專利名稱：可調(diào)控輸出電壓的開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)電源電壓的可調(diào)控輸出方法及開關(guān)電源。具體地說，開關(guān)電源具有外部可調(diào)控輸出電壓的功能，使開關(guān)電源在設(shè)定的工作電壓范圍內(nèi)得到可控輸出電壓。
背景技術(shù)：
常見的開關(guān)電源具有固定的直流電壓輸出，其輸出電壓多為標(biāo)準(zhǔn)電壓系列，如3伏、5伏、6伏、12伏等；或其輸出電壓依據(jù)實(shí)際使用要求輸出非標(biāo)系列的直流電壓。開關(guān)電源的輸出電壓確定后，無論單路輸出或是多路輸出，一般均不提供輸出電壓調(diào)節(jié)功能。
開關(guān)電源其體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，得到了越來越廣泛的應(yīng)用，但其輸出電壓的不便調(diào)節(jié)，也對使用者造成一定的困擾。
開關(guān)電源的基本工作原理是對其輸出電壓進(jìn)行取樣，并將該取樣電壓與一參考電壓相比較，根據(jù)兩電壓值的偏差量，由脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路對流經(jīng)開關(guān)變壓器的電流進(jìn)行占空比控制，如輸出電壓值偏高，則降低占空比，如輸出電壓值偏低，則提高占空比。隨著取樣、控制的不斷循環(huán)，便使輸出電壓穩(wěn)定在期望的電壓值上。輸出電壓確定后，其輸出電壓的取樣電壓，與參考電壓的偏差值就得到確定，這正是開關(guān)電源的輸出電壓不便改變的原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明開關(guān)電源可調(diào)控電壓輸出的方法是，為開關(guān)電源的取樣誤差放大電路增加外部控制功能，其基本思路就是可從外部對取樣電壓或參考電壓進(jìn)行改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)改變輸出電壓的目的，其實(shí)質(zhì)就是取樣電壓值或參考電壓值可隨外部控制而改變。
從開關(guān)電源的基本原理可知，當(dāng)開關(guān)電源的取樣電壓或參考電壓改變，其與兩者所形成的誤差電壓也改變，必然引起脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路的工作占空比變化，最終導(dǎo)致輸出電壓的改變。只有輸出電壓的改變，使取樣電壓與參考電壓的誤差保持在新的誤差電壓值上，這樣，輸出便穩(wěn)定在新輸出電壓值上。
本發(fā)明的原理框圖是圖1。
參見圖1。
由圖1可見，具有可控輸出電壓的開關(guān)電源由如下部分構(gòu)成一個(gè)輸入整流濾波電路1，其作用在于將輸入的交流電源變換為直流電源，并輸出給開關(guān)變壓器2；一個(gè)開關(guān)變壓器2，其作用在于受脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路的控制，接通或阻斷由輸入整流濾波電路1接入的直流電源流經(jīng)其初級繞組的電流，并將受初級繞組脈寬調(diào)制(PWM)的次級繞組上的電流輸出至輸出整流濾波電路3；一個(gè)輸出整流濾波電路3，其作用在于將開關(guān)變壓器2送來的受脈寬調(diào)制(PWM)的電流變換為直流電壓并輸出；一個(gè)誤差放大電路6，其作用在于對輸出整流濾波電路3輸出的直流電壓進(jìn)行取樣，并將取樣電壓與參考電壓相比較，兩者的誤差電壓經(jīng)放大后輸出至光電耦合器5；接入誤差放大電路6的控制輸入，可對誤差放大電路6對輸出整流濾波電路3輸出的直流電壓取樣所得取樣電壓的改變進(jìn)行控制，或影響誤差放大電路6所接入的參考電壓；
一個(gè)光電耦合器5，其作用在于將誤差放大電路6送來的誤差電壓傳輸至脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路4，并在開關(guān)變壓器2的初次級間形成電氣隔離；一個(gè)脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路4，其作用在于接收來自經(jīng)由光電耦合器5傳輸來的誤差電壓，并依此對輸入整流濾波電路1輸出至開關(guān)變壓器2的電流進(jìn)行通斷占空比的控制，使輸出整流濾波電路3的輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
