CN216901382U - 一种电源输出多点稳压控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了开关电源技术领域中的一种电源输出多点稳压控制电路，包括远端电压控制线路和电源电压控制线路，远端电压控制线路中的第二比较器与远端的正负端电压采集信号连接，并进行分压输入，第一比较器的正负端输入分别连接第二比较器的输出、基准电压，通过两者的对比实现远端补偿功能；电源电压控制线路中的第四比较器连接电源输出端电压采集信号，第三比较器的输入端分别连接第四比较器的输出、第二比较器的输出，其输出端与第一开关管连接，实现电源端的稳压功能。本实用新型可以保证负载端电压不会随着供电距离增长和负载增大而下降，且在不需要远端补偿时，电源输出端电压又可以稳定到设定的电压。

Description

一种电源输出多点稳压控制电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，具体的说，是涉及一种电源输出多点稳压控制电路。

背景技术

在大功率开关电源中，尤其是大电流输出的电源，负载端的电压会与输出线长短、负载大小有关，负载端电压会随着供电距离增长和负载增大而下降。另外，在不需要进行远端补偿功能时，电源输出端的电压会因为远端采样点的悬空而使得电压变高，不利于电源端的稳压。

因此需要一种控制电路，保证负载端电压不会随着供电距离增长和负载增大而下降；当不需要远端补偿功能时，电源输出端电压又可以稳定到设定的电压，而不会因为远端补偿信号悬空而导致电源输出端电压升高。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本实用新型提供一种电源输出多点稳压控制电路。

本实用新型技术方案如下所述：

一种电源输出多点稳压控制电路，其特征在于，包括远端电压控制线路和电源电压控制线路，

所述远端电压控制线路包括第一比较器、第二比较器，远端正端电压采集信号与第二电阻连接，所述第二电阻的另一端经过第一电阻接地，所述第二电阻的另一端还与第二比较器的同相输入端连接，所述第二比较器的反相输入端经过第三电阻与远端负端电压采集信号连接，所述第二比较器的反相输入端还经过第四电阻与其输出端连接；所述第二比较器的输出端还经过第五电阻与第一比较器的同相输入端连接，所述第一比较器的反相输入端经过第六电阻与基准电压连接；

所述电源电压控制线路包括第三比较器、第四比较器，电源输出端电压采集信号与第十七电阻连接，所述经过第十七电阻的另一端经过第十六电阻接地，所述第十七电阻的另一端还与第四比较器的同相输入端连接，所述第四比较器的反相输入端经过第十八电阻接地，所述第四比较器的反向输入端还经过第十九电阻与其输出端连接；所述第四比较器的输出端与所述第三比较器的同相输入端连接，所述第四比较器的反向输入端与所述第二比较器的输出端连接；

所述第三比较器的输出端经过第二十四电阻与第一开关管的使能端连接，所述第一开关管的使能端还经过第二十五电阻接地，所述第一开关管的输出端经过第十二电阻、第十一电阻后与所述基准电压连接，所述第十一电阻与所述第十二电阻的公共端还经过控制电路与电源的驱动控制端连接。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述电源输出端电压采集信号依次经过第九电阻、第十电阻后接地，所述第九电阻、所述第十电阻的公共端与第八电阻连接，所述第八电阻的另一端与第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述第一比较器的输出端连接。

进一步的，所述第一比较器的反向输入端还分别与第一电容、第二电容连接，所述第一电容的另一端与第七电阻连接，所述第七电阻的另一端、所述第二电容的另一端均与所述第一比较器的输出端连接。

进一步的，在控制电路中，所述第十一电阻与所述第十二电阻的公共端经过第十三电阻与第五比较器的反相输入端连接，所述第五比较器的同相输入端经过第十四电阻后与所述第九电阻、所述第十电阻的公共端连接。

更进一步的，所述第五比较器的反相输入端还与第十五电阻、第四电容连接，所述第十五电阻的另一端与第三电容连接，所述第三电容的另一端、所述第四电容的另一端与所述第五比较器的输出端连接。

