一種簡單的自適應假負載電路的制作方法
一種簡單的自適應假負載電路的制作方法
【專利摘要】為了解決現(xiàn)有技術中假負載電路存在的不具備自適應特性、器件多、精度低的問題，本發(fā)明提出了一種假負載電路，該假負載電路利用了電源中已有的電壓檢測和補償電路，在檢測單元電路中同時引入了輸出電壓和反饋補償器輸出電壓兩個變量，因而只需額外加入四個器件即可實現(xiàn)具有較高自適應度的動態(tài)假負載電路。
【專利說明】
一種簡單的自適應假負載電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動態(tài)假負載，尤其涉及一種電路結(jié)構(gòu)簡單的可自適應工作的假負載。
[0002]
【背景技術】
[0003]開關電源發(fā)展至今存在多種控制方式，例如最為常用的PWM (脈沖寬度調(diào)制)、PFM(脈沖頻率調(diào)制)、PAM(脈沖幅度調(diào)制)等。每種控制方式都存在著不同的電路實現(xiàn)形式。通常對于開關電源來講，希望輸出的負載可以在空載和額定負載之間任意變化時，電源的輸出均能達到較高的穩(wěn)定度(通常是1%)。然而這樣的要求有時往往難以達到。從控制方式上來看，對于PWM控制方式，有些電路為了保持住開關頻率恒定，會限制一個最小占空比。這個最小占空比往往會使得空載或輕載時輸出電壓超過了額定值。類似的情況在PFM控制方式也會出現(xiàn)，為了使空載或輕載時開關頻率不至于上升的過高，以免超過開關器件的承受范圍，往往會限制一個最高開關頻率，同樣也會使得空載時的輸出電壓偏高。從拓撲結(jié)構(gòu)上看，不同的拓撲結(jié)構(gòu)也會有不同的穩(wěn)定度性能。從拓撲角度分析，常用的降壓型拓撲如Buck、正激、推挽以及橋式拓撲，為了保持每路輸出的穩(wěn)定度,每路拓撲的輸出電感均應該工作在連續(xù)電流模式狀態(tài)，當負載電流減小到使電感電流進入斷續(xù)模式時，輸出電壓也會升高。另外，進入斷續(xù)狀態(tài)后，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)也會發(fā)生變化，使得控制電路的設計變得復雜。因此也需要在電源的輸出端加上假負載。
[0004]由上面的分析可見，開關電源經(jīng)常會出現(xiàn)空載或輕載時輸出電壓偏高的問題。傳統(tǒng)的解決方法是在電源的輸出端直接并聯(lián)一個假負載的電阻，但這種方法的問題是，此假負載電阻一直存在，這會使得電源的效率降低。因此需要一種自適應的假負載電路，當電源工作在空載或輕載時，此假負載電路工作，使輸出電壓維持穩(wěn)定。當電源負載加大后此假負載自動從輸出端斷開，這樣可以提高額定負載時的效率。專利文獻I (中國專利申請?zhí)?201120337856.X—種直流電源內(nèi)部假負載的導通控制電路)中提到了一種采用單片機控制假負載的例子，該方法需要使用單片機進行控制，成本較高，電路復雜。文獻2(中國專利申請?zhí)?201120079429.6智能型假負載自動切換控制系統(tǒng))中，采用比較器比較輸出電流與基準電流，用以控制三極管開關，自動投切假負載。該方法的缺點是電路復雜，成本高，不適合低端電源。專利文獻3 (中國專利申請?zhí)?201310294567.X —種結(jié)構(gòu)簡單的動態(tài)假負載)給出了一種低成本的假負載方法，該方法在精確度較低的場合適用。在精確度較高的場合，該方法需要加入額外的電壓檢測、比較和控制電路，采用器件仍然較多。另外該方法只是單純的檢測輸出電壓情況，沒有將電源控制環(huán)路的信息引入到假負載檢測電路中，不能根據(jù)電源的工作情況進行假負載電路的切換預判，因此自適應特性不夠優(yōu)化。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
