CN220492865U - 一种控制电路及Boost电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了提供一种控制电路及Boost电路。控制电路包括电压采样单元、电压比较单元、防反灌单元和电压给定输出单元，所述电压采样单元的输出端连接至所述电压比较单元，所述电压比较单元的输出端通过所述防反灌单元连接至所述电压给定输出单元的输入端；在所述电压比较单元的输出电压大于所述电压给定输出单元输出的基准电压，所述防反灌单元导通，使得所述输出电压被限制在预设的电压范围内。本实用新型通过电压比较单元和防反灌单元，即可实现输出大动态负载切换时，将输出电压限制在预设的电压范围内，实现限制输入冲击电流的效果，具备结构简单，成本低等优点。

Description

一种控制电路及Boost电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，具体涉及一种控制电路及Boost电路。

背景技术

Boost电路作为一种通用型升压AC-DC具有PFC(功率因素校正)功能的变换器，常应用于各种对效率要求较高、PF值有要求，三相或单相交流输入的供电场合，另外还在一些宽输入电压升压型功率因素矫正电路中广泛应用。然而Boost拓扑在实际应用中电路普遍存在输出大动态时，输入冲击电流过大，即当主MOS管为了响应输出功率动态切换(空满载切换)而产生一个较大的占空比，因此PFC电感上的电流峰值极大，即交流输入线上的电流极大，导致输入交流继电器因过流损坏或触点粘死失效，同时若粘死失效时，再次上电直接导致续流二极管过流而损坏的二次伤害。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供一种控制电路及Boost电路，用以解决Boost电路中，采用模拟IC实现的在输出大动态负载切换时，输入冲击电流极大而损坏继电器及续流二极管的风险，以及采用该控制电路有效解决模拟IC无法实现峰值电流钳位的缺点。

为实现解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

第一方面，本实用新型提供了一种控制电路，所述控制电路包括电压采样单元、电压比较单元、防反灌单元和电压给定输出单元，所述电压采样单元的输出端连接至所述电压比较单元，所述电压比较单元的输出端通过所述防反灌单元连接至所述电压给定输出单元的输入端；

在所述电压比较单元的输出电压大于所述电压给定输出单元输出的基准电压，所述防反灌单元导通，使得所述输出电压被限制在预设的电压范围内。

进一步地，所述电压采样单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端连接至电压源，所述第一电阻的第二端通过所述第二电阻连接至参考地，所述第一电阻的第二端连接至所述电压比较单元的输入端。

进一步地，所述电压比较单元包括第三电阻、第一电容和运算放大器，所述运算放大器的反相输入端连接至所述电压采样单元的输出端，所述运算放大器的同相输入端连接至参考电压端，所述运算放大器的输出端通过所述第三电阻连接至所述运算放大器的同相输入端，所述运算放大器的输出端通过所述第一电容连接至所述运算放大器的同相输入端，所述运算放大器的输出端连接至所述防反灌单元的输入端。

进一步地，所述防反灌单元包括第一二极管，所述第一二极管的输入端连接至所述电压比较单元的输出端，所述第一二极管的输出端连接至所述电压给定输出单元。

进一步地，所述电压给定输出单元包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二电容和可控精密稳压源，所述第四电阻的第一端连接至电源端，所述第四电阻的第二端连接至所述可控精密稳压源的阴极，所述可控精密稳压源的阴极通过所述第五电阻连接至所述可控精密稳压源的控制端，所述可控精密稳压源的控制端通过所述第六电阻连接至所述可控精密稳压源的阳极，所述可控精密稳压源的阳极连接至参考地，所述可控精密稳压源的阴极通过所述第二电容连接至所述可控精密稳压源的阳极，所述可控精密稳压源的阴极连接至所述防反灌单元的输出端。

第二方面，本实用新型提供了一种Boost电路，包括如第一方面所述的控制电路。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1)本实用新型通过电压比较单元和防反灌单元，即可实现输出大动态负载切换时，将输出电压限制在预设的电压范围内，实现限制输入冲击电流的效果，具备结构简单，成本低等优点；