從圖1可見，輸入整流濾波電路1的輸入端接交流電源輸入，其輸出端與開關(guān)變壓器2相連；開關(guān)變壓器2的電源輸入端與輸入整流濾波電路1相連，其控制輸入端與脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路4相連，其輸出端接至輸出整流濾波電路3；輸出整流濾波電路3的輸入端接至開關(guān)變壓器2，其輸出端與誤差放大電路6的取樣輸入端相連；誤差放大電路6的取樣輸入端與輸出整流濾波電路3的輸出端相連，其輸出端接至光電耦合器5，誤差放大電路6還具有外部控制端；光電耦合器5的輸入端與誤差放大電路6相連，其輸出接至脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路4；脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路4的輸入端與光電耦合器5相連，其輸出端與開關(guān)變壓器2相連。
整個(gè)開關(guān)電源的工作過程敘述如下當(dāng)誤差放大電壓電路6未加入外部控制輸入時(shí)，其對輸出整流濾波電路3輸出的直流電壓進(jìn)行取樣，并與參考電壓比較后，得到誤差電壓，該誤差電壓經(jīng)光電耦合器5傳輸至脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路4，并由脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路4對流經(jīng)開關(guān)變壓器2的初級電流進(jìn)行占空比控制，此時(shí)輸出整流濾波電路3輸出電壓的高或低所對應(yīng)的誤差電壓必然使得脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路4的占空比變化，在不斷地取樣調(diào)節(jié)的過程中，輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定，此時(shí)的輸出電壓值為V1，V1所對應(yīng)的誤差電壓值為U1；當(dāng)對誤差放大電路6施加外部控制輸入時(shí)，外部控制輸入使誤差放大電路6中原有的取樣電壓發(fā)生變化，因此而產(chǎn)生的誤差電壓使得脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路4輸出的工作占空比發(fā)生變化，則輸出整流濾波電路3的輸出電壓也發(fā)生變化，當(dāng)輸出電壓變化后，對誤差放大電路6因外部控制輸入的施加而出現(xiàn)的取樣電壓變化產(chǎn)生新的誤差電壓值時(shí)，取樣調(diào)節(jié)即達(dá)到新的平衡。輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的輸出電壓值為V2，V2所對應(yīng)的誤差電壓值則為U2，也即當(dāng)參考電壓值相同情況下，無論是開關(guān)電源自身因素，還是由于外部控制因素，使誤差放大電路6取得的取樣電壓發(fā)生改變時(shí)，脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路4均對工作占空比進(jìn)行調(diào)整，使得從因此而改變的輸出電壓所得的取樣電壓與參考電壓形成新的誤差電壓U2，則整個(gè)開關(guān)電源穩(wěn)定在新的輸出電壓值上。所有不同輸出電壓的穩(wěn)定均建立在脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路4所允許的占空比調(diào)節(jié)范圍基礎(chǔ)上。
從上述對本發(fā)明工作過程的描述可見，當(dāng)未加入外部控制輸入時(shí)，本發(fā)明所涉及的開關(guān)電源工作狀況與一般開關(guān)電源的工作狀況并無差異，由于對開關(guān)電源的誤差放大電路6增加了外部控制輸入，才使輸入電壓實(shí)現(xiàn)可調(diào)的目的。
從原理上講，由于外部控制輸入的作用，可使誤差電壓產(chǎn)生變化的任何電路，均適用于本發(fā)明。上述說明中是將外部控制輸入直接作用于取樣電壓的改變，實(shí)現(xiàn)輸出電壓改變的目的，除此之外，將外部控制輸入作用于參考電壓的改變，雖非直接改變?nèi)与妷?，但也會使誤差電壓產(chǎn)生變化，最終亦可實(shí)現(xiàn)輸出電壓改變的目的。


