CN218301240U - 一种高精度的直流输出电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度的直流输出电源，该电源包括：整流滤波电路、DC/DC隔离变换电路、输出整流滤波电路、DC/DC变换控制电路、隔离反馈电路及电压反馈电路，所述整流滤波电路接有DC/DC隔离变换电路，DC/DC隔离变换电路又连接输出整流滤波电路，其中，输出整流滤波电路接有电压反馈电路，电压反馈电路通过隔离反馈电路接于DC/DC变换控制电路，DC/DC变换控制电路则接在DC/DC变换控制电路。本实用新型电压反馈电路、隔离反馈电路和DC/DC变换控制电路,形成闭合环路,以保证输出电压的稳定性。同时，电压反馈电路优化了反馈机制，无需可调电阻。

Description

一种高精度的直流输出电源

技术领域

本实用新型属于电源的技术领域，具体涉及电压反馈机制的直流输出电源，具有高精度高可靠性，量产方便。

背景技术

目前，一些通信设备要求直流输出电的源输出电压稳定，并且要求直流输出电源量产的输出电压整定值一致性好。直流输出电源量产的输出电压整定值一致性越高，适配性就越强，特别是一些并机均流的情况下，输出电压整定值一致性好的直流输出电源发挥出它独特功效。

在通信设备行业中，很多的通信设备是24H无间断工作，为解决这个问题，在一些通信设备中就出现了直流电源冗余设计，就是N+1多个直流输出电源并联均流工作。在一些大功率电源系统需要用若干台直流电源并联，以满足负载功率的要求。这种分布式并联均流工作系统具有可扩展性，高可靠性，易于维护，可做到在不断电的情况替换直流电源。其中并联均流工作模式之一，就是下垂法，下垂法并联均流的关键因素在于直流电源输出电压值的一致性。直流电源输出电压值的一致性越好，并联均流系统中的各个直流电源输出功率越均匀，系统就越稳定。

因器件误差的存在，电源输出电压的一致性受到制约。普通的直流电源做法是在输出电压采样和电压反馈环路中增加一个可调电阻，利用可调电阻的阻值可调节性调节输出电压。但是可调电阻存在它本身的缺点，就是在振动，或是受外部环境影响，电阻金属膜会发生氧化，从而导致阻值发生跳动，或接触不可靠，最终导致直流电源输出电压发生变动。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的首要目的在于提供一种高精度的直流输出电源，该电源采用了新型反馈模式，以提高输出电压值的一致性，提高可靠性，而且量产方便。

本实用新型的另一个目的在于提供一种高精度的直流输出电源，该直流输出电源的反馈机制电路采用了MCU单片机的PWM或DAC原理，以提高输出电压值的一致性，提高可靠性，而且量产方便。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种高精度的直流输出电源，该电源包括：整流滤波电路、DC/DC隔离变换电路、输出整流滤波电路、DC/DC变换控制电路、隔离反馈电路及电压反馈电路，所述整流滤波电路接有DC/DC隔离变换电路，DC/DC隔离变换电路又连接输出整流滤波电路，其中，输出整流滤波电路接有电压反馈电路，电压反馈电路通过隔离反馈电路接于DC/DC变换控制电路，DC/DC变换控制电路则接在DC/DC变换控制电路；

输入后经过整流滤波后得到高压直流源,由DC/DC隔离变换电路隔离变换,再经输出整流滤波得到直流输出电压,直流输出电压经电压反馈电路、隔离反馈电路至DC/DC变换控制电路,DC/DC变换控制电路再输出到DC/DC隔离变换电路，形成闭合环路,以保证输出电压的稳定性。由此，电压反馈电路优化了反馈机制，无需可调电阻。

其中，所述电压反馈电路中，VOUT为输出电压采样，采样的电压经本实用新型电压反馈电路处理后，由隔离反馈电路光耦OP2反馈到初级的DC/DC变换控制电路，以实现整机直流输出电路的稳定工作。

进一步，所述电压反馈电路中，VOUT信号串接电阻R7和R5，，由电阻R7和R5分压得到的电压取样信号经电阻R15输入到比较器IC1的第2脚；

从MCU单片机一个引脚输出的PWM信号，PWM信号经二级RC滤波电路滤成稳定的直流模拟信号，再经过比较器，输出一个基准电压信号，基准电压信号输入到另一个比较器的第3脚；比较器的第2脚的电压采样信号和的第3脚的基准电压信号进行比较，从比较器的第1脚输出，比较器的第1脚与比较器的第2脚之间串联电阻R8和电容C5构成的RC反馈环路；经比较器比较处理的信号从第1脚输出，经电阻R13限流后接到隔离反馈电路的光耦OP2，由光耦OP2隔离反馈到初级的DC/DC变换控制电路进行输出电压环路调节。

更进一步，在电阻R7上并接有RCD防输出过冲电路，RCD防输出过冲电路由电容C7，电阻R11，二极管D1串联构成。

更进一步，二级RC滤波电路由电阻R1、R2，电容C2、C3构成，二级RC滤波电路滤成稳定的直流模拟信号。

更进一步，比较器IC1-A(LM2904)的第6脚与第7脚连接，构成跟随电路，直流模拟信号接入到比较器IC1的第5脚，经跟随电路从IC1的第7脚输出，输出一个基准电压信号。