更进一步的，所述第五比较器的输出端还与第二开关管连接。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述第一电阻的阻值与所述第四电阻的阻值相等，所述第二电阻的阻值与所述第三电阻的阻值相等。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述第十六电阻的阻值与所述第十九电阻的阻值相等，所述第十七电阻的阻值与所述第十八电阻的阻值相等。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述第三比较器的同相输入端经过第二十电阻后与所述第四比较器的输出端连接，所述第三比较器的同相输入端还与第二十二电阻、第二十三电阻连接，所述第二十二电阻的另一端接地，所述第二十三电阻的另一端与所述第三比较器的输出端连接。

进一步的，所述第三比较器的反向输入端经过第二十一电阻与所述第二比较器的输出端连接。

根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于，本实用新型通过远端电压差分采样补偿，使负载端电压不会随着供电距离增长和负载增大而下降，同时设计了最大线压降补偿能力，可以有效防止电源在使用过程中由于线压降的增加导致电源输出功率的增大而损坏电源；另外，本实用新型可以在不需要远端补偿功能时，又能将电源输出端电压稳定在设定范围内。

附图说明

图1为本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本实用新型进行进一步的描述：

如图1所示，本实用新型为了实现远端负载电压不会随着供电距离增长和负载增大而下降，且在不需要远端补偿时又能实现的电源输出端稳压的功能，提出了一种电源输出多点稳压控制电路，包括远端电压控制线路和电源电压控制线路，远端电压控制线路用于采集远端电压并实现远端负载电压的补偿，电源电压控制线路用于在远端悬空状态时对电源输出端进行稳压。

远端电压控制线路包括第一比较器U1-A、第二比较器U1-B，通过两级比较器实现远端电压信号的采集并控制。

具体的，远端电压信号包括远端正端电压采集信号VO-Y+和远端负端电压采集信号VO-Y-。远端正端电压采集信号VO-Y+与第二电阻R2连接，第二电阻R2的另一端经过第一电阻R1接地，第二电阻R2的另一端还与第二比较器U1-B的同相输入端连接。远端负端电压采集信号VO-Y-经过第三电阻R3与第二比较器U1-B的反相输入端连接，第二比较器U1-B的反相输入端还经过第四电阻R4与其输出端连接。

优选的，为了保证电阻匹配，该第一电阻R1的阻值与第四电阻R4的阻值相等，第二电阻R2的阻值与第三电阻R3的阻值相等。

第二比较器U1-B的输出端经过第五电阻R5与第一比较器U1-A的同相输入端连接，第一比较器U1-A的反相输入端经过第六电阻R6与基准电压VREF连接。另外，第一比较器U1-A的反向输入端还分别与第一电容C1、第二电容C2连接，第一电容C1的另一端与第七电阻R7连接，第七电阻R7的另一端、第二电容C2的另一端均与第一比较器U1-A的输出端连接，通过第一电容C1、第二电容C2以及第七电阻R7形成反馈电路，起到稳压的作用。

电源电压控制线路包括第三比较器U2-A、第四比较器U2-B，通过两级比较器实现电源输出电压的采集及与远端电压信号的联动。

具体的，电源输出端电压采集信号VO-J与第十七电阻R17连接，经过第十七电阻R17的另一端经过第十六电阻R16接地，第十七电阻R17的另一端还与第四比较器U2-B的同相输入端连接；第四比较器U2-B的反相输入端经过第十八电阻R18接地，第四比较器U2-B的反向输入端还经过第十九电阻R19与其输出端连接。

优选的，为了保证电阻匹配，该第十六电阻R16的阻值与第十九电阻R19的阻值相等，第十七电阻R17的阻值与第十八电阻R18的阻值相等。

第四比较器U2-B的输出端与第三比较器U2-A的同相输入端连接，第四比较器U2-B的反向输入端与第二比较器U1-B的输出端连接。具体的，第三比较器U2-A的同相输入端经过第二十电阻R20后与第四比较器U2-B的输出端连接，第三比较器U2-A的反向输入端经过第二十一电阻R21与第二比较器U1-B的输出端连接。另外，第三比较器U2-A的同相输入端还与第二十二电阻R22、第二十三电阻R23连接，第二十二电阻R22的另一端接地，第二十三电阻R23的另一端与第三比较器U2-A的输出端连接，通过第二十电阻R20、第二十二电阻R22实现电压分压，通过第二十三电阻R23实现比较器的反馈。