圖1為本發(fā)明原理框圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的電路原理圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖2。
從圖2可見，電阻R1至R6及可調(diào)電位器RP、穩(wěn)壓二極管DW及運(yùn)算放大器A構(gòu)成誤差放大電路26，其輸入端與輸出端整流濾波電路23的輸出端相連，其輸出與光電耦合器25相連；光電耦合器25的輸出接至脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路24；外部控制可施加于電位器RP，進(jìn)而改變輸入至運(yùn)算放大器A反相端的取樣電壓值。
當(dāng)未施加外部控制而電位器RP的中間抽頭位置固定在某一點(diǎn)時(shí)，電阻R1及電位器RP的上端電阻與電位器RP的下端電阻R2形成對輸出電壓V0的分壓，并作為取樣電壓U0接入運(yùn)算放大器A的反相端；電阻R3及穩(wěn)壓管DW形成的參考電壓Uf接入運(yùn)算放大器A的同相端，兩輸入端電壓的差異經(jīng)運(yùn)算放大器A放大后，形成誤差電壓UW，并由光電耦合器25接至脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路24，后者對工作占空比的調(diào)整，使得輸出整流濾波電路23輸出的電壓V0對分壓電路產(chǎn)生的取樣電壓U0與參考電壓Uf所形成的誤差電壓，在不斷地取樣、放大、調(diào)整循環(huán)過程中得到穩(wěn)定，則輸出電壓V0趨于穩(wěn)定。
當(dāng)施加外部控制改變電位器RP的中間抽頭位置后，電阻R1及電位器RP的上端電阻與電位器RP的下端電阻及電阻R2所形成對輸出電壓V0的分壓比改變，在輸出電壓V0未達(dá)到的穩(wěn)定輸出時(shí)，取樣電壓U0與參考電壓Uf必然出現(xiàn)新的差異，經(jīng)運(yùn)算放大器A放大后，該誤差電壓由光耦合器25接至脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路24，后者對工作占空比的調(diào)整，使得輸出整流濾波電路輸出電壓V0發(fā)生改變，此時(shí)使取樣電壓U0與參考電壓Uf所形成的誤差電壓UW，在不斷地取樣、放大、調(diào)整循環(huán)過程中得到穩(wěn)定，則輸出電壓V0趨于穩(wěn)定。
由于電位器RP的調(diào)節(jié)是連續(xù)的，因而一定的范圍內(nèi)輸出電壓的改變也是連續(xù)的。
實(shí)施例1是將外部控制輸入施加于取樣電壓端且連續(xù)可調(diào)的一種情況，同樣，將外部控制輸入施加于參考電壓端，進(jìn)行階躍調(diào)整也是可行的，實(shí)施例2就是這樣的一個(gè)實(shí)例。
參見圖3。
電阻R1、R2構(gòu)成固定分壓回路，其對輸出電壓V0的取樣電壓接入三極管TR0的基極；穩(wěn)壓管DW0、DW1、DW2構(gòu)成參考電壓回路，其中DW0的電壓值最高，DW2及DW1的電壓值均低于DW0的電壓值且互不相同，由DW1、DW2形成的參考電壓依據(jù)控制三極管TR1、TR2的狀態(tài)分別接入取樣放大三極管TR0的發(fā)射極；穩(wěn)壓管DW1、DW2的接入與否，受控制三極管TR1、TR2的控制，當(dāng)控制輸入1及控制輸入2的控制電壓為零時(shí)，而穩(wěn)壓管DW1、DW2均不導(dǎo)通，儀穩(wěn)壓二極管DW0形成的參考電壓接入三極管TR0，該參考電壓與取樣回路取得的取樣電壓經(jīng)三極管TR0比較放大后驅(qū)動光電耦合器35，并由脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路34對占空比進(jìn)行調(diào)整，使輸出整流濾波電路33的輸出電壓發(fā)生改變，因而使取樣回路取得的取樣電壓發(fā)生改變；取樣電壓與參考電壓偏差越大，占空比改變越明顯，輸出電壓變化也越顯著，隨著取樣、調(diào)整的循環(huán)，取樣電壓值趨向參考電壓值，形成穩(wěn)定的誤差電壓，輸出電壓也趨向穩(wěn)定，因控制三極管TR1和TR2均未導(dǎo)通，穩(wěn)壓管DW0的穩(wěn)壓值最高，此時(shí)的輸出電壓值也最高；當(dāng)控制三極管TR1或TR2中有一受到控制輸入的控制電壓而導(dǎo)通時(shí)，穩(wěn)壓管DW1或DW2導(dǎo)通，由于其穩(wěn)壓值低于DW0形成的穩(wěn)壓值，則DW0不導(dǎo)通，而以DW1或DW2形成新的參考電壓接入三極管TR0；由于DW1或DW2導(dǎo)通形成的參考電壓低于DW0形成的參考電壓，因此在取樣、調(diào)整的循環(huán)后，輸出電壓穩(wěn)定在低于原有輸出電壓的值上，且由于DW1與DW2的電壓值不同，因此，由外部施加的控制輸入電壓分別加到控制三極管TR1及TR2時(shí)，可分別由輸出整流濾波器電路33輸出低于未加控制輸入電壓時(shí)輸出電壓值的兩種不同的輸出電壓值。
