CN218243337U - 一种开关电源输出补偿电路及开关电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种开关电源输出补偿电路及开关电路，补偿电路包括PID补偿电路，所述PID补偿电路的第一输入端输入电压基准，所述PID补偿电路的第二输入端连接取样电路，所述取样电路用于采集开关电源的输出电压；所述PID补偿电路的输出端输出控制信号Vm至开关电源控制模块；其特征在于：所述补偿电路还包括基准下拉电路，所述基准下拉电路输出端连接至PID补偿电路的第一输入端，所述基准下拉电路用于在开关电源空载时提供负基准电压至PID补偿电路的第一输入端。本实用新型的优点在于：电路结构简单，可以有效解决直流开关电源启动过充问题，使得开关电源输出更加稳定可靠；该电路成本低，方便推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关电源补偿调节领域，特别涉及一种开关电源输出补偿电路及开关电源。
背景技术
随着开关电源技术的不断更新与快速发展，大功率半导体器件也逐渐朝着小型化、高频化与高可靠性化方向发展。其中电源在追求小型化的同时，对其可靠性的要求也越来越高。而高可靠性其中就包括电源受控能力要好，而启动时对电压或者电流过冲的控制能力也属于此范畴。现有技术开关电源常用的电压或电流闭环控制中，是将电压或者电流的取样信号和基准电压送入PID补偿电路进行PID调节，输出相应的调节信号，从而控制开关驱动信号的宽度、频率或者相位，进而达到调节输出的目的。
现有技术开关电源常用的闭环控制方法存在的问题在于：当电源的控制电路得电但未使能输出时，初始基准为零，但因为基准芯片或运放本身输出电压有一定偏置，而此时电压或电流取样为零，导致同相输入端的电压略大于反相输入端，在PID补偿电路运放输出经过一段时间的积分，会达到正电源轨的电平。此时再使能电源输出，PID补偿电路运放输出的调节信号会从正电源轨下降，导致电源输出一启动，调节信号就是最大值，PID补偿电路反应速度有限，使得启动时输出骤增，进而导致启动时输出过冲。上述现象在直流电源空载启动时更为明显。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种开关电源输出补偿电路及开关电源，该补偿电路可以避免在开关电源启动时电源输出过充引起的安全风险。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种开关电源输出补偿电路，包括PID补偿电路，所述PID补偿电路的第一输入端输入电压基准，所述PID补偿电路的第二输入端连接取样电路，所述取样电路用于采集开关电源的输出电压；所述PID补偿电路的输出端输出控制信号Vm至开关电源控制模块；其特征在于：所述补偿电路还包括基准下拉电路，所述基准下拉电路输出端连接至PID补偿电路的第一输入端，所述基准下拉电路用于在开关电源空载时提供负基准电压至PID补偿电路的第一输入端。
所述基准下拉电路包括电阻R1、开关S1和-VCC电源，电阻R1和开关S1串联后一端连接-VCC电源，另一端连接PID补偿电路的第一输入端；所述开关S1与开关电源控制模块连接，所述开关电源控制模块基于开关电源的输出状态来控制开关S1的闭合与断开。
所述开关S1为可控开关。
所述可控开关包括三极管、MOS管和或光耦。
所述PID补偿电路包括运放N1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5以及电容C1、C2；所述电压基准电路产生的电压基准经串联的电阻R2、R3连接至运放N1的同相输入端；在电阻R2、R3串联回路之间引出端子连接至基准下拉电路；所述运放N1的同相输入端经电容C1接地；电压取样电路输出端经R4连接至运放N1的反相输入端，运放N1的反相输入端经串联在一起的电阻R5、电容C2后连接至运放N1的输出端，所述运放N1的输出端输出补偿控制信号Vm至开关电源控制模块。
一种开关电源，所述开关电源采用所述的一种开关电源输出补偿电路对开关电源的输出电压进行补偿调节。
本实用新型的优点在于：电路结构简单，可以有效解决直流开关电源启动过充问题，使得开关电源输出更加稳定可靠；该电路成本低，方便推广使用。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本实用新型的补偿电路的电路原理图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，一种开关电源输出补偿电路，包括PID补偿电路、下拉基准电路以及基准电压产生电路、电压取样电路；电压基准产生电路用于输出电压基准，其可以通过电阻分压的方式产生所需的基准电压；电压取样电路用于取样开关电源的输出电压，其采用电压互感器等器件实现。
其中：PID补偿电路包括运放N1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5以及电容C1、C2；电压基准电路产生的电压基准经串联的电阻R2、R3连接至运放N1的同相输入端；在电阻R2、R3串联回路之间引出端子连接至基准下拉电路；运放N1的同相输入端经电容C1接地；电压取样电路输出端经R4连接至运放N1的反相输入端，运放N1的反相输入端经串联在一起的电阻R5、电容C2后连接至运放N1的输出端，运放N1的输出端输出补偿控制信号Vm至开关电源控制模块。
基准下拉电路包括电阻R1、开关S1和-VCC电源，电阻R1和开关S1串联后一端连接-VCC电源，另一端连接PID补偿电路的电阻R2、R3之间的回路中；开关S1与开关电源控制模块连接，开关电源控制模块基于开关电源的输出状态来控制开关S1的闭合与断开。开关电源控制模块为开关电源的核心控制系统，主要实现开关电源的输出控制，本申请引入其控制S1，可以方便的根据开关电源的状态来进行S1的控制。