同时，第三比较器U2-A的输出端经过第二十四电阻R24与第一开关管(即第一MOS管Q1)的使能端连接，第一开关管的使能端还经过第二十五电阻R25接地，第一开关管的输出端经过第十二电阻R12、第十一电阻R11后与基准电压VREF连接，第十一电阻R11与第十二电阻R12的公共端还经过控制电路与电源的驱动控制端COMP连接。

电源输出端电压采集信号VO-J还与远端电压控制线路的末端连接。具体的，电源输出端电压采集信号VO-J还依次经过第九电阻R9、第十电阻R19后接地，第九电阻R9、第十电阻R10的公共端与第八电阻R8连接，第八电阻R8的另一端与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极与第一比较器U1-A的输出端连接。

在本实用新型的控制电路中，第十一电阻R11与第十二电阻R12的公共端经过第十三电阻R13与第五比较器U3-A的反相输入端连接，第五比较器U3-A的同相输入端经过第十四电阻R14后与第九电阻R9、第十电阻R10的公共端连接。

优选的，第五比较器U3-A的反相输入端还与第十五电阻R15、第四电容C4连接，第十五电阻R15的另一端与第三电容C3连接，第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端与第五比较器U3-A的输出端连接，通过第三电容C3、第四电容C4以及第十五电阻R15形成反馈电路，起到稳压的作用。。

第五比较器U3-A的输出端还与第二开关管(即第二MOS管Q2)连接。具体的，第二开关管的使能端通过第二十六电阻R26与第五比较器U3-A的输出端连接，第二开关管的使能端还经过第二十七电阻R27接地，第二开关管的输出端与电源的驱动控制端COMP连接。

在上述实施例中，第一开关管和第二开关管均为MOS管，通过MOS管实现开关效果。

本实用新型的工作原理为：在需要远端补偿功能时，远端正端电压采集信号VO-Y+和远端负端电压采集信号VO-Y-分别接到负载端，使负载端电压保持在设定点范围内，不会随着供电距离增长和负载增大而下降。如果不需要远端补偿功能，则远端正端电压采集信号VO-Y+和远端负端电压采集信号VO-Y-悬空，电源输出端电压采集信号VO-J保证电源输出端电压保持在设定点范围内，不会因为远端采样点悬空而导致电源输出端电压变高。

(1)需要保证电源在需要远端补偿功能时，Q1工作在截止状态，此时

VREF1＝VREF。

(2)当不需要远端补偿功能时，Q1工作在饱和导通状态，此时

1、电源输出端的电源稳压原理

在不考虑远端补偿功能时，远端正端电压采集信号VO-Y+和远端负端电压采集信号VO-Y-悬空，第二比较器U1-B的7脚、第一比较器U1-A的1脚输出低电平，二极管D1的压降为VD1，此时，电源端输出端电压采集信号的电压通过下式表示：

此时，调节第九电阻R9、第十电阻R10的阻值，或VREF1的大小就可以调节电源端输出端电压采集信号VO-J在设定范围内。

当电源端输出端电压采集信号VO-J偏高时，第十电阻R10上的分压变大，导致第五比较器U3-A的3脚的电压大于其2脚的电压，第五比较器U3-A的1脚输出变高，通过第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第二开关管(即第二MOS管Q2)将电源的驱动控制端COMP拉低，从而减小占空比，使得电源端输出端电压采集信号VO-J下降，并回到设定值；

当电源端输出端电压采集信号VO-J偏低时，第十电阻R10上的分压变小，导致第五比较器U3-A的3脚的电压小于其2脚的电压，第五比较器U3-A的1脚输出变低，第二开关管(即第二MOS管Q2)截止，进而电源的驱动控制端COMP变高，加大占空比，使得电源端输出端电压采集信号VO-J上升，并回到设定值。