為了解決現(xiàn)有技術中假負載電路存在的不具備自適應特性、器件多、精度低的問題，本發(fā)明提出了一種假負載電路，利用了電源中已有的電壓檢測和補償電路，在檢測單元電路中同時引入了輸出電壓和反饋補償器輸出電壓兩個變量，因而只需額外加入四個器件即可實現(xiàn)具有較高自適應度的動態(tài)假負載電路。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術方案:
一種簡單的自適應假負載電路，其特征在于:所述假負載電路包括電源自身的電壓反饋補償單元、比較單元、假負載本體和控制開關；所述電源自身的電壓反饋補償單元檢測輸出電壓值Vo，通過所述電源自身的電壓反饋補償單元的運算放大器與基準值作比較和補償，輸出電壓信號Vx;在所述電源自身的電壓反饋補償單元和控制開關之間連接比較單元，所述比較單元由穩(wěn)壓管及串聯(lián)電阻構(gòu)成；當輸出電壓值Vo與Vx的差超過控制開關的閾值電壓和比較單元上的電壓值之和時，則控制開關被驅(qū)動導通，假負載本體并聯(lián)到輸出電壓上，假負載本體接入工作；若兩者的差值低于閾值電壓和比較單元上的電壓值之和時，控制開關截止，假負載本體斷開。
[0007]其中，所述假負載本體是能量消耗器件，采用電阻、恒流源或恒功率源。所述控制開關單元是產(chǎn)生導通和截止兩種狀態(tài)的器件，所述控制開關采用三極管、場效應管等電子開關或機械開關。所述電源自身的電壓反饋補償單元由運算放大器、電壓基準電路組成，或者由穩(wěn)壓管、電阻電容補償網(wǎng)絡組成，或者由集成度更高的自帶穩(wěn)壓基準的集成芯片、電阻電容補償網(wǎng)絡組成。
[0008]進一步地，所述電源自身的電壓反饋補償單元包括運算放大器、電壓基準，假負載本體采用電阻R4，控制開關采用PNP三極管Ql，比較電路采用穩(wěn)壓二極管Vl和電阻Rl ;運算放大器比較基準電壓和輸出電壓Vo，得到運算放大器的輸出電壓Vx ;穩(wěn)壓二極管Vl的陰極通過電阻Rl與Ql的基極相連，陽極與運算放大器的輸出相連；假負載電阻R4—端接地，另一端與Ql的發(fā)射極相連；Q1的集電極與輸出電壓Vo相連。
[0009]進一步地，所述電源自身的電壓反饋補償單元包括運算放大器、電壓基準，假負載本體采用電阻R4，控制開關采用N溝道MOSFET管，比較電路采用穩(wěn)壓二極管Vl和電阻Rl ；運算放大器比較基準電壓和輸出電壓Vo，得到運算放大器的輸出電壓Vx ;穩(wěn)壓二極管Vl的陰極通過電阻Rl與N溝道MOSFET管的柵極相連，陽極與運算放大器的輸出相連；假負載電阻R4 —端接地，另一端與N溝道MOSFET管的漏極相連；N溝道MOSFET管的源極與輸出電壓Vo相連。
[0010]進一步地，所述電源自身的電壓反饋補償單元包括運算放大器、電壓基準，假負載本體采用電阻R4，控制開關采用NPN三極管Ql和PNP三極管Q2，比較電路采用穩(wěn)壓二極管Vl和電阻Rl ;運算放大器比較基準電壓和輸出電壓Vo，得到運算放大器的輸出電壓Vx ;穩(wěn)壓二極管Vl的陰極通過電阻Rl與輸出電壓Vo相連，陽極與Q2的集電極相連；Q2的基極與運算放大器的輸出相連，Q2的發(fā)射極與Ql的基極相連，Ql的集電極接地；假負載電阻R4一端與輸出電壓Vo相連,另一端與Ql的發(fā)射極相連。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明解決現(xiàn)有技術中假負載電路存在的不具備自適應特性、器件多、精度低的問題。本發(fā)明的假負載電路，利用了電源中已有的電壓檢測和補償電路，在檢測單元電路中同時引入了輸出電壓和反饋補償器輸出電壓兩個變量，因而只需額外加入四個器件即可實現(xiàn)具有較高自適應度的動態(tài)假負載電路。
[0012]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的自適應假負載電路的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明的自適應假負載電路的第一實施方式的電路圖；