更进一步，MCU单片机的一个引脚对地接轻触开关K1和电容C12，并接上拉电阻R19到+5V，作为按键操作。

更进一步，另一个比较器为IC1-B，电容C6，C8分别为比较器IC1-B，MCU单片机的退耦电容。

更进一步，比较器IC1-B的第2脚的电压采样信号和IC1-B的第3脚的基准电压信号进行比较，输出反馈信号到DC/DC变换控制电路，形成闭合的电压反馈环路，以达到稳定的直流输出电压。其中，IC1-B的第3脚的基准电压信号是由MCU单片机输出的PWM信号经RC滤波得到，默认为50％的占空比，经RC滤波得到+2.5V的基准电压Vref。

进一步，电阻R15、R3、R17、R6、R18、R10，电容C10、C11，三极管Q1和基准集成电路IC2构成线性稳压电路，输出精准的+5V稳压直流电压源给MCU单片机供电，及基准电压。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的电源采用了新型反馈模式，以提高输出电压值的一致性，提高可靠性，而且量产方便。

而且，电源的反馈机制电路采用了MCU单片机的PWM或DAC原理，以提高输出电压值的一致性，提高可靠性，而且量产方便。

附图说明

图1是本实用新型直流输出电源整体框图。

图2是本实用新型直流输出电源电压反馈机制电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1所示，在图1电路中，展示的是直流输出电源整体框图，输入后经过整流,滤波后得到高压直流源,由DC/DC变换及控制电路隔离变换,经输出整流滤波得到直流输出电压,直流输出电压经电压反馈电路、隔离反馈电路至DC/DC变换控制电路,DC/DC变换控制电路再输出到DC/DC隔离变换电路,形成闭合环路,以保证输出电压的稳定性。而本实用新型所说明的电压反馈电路是优化了反馈机制，无需可调电阻。

图2的电路是以上所优化后的电压反馈电路。如图2所示电路中，VOUT为输出电压采样，采样的电压经本实用新型电压反馈电路处理后，由隔离反馈电路光耦OP2反馈到初级的DC/DC变换控制电路，以实现整机直流输出电路的稳定工作。

VOUT信号串接电阻R7和R5，在电阻R7上并接RCD防输出过冲电路(RCD防输出过冲电路由电容C7，电阻R11，二极管D1串联构成，其参数可根据实际PCB布局进行调节)，由电阻R7和R5分压得到的电压取样信号经电阻R15(1K)输入到比较器IC1的第2脚。

从MCU单片机U1的第2脚输出的PWM信号(根据实际选用的MCU单片机U1的型号，引脚数会存在差异，本实用新型电路以单片机U1的第2脚为例，以下说明MCU单片机U1的引脚定义均以图示电路中的引脚加以说明，并非绝对引脚定义)，PWM信号经电阻R1、R2(100K)，电容C2、C3(104)的二级RC滤波电路滤成稳定的直流模拟信号，IC1-A(LM2904)的第6脚与第7脚连接，构成跟随电路，直流模拟信号接入到比较器IC1-A的第5脚，经跟随电路从IC1-A的第7脚输出，输出一个基准电压信号，经电阻R4(1K)和电容C9(103)输入到比较器IC1的第3脚。

比较器IC1-B(LM2904)的第2脚的电压采样信号和IC1-B的第3脚的基准电压信号进行比较，从IC1-B的第1脚输出，比较器IC1-B的第1脚与比较器IC1-B的第2脚之间串联电阻R8(1K)和电容C5(224)的RC反馈环路。

经比较器IC1-B比较处理的信号从第1脚输出，经电阻R13(10R)限流后接到隔离反馈电路的光耦OP2(传输比为B型，例如LTV-1008)，由光耦OP2隔离反馈到初级的DC/DC变换控制电路进行输出电压环路调节。

电阻R15(10R)、R3(2K)、R17(510R)、R6(10K)、R18(1M)、R10(10K)，电容C10(104)、C11(106)，三极管Q1(BCX56-16)和基准集成电路IC2(AZ431)构成线性稳压电路，输出精准的+5V稳压直流电压源给MCU单片机供电，及基准电压。

MCU单片机U1的第4脚(根据实际选用的MCU单片机U1的型号，引脚数会存在差异)对地接轻触开关K1和电容C12(104)，并接上拉电阻R19(1K)到+5V，作为按键操作。

外部校正信号从MCU单片机U1的第6脚输入，作为外部校正操作，具体操作原理见软件部分说明。

电容C6，C8(104)分别为比较器IC1，MCU单片机的退耦电容。

比较器IC1-B的第2脚的电压采样信号和IC1-B的第3脚的基准电压信号进行比较，输出反馈信号到DC/DC变换控制电路，形成闭合的电压反馈环路，以达到稳定的直流输出电压。其中，IC1-B的第3脚的基准电压信号是由MCU单片机U1输出的PWM信号经RC滤波得到，默认为50％的占空比，经RC滤波得到+2.5V的基准电压Vref。

