CN208986830U - 一种非隔离负压输出控制电路 - Google Patents

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CN208986830U CN201822001297.XU CN201822001297U CN208986830U CN 208986830 U CN208986830 U CN 208986830U CN 201822001297 U CN201822001297 U CN 201822001297U CN 208986830 U CN208986830 U CN 208986830U
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王毅
刘林
丁瀚
赵隆冬
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Abstract

本实用新型涉及一种非隔离负压输出控制电路，包括电压取样电路、电压转换电路及反馈信号比较放大电路；所述电压取样电路，用于对输出电压进行采样；所述电压转换电路，用于将电压取样电路采集的负电压转换为正电压；所述反馈信号比较放大电路，用于将转换的正电压和基准电压进行比较、误差放大，放大后的信号来控制驱动信号的占空比以实现输出电压的稳定。本实用新型根据输出的负压与反馈控制信号的逻辑控制关系，采用非隔离反馈的电路形式和电压先转换，再控制的方法实现负反馈控制，从而使输出的负压保持稳定。本实用新型控制电路具有反馈延迟环节少、系统响应快、电路结构简单、控制精确等特点。

Description

一种非隔离负压输出控制电路
技术领域
本实用新型涉及开关电源技术领域，具体涉及一种非隔离负压输出控制电路。
背景技术
开关电源广泛用于工业及国防领域，是航天、航空、船舶、兵器、铁路、通信、医疗电子、工业自动化设备等军民用电子系统中的核心器件，它为系统提供稳定的电压，直接决定系统能否正常运行。随着电子技术的飞速发展，对负压输出开关电源的需求日益增加，性能和可靠性要求不断提高，并且随着电子设备不断小型化，要求供电电源轻量化、小型化。目前，开关电源常用的反馈方式有隔离反馈和非隔离反馈，隔离反馈一般采用光电耦合器反馈和磁隔离反馈，光电耦合器反馈的反馈电路简单，但不适合应用在高可靠领域，如航天、航空等抗辐照场合，磁隔离反馈可靠性高，不易受外界影响，但元器件较多，体积较大，不利于轻量化、小型化，在体积受限的情况下不易于实现。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种非隔离负压输出控制电路，该电路结构简单、控制精确、减少了反馈延迟环节，提高了系统的响应速度。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种非隔离负压输出控制电路，包括电压取样电路、电压转换电路及反馈信号比较放大电路；
所述电压取样电路，用于对输出电压进行采样；
所述电压转换电路，用于将电压取样电路采集的负电压转换为正电压；
所述反馈信号比较放大电路，用于将转换的正电压和基准电压进行比较、误差放大，放大后的信号来控制驱动信号的占空比以实现输出电压的稳定。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述电压取样电路包括电阻R1、电阻R2，所述电阻R1的一端与输出电压连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与输出地连接。
所述电压转换电路采用分压电阻R3，所述分压电阻R3的一端与电压取样电路的输出端连接，电阻R3的另一端与电压源连接。
所述反馈信号比较放大电路包括基准电压电路、运算放大器N1、反馈电阻R5、反馈电容C1，所述基准电压电路包括基准电压源N2及限流电阻R4，所述基准电压源N2的阴极与运算放大器N1的反相输入端连接，基准电压源N2的阳极与输出地连接，基准电压源N2的参考端与其阴极连接，所述电阻R4的一端与基准电压源N2的阴极连接，其另一端与辅助供电电压连接，所述反馈电阻R5的一端与运算放大器N1的输出端连接，反馈电阻R5的另一端经反馈电容C1与运算放大器N1的反相输入端连接。
由上述技术方案可知，本实用新型根据输出的负压与反馈控制信号的逻辑控制关系，采用非隔离反馈的电路形式和“电压先转换，再控制”的方法，利用“叠加定理”将负的输出电压取样信号转换为正电压信号，再经比较、放大后控制驱动控制电路中脉宽调制器占空比，实现负反馈控制，从而使输出的负压保持稳定。本实用新型控制电路具有反馈延迟环节少、系统响应快、电路结构简单、控制精确等特点。
附图说明
图1是本实用新型非隔离负压输出控制电路的电路图；
图2是本实用新型非隔离负压输出控制电路的负输出电压单独作用的反馈信号比较放大电路等效电路图；
图3是本实用新型非隔离负压输出控制电路的电压源单独作用的反馈信号比较放大电路等效电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
