输出端口和远端信号输入端口；所述稳压输出端口、远端信号输入端口分别与加法器电路的输入端相连；所述加法器的输出端与PWM调节电路相连；所述电源电压内环电路为电流模式补偿网络，输出为电流源给并联的电容和负载电阻供电，这样会造成90度的移相和约10倍频的增益衰减，使放大器的补偿简化，从而更加适应输入和负载变化范围大的场合。

具体地，所述远端电压外环电路包括负载采样电路、比较器电路、光耦隔离放大电路、三端稳压器电路、跟随器电路以及远端信号输出端口；所述远端电压外环电路属于电压模式电源的典型补偿网络，前端输入增益衰减，导致电压模式环路稳定比较困难，放大器的补偿采用复杂网路实现。

进一步地，所述负载采样电路与负载输入端相连，用于采样负载的输入端电压，所述负载输入端电压与负载端基准电压一同作为比较器电路的输入信号；所述基准电压由Vcc通过电阻R18和R20分压给比较器N3提供参考基准电压；

进一步地，所述比较器电路的输出端与光耦隔离放大电路的输入端相连，所述光耦隔离放大电路用于对所述比较器的输出信号进行放大隔离；

进一步地，所述光耦隔离放大电路的输出端与三端稳压器电路的输入端相连，所述三端稳压器电路的输出端与跟随器电路的输入端相连，所述三端稳压器电路为跟随器电路提供2.5V基准钳位电压；

进一步地，所述跟随器的输出端与远端信号输出端口相连，所述跟随器电路用于将远端采样信号与电源内部反馈信号进行隔离；还用于减小传输损耗；所述远端信号输出端口与远端信号输入端口相连，用于实现远端电压外环电路与电源电压内环电路之间的信号传输。

具体地，所述稳压补偿电路还包括前馈电路，所述前馈电路一端与负载采样电路的采样端相连，另一端与电源电压内环电路相连，用于减少信号传输的延时。

具体地，本实用新型的电路在设计时，要根据输出线路上的压降来设计电源本身的输出范围；假设电源与负载之间的距离大于40米，电源输出最大电流时线路上的压降为7V，负载端电压必须稳定到28V才能正常工作，则电源本身的输出必须大于35V。

具体地，本实施例一种超远距离稳压补偿电路的工作原理为：该电路主要是通过补偿负载传输线上的压降来达到远端电压的稳定；电路连接如图2至5所示首先，电源通过电源电压内环电路采集电源输出端电压信号，根据采集到的电压信号调节电源的PWM信号来控制电源输出，确保电源本身输出的稳定；然后，通过远端电压外环电路采集负载输入端的电压信号(即负载传输线压降)，再将采样到的信号和负载端基准电压信号输入比较器N3进行比较，通过比例积分调节来控制光耦隔离放大电路对比较器输出的信号进行放大隔离；放大后的信号再进入跟随器N1，将远端采样、处理后的信号与电源内部反馈信号进行隔离，同时，所述跟随器N1还能增加信号的输出能力；最后将远端电压外环电路的远端信号输出端口与电源电压内环电路的远端信号输入端口相连，远端电压外环电路输出的信号进入电源电压内环电路的加法器N4进行运算处理，再进入PWM调节电路来控制电源的输出；最终达到补偿线路损耗、稳定电源输出的目的。

其中，电路图中A点为负载端输入电压采样端口，B点为远端电压外环电路与电源电压内环电路连接点；由于该电路中运放输入阻抗较高，如果输出端的阻抗较小，输出信号在传输过程中会有部分损耗，增加跟随器可以起到缓冲作用，提高输入阻抗以减少传输损耗。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.超远距离稳压补偿电路，其特征在于，包括电源电压内环电路和远端电压外环电路；所述远端电压外环电路一端连接负载、另一端连接电源电压内环电路；所述电源电压内环电路用于输出稳定的电源电压；所述远端电压外环电路用于控制调节电源电压内环电路的输出电压，以补偿负载与电源之间的线路损耗；

所述电源电压内环电路包括：加法器电路、PWM调节电路、稳压输出端口和远端信号输入端口；所述稳压输出端口、远端信号输入端口分别与加法器电路的输入端相连；所述加法器的输出端与PWM调节电路相连；所述远端电压外环电路包括依次电连接的负载采样电路、比较器电路、光耦隔离放大电路、三端稳压器电路、跟随器电路以及远端信号输出端口。

2.根据权利要求1所述的超远距离稳压补偿电路，其特征在于，所述负载采样电路与负载输入端相连，用于采样负载的输入端电压，所述负载输入端电压与负载端基准电压一同作为比较器电路的输入信号。

3.根据权利要求1所述的超远距离稳压补偿电路，其特征在于，所述比较器电路的输出端与光耦隔离放大电路的输入端相连，所述光耦隔离放大电路用于对所述比较器的输出信号进行放大隔离。

4.根据权利要求1所述的超远距离稳压补偿电路，其特征在于，所述光耦隔离放大电路的输出端与三端稳压器电路的输入端相连，所述三端稳压器电路的输出端与跟随器电路的输入端相连，所述三端稳压器电路为跟随器电路提供2.5V基准钳位电压。

5.根据权利要求1所述的超远距离稳压补偿电路，其特征在于，所述跟随器的输出端与远端信号输出端口相连，所述跟随器电路用于将远端采样信号与电源内部反馈信号进行隔离；还用于减小传输损耗；所述远端信号输出端口与远端信号输入端口相连，用于实现远端电压外环电路与电源电压内环电路之间的信号传输。

6.根据权利要求1所述的超远距离稳压补偿电路，其特征在于，还包括前馈电路，所述前馈电路一端与负载采样电路的采样端相连，另一端与电源电压内环电路相连，用于减少信号传输的延时。