例如，输出电压值计算等式(1)：

Vo＝Vref/(1+R7/R5).................(1)

在R7＝12K，R7＝3K时，假如Vref默认为+2.5V，根据等式(1)，Vo＝2.5V/(1+12K/3K)＝12.5V

如果PWM信号占空比变化，Vref电压就会发生变化，根据等式(1)，输出电压值Vo就会发生变化，这样，就实现了微调节MCU单片机U1输出的PWM信号的占空比，就会对输出电压值进行微调节，校正。当器件误差时，直流输出电压值与理论Vo值出现偏差，就通过按键操作，或外部校正信号对MCU单片机U1输出的PWM信号的占空比进行微调节，即微调节Vref电压，最终实现直流输出电压值微调节，修正，以达到与理论Vo值一致。

软件控制程序置入MCU单片机U1中，软件控制程序主要是对PWM信号占空比进行微调节。微调节流程引用《DS41413B_CNPIC12F/LF1822/PIC16F/LF1823数据手册》，此为现有技术，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度的直流输出电源，其特征在于该电源包括：整流滤波电路、DC/DC隔离变换电路、输出整流滤波电路、DC/DC变换控制电路、隔离反馈电路及电压反馈电路，所述整流滤波电路接有DC/DC隔离变换电路，DC/DC隔离变换电路又连接输出整流滤波电路，其中，输出整流滤波电路接有电压反馈电路，电压反馈电路通过隔离反馈电路接于DC/DC变换控制电路，DC/DC变换控制电路则接在DC/DC变换控制电路；

输入后经过整流滤波后得到高压直流源,由DC/DC隔离变换电路隔离变换,再经输出整流滤波得到直流输出电压,直流输出电压经电压反馈电路、隔离反馈电路至DC/DC变换控制电路,DC/DC变换控制电路再输出到DC/DC隔离变换电路，形成闭合环路。

2.如权利要求1所述的一种高精度的直流输出电源，其特征在于，所述隔离反馈电路为光耦OP2，电压反馈电路中，VOUT为输出电压采样，采样的电压经电压反馈电路处理后，由隔离反馈电路光耦OP2反馈到初级的DC/DC变换控制电路。

3.如权利要求2所述的一种高精度的直流输出电源，其特征在于，所述电压反馈电路中，VOUT信号串接电阻R7和R5，由电阻R7和R5分压得到的电压取样信号经电阻R15输入到比较器IC1的第2脚；

从MCU单片机一个引脚输出的PWM信号，PWM信号经二级RC滤波电路滤成稳定的直流模拟信号，再经过比较器，输出一个基准电压信号，基准电压信号输入到另一个比较器的第3脚；比较器的第2脚的电压采样信号和的第3脚的基准电压信号进行比较，从比较器的第1脚输出，比较器的第1脚与比较器的第2脚之间串联电阻R8和电容C5构成的RC反馈环路；经比较器比较处理的信号从第1脚输出，经电阻R13限流后接到隔离反馈电路的光耦OP2，由光耦OP2隔离反馈到DC/DC变换控制电路进行输出电压环路调节。

4.如权利要求3所述的一种高精度的直流输出电源，其特征在于，在电阻R7上并接有RCD防输出过冲电路，RCD防输出过冲电路由电容C7，电阻R11，二极管D1串联构成。

5.如权利要求4所述的一种高精度的直流输出电源，其特征在于，二级RC滤波电路由电阻R1、R2，电容C2、C3构成，二级RC滤波电路滤成稳定的直流模拟信号。

6.如权利要求5所述的一种高精度的直流输出电源，其特征在于，比较器为IC1-A，其第6脚与第7脚连接，构成跟随电路，直流模拟信号接入到比较器IC1的第5脚，经跟随电路从IC1的第7脚输出，输出一个基准电压信号。

7.如权利要求3所述的一种高精度的直流输出电源，其特征在于，MCU单片机的一个引脚对地接轻触开关K1和电容C12，并接上拉电阻R19到+5V，作为按键操作。

8.如权利要求3所述的一种高精度的直流输出电源，其特征在于，更进一步，另一个比较器为IC1-B，电容C6，C8分别为比较器IC1-B，MCU单片机的退耦电容。

9.如权利要求8所述的一种高精度的直流输出电源，其特征在于，比较器IC1-B的第2脚的电压采样信号和IC1-B的第3脚的基准电压信号进行比较，输出反馈信号到DC/DC变换控制电路，形成闭合的电压反馈环路；其中，IC1-B的第3脚的基准电压信号是由MCU单片机输出的PWM信号经RC滤波得到，为50％的占空比，经RC滤波得到+2.5V的基准电压Vref。

10.如权利要求3所述的一种高精度的直流输出电源，其特征在于，电阻R15、R3、R17、R6、R18、R10，电容C10、C11，三极管Q1和基准集成电路IC2构成线性稳压电路，输出精准的+5V稳压直流电压源给MCU单片机供电，及基准电压。

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