一種電源輸出電壓采樣反饋裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電氣技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于負(fù)輸入、負(fù)輸出電源的輸出電壓采樣反饋裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，一般需要正、負(fù)兩種工作電壓。目前，在正輸入、正輸出的電壓變換電路領(lǐng)域，已有很多成熟、優(yōu)化的方案，而對于負(fù)輸入、負(fù)輸出電壓變換電路的研究并不多見。在負(fù)輸入、負(fù)輸出電源電路當(dāng)中，輸入側(cè)的控制電路以輸入負(fù)線作為參考“地”，而輸出側(cè)的采樣電路則以輸出負(fù)線作為參考“地”，這兩個(gè)“地”并不是等電位。因此，負(fù)輸入、負(fù)輸出電源電路輸入側(cè)控制電路與輸出側(cè)采樣電路之間參考地的非等電位對電壓變換電路的反饋控制造成了很大的困難。
[0003]目前，在現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中較為普遍的解決方案是:
第一種為采用集成線性穩(wěn)壓器的方式，如:集成線性穩(wěn)壓器采用LM317、LM79XX系列產(chǎn)品的方案，將輸入的負(fù)電壓降壓成需要的負(fù)電壓，如附圖1所示即為一種采用三端穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路。附圖1描述的技術(shù)方案其反饋控制方式是通過電阻R1和R2組成的分壓器對輸出電壓進(jìn)行采樣，再將信號反饋至三端穩(wěn)壓器的調(diào)節(jié)端口，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出電壓的目的。這種技術(shù)方案在電路設(shè)計(jì)上雖然結(jié)構(gòu)簡便、成本低廉，但是線性穩(wěn)壓方式功率損耗大，因而不適宜應(yīng)用于功率需求較大的場合。
[0004]另一種方案是米用開關(guān)穩(wěn)壓的方式，具體來說就是米用負(fù)輸入、負(fù)輸出的Buck或Boost變換電路實(shí)現(xiàn)。如附圖2所示即為一種負(fù)輸入、負(fù)輸出的Buck電路。其中，U1為PWM控制器，PWM控制器1具有三個(gè)端口，分別是反饋端FB、補(bǔ)償端C0MP和驅(qū)動端DRIVE。反饋端FB與外部的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)相連，而驅(qū)動端與開關(guān)管VI的控制端相連。PWM控制器1控制M0SFETVI的導(dǎo)通和關(guān)斷，對輸入的負(fù)電壓“Vin”進(jìn)行斬波，產(chǎn)生幅值較小的負(fù)電壓“Vout”。在附圖2所示的技術(shù)方案中，因?yàn)镻WM控制器1的工作參考電平為“Vin”，而輸出電壓檢測(基準(zhǔn)穩(wěn)壓器V3及其外圍阻容網(wǎng)絡(luò))電路的參考電平為“Vout”，因此采用一個(gè)光耦合器V2，將檢測信號傳遞至PWM控制器1的反饋端FB。如附圖2所示的電路雖然可以取得較高的效率，因而適用于功率需求較大的場合，但是其輸出電源反饋方式仍然較為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電源輸出電壓采樣反饋裝置及系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)輸入、負(fù)輸出電源的輸出電壓檢測和信號電平轉(zhuǎn)換，同時(shí)簡化了電路結(jié)構(gòu)，節(jié)約了裝置及系統(tǒng)的體積和成本。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種電源輸出電壓采樣反饋裝置的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種電源輸出電壓米樣反饋裝置，應(yīng)用于負(fù)輸入、負(fù)輸出電源的輸出電壓米樣反饋，所述裝置包括電壓檢測反饋電路。所述電壓檢測反饋電路進(jìn)一步包括三極管、第一電阻和第二電阻。所述三極管的發(fā)射極通過所述第一電阻分別與輸入端地線、輸出端地線相連，所述三極管的基極與輸出負(fù)電壓相連。所述三極管的集電極通過所述第二電阻與輸入負(fù)電壓相連，所述三極管的集電極與所述負(fù)輸入、負(fù)輸出電源的控制器的反饋輸入端相連。所述控制器通過開關(guān)管輸出負(fù)電壓，所述開關(guān)管、第二電阻，以及所述控制器的共同參考地為連接輸入負(fù)電壓的輸入負(fù)線。
[0007]優(yōu)選的，所述三極管的集電極電壓信號作為所述控制器中誤差放大器的反饋輸入信號與所述控制器的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，經(jīng)過比較后的結(jié)果輸入至所述控制器中的邏輯控制單元進(jìn)行輸出邏輯控制，再經(jīng)過所述控制器中的驅(qū)動單元驅(qū)動后作為所述負(fù)輸入、負(fù)輸出電源中開關(guān)管的輸入控制信號，并由所述電壓檢測反饋電路對所述開關(guān)管的輸出電壓進(jìn)行采樣。所述誤差放大器的輸出端還與外部的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)相連。
[0008]優(yōu)選的，在所述采樣反饋裝置工作過程中，如果所述輸出負(fù)電壓的幅值增大或減小，則所述三極管基極與發(fā)射極之間的電壓差增大或減小，所述三極管的集電極電流Ic隨之增大或減小，所述第二電阻上的電壓升高或降低，導(dǎo)致所述控制器的誤差放大器的輸入端電壓升高或降低，所述控制器根據(jù)所述誤差放大器的輸入端電壓升高或降低的變動減小或增大所述開關(guān)管的開通占空比，從而校正所述輸出負(fù)電壓的幅值。
[0009]優(yōu)選的，所述輸出負(fù)電壓進(jìn)一步根據(jù)以下公式計(jì)算:
Vout = (1 + l/hFE) * (Vref/R2) * R1 - Veb
