CN219018679U - 一种开关电源中输出负压采样线路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种开关电源中输出负压采样线路，其特征在于，该线路包含输入电压源、功率开关管、功率转换电感、辅助供电线路、PWM控制器、PWM驱动线路、输出负压采样线路，输入电压源和输出电压的正极性端接地，输出负压采样线路的一个第一端口接输出电压的正极性端，一个第二端口接输出电压的负极性端，一个第三端口接PWM控制器的反馈端口，一个第四端口接输入电压源的负极性端，差分运算放大器的输入正端与输入负端的差值放大到输出端，提供给PWM控制器做反馈环控制；本实用新型提供的这种开关电源中输出负压采样线路，可以有效解决开关电源中正极接地造成的输出负极和输入负极不是同一个电位的输出电压采样问题，线路结构简单，成本低，实用性强。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关电源领域，具体涉及一种开关电源中输出负压采样线路。
背景技术
开关电源广泛应用于电力电子设备中，在开关电源的应用中，出于电磁兼容和安全考虑，通常将开关电源的输出负极性端连接大地，或者输入负极性端连接大地，目前为了保护电信传输线路上所用金属材料不被腐蚀，通信设备上的开关电源会采用负压供电的方式，即用输出正极性端和输入正极端连接大地，这种正极性端接大地的方式，给开关电源的设计带来了一定的复杂性，因为开关电源内部器件的应用，主要是以低电位作为参考点。当输入供电的正极性端和输出电压的正极端连接在一起时，输出电压端的器件只能选择以输出负极性端作为参考电压，输入电压端的器件只能选择以输入负极性端作为参考电压，在这种情况下，输入电压负极性端和输出电压负极性端不是一个电位，要想从输出端采样输出电压传输到输入端进行控制，就不能简单的用电阻分压的方式进行采样，目前主要的采样方式是采用隔离器件从输出端采样输出电压，再传输到输入端，但是这样的方式比较复杂，需要额外的辅助隔离供电线路，器件多，占用空间大，成本高。
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种开关电源中输出负压采样线路。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题是提供一种开关电源中输出负压采样线路。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种开关电源中输出负压采样线路，该线路包含输入电压源、功率开关管、功率转换电感、辅助供电线路、PWM控制器、PWM驱动线路、输出负压采样线路，所述输入电压源的正极性端和输出电压的正极性端一起接地，输出负压采样线路的一个第一端口连接输出电压的正极性端，一个第二端口连接输出电压的负极性端，一个第三端口连接PWM控制器的反馈端口，一个第四端口连接输入电压源的负极性端。
进一步地，所述输出负压采样线路包含一个差分运算放大器、一个第一电阻、一个第二电阻、一个第三电阻、一个第四电阻，第一电阻的一端连接输出电压的负极性端，另一端连接差分运算放大器输入负端和第三电阻的一端，第二电阻的一端连接输出电压的正极性端，另一端连接差分运算放大器输入正端和第四电阻的一端，第四电阻的另一端及差分运算放大器的地连接输入电压源的负极性端，第三电阻的另外一端及差分运算放大器的输出端连接PWM控制器的反馈端口，差分运算放大器的输入正端和输入负端的差值放大到输出端，提供给PWM控制器做反馈环控制。
进一步地，所述功率开关管包含一个第一功率开关管和一个第二功率开关管，两个功率开关管均为N型MOSFET，其中第一开关管的漏极连接输入电压源的正极性端，源极连接第二开关管的漏极及功率转换电感的一端，第二开关管的源极连接输入电压源的负极性端，第一开关管和第二开关管的栅极，即驱动端，连接PWM驱动线路。
进一步地，所述PWM控制器输出一个第一PWM信号和一个第二PWM信号给PWM驱动线路，PWM控制器的地连接输入电压源的负极性端。
进一步地，所述PWM驱动线路提供两个驱动信号分别给第一开关管和第二开关管的驱动端，PWM驱动线路的地连接输入电压源的负极性端。
进一步地，所述辅助供电线路输出一个稳定的低电压Vcc，连接PWM驱动线路、PWM控制器及差分运算放大器的供电端口。
进一步地，该线路还包含有输入电容和输出电容，输入电容在输入电压源之后，功率开关管之前，跨接在输入电压源两端；输出电容在开关电源线路的输出端，一端连接输出电压的正极性端，另一端连接输出电压的负极性端及功率转换电感的另一端。
本实用新型相对于现有技术所取得的技术效果为：
本实用新型提供的这种开关电源中输出负压采样线路，可以有效解决开关电源中正极性端接地造成的输出负极和输入负极不是同一个电位的输出电压采样问题，线路结构简单，零件少，成本低，实用性强。
附图说明
图1是本实用新型提供的一种开关电源中输出负压采样线路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本实用新型线路的实施方式，以详细说明本实用新型的技术方案。
如下图1中，该线路包含输入电压源、功率开关管、功率转换电感L1、辅助供电线路、PWM控制器、PWM驱动线路、输出负压采样线路10，输入电压源提供输入电压Vin，其正极性端和输出电压的正极性端接地，输出负压采样线路10的一个第一端口连接输出电压的正极性端，一个第二端口连接输出电压的负极性端，一个第三端口连接PWM控制器的反馈端口，一个第四端口连接输入电压源的负极性端。
