專利名稱：具有可靠輸出電壓的智能高頻開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高可靠性的智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)，特別涉及其中的調(diào)壓電路部 分，屬電源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)是由監(jiān)控單元、電源調(diào)壓模塊和功率變換電路組成，系統(tǒng) 通過對監(jiān)控單元的設(shè)置發(fā)出PWM調(diào)壓信號(hào)，各電源調(diào)壓模塊將PWM調(diào)壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成監(jiān)控設(shè) 置電壓后送到功率變換電路的輸入端，達(dá)到調(diào)整系統(tǒng)輸出電壓的目的。目前，智能高頻開 關(guān)電源系統(tǒng)的電源調(diào)壓模塊只能從起始狀態(tài)降壓，監(jiān)控單元的起始狀態(tài)輸出100%脈寬的 PWM調(diào)壓信號(hào)，通過設(shè)定得到需要的系統(tǒng)輸出電壓。也有的智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的電源調(diào) 壓模塊只能從起始狀態(tài)升壓，監(jiān)控單元的起始狀態(tài)輸出的是0脈寬的PWM調(diào)壓信號(hào)，通過設(shè) 定得到需要的系統(tǒng)輸出電壓。100%脈寬和0脈寬分別對應(yīng)電源系統(tǒng)的最高和最低輸出電 壓，當(dāng)調(diào)壓信號(hào)失效時(shí)，電源系統(tǒng)輸出最高或最低電壓，這樣對電池組可造成過沖或過放， 影響電池組的使用壽命，同時(shí)還可能導(dǎo)致用電設(shè)備不能正常工作。還有一種系統(tǒng)在每個(gè)電 源調(diào)壓模塊內(nèi)部都設(shè)置有獨(dú)立的CPU，當(dāng)監(jiān)控單元正常時(shí)，電源調(diào)壓模塊的CPU根據(jù)監(jiān)控單 元的調(diào)壓命令調(diào)整輸出電壓，當(dāng)監(jiān)控單元的調(diào)壓信號(hào)失效或監(jiān)控單元退出工作時(shí)，電源調(diào) 壓模塊的CPU控制其輸出電壓，使電源系統(tǒng)輸出正常的電池組浮充電壓。這樣雖然能獲得 較好的調(diào)壓效果，使系統(tǒng)安全穩(wěn)定地工作，但系統(tǒng)電路復(fù)雜，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、具有可 靠輸出電壓的智能高頻開關(guān)電源。本發(fā)明的目的是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種具有可靠輸出電壓的智能高頻開關(guān)電源，它包括監(jiān)控單元、光電耦合器、積分 電路、差分放大器、誤差放大器和功率變換電路，所述監(jiān)控單元輸出PWM調(diào)壓信號(hào)，PWM調(diào)壓 信號(hào)分成兩路，一路經(jīng)第一光電耦合器和第一積分電路處理后送到差分放大器的一個(gè)輸入 端，其中，第一光電耦合器的輸出端設(shè)有參考電壓；另一路先經(jīng)反相器處理后再經(jīng)第二光電 耦合器和第二積分電路處理后送到差分放大器的另一個(gè)輸入端，其中，第二光電耦合器的 輸出端設(shè)有參考電壓；所述差分放大器的輸出信號(hào)與參考電壓疊加后送入誤差放大器的同 相輸入端，誤差放大器的反相輸入端接反饋網(wǎng)絡(luò)，輸出端控制功率變換電路。上述具有可靠輸出電壓的智能高頻開關(guān)電源，所述第一積分電路由第一運(yùn)算放大 器、第一電阻、第一電容組成，所述第一電阻、第一電容均接于第一運(yùn)算放大器的反相輸入 端與輸出端之間，所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端接第一光電耦合器的輸出信號(hào)，同相 輸入端接地，輸入端接差分放大器的一個(gè)輸入端；所述第二積分電路由第二運(yùn)算放大器、第 二電阻、第二電容組成，所述第二電阻、第二電容均接于第二運(yùn)算放大器的反相輸入端與輸 出端之間，所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端接第二光電耦合器的輸出信號(hào)，同相輸入端接地，輸入端接差分放大器的另一個(gè)輸入端。