圖3是本發(fā)明的自適應假負載電路的第二實施方式的電路圖；
圖4是本發(fā)明的自適應假負載電路的第三實施方式的電路圖；。
[0014]
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】及【具體實施方式】對本發(fā)明進一步說明。
[0016]如附圖1，本發(fā)明的自適應假負載電路包括電源自身的電壓反饋補償單元、比較單元、假負載本體和控制開關。
[0017]電源自身的電壓反饋補償單元檢測輸出電壓值，通過運算放大器與基準值作比較和補償，輸出一個電壓信號。此電壓信號可以反映輸出電壓的變化情況，通常用來和載波信號做比較，產(chǎn)生控制電源輸出穩(wěn)定的PWM信號。在本發(fā)明中，利用此運放產(chǎn)生的電壓信號，與輸出電壓進行比較。在它們之間存在比較單元，若兩者的差值超過閾值電壓，則控制開關被驅(qū)動導通，假負載本體并聯(lián)到輸出電壓上，假負載本體接入工作；若兩者的差值低于閾值電壓，控制開關截止，假負載本體斷開。
[0018]電源自身的電壓反饋補償單元可以是由運放、電壓基準或穩(wěn)壓管、電阻電容補償網(wǎng)絡組成的，也可由集成度更高的自帶穩(wěn)壓基準的集成芯片(例如TL431芯片)、電阻電容補償網(wǎng)絡組成。
[0019]比較單元由穩(wěn)壓管及串聯(lián)電阻構(gòu)成。
[0020]假負載本體是能量消耗器件，可采用電阻、恒流源或恒功率源。
[0021]控制開關單元可產(chǎn)生導通和截止兩種狀態(tài)的器件，所述的控制開關采用三極管、場效應管等電子開關或機械開關。
[0022]實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術方案是:
如圖2所示，運放ICl對電源自身的輸出電壓做比較和反饋補償，其輸出電壓Vx反映了電源輸出電壓的情況，當輸出負載增大，輸出電壓有下降的趨勢時，Vx電壓升高，電源閉環(huán)反饋電路會增大PWM占空比，使輸出電壓提高，維持輸出電壓恒定。當負載減小，輸出電壓有升高的趨勢時，Vx電壓降低，電源閉環(huán)反饋電路會減小PWM占空比，使輸出電壓降低，維持輸出電壓恒定。本發(fā)明將此Vx信號和輸出電壓信號Vo共同應用在假負載的比較單元中，以獲得更好的自適應特性。比較電路由三極管Q、電阻R4和穩(wěn)壓管Vl構(gòu)成，當電源的負載很輕時，輸出電壓Vo會升高，同時Vx會降低，當兩者的差值Vo-Vx>Vvl+Vbe時，觸發(fā)三極管Q導通，此時假負載R4接入到電源的輸出端，假負載發(fā)揮作用。當電源的負載較重時，輸出電壓Vo會降低，同時Vx會升高，當兩者的差值Vo-Vx〈Vvl+Vbe時，觸發(fā)三極管Q關斷，此時假負載R4與電源的輸出端斷開，假負載失去作用。從以上分析可知，此假負載電路同時感知Vo和Vx兩個信號，將Vo-Vx值與閾值Vvl+Vbe做比較，相比只檢測Vo的方式，具有更好的自適應響應速度。
[0023]通常，在運算放大器的連接輸出電壓Vo的輸入端和輸出端之間連接一個運放負反饋電路，如附圖2中的Z1，通常由電阻和電容組成，其作用是調(diào)節(jié)電源閉環(huán)控制的特性(增益和相位裕度)。
[0024]通常，采用串聯(lián)的電阻對輸出電壓Vo進行分壓后取分壓電壓值與基準電壓進行比較。加入R2和R3的話，方便調(diào)節(jié)輸出電壓的范圍。誤差放大器閉環(huán)的效果是使得輸入(+)和輸入㈠相等，如果沒有R2和R3，那么電源的輸出電壓Vo閉環(huán)后與輸入(+)的基準電壓相等，但是，這個基準電壓通常幅值較小，因此Vo也無法調(diào)大。如果有了 R2和R3，通過調(diào)節(jié)這兩個阻值可以靈活的增大Vo值。