在本申请中开关S1为可控开关，包括但不限于三极管、MOS管和或光耦。
其工作原理是：当开关电源未启动输出时，此时开关电源控制模块输出控制信号将开关S1闭合，使得运放N1的同相输入端输入负电压，这样由于同相输入端为负电平，运放N1的同相输入端电平一定小于反向输入端的电平，所以运放一直输出低电平。当开关电源启动输出供电电源时，开关电源控制模块驱动S1断开，此时N1的同相输入端由电压基准提供，N1的输出从较低电平开始上升，这样能有效解决运放电压偏置导致运放输出累积问题，因此不会再出现输出过冲。
本申请还提供一种开关电源，采用本申请的一种开关电源输出补偿电路对开关电源的输出电压进行补偿调节。
本申请的一种直流电源启动过冲问题的补偿电路，使电压或者电流启动过冲能够得到有效的抑制，同时不影响现有技术的稳定性和可靠性，而且需要结构简单成本有限，这是该改进所要解决的问题。
本实用新型提供补偿电路的基准思想为：下拉基准法，使其在直流电源启动时能够很好的抑制电压或者电流过冲问题。本实用新型的技术方案是在电源控制得电后且未启动输出时，将其基准下拉至负电平，其具体实施方式为：
所述的电路主要由基准下拉电路、PID补偿电路组成，其中基准下拉电路包含在PID补偿电路中，属于本实用新型的创新点，如图1所示，具体为：
a)所述基准下拉电路由-VCC电源、电阻R1和开关S1组成，开关S1为可控开关，可用三极管、MOS管、光耦等器件实现此功能。S1的控制逻辑为：当电源未启动输出时，开关S1闭合，此时把基准下拉至负电平；当启动输出时，断开开关S1。
b)所述PID补偿电路由基准下拉电路，电阻R2、R3、R4、R5，电容C1、C2和运算放大器N1组成，其中电压或者电流的基准信号经R2、R3串联后接入运放N1的同相输入端；电压或者电流的取样信号经R4接入运放N1的反相输入端；C2和R5串联，组成反馈回路，接在运放N1的输出和反相输入端；整个PID补偿电路，旨在对电压或电流的取样信号与可调电压基准进行PID调节。
将上述两个电路结合使用，在未启动输出时，将基准电平拉至负电平，即运放N1的同相输入端为负电平。此时由于同相输入端为负电平，运放N1的同相输入端电平一定小于反向输入端的电平，所以运放一直输出低电平。输出使能时，断开开关S1，PID补偿器输出一定从较低电平开始上升，这样能有效解决运放电压偏置导致运放输出累积问题，因此不会再出现输出过冲。
本实用新型在成本增加有限的情况下，有效的解决了直流电源启动过冲的问题，其增加部分电路实现简单、成本低廉，可通过多种途径实现此功能，且无隐患、安全可靠。
本实用新型的关键点在于增加一可控开关S1，此开关可根据需求把电压或电流的基准信号下拉至负电平，有效解决直流电源启动时的过冲问题。此处的可控开关S1只是一种标识，不限于三极管、MOS管、光耦等可实现此功能的开关。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种开关电源输出补偿电路，包括PID补偿电路，所述PID补偿电路的第一输入端输入电压基准，所述PID补偿电路的第二输入端连接取样电路，所述取样电路用于采集开关电源的输出电压；所述PID补偿电路的输出端输出控制信号Vm至开关电源控制模块；其特征在于：所述补偿电路还包括基准下拉电路，所述基准下拉电路输出端连接至PID补偿电路的第一输入端，所述基准下拉电路用于在开关电源空载时提供负基准电压至PID补偿电路的第一输入端。
2.如权利要求1所述的一种开关电源输出补偿电路，其特征在于：所述基准下拉电路包括电阻R1、开关S1和-VCC电源，电阻R1和开关S1串联后一端连接-VCC电源，另一端连接PID补偿电路的第一输入端；所述开关S1与开关电源控制模块连接，所述开关电源控制模块基于开关电源的输出状态来控制开关S1的闭合与断开。
3.如权利要求2所述的一种开关电源输出补偿电路，其特征在于：所述开关S1为可控开关。
4.如权利要求3所述的一种开关电源输出补偿电路，其特征在于：所述可控开关包括三极管、MOS管和或光耦。
5.如权利要求1-4任一所述的一种开关电源输出补偿电路，其特征在于：所述PID补偿电路包括运放N1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5以及电容C1、C2；所述电压基准电路产生的电压基准经串联的电阻R2、R3连接至运放N1的同相输入端；在电阻R2、R3串联回路之间引出端子连接至基准下拉电路；所述运放N1的同相输入端经电容C1接地；电压取样电路输出端经R4连接至运放N1的反相输入端，运放N1的反相输入端经串联在一起的电阻R5、电容C2后连接至运放N1的输出端，所述运放N1的输出端输出补偿控制信号Vm至开关电源控制模块。
6.一种开关电源，其特征在于：所述开关电源采用如权利要求1-5任一所述的一种开关电源输出补偿电路对开关电源的输出电压进行补偿调节。
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| CN116191850A (zh) * | 2023-04-28 | 2023-05-30 | 上海灵动微电子股份有限公司 | 基准电压的防过冲电路 |
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| CN116191850B (zh) * | 2023-04-28 | 2023-06-27 | 上海灵动微电子股份有限公司 | 基准电压的防过冲电路 |
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