所述输出负压采样线路10包含一个差分运算放大器IC1、一个第一电阻R1、一个第二电阻R2、一个第三电阻R3、一个第四电阻R4，R1的一端连接输出电压Vo的负极性端，另一端连接IC1输入负端IN-和R3的一端，R2的一端连接输出电压Vo的正极性端，另一端连接IC1输入正端IN+和R4的一端，R4另一端及IC1的地连接输入电压源的负极性端，R3的另外一端及IC1的输出端连接PWM控制器的反馈端口。
所述功率开关管是N型MOSFET，包含一个第一功率开关管Q1、一个第二功率开关管Q2，Q1的漏极连接输入电压源的正极性端，源极连接Q2的漏极及功率转换电感L1的一端，Q2的源极连接输入电压源的负极性端，Q1和Q2的栅极，即驱动端，连接PWM驱动线路。
所述PWM控制器输出一个PWM1和一个PWM2信号给PWM驱动线路，PWM驱动线路提供两个驱动信号分别给第一开关管Q1和第二开关管Q2的驱动端，PWM控制器和PWM驱动线路的地连接输入电压源的负极性端。
所述辅助供电线路输出一个稳定的低电压Vcc，提供供电电压给PWM驱动线路、PWM控制器及差分运算放大器。
该线路还包含有输入电容Cin和输出电容Co，Cin在输入电压源之后，Q1之前，跨接在输入电压源两端；Co在开关电源线路的输出端，一端接输出电压Vo正极性端，另一端连接Vo的负极性端及功率转换电感L1的另一端，输出电容的后面连接Load，即客户的应用设备。
输出负压采样线路的工作原理：
输出负压采样线路10通过采样输出端的电压传输到输入端进行反馈控制处理，输入正极性端和输出正极性端一起接地，输出负极性端和输入负极性端不是同一个电位。线路10中R1的一端采样的是Vo的负极性端电压，相对输入负极性的参考电位为Vin-Vo，R2的一端采样的是Vo的正极性端电压，相对输入负极性的参考电位为Vin，R3的一端连接R1的另一端和差分运算放大器IC1的输入负端IN-，另一端连接IC1的输出端和PWM控制器的反馈端口，生成VFB信号，提供给PWM控制器进行反馈控制，R4的一端连接R2的另一端和IC1的输入正端IN+，另一端连接输入端负极和IC1的参考地。根据电阻串联分压原理，通过R2和R4 采样的电压传输到IC1输入正端IN+的电位相对输入端负极IN-的电位为Vin*R4/(R2+R4)，根据IC1输入正端IN+和输入负端IN-虚短和虚断的特性原理，可以通过采样线路10得到运放IC1的输出反馈信号VFB是一个与输入电压和输出电压都有关联的信号。但是，如果输出负压采样线路10中的电阻阻值选择R1/R3=R2/R4，则可以得到运放IC1输出端的反馈信号VFB只跟输出采样电压Vo有关联的信号，这样就能实现输出负压采样传输到输入端进行反馈控制。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施线路，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施线路做出多种变更或修改。因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。
Claims (7)
1.一种开关电源中输出负压采样线路，其特征在于，该线路包含输入电压源、功率开关管、功率转换电感、辅助供电线路、PWM控制器、PWM驱动线路、输出负压采样线路，所述输入电压源的正极性端和输出电压的正极性端一起接地，输出负压采样线路的一个第一端口连接输出电压的正极性端，一个第二端口连接输出电压的负极性端，一个第三端口连接PWM控制器的反馈端口，一个第四端口连接输入电压源的负极性端。
2.如权利要求1所述的一种开关电源中输出负压采样线路，其特征在于，所述输出负压采样线路包含一个差分运算放大器、一个第一电阻、一个第二电阻、一个第三电阻、一个第四电阻，第一电阻的一端连接输出电压的负极性端，另一端连接差分运算放大器输入负端和第三电阻的一端，第二电阻的一端连接输出电压的正极性端，另一端连接差分运算放大器输入正端和第四电阻的一端，第四电阻的另一端及差分运算放大器的地连接输入电压源的负极性端，第三电阻的另外一端及差分运算放大器的输出端连接PWM控制器的反馈端口，差分运算放大器的输入正端和输入负端的差值放大到输出端，提供给PWM控制器做反馈环控制。
3.如权利要求1所述的一种开关电源中输出负压采样线路，其特征在于，所述功率开关管包含一个第一功率开关管和一个第二功率开关管，两个功率开关管均为N型MOSFET，其中第一开关管的漏极连接输入电压源的正极性端，源极连接第二开关管的漏极及功率转换电感的一端，第二开关管的源极连接输入电压源的负极性端，第一开关管和第二开关管的栅极，即驱动端，连接PWM驱动线路。
4.如权利要求1所述的一种开关电源中输出负压采样线路，其特征在于，所述PWM控制器输出一个第一PWM信号和一个第二PWM信号给PWM驱动线路，PWM控制器的地连接输入电压源的负极性端。
5.如权利要求1所述的一种开关电源中输出负压采样线路，其特征在于，所述PWM驱动线路提供两个驱动信号分别给第一开关管和第二开关管的驱动端，PWM驱动线路的地连接输入电压源的负极性端。
6.如权利要求1所述的一种开关电源中输出负压采样线路，其特征在于，所述辅助供电线路输出一个稳定的低电压Vcc，连接PWM驱动线路、PWM控制器及差分运算放大器的供电端口。
7.如权利要求1所述的一种开关电源中输出负压采样线路，其特征在于，该线路还包含有输入电容和输出电容，输入电容在输入电压源之后，功率开关管之前，跨接在输入电压源两端；输出电容在开关电源线路的输出端，一端连接输出电压的正极性端，另一端连接输出电压的负极性端及功率转换电感的另一端。
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