[0025]本方法除了圖2所示的電路形式外，還可演化為其它電路形式，如可將三極管Q變化為M0SFET，如圖3所示。Ql還可以采用NPN三極管或N溝道M0SFET，電路如附圖4所示。此時還應該加入開關管Q2，它也可以是PNP三極管或P溝道M0SFET。
[0026]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種簡單的自適應假負載電路，其特征在于:所述假負載電路包括電源自身的電壓反饋補償單元、比較單元、假負載本體和控制開關；所述電源自身的電壓反饋補償單元檢測輸出電壓值Vo，通過所述電源自身的電壓反饋補償單元的運算放大器與基準值作比較和補償，輸出電壓信號Vx;在所述電源自身的電壓反饋補償單元和控制開關之間連接比較單元，所述比較單元由穩(wěn)壓管及串聯(lián)電阻構(gòu)成；當輸出電壓值Vo與Vx的差超過控制開關的閾值電壓和比較單元上的電壓值之和時，則控制開關被驅(qū)動導通，假負載本體并聯(lián)到輸出電壓上，假負載本體接入工作；若兩者的差值低于閾值電壓和比較單元上的電壓值之和時，控制開關截止，假負載本體斷開。
2.根據(jù)權利要求1所述的自適應假負載電路，其特征在于:所述假負載本體是能量消耗器件，采用電阻、恒流源或恒功率源。
3.根據(jù)權利要求1所述的自適應假負載電路，其特征在于:所述控制開關單元是產(chǎn)生導通和截止兩種狀態(tài)的器件，所述控制開關采用三極管、場效應管等電子開關或機械開關。
4.根據(jù)權利要求1所述的自適應假負載電路，其特征在于:所述電源自身的電壓反饋補償單元由運算放大器、電壓基準電路組成，或者由穩(wěn)壓管、電阻電容補償網(wǎng)絡組成，或者由集成度更高的自帶穩(wěn)壓基準的集成芯片、電阻電容補償網(wǎng)絡組成。
5.根據(jù)權利要求1所述的自適應假負載電路，其特征在于:所述電源自身的電壓反饋補償單元包括運算放大器、電壓基準，假負載本體采用電阻R4，控制開關采用PNP三極管Ql,比較電路采用穩(wěn)壓二極管Vl和電阻Rl ;運算放大器比較基準電壓和輸出電壓Vo，得到運算放大器的輸出電壓Vx ;穩(wěn)壓二極管Vl的陰極通過電阻Rl與Ql的基極相連，陽極與運算放大器的輸出相連；假負載電阻R4—端接地，另一端與Ql的發(fā)射極相連；Q1的集電極與輸出電壓Vo相連。
6.根據(jù)權利要求1所述的自適應假負載電路，其特征在于:所述電源自身的電壓反饋補償單元包括運算放大器、電壓基準，假負載本體采用電阻R4，控制開關采用N溝道MOSFET管，比較電路采用穩(wěn)壓二極管Vl和電阻Rl ;運算放大器比較基準電壓和輸出電壓Vo，得到運算放大器的輸出電壓Vx ;穩(wěn)壓二極管Vl的陰極通過電阻Rl與N溝道MOSFET管的柵極相連，陽極與運算放大器的輸出相連；假負載電阻R4 —端接地，另一端與N溝道MOSFET管的漏極相連；N溝道MOSFET管的源極與輸出電壓Vo相連。
7.根據(jù)權利要求1所述的自適應假負載電路，其特征在于:所述電源自身的電壓反饋補償單元包括運算放大器、電壓基準，假負載本體采用電阻R4，控制開關采用NPN三極管Ql和PNP三極管Q2，比較電路采用穩(wěn)壓二極管Vl和電阻Rl ;運算放大器比較基準電壓和輸出電壓Vo，得到運算放大器的輸出電壓Vx ;穩(wěn)壓二極管Vl的陰極通過電阻Rl與輸出電壓Vo相連，陽極與Q2的集電極相連；Q2的基極與運算放大器的輸出相連，Q2的發(fā)射極與Ql的基極相連，Ql的集電極接地；假負載電阻R4 —端與輸出電壓Vo相連，另一端與Ql的發(fā)射極相連。
8.根據(jù)權利要求7所述的自適應假負載電路，其特征在于:所述PNP三極管Q2替換為P溝道MOSFET管。
【文檔編號】H02M1/32GK104300773SQ201410551443
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權日:2014年10月17日
【發(fā)明者】佟強, 劉安濤, 王晨 申請人:深圳航天科技創(chuàng)新研究院