上述具有可靠輸出電壓的智能高頻開關(guān)電源，所述差分放大器由第三運(yùn)算放大 器、電阻、電容組成，所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端接第一運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)，同 相輸入端接第二運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)，輸出信號(hào)送入誤差放大器的輸入端；第三電阻、第 四電阻與第三電容構(gòu)成第三運(yùn)算放大器的反饋電路，它并接于第三運(yùn)算放大器的反相輸入 端與輸出端之間。本發(fā)明采用反相器、光電耦合器和積分電路構(gòu)成兩個(gè)調(diào)節(jié)方向相反的調(diào)壓單元， 它們與差分放大器一起，將來自監(jiān)控單元的PWM調(diào)壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成監(jiān)控設(shè)置電壓，監(jiān)控設(shè)置 電壓的初始值既可以升高，也可以降低，因此可以將電源系統(tǒng)的初始值設(shè)置為額定電壓值， 監(jiān)控單元的起始狀態(tài)輸出比如50 %的脈寬，當(dāng)調(diào)壓信號(hào)失效時(shí)，電源系統(tǒng)即可輸出電池組 的浮充電壓，這樣就不會(huì)造成電池組過充電或過放電，并能保證用電設(shè)備正常工作。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，能夠在調(diào)壓信號(hào)失效時(shí)或監(jiān)控單元退出工作時(shí)，穩(wěn)定 而可靠地工作，保證了電池組和用電設(shè)備的安全。


圖1是本發(fā)明的電原理框圖；圖2是本發(fā)明的電原理圖。圖中各標(biāo)號(hào)為CTRL、監(jiān)控單元；U1、第一光電耦合器；U2、第二光電耦合器；U3、 反相器；F1、第一運(yùn)算放大器；F2、第二運(yùn)算放大器；F3、第三運(yùn)算放大器；F4、誤差放大器； PWR、功率變換電路；(1、02工3、第一 第三電容；Rl R19、第一 第十九電阻。
具體實(shí)施例方式參看圖2，本發(fā)明的工作原理是監(jiān)控單元(CTRL)發(fā)出調(diào)壓信號(hào)PWM+，該信號(hào)經(jīng) 反相器(U3)反向后得到PWM-，PWM+與PWM-分別經(jīng)第一光電耦合器(Ul)、第二光電耦合器 (U2)隔離傳輸，兩光電耦合器的次級加入高頻開關(guān)電源模塊的基準(zhǔn)電壓VREF，得到幅值為 基準(zhǔn)電壓的脈寬電壓信號(hào)，兩脈寬電壓信號(hào)分別經(jīng)由第一運(yùn)算放大器(Fl)構(gòu)成的第一積 分電路和由第二運(yùn)算放大器(F2)構(gòu)成的第二積分電路積分濾波后得到電壓信號(hào)U+和U-， U+和U-同時(shí)送由第三運(yùn)算放大器(F3)構(gòu)成的差分放大器比較后輸出電壓信號(hào)Ue，Ue與 基準(zhǔn)電壓VREF疊加后送入誤差放大器(F4)的同相輸入端，誤差放大器(F4)也是一個(gè)運(yùn)算 放大器，其反向輸入端接該電源模塊的輸出電壓反饋網(wǎng)絡(luò)，反饋網(wǎng)絡(luò)由第五(R5)、第六電阻 (R6)而成，它們串聯(lián)成分壓電路后接該電源模塊的輸出電壓V0UT，串接點(diǎn)輸出的反饋信號(hào) 接誤差放大器(F4)的反向輸入端，誤差放大器的輸出控制電源模塊的功率變換部分調(diào)整 輸出電壓。PWM+的起始狀態(tài)是50%的脈寬信號(hào)，PWM-是與PWM+相位互補(bǔ)的50%的脈寬 信號(hào)，此時(shí)U+ = U-，所以Ue是一個(gè)固定的偏置電壓信號(hào)，電源模塊輸出額定電壓，即電池 組的浮充電壓。當(dāng)PWM+大于50%脈寬時(shí)，U+大于U-，Ue電壓上升，誤差放大器的同相輸 入端電壓上升，電源模塊的輸出電壓升高；當(dāng)PWM+小于50%脈寬時(shí)，U+小于U-，Ue電壓下 降，誤差放大器的同相輸入端電壓下降，電源模塊的輸出電壓降低；當(dāng)監(jiān)控單元調(diào)壓信號(hào)失 效或退出工作時(shí)，電源模塊的基準(zhǔn)電壓為PWM+和PWM-提供偏置，U+ = U-，所以Ue是一個(gè) 固定的偏置電壓信號(hào)，電源模塊輸出電池組的浮充電壓。