(1)使用远端补偿功能时

远端正端电压采集信号VO-Y+和远端负端电压采集信号VO-Y-分别接到负载的正端和负端，远端负端电压采集信号VO-Y-经过第三电阻R3、第四电阻R4、第二比较器U1-B差分放大，差分放大后的电压由第二比较器U1-B的7脚输出，通过第五电阻R5给到第一比较U1-A的3脚，第一比较器U1-A的2脚电压为基准电压VREF(固定的基准电平)。第一比较器U1-A的2脚、3脚信号经过集成电路内部误差放大电路后，第一比较器U1-A的1脚输出线性电平，通过二极管D1、第八电阻R8控制流过第八电阻R8的电流，从而改变流过第九电阻R9的电流，以达到控制输出电压的目的。负载端的电压通过下式计算：

通过调节第三电阻R3、第四电阻R4的阻值，就可以调节负载端的电压。在设定完成第三电阻R3、第四电阻R4后，同时保证R1＝R4、R2＝R3，以使得电阻匹配。

远端补偿是为了补偿因供电距离增长和负载增大而下降的电压，设此压降为△V，因此在使用远端补偿功能时，电源输出端的电压会升高。但补偿的压降设定一个最大值△Vmax，以防止电源在使用过程中由于线压降的增加导致电源输出功率的增大而损坏电源，△Vmax的表达式如下：

由于第九电阻R9是设定电源端输出电压的分压电阻，设定后阻值不变，因此，可以通过调节第八电阻R8改变最大线压降补偿能力。

(2)不需要远端补偿功能时

远端正端电压采集信号VO-Y+和远端负端电压采集信号VO-Y-悬空，此时第二比较器U1-B的7脚输出低电平，第一比较器U1-A的2脚电压大于其3脚电压，第一比较器U1-A的1脚输出低电平，此时相当于电源端输出电压补偿了最大线压降△Vmax，电源输出端电压变高。根据上述描述可知，第九电阻R9、第十电阻R10固定，依次通过减小VREF1来调节电源端输出电压回到设定值。

由于在不需要远端补偿功能时，第一MOS管Q1为饱和导通状态，此时：

VREF1变小，电源输出端电压降低，因此通过调整第十一电阻R11、第十二电阻R12的阻值就可以将因远端正端电压采集信号VO-Y+和远端负端电压采集信号VO-Y-悬空而补偿的最大线压降△Vmax抵消，使得电源输出端电压回到设定值。

2、第一MOS管Q1的工作状态实现原理

(1)不需要远端补偿功能时，第一MOS管Q1饱和导通。

电源端输出端电压采集信号VO-J通过第十八电阻R18、第十九电阻R19、第四比较器U2-B差分放大，差分放大后的电压由第四比较器U2-B的7脚输出；此时电压与第四比较器U2-B的7脚电压比较。

由于第四比较器U2-B的7脚输出低电平，则第三比较器U2-A的3脚电压大于其2脚电压，第三比较器U2-A的1脚输出高电平，通过第二十四电阻R24、第二十五电阻R25后使得第一MOS管Q1导通。

(2)使用远端补偿功能时，第一MOS管Q1工作在截止状态。

电源端输出端电压采集信号VO-J通过第十八电阻R18、第十九电阻R19、第四比较器U2-B差分放大，差分放大后的电压由第二比较器U1-B的7脚输出；此时远端电压经过第三电阻R3、第四电阻R4、第二比较器U2-B差分放大，差分放大后的电压由第二比较器U2-B的7脚输出。

由于第二比较器U2-B的7脚电压与第二比较器U1-B7脚电压通过第三比较器U2-A的2、3脚比较，需要调节第十八电阻R18、第十九电阻R19的阻值，保证第二比较器的7脚电压大于第四比较器U2-B的7脚电压，第三比较器U2-A的1脚输出低电平，此时第一MOS管Q1工作在截止状态。