【專利摘要】為了解決現(xiàn)有技術中假負載電路存在的不具備自適應特性、器件多、精度低的問題，本發(fā)明提出了一種假負載電路，該假負載電路利用了電源中已有的電壓檢測和補償電路，在檢測單元電路中同時引入了輸出電壓和反饋補償器輸出電壓兩個變量，因而只需額外加入四個器件即可實現(xiàn)具有較高自適應度的動態(tài)假負載電路。
【專利說明】
一種簡單的自適應假負載電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動態(tài)假負載，尤其涉及一種電路結(jié)構(gòu)簡單的可自適應工作的假負載。
[0002]
【背景技術】
[0003]開關電源發(fā)展至今存在多種控制方式，例如最為常用的PWM (脈沖寬度調(diào)制)、PFM(脈沖頻率調(diào)制)、PAM(脈沖幅度調(diào)制)等。每種控制方式都存在著不同的電路實現(xiàn)形式。通常對于開關電源來講，希望輸出的負載可以在空載和額定負載之間任意變化時，電源的輸出均能達到較高的穩(wěn)定度(通常是1%)。然而這樣的要求有時往往難以達到。從控制方式上來看，對于PWM控制方式，有些電路為了保持住開關頻率恒定，會限制一個最小占空比。這個最小占空比往往會使得空載或輕載時輸出電壓超過了額定值。類似的情況在PFM控制方式也會出現(xiàn)，為了使空載或輕載時開關頻率不至于上升的過高，以免超過開關器件的承受范圍，往往會限制一個最高開關頻率，同樣也會使得空載時的輸出電壓偏高。從拓撲結(jié)構(gòu)上看，不同的拓撲結(jié)構(gòu)也會有不同的穩(wěn)定度性能。從拓撲角度分析，常用的降壓型拓撲如Buck、正激、推挽以及橋式拓撲，為了保持每路輸出的穩(wěn)定度,每路拓撲的輸出電感均應該工作在連續(xù)電流模式狀態(tài)，當負載電流減小到使電感電流進入斷續(xù)模式時，輸出電壓也會升高。另外，進入斷續(xù)狀態(tài)后，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)也會發(fā)生變化，使得控制電路的設計變得復雜。因此也需要在電源的輸出端加上假負載。
[0004]由上面的分析可見，開關電源經(jīng)常會出現(xiàn)空載或輕載時輸出電壓偏高的問題。傳統(tǒng)的解決方法是在電源的輸出端直接并聯(lián)一個假負載的電阻，但這種方法的問題是，此假負載電阻一直存在，這會使得電源的效率降低。因此需要一種自適應的假負載電路，當電源工作在空載或輕載時，此假負載電路工作，使輸出電壓維持穩(wěn)定。當電源負載加大后此假負載自動從輸出端斷開，這樣可以提高額定負載時的效率。專利文獻I (中國專利申請?zhí)?201120337856.X—種直流電源內(nèi)部假負載的導通控制電路)中提到了一種采用單片機控制假負載的例子，該方法需要使用單片機進行控制，成本較高，電路復雜。文獻2(中國專利申請?zhí)?201120079429.6智能型假負載自動切換控制系統(tǒng))中，采用比較器比較輸出電流與基準電流，用以控制三極管開關，自動投切假負載。該方法的缺點是電路復雜，成本高，不適合低端電源。專利文獻3 (中國專利申請?zhí)?201310294567.X —種結(jié)構(gòu)簡單的動態(tài)假負載)給出了一種低成本的假負載方法，該方法在精確度較低的場合適用。在精確度較高的場合，該方法需要加入額外的電壓檢測、比較和控制電路，采用器件仍然較多。另外該方法只是單純的檢測輸出電壓情況，沒有將電源控制環(huán)路的信息引入到假負載檢測電路中，不能根據(jù)電源的工作情況進行假負載電路的切換預判，因此自適應特性不夠優(yōu)化。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