綜上所述，在開關(guān)電源占空比的工作范圍內(nèi)，對開關(guān)電源的誤差放大電路中的取樣回路或參考電壓回路設(shè)置可調(diào)控輸出電壓的功能，均可實(shí)現(xiàn)使開關(guān)電源的輸出電壓在一定范圍內(nèi)得到改變的目的。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源電壓可調(diào)控輸出的方法，為開關(guān)電源的取樣誤差放大電路增加外部控制功能，可從外部對取樣電壓或參考電壓進(jìn)行改變。
2.一種可調(diào)控輸出電壓的開關(guān)電源，包括輸入整流濾波電路(1)，開關(guān)變壓器(2)，輸出整流濾波電路(3)，脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路4，光電耦合器(5)，其連接關(guān)系是輸入整流濾波電路(1)的輸入端接交流電源輸入，其輸出端與開關(guān)變壓器(2)相連；開關(guān)變壓器(2)的電源輸入端與輸入整流濾波電路(1)相連，其控制輸入端與脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路(4)相連，其輸出端接至輸出整流濾波電路(3)；輸出整流濾波電路(3)的輸入端接至開關(guān)變壓器(2)，其輸出端與誤差放大電路(6)的取樣輸入端相連；光電耦合器(5)的輸入端與誤差放大電路(6)相連，其輸出接至脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路4；脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路(4)的輸入端與光電耦合器(5)相連，其輸出端與開關(guān)變壓器(2)相連，其特征在于還包括帶外部控制輸入的誤差放大電路(6)，其作用在于對輸出整流濾波電路(3)輸出的直流電壓進(jìn)行取樣，并將取樣電壓與參考電壓相比較，兩者的誤差電壓經(jīng)放大后輸出至光電耦合器5，并可根據(jù)外部控制輸入改變開關(guān)電源輸出電壓的取樣值或與誤差電壓比較的參考電壓值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可調(diào)控輸出電壓的開關(guān)電源，其特征在于由電阻R1至R6及可調(diào)電位器RP、穩(wěn)壓二極管DW及運(yùn)算放大器A構(gòu)成誤差放大電路，其輸入端與輸出端整流濾波電路的輸出端相連，其輸出與光電耦合器相連；光電耦合器的輸出接至脈寬調(diào)制(PWM)功率控制電路；外部控制可施加于電位器RP，進(jìn)而改變輸入至運(yùn)算放大器A反相端的取樣電壓值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可調(diào)控輸出電壓的開關(guān)電源，其特征在于所述的誤差放大電路包括電阻R1、R2構(gòu)成固定分壓回路，其對輸出電壓V0的取樣電壓接入三極管TR0的基極；穩(wěn)壓管DW0、DW1、DW2構(gòu)成參考電壓回路，由DW1、DW2形成的參考電壓依據(jù)控制三極管TR1、TR2的狀態(tài)分別接入取樣放大三極管TR0的發(fā)射極。
全文摘要
本發(fā)明根據(jù)開關(guān)電源的技術(shù)特點(diǎn)，為開關(guān)電源的取樣誤差放大電路增加外部控制功能，其基本思路就是可從外部對取樣電壓或參考電壓進(jìn)行改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)改變輸出電壓的目的，其實(shí)質(zhì)就是取樣電壓值或參考電壓值可隨外部控制而改變。
文檔編號H02M3/28GK1713500SQ20041002436
公開日2005年12月28日 申請日期2004年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月14日
發(fā)明者林耀亮, 曾慶將, 胥進(jìn)舟, 張鷹 申請人:廈門華僑電子企業(yè)有限公司