其中，Vref為所述控制器內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓值，hFE為所述三極管的電流放大系數(shù)，Veb為所述三極管發(fā)射極和基極之間的壓降，R1為所述第一電阻的阻值，R2為所述第二電阻的阻值。
[0010]本發(fā)明還另外具體提供了一種電源輸出電壓采樣反饋系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種電源輸出電壓采樣反饋系統(tǒng)，包括:控制器、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、輸入儲能電容、開關(guān)管、濾波器和續(xù)流二極管。所述濾波器包括電感和第二電容，輸入負(fù)電壓經(jīng)過所述采樣反饋系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為輸出負(fù)電壓。所述系統(tǒng)還包括電壓檢測反饋電路，所述電壓檢測反饋電路包括三極管、第一電阻和第二電阻，所述三極管的發(fā)射極通過所述第一電阻分別與輸入端地線、輸出端地線相連，所述三極管的基極與輸出負(fù)電壓相連。所述三極管的集電極通過所述第二電阻與輸入負(fù)電壓相連，所述三極管的集電極與所述控制器的反饋輸入端相連。所述控制器、開關(guān)管和第二電阻的共同參考地為連接輸入負(fù)電壓的輸入負(fù)線，以實(shí)現(xiàn)檢測信號的電平轉(zhuǎn)換。
[0011]優(yōu)選的，所述輸入儲能電容對輸入負(fù)電壓進(jìn)行濾波，所述開關(guān)管對經(jīng)過濾波的輸入負(fù)電壓進(jìn)行斬波，并輸出方波電壓。所述濾波器將所述方波電壓處理成直流的輸出負(fù)電壓，所述輸出負(fù)電壓反饋至所述控制器。所述續(xù)流二極管在所述開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，為電感的電流提供續(xù)流通道。所述控制器根據(jù)輸出電壓反饋信號，調(diào)節(jié)所述開關(guān)管驅(qū)動脈沖的占空比，維持輸出負(fù)電壓的穩(wěn)定。所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)用于調(diào)節(jié)所述采樣反饋系統(tǒng)的反饋環(huán)路參數(shù)。
[0012]優(yōu)選的，所述控制器包括邏輯控制單元、驅(qū)動單元和誤差放大器。所述三極管的集電極電壓信號作為所述誤差放大器的反饋輸入信號與所述控制器的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，經(jīng)過比較后的結(jié)果輸入至所述邏輯控制單元進(jìn)行輸出邏輯控制，再經(jīng)過所述驅(qū)動單元驅(qū)動后作為所述開關(guān)管的輸入控制信號，并由所述電壓檢測反饋電路對所述開關(guān)管的輸出電壓進(jìn)行采樣。所述誤差放大器的輸出端還與所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)相連。
[0013]優(yōu)選的，如果在所述采樣反饋系統(tǒng)工作過程中，所述輸出負(fù)電壓的幅值增大或減小，則所述三極管基極與發(fā)射極之間的電壓差增大或減小，所述三極管的集電極電流Ic隨之增大或減小，所述第二電阻上的電壓升高或降低，導(dǎo)致所述控制器的誤差放大器的輸入端電壓升高或降低。所述控制器根據(jù)所述誤差放大器的輸入端電壓升高或降低的變動減小或增大所述開關(guān)管的開通占空比，從而校正所述輸出負(fù)電壓的幅值。
[0014]優(yōu)選的，所述三極管進(jìn)一步采用低溫度系數(shù)的三極管。
[0015]優(yōu)選的，所述開關(guān)管進(jìn)一步采用包括M0SFET或三極管或IGBT在內(nèi)的開關(guān)器件。
[0016]優(yōu)選的，所述輸出負(fù)電壓進(jìn)一步根據(jù)所述第一電阻和第二電阻的阻值進(jìn)行調(diào)整。
[0017]優(yōu)選的，根據(jù)以下公式計(jì)算輸出負(fù)電壓:
Vout = (1 + l/hFE) * (Vref/R2) * R1 - Veb
其中，Vref為所述控制器內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓值，hFE為所述三極管的電流放大系數(shù)，Veb為所述三極管發(fā)射極和基極之間的壓降，R1為所述第一電阻的阻值，R2為所述第二電阻的阻值。
[0018]通過實(shí)施上述本發(fā)明提供的電源輸出電壓采樣反饋裝置及系統(tǒng)，具有如下技術(shù)效果:
(1)本發(fā)明應(yīng)用在負(fù)輸入、負(fù)輸出電源中，利用三極管的電流放大功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了輸出電壓采樣和反饋，以及輸出電壓幅值的校正；
(2)本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電壓的檢測、采樣，以及信號的電平轉(zhuǎn)換，同時(shí)簡化了電路結(jié)構(gòu)和元件數(shù)量，節(jié)約了裝置及系統(tǒng)的體積和成本。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用集成線性穩(wěn)壓器方式的負(fù)輸入、負(fù)輸出電源的電路原理圖；
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中采用開關(guān)穩(wěn)壓方式的負(fù)輸入、負(fù)輸出電源的電路原理圖；
圖3是本發(fā)明電源輸出電壓采樣反饋裝置一種【具體實(shí)施方式】的電路原理圖；
圖中:1_控制器，2-電壓檢測反饋電路，3-補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，11-邏輯控制單元，12-驅(qū)動單
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