為了解決現(xiàn)有技術中假負載電路存在的不具備自適應特性、器件多、精度低的問題，本發(fā)明提出了一種假負載電路，利用了電源中已有的電壓檢測和補償電路，在檢測單元電路中同時引入了輸出電壓和反饋補償器輸出電壓兩個變量，因而只需額外加入四個器件即可實現(xiàn)具有較高自適應度的動態(tài)假負載電路。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術方案:
一種簡單的自適應假負載電路，其特征在于:所述假負載電路包括電源自身的電壓反饋補償單元、比較單元、假負載本體和控制開關；所述電源自身的電壓反饋補償單元檢測輸出電壓值Vo，通過所述電源自身的電壓反饋補償單元的運算放大器與基準值作比較和補償，輸出電壓信號Vx;在所述電源自身的電壓反饋補償單元和控制開關之間連接比較單元，所述比較單元由穩(wěn)壓管及串聯(lián)電阻構(gòu)成；當輸出電壓值Vo與Vx的差超過控制開關的閾值電壓和比較單元上的電壓值之和時，則控制開關被驅(qū)動導通，假負載本體并聯(lián)到輸出電壓上，假負載本體接入工作；若兩者的差值低于閾值電壓和比較單元上的電壓值之和時，控制開關截止，假負載本體斷開。
[0007]其中，所述假負載本體是能量消耗器件，采用電阻、恒流源或恒功率源。所述控制開關單元是產(chǎn)生導通和截止兩種狀態(tài)的器件，所述控制開關采用三極管、場效應管等電子開關或機械開關。所述電源自身的電壓反饋補償單元由運算放大器、電壓基準電路組成，或者由穩(wěn)壓管、電阻電容補償網(wǎng)絡組成，或者由集成度更高的自帶穩(wěn)壓基準的集成芯片、電阻電容補償網(wǎng)絡組成。
[0008]進一步地，所述電源自身的電壓反饋補償單元包括運算放大器、電壓基準，假負載本體采用電阻R4，控制開關采用PNP三極管Ql，比較電路采用穩(wěn)壓二極管Vl和電阻Rl ;運算放大器比較基準電壓和輸出電壓Vo，得到運算放大器的輸出電壓Vx ;穩(wěn)壓二極管Vl的陰極通過電阻Rl與Ql的基極相連，陽極與運算放大器的輸出相連；假負載電阻R4—端接地，另一端與Ql的發(fā)射極相連；Q1的集電極與輸出電壓Vo相連。
[0009]進一步地，所述電源自身的電壓反饋補償單元包括運算放大器、電壓基準，假負載本體采用電阻R4，控制開關采用N溝道MOSFET管，比較電路采用穩(wěn)壓二極管Vl和電阻Rl ；運算放大器比較基準電壓和輸出電壓Vo，得到運算放大器的輸出電壓Vx ;穩(wěn)壓二極管Vl的陰極通過電阻Rl與N溝道MOSFET管的柵極相連，陽極與運算放大器的輸出相連；假負載電阻R4 —端接地，另一端與N溝道MOSFET管的漏極相連；N溝道MOSFET管的源極與輸出電壓Vo相連。
[0010]進一步地，所述電源自身的電壓反饋補償單元包括運算放大器、電壓基準，假負載本體采用電阻R4，控制開關采用NPN三極管Ql和PNP三極管Q2，比較電路采用穩(wěn)壓二極管Vl和電阻Rl ;運算放大器比較基準電壓和輸出電壓Vo，得到運算放大器的輸出電壓Vx ;穩(wěn)壓二極管Vl的陰極通過電阻Rl與輸出電壓Vo相連，陽極與Q2的集電極相連；Q2的基極與運算放大器的輸出相連，Q2的發(fā)射極與Ql的基極相連，Ql的集電極接地；假負載電阻R4一端與輸出電壓Vo相連,另一端與Ql的發(fā)射極相連。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明解決現(xiàn)有技術中假負載電路存在的不具備自適應特性、器件多、精度低的問題。本發(fā)明的假負載電路，利用了電源中已有的電壓檢測和補償電路，在檢測單元電路中同時引入了輸出電壓和反饋補償器輸出電壓兩個變量，因而只需額外加入四個器件即可實現(xiàn)具有較高自適應度的動態(tài)假負載電路。
[0012]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的自適應假負載電路的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明的自適應假負載電路的第一實施方式的電路圖；
圖3是本發(fā)明的自適應假負載電路的第二實施方式的電路圖；