功率變換電路PWR是高頻開關(guān)電源的功率拓?fù)潆娐?，可以采用軟開關(guān)，硬開關(guān)，其中，軟開關(guān)中有多種電路，如移相全橋、半橋諧振等，硬開關(guān)有全橋，半橋等，均可采用。
權(quán)利要求
一種具有可靠輸出電壓的智能高頻開關(guān)電源，其特征是，它包括監(jiān)控單元、光電耦合器、積分電路、差分放大器、誤差放大器(F4)和功率變換電路，所述監(jiān)控單元輸出PWM調(diào)壓信號(hào)，PWM調(diào)壓信號(hào)分成兩路，一路經(jīng)第一光電耦合器(U1)和第一積分電路處理后送到差分放大器的一個(gè)輸入端，其中，第一光電耦合器的輸出端設(shè)有參考電壓；另一路先經(jīng)反相器(U3)處理后再經(jīng)第二光電耦合器(U2)和第二積分電路處理后送到差分放大器的另一個(gè)輸入端，其中，第二光電耦合器的輸出端設(shè)有參考電壓；所述差分放大器的輸出信號(hào)與參考電壓疊加后送入誤差放大器(F4)的同相輸入端，誤差放大器(F4)的反相輸入端接反饋網(wǎng)絡(luò)，輸出端控制功率變換電路(PWR)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有可靠輸出電壓的智能高頻開關(guān)電源，其特征在于，所述第 一積分電路由第一運(yùn)算放大器(F1)、第一電阻(R1)、第一電容(Cl)組成，所述第一電阻 (Rl)、第一電容(Cl)均接于第一運(yùn)算放大器(Fl)的反相輸入端與輸出端之間，所述第一運(yùn) 算放大器(Fl)的反相輸入端接第一光電耦合器(Ul)的輸出信號(hào)，同相輸入端接地，輸入端 接差分放大器的一個(gè)輸入端；所述第二積分電路由第二運(yùn)算放大器(F2)、第二電阻(R2)、 第二電容(C2)組成，所述第二電阻(R2)、第二電容(C2)均接于第二運(yùn)算放大器(F2)的反 相輸入端與輸出端之間，所述第二運(yùn)算放大器(F2)的反相輸入端接第二光電耦合器(U2) 的輸出信號(hào)，同相輸入端接地，輸入端接差分放大器的另一個(gè)輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述具有可靠輸出電壓的智能高頻開關(guān)電源，其特征在于，所述 差分放大器由第三運(yùn)算放大器(F3)、電阻、電容組成，所述第三運(yùn)算放大器(F3)的反相輸 入端接第一運(yùn)算放大器(Fl)的輸出信號(hào)，同相輸入端接第二運(yùn)算放大器(F2)的輸出信號(hào)， 第三運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)送至誤差放大器(F4)的輸入端；第三電阻(R3)、第四電阻(R4) 與第三電容(C3)構(gòu)成第三運(yùn)算放大器的反饋電路，它并接于第三運(yùn)算放大器(F3)的反相 輸入端與輸出端之間。
全文摘要
一種具有可靠輸出電壓的智能高頻開關(guān)電源，它包括監(jiān)控單元、光電耦合器、積分電路、差分放大器、誤差放大器和功率變換電路，所述監(jiān)控單元輸出的PWM信號(hào)分成兩路，一路經(jīng)次級以參考電壓為偏置電壓的第一光電耦合器和第一積分電路處理后送到差分放大器的一個(gè)輸入端，另一路經(jīng)反相器處理后再經(jīng)第二光電耦合器和第二積分電路處理后送到差分放大器的另一個(gè)輸入端，所述差分放大器的輸出信號(hào)與參考電壓疊加后送入誤差放大器的同相輸入端，誤差放大器的反相輸入端接反饋網(wǎng)絡(luò)，輸出端控制功率變換電路。本發(fā)明能夠在調(diào)壓信號(hào)失效時(shí)或監(jiān)控單元退出工作時(shí)，穩(wěn)定而可靠地工作，保證了電池組和用電設(shè)備的安全。
文檔編號(hào)H02M3/137GK101820219SQ20101015759
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者初慶來, 張?？? 張耀南, 朱志勇, 李占尊, 王樹貴, 管恩懷, 葛鵬, 董銀虎, 趙赫, 陳云雪, 韓玉杰 申請人:石家莊國耀電子科技有限公司;深圳市國耀電子科技有限公司