如图1所示，本实施例的非隔离负压输出控制电路，包括电压取样电路、电压转换电路及反馈信号比较放大电路；其中，电压取样电路，用于对输出电压进行采样；电压转换电路，用于将电压取样电路采集的负电压转换为正电压；反馈信号比较放大电路，用于将转换的正电压和基准电压进行比较、误差放大，放大后的信号来控制驱动信号的占空比以实现输出电压的稳定。
本实施例的，电压取样电路包括电阻R1、电阻R2，电压转换电路采用分压电阻R3，该电阻R1的一端与输出电压连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与输出地连接。分压电阻R3的一端与电压取样电路的输出端连接，电阻R3的另一端与电压源连接。
反馈信号比较放大电路包括基准电压电路、运算放大器N1、反馈电阻R5、反馈电容C1，基准电压电路包括基准电压源N2及限流电阻R4，基准电压源N2的阴极与运算放大器N1的反相输入端连接，基准电压源N2的阳极与输出地连接，基准电压源N2的参考端与其阴极连接，电阻R4的一端与基准电压源N2的阴极连接，其另一端与辅助供电电压连接，反馈电阻R5的一端与运算放大器N1的输出端连接，反馈电阻R5的另一端经反馈电容C1与运算放大器N1的反相输入端连接。
本实用新型的工作原理为：
输出电压取样电路对输出电压进行采样，即负的输出电压经取样电阻R1和取样电阻R2分压得负采样电压。电压转换电路的电压源经分压电阻R3得正电压，利用叠加定理将负的采样电压与正电压叠加获得正电压。
电压转换电路获得的正电压输入到运算放大器N1的同相输入端，基准电压电路输出基准电压送至运算放大器N1的反相输入端，二者比较得误差信号经放大后，控制驱动控制电路输出的驱动信号。当输出电压增大时(负压的幅值减小)，叠加获得的正电压增大，运算放大器N1的同相输入端电压高于反相输入端的基准电压，运算放大器N1输出电压增大，驱动控制电路输出的驱动信号占空比增大，使得输出电压减小(负压幅值增大)，反之，当输出电压减小时(负压的幅值增大)，叠加获得的正电压减小，运算放大器N1的同相输入端电压低于反相输入端的基准电压，运算放大器N1输出电压降低，驱动控制电路输出的驱动信号占空比减小，使得输出电压增大(负压幅值减小)，实现对输出电压的负反馈控制，使输出电压稳定。
如图2、图3所示，设A点的电压为VA，根据叠加定理，VOUT和电压源V1可看成两个独立的电压源，VA应为VOUT和V1单独作用下电压的代数和。
VOUT单独作用，设A点的电压为VA1,根据运算放大器“虚短”、“虚断”的特点，电路连接为R2和R3并联再和R1串联，则：
V1单独作用，设A点的电压为VA2，同理，电路连接为R1和R2并联再和R3串联，则：
由叠加定理可得A点的电压为两个电压源独立作用的电压之和：
根据VA计算公式，VOUT＜0时，设计合适的V1、R1、R2、R3，能够实现VA＞0，即实现采样电压极性转换。当VOUT增大时(负压幅值减小)，VA高于基准电压，运算放大器输出增加，脉宽调制器占空比增大，输出的负压将减小(负压幅值增大)；反之，当VOUT减小(负压幅值增大)，VA低于基准电压时，运算放大器输出会减小，脉宽调制器占空比就会减小，输出的负压将增大(负压幅值减小)，从而使输出的负压保持稳定。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种非隔离负压输出控制电路，其特征在于：包括电压取样电路、电压转换电路及反馈信号比较放大电路；
所述电压取样电路，用于对输出电压进行采样；
所述电压转换电路，用于将电压取样电路采集的负电压转换为正电压；
所述反馈信号比较放大电路，用于将转换的正电压和基准电压进行比较、误差放大，通过放大后的信号来控制驱动信号的占空比以实现输出电压的稳定。
2.根据权利要求1所述的非隔离负压输出控制电路，其特征在于：所述电压取样电路包括电阻R1、电阻R2，所述电阻R1的一端与输出电压连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与输出地连接。
3.根据权利要求1所述的非隔离负压输出控制电路，其特征在于：所述电压转换电路采用分压电阻R3，所述分压电阻R3的一端与电压取样电路的输出端连接，电阻R3的另一端与电压源连接。
4.根据权利要求1所述的非隔离负压输出控制电路，其特征在于：所述反馈信号比较放大电路包括基准电压电路、运算放大器N1、反馈电阻R5、反馈电容C1，所述基准电压电路包括基准电压源N2及限流电阻R4，所述基准电压源N2的阴极与运算放大器N1的反相输入端连接，基准电压源N2的阳极与输出地连接，基准电压源N2的参考端与其阴极连接，所述电阻R4的一端与基准电压源N2的阴极连接，其另一端与辅助供电电压连接，所述反馈电阻R5的一端与运算放大器N1的输出端连接，反馈电阻R5的另一端经反馈电容C1与运算放大器N1的反相输入端连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109274261A (zh) * 2018-11-30 2019-01-25 中国电子科技集团公司第四十三研究所 一种非隔离负压输出控制电路及控制方法

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