圖4是本發(fā)明的自適應假負載電路的第三實施方式的電路圖；。
[0014]
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】及【具體實施方式】對本發(fā)明進一步說明。
[0016]如附圖1，本發(fā)明的自適應假負載電路包括電源自身的電壓反饋補償單元、比較單元、假負載本體和控制開關。
[0017]電源自身的電壓反饋補償單元檢測輸出電壓值，通過運算放大器與基準值作比較和補償，輸出一個電壓信號。此電壓信號可以反映輸出電壓的變化情況，通常用來和載波信號做比較，產(chǎn)生控制電源輸出穩(wěn)定的PWM信號。在本發(fā)明中，利用此運放產(chǎn)生的電壓信號，與輸出電壓進行比較。在它們之間存在比較單元，若兩者的差值超過閾值電壓，則控制開關被驅(qū)動導通，假負載本體并聯(lián)到輸出電壓上，假負載本體接入工作；若兩者的差值低于閾值電壓，控制開關截止，假負載本體斷開。
[0018]電源自身的電壓反饋補償單元可以是由運放、電壓基準或穩(wěn)壓管、電阻電容補償網(wǎng)絡組成的，也可由集成度更高的自帶穩(wěn)壓基準的集成芯片(例如TL431芯片)、電阻電容補償網(wǎng)絡組成。
[0019]比較單元由穩(wěn)壓管及串聯(lián)電阻構(gòu)成。
[0020]假負載本體是能量消耗器件，可采用電阻、恒流源或恒功率源。
[0021]控制開關單元可產(chǎn)生導通和截止兩種狀態(tài)的器件，所述的控制開關采用三極管、場效應管等電子開關或機械開關。
[0022]實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術方案是:
如圖2所示，運放ICl對電源自身的輸出電壓做比較和反饋補償，其輸出電壓Vx反映了電源輸出電壓的情況，當輸出負載增大，輸出電壓有下降的趨勢時，Vx電壓升高，電源閉環(huán)反饋電路會增大PWM占空比，使輸出電壓提高，維持輸出電壓恒定。當負載減小，輸出電壓有升高的趨勢時，Vx電壓降低，電源閉環(huán)反饋電路會減小PWM占空比，使輸出電壓降低，維持輸出電壓恒定。本發(fā)明將此Vx信號和輸出電壓信號Vo共同應用在假負載的比較單元中，以獲得更好的自適應特性。比較電路由三極管Q、電阻R4和穩(wěn)壓管Vl構(gòu)成，當電源的負載很輕時，輸出電壓Vo會升高，同時Vx會降低，當兩者的差值Vo-Vx>Vvl+Vbe時，觸發(fā)三極管Q導通，此時假負載R4接入到電源的輸出端，假負載發(fā)揮作用。當電源的負載較重時，輸出電壓Vo會降低，同時Vx會升高，當兩者的差值Vo-Vx〈Vvl+Vbe時，觸發(fā)三極管Q關斷，此時假負載R4與電源的輸出端斷開，假負載失去作用。從以上分析可知，此假負載電路同時感知Vo和Vx兩個信號，將Vo-Vx值與閾值Vvl+Vbe做比較，相比只檢測Vo的方式，具有更好的自適應響應速度。
[0023]通常，在運算放大器的連接輸出電壓Vo的輸入端和輸出端之間連接一個運放負反饋電路，如附圖2中的Z1，通常由電阻和電容組成，其作用是調(diào)節(jié)電源閉環(huán)控制的特性(增益和相位裕度)。
[0024]通常，采用串聯(lián)的電阻對輸出電壓Vo進行分壓后取分壓電壓值與基準電壓進行比較。加入R2和R3的話，方便調(diào)節(jié)輸出電壓的范圍。誤差放大器閉環(huán)的效果是使得輸入(+)和輸入㈠相等，如果沒有R2和R3，那么電源的輸出電壓Vo閉環(huán)后與輸入(+)的基準電壓相等，但是，這個基準電壓通常幅值較小，因此Vo也無法調(diào)大。如果有了 R2和R3，通過調(diào)節(jié)這兩個阻值可以靈活的增大Vo值。
[0025]本方法除了圖2所示的電路形式外，還可演化為其它電路形式，如可將三極管Q變化為M0SFET，如圖3所示。Ql還可以采用NPN三極管或N溝道M0SFET，電路如附圖4所示。此時還應該加入開關管Q2，它也可以是PNP三極管或P溝道M0SFET。