2)本实用新型所提的控制电路可实现不同功率等级的开关电源系统，限制输入冲击电流值可调，兼容大多采用模拟控制型方案的Boost PFC拓扑电源中；

3)本实用新型所提处的控制电路方案适用范围较宽，大多数模拟IC均有电流环增益非线性的问题，因此选用这类IC进行PFC控制时，本实用新型控制电路均可引入作为输入冲击电流限制的控制电路。

附图说明

图1为本实用新型一种控制电路的电路原理图；

图2为本实用新型一种控制电路实施例的第一种工程应用示意图；

图3为本实用新型一种控制电路实施例的第二种工程应用示意图；

图4为本实用新型一种控制电路实施例的第三种工程应用示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

图1为本实用新型一种控制电路的电路原理图，控制电路用于在Boost拓扑中，采用基于模拟控制IC的带有PFC功能的外围电路中，控制电路包括电压采样单元100、电压比较单元200、防反灌单元300和电压给定输出单元400，电压采样单元100的输出端连接至电压比较单元200，电压比较单元200的输出端通过防反灌单元300连接至电压给定输出单元400的输入端；

在电压比较单元200的输出电压大于电压给定输出单元400输出的基准电压，防反灌单元300导通，使得输出电压被限制在预设的电压范围内。

本实施例中，由于模拟IC的电压环的输出大小直接与输出电压和给定值的差值线性关联，因此当输出端做大动态切换时，输出电压与给定值差值较大，因此电压环输出产生一个较大值，该值经过一个增益系数给到电流环，若该输出电压不加以限制或控制，输出大动态负载切换时，将导致输入电流产生较大的冲击。本控制电路就是当输出端大动态负载切换时，主动干涉电压环的输出大小，避免其值较大，而产生一个合适的增益系数，从而限值电流环的电流值即限制交流输入电流，防止继电器及二极管出现损坏。

防反灌单元300根据电压比较单元200的输出电压与电压给定输出单元400输出的基准电压相比较，若电压比较单元200的输出电压高于电压给定输出单元400输出的基准电压，则防反灌单元300不工作，防反灌单元300导通；若电压比较单元200的输出电压低于电压给定输出单元400输出的基准电压，则防反灌单元300工作，防反灌单元300截止。

电压比较单元200的输出端与模拟控制IC外围网络单元的电压环输出连接，电压给定输出单元400作为产生一个电压用来限制电压比较单元200的电压值。

在一实施例中，电压采样单元100包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的第一端连接至电压源Vbus，第一电阻R1的第二端通过第二电阻R2连接至参考地，第一电阻R1的第二端连接至电压比较单元200的输入端。

在一实施例中，电压比较单元200包括第三电阻R3、第一电容C1和运算放大器U1，运算放大器U1的反相输入端连接至电压采样单元100的输出端，运算放大器U1的同相输入端连接至参考电压端，运算放大器U1的输出端通过第三电阻R3连接至运算放大器U1的同相输入端，运算放大器U1的输出端通过第一电容C1连接至运算放大器U1的同相输入端，运算放大器U1的输出端连接至防反灌单元300的输入端。

在一实施例中，防反灌单元300包括第一二极管D1，第一二极管D1的输入端连接至电压比较单元200的输出端，第一二极管D1的输出端连接至电压给定输出单元400。

在一实施例中，电压给定输出单元400包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2和可控精密稳压源U2，第四电阻R4的第一端连接至电源端，第四电阻R4的第二端连接至可控精密稳压源U2的阴极，可控精密稳压源U2的阴极通过第五电阻R5连接至可控精密稳压源U2的控制端，可控精密稳压源U2的控制端通过第六电阻R6连接至可控精密稳压源U2的阳极，可控精密稳压源U2的阳极连接至参考地，可控精密稳压源U2的阴极通过第二电容C2连接至可控精密稳压源U2的阳极，可控精密稳压源U2的阴极连接至防反灌单元300的输出端。