在设定完成第十八电阻R18、第十九电阻R19后，同时保证R16＝R19、R17＝R18，以使得电阻匹配。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本实用新型专利进行了示例性的描述，显然本实用新型专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电源输出多点稳压控制电路，其特征在于，包括远端电压控制线路和电源电压控制线路，

所述远端电压控制线路包括第一比较器、第二比较器，远端正端电压采集信号与第二电阻连接，所述第二电阻的另一端经过第一电阻接地，所述第二电阻的另一端还与第二比较器的同相输入端连接，所述第二比较器的反相输入端经过第三电阻与远端负端电压采集信号连接，所述第二比较器的反相输入端还经过第四电阻与其输出端连接；所述第二比较器的输出端还经过第五电阻与第一比较器的同相输入端连接，所述第一比较器的反相输入端经过第六电阻与基准电压连接；

所述电源电压控制线路包括第三比较器、第四比较器，电源输出端电压采集信号与第十七电阻连接，所述经过第十七电阻的另一端经过第十六电阻接地，所述第十七电阻的另一端还与第四比较器的同相输入端连接，所述第四比较器的反相输入端经过第十八电阻接地，所述第四比较器的反向输入端还经过第十九电阻与其输出端连接；所述第四比较器的输出端与所述第三比较器的同相输入端连接，所述第四比较器的反向输入端与所述第二比较器的输出端连接；

所述第三比较器的输出端经过第二十四电阻与第一开关管的使能端连接，所述第一开关管的使能端还经过第二十五电阻接地，所述第一开关管的输出端经过第十二电阻、第十一电阻后与所述基准电压连接，所述第十一电阻与所述第十二电阻的公共端还经过控制电路与电源的驱动控制端连接。

2.根据权利要求1所述的电源输出多点稳压控制电路，其特征在于，所述电源输出端电压采集信号依次经过第九电阻、第十电阻后接地，所述第九电阻、所述第十电阻的公共端与第八电阻连接，所述第八电阻的另一端与第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述第一比较器的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的电源输出多点稳压控制电路，其特征在于，所述第一比较器的反向输入端还分别与第一电容、第二电容连接，所述第一电容的另一端与第七电阻连接，所述第七电阻的另一端、所述第二电容的另一端均与所述第一比较器的输出端连接。

4.根据权利要求2所述的电源输出多点稳压控制电路，其特征在于，在控制电路中，所述第十一电阻与所述第十二电阻的公共端经过第十三电阻与第五比较器的反相输入端连接，所述第五比较器的同相输入端经过第十四电阻后与所述第九电阻、所述第十电阻的公共端连接。

5.根据权利要求4所述的电源输出多点稳压控制电路，其特征在于，所述第五比较器的反相输入端还与第十五电阻、第四电容连接，所述第十五电阻的另一端与第三电容连接，所述第三电容的另一端、所述第四电容的另一端与所述第五比较器的输出端连接。

6.根据权利要求5所述的电源输出多点稳压控制电路，其特征在于，所述第五比较器的输出端还与第二开关管连接。

7.根据权利要求1所述的电源输出多点稳压控制电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值与所述第四电阻的阻值相等，所述第二电阻的阻值与所述第三电阻的阻值相等。

8.根据权利要求1所述的电源输出多点稳压控制电路，其特征在于，所述第十六电阻的阻值与所述第十九电阻的阻值相等，所述第十七电阻的阻值与所述第十八电阻的阻值相等。

9.根据权利要求1所述的电源输出多点稳压控制电路，其特征在于，所述第三比较器的同相输入端经过第二十电阻后与所述第四比较器的输出端连接，所述第三比较器的同相输入端还与第二十二电阻、第二十三电阻连接，所述第二十二电阻的另一端接地，所述第二十三电阻的另一端与所述第三比较器的输出端连接。

10.根据权利要求9所述的电源输出多点稳压控制电路，其特征在于，所述第三比较器的反向输入端经过第二十一电阻与所述第二比较器的输出端连接。

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