[0026]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種簡單的自適應假負載電路，其特征在于:所述假負載電路包括電源自身的電壓反饋補償單元、比較單元、假負載本體和控制開關；所述電源自身的電壓反饋補償單元檢測輸出電壓值Vo，通過所述電源自身的電壓反饋補償單元的運算放大器與基準值作比較和補償，輸出電壓信號Vx;在所述電源自身的電壓反饋補償單元和控制開關之間連接比較單元，所述比較單元由穩(wěn)壓管及串聯(lián)電阻構(gòu)成；當輸出電壓值Vo與Vx的差超過控制開關的閾值電壓和比較單元上的電壓值之和時，則控制開關被驅(qū)動導通，假負載本體并聯(lián)到輸出電壓上，假負載本體接入工作；若兩者的差值低于閾值電壓和比較單元上的電壓值之和時，控制開關截止，假負載本體斷開。
2.根據(jù)權利要求1所述的自適應假負載電路，其特征在于:所述假負載本體是能量消耗器件，采用電阻、恒流源或恒功率源。
3.根據(jù)權利要求1所述的自適應假負載電路，其特征在于:所述控制開關單元是產(chǎn)生導通和截止兩種狀態(tài)的器件，所述控制開關采用三極管、場效應管等電子開關或機械開關。
4.根據(jù)權利要求1所述的自適應假負載電路，其特征在于:所述電源自身的電壓反饋補償單元由運算放大器、電壓基準電路組成，或者由穩(wěn)壓管、電阻電容補償網(wǎng)絡組成，或者由集成度更高的自帶穩(wěn)壓基準的集成芯片、電阻電容補償網(wǎng)絡組成。
5.根據(jù)權利要求1所述的自適應假負載電路，其特征在于:所述電源自身的電壓反饋補償單元包括運算放大器、電壓基準，假負載本體采用電阻R4，控制開關采用PNP三極管Ql,比較電路采用穩(wěn)壓二極管Vl和電阻Rl ;運算放大器比較基準電壓和輸出電壓Vo，得到運算放大器的輸出電壓Vx ;穩(wěn)壓二極管Vl的陰極通過電阻Rl與Ql的基極相連，陽極與運算放大器的輸出相連；假負載電阻R4—端接地，另一端與Ql的發(fā)射極相連；Q1的集電極與輸出電壓Vo相連。
6.根據(jù)權利要求1所述的自適應假負載電路，其特征在于:所述電源自身的電壓反饋補償單元包括運算放大器、電壓基準，假負載本體采用電阻R4，控制開關采用N溝道MOSFET管，比較電路采用穩(wěn)壓二極管Vl和電阻Rl ;運算放大器比較基準電壓和輸出電壓Vo，得到運算放大器的輸出電壓Vx ;穩(wěn)壓二極管Vl的陰極通過電阻Rl與N溝道MOSFET管的柵極相連，陽極與運算放大器的輸出相連；假負載電阻R4 —端接地，另一端與N溝道MOSFET管的漏極相連；N溝道MOSFET管的源極與輸出電壓Vo相連。
7.根據(jù)權利要求1所述的自適應假負載電路，其特征在于:所述電源自身的電壓反饋補償單元包括運算放大器、電壓基準，假負載本體采用電阻R4，控制開關采用NPN三極管Ql和PNP三極管Q2，比較電路采用穩(wěn)壓二極管Vl和電阻Rl ;運算放大器比較基準電壓和輸出電壓Vo，得到運算放大器的輸出電壓Vx ;穩(wěn)壓二極管Vl的陰極通過電阻Rl與輸出電壓Vo相連，陽極與Q2的集電極相連；Q2的基極與運算放大器的輸出相連，Q2的發(fā)射極與Ql的基極相連，Ql的集電極接地；假負載電阻R4 —端與輸出電壓Vo相連，另一端與Ql的發(fā)射極相連。
8.根據(jù)權利要求7所述的自適應假負載電路，其特征在于:所述PNP三極管Q2替換為P溝道MOSFET管。
【文檔編號】H02M1/32GK104300773SQ201410551443
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權日:2014年10月17日
【發(fā)明者】佟強, 劉安濤, 王晨 申請人:深圳航天科技創(chuàng)新研究院
相關技術
網(wǎng)友詢問留言
已有0條留言
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！
1