当输出电压因大动态负载切换时，输出电压通过电压采样单元100将输出电压信号送至电压环输入，因动态时输出电压出现较大跌落，因此采样信号会出现较大跌落，故电压环输出会产生一个较大的增益，为了防止该增益超出理想设定值，将控制电路并入电压环输出管脚Vcomp，将Vcomp管脚接入控制电路的电压给定输入单元，因此，当Vcomp管脚的电压超出电压给定输出单元400的基准电压，防反灌单元300动作，二极管导通，将Vcomp管脚的电压限制在预设电压，即将电压环的输出增益限制在预设值，因此电流环的输出将不会产生较大的给定输入，则不会产生较大的冲击电流，有效解决交流继电器因冲击电流而损坏的风险。

控制电路的优势在于：本电路适用各种控制系统环路，当BUCK电路发送故障时，例如主管功率开关管Q1短路，或输出过压，所述故障保护电路将输入供电回路和输出回路断开，防止故障发生时造成的高输出电压损坏后级电路，同时所述保护电路中的隔离单元将输入供电的参考节点AGND和输出回路参考节点GND隔离开，防止输出回路参考节点GND产生的高电压灌入供电单元，损坏供电电路例如：图2所示的单环电压环控制系统，将本控制电路接入电压环输出Vcomp，用来限制斜坡电压的幅值，可间接限制MOS管的驱动占空比；图3所示的双环控制系统，将本控制电路接入电压环输出，用来限制电压环输出Vcomp，可间接限制电流环的输入增益，来限制MOS管的驱动的占空比；图4中所示的431控制环路，将本控制电路接入可控精密稳压单元的输出，即可限制流过光耦副边的电流，从而显示原边的反馈信号FB。

此外，本实用新型提供了一种Boost电路，包括如上实施例的控制电路。

以上，本实用新型的上述实施范例仅仅是为说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种控制电路，其特征在于，所述控制电路包括电压采样单元、电压比较单元、防反灌单元和电压给定输出单元，所述电压采样单元的输出端连接至所述电压比较单元，所述电压比较单元的输出端通过所述防反灌单元连接至所述电压给定输出单元的输入端；

在所述电压比较单元的输出电压大于所述电压给定输出单元输出的基准电压，所述防反灌单元导通，使得所述输出电压被限制在预设的电压范围内。

2.根据权利要求1所述的一种控制电路，其特征在于：所述电压采样单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端连接至电压源，所述第一电阻的第二端通过所述第二电阻连接至参考地，所述第一电阻的第二端连接至所述电压比较单元的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种控制电路，其特征在于：所述电压比较单元包括第三电阻、第一电容和运算放大器，所述运算放大器的反相输入端连接至所述电压采样单元的输出端，所述运算放大器的同相输入端连接至参考电压端，所述运算放大器的输出端通过所述第三电阻连接至所述运算放大器的同相输入端，所述运算放大器的输出端通过所述第一电容连接至所述运算放大器的同相输入端，所述运算放大器的输出端连接至所述防反灌单元的输入端。

4.根据权利要求1所述的一种控制电路，其特征在于：所述防反灌单元包括第一二极管，所述第一二极管的输入端连接至所述电压比较单元的输出端，所述第一二极管的输出端连接至所述电压给定输出单元。

5.根据权利要求1所述的一种控制电路，其特征在于：所述电压给定输出单元包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二电容和可控精密稳压源，所述第四电阻的第一端连接至电源端，所述第四电阻的第二端连接至所述可控精密稳压源的阴极，所述可控精密稳压源的阴极通过所述第五电阻连接至所述可控精密稳压源的控制端，所述可控精密稳压源的控制端通过所述第六电阻连接至所述可控精密稳压源的阳极，所述可控精密稳压源的阳极连接至参考地，所述可控精密稳压源的阴极通过所述第二电容连接至所述可控精密稳压源的阳极，所述可控精密稳压源的阴极连接至所述防反灌单元的输出端。

6.一种Boost电路，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的控制电路。