专利名称：可调控输出电压的开关电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开关电源电压的可调控输出方法及开关电源。具体地说，开关电源具有外部可调控输出电压的功能，使开关电源在设定的工作电压范围内得到可控输出电压。
背景技术：
常见的开关电源具有固定的直流电压输出，其输出电压多为标准电压系列，如3伏、5伏、6伏、12伏等；或其输出电压依据实际使用要求输出非标系列的直流电压。开关电源的输出电压确定后，无论单路输出或是多路输出，一般均不提供输出电压调节功能。
开关电源其体积小、效率高等优点，得到了越来越广泛的应用，但其输出电压的不便调节，也对使用者造成一定的困扰。
开关电源的基本工作原理是对其输出电压进行取样，并将该取样电压与一参考电压相比较，根据两电压值的偏差量，由脉宽调制(PWM)功率控制电路对流经开关变压器的电流进行占空比控制，如输出电压值偏高，则降低占空比，如输出电压值偏低，则提高占空比。随着取样、控制的不断循环，便使输出电压稳定在期望的电压值上。输出电压确定后，其输出电压的取样电压，与参考电压的偏差值就得到确定，这正是开关电源的输出电压不便改变的原因。
发明内容
本发明开关电源可调控电压输出的方法是，为开关电源的取样误差放大电路增加外部控制功能，其基本思路就是可从外部对取样电压或参考电压进行改变，进而实现改变输出电压的目的，其实质就是取样电压值或参考电压值可随外部控制而改变。
从开关电源的基本原理可知，当开关电源的取样电压或参考电压改变，其与两者所形成的误差电压也改变，必然引起脉宽调制(PWM)功率控制电路的工作占空比变化，最终导致输出电压的改变。只有输出电压的改变，使取样电压与参考电压的误差保持在新的误差电压值上，这样，输出便稳定在新输出电压值上。
本发明的原理框图是图1。
参见图1。
由图1可见，具有可控输出电压的开关电源由如下部分构成一个输入整流滤波电路1，其作用在于将输入的交流电源变换为直流电源，并输出给开关变压器2；一个开关变压器2，其作用在于受脉宽调制(PWM)功率控制电路的控制，接通或阻断由输入整流滤波电路1接入的直流电源流经其初级绕组的电流，并将受初级绕组脉宽调制(PWM)的次级绕组上的电流输出至输出整流滤波电路3；一个输出整流滤波电路3，其作用在于将开关变压器2送来的受脉宽调制(PWM)的电流变换为直流电压并输出；一个误差放大电路6，其作用在于对输出整流滤波电路3输出的直流电压进行取样，并将取样电压与参考电压相比较，两者的误差电压经放大后输出至光电耦合器5；接入误差放大电路6的控制输入，可对误差放大电路6对输出整流滤波电路3输出的直流电压取样所得取样电压的改变进行控制，或影响误差放大电路6所接入的参考电压；
一个光电耦合器5，其作用在于将误差放大电路6送来的误差电压传输至脉宽调制(PWM)功率控制电路4，并在开关变压器2的初次级间形成电气隔离；一个脉宽调制(PWM)功率控制电路4，其作用在于接收来自经由光电耦合器5传输来的误差电压，并依此对输入整流滤波电路1输出至开关变压器2的电流进行通断占空比的控制，使输出整流滤波电路3的输出电压达到稳定状态。
从图1可见，输入整流滤波电路1的输入端接交流电源输入，其输出端与开关变压器2相连；开关变压器2的电源输入端与输入整流滤波电路1相连，其控制输入端与脉宽调制(PWM)功率控制电路4相连，其输出端接至输出整流滤波电路3；输出整流滤波电路3的输入端接至开关变压器2，其输出端与误差放大电路6的取样输入端相连；误差放大电路6的取样输入端与输出整流滤波电路3的输出端相连，其输出端接至光电耦合器5，误差放大电路6还具有外部控制端；光电耦合器5的输入端与误差放大电路6相连，其输出接至脉宽调制(PWM)功率控制电路4；脉宽调制(PWM)功率控制电路4的输入端与光电耦合器5相连，其输出端与开关变压器2相连。
整个开关电源的工作过程叙述如下当误差放大电压电路6未加入外部控制输入时，其对输出整流滤波电路3输出的直流电压进行取样，并与参考电压比较后，得到误差电压，该误差电压经光电耦合器5传输至脉宽调制(PWM)功率控制电路4，并由脉宽调制(PWM)功率控制电路4对流经开关变压器2的初级电流进行占空比控制，此时输出整流滤波电路3输出电压的高或低所对应的误差电压必然使得脉宽调制(PWM)功率控制电路4的占空比变化，在不断地取样调节的过程中，输出电压达到稳定，此时的输出电压值为V1，V1所对应的误差电压值为U1；当对误差放大电路6施加外部控制输入时，外部控制输入使误差放大电路6中原有的取样电压发生变化，因此而产生的误差电压使得脉宽调制(PWM)功率控制电路4输出的工作占空比发生变化，则输出整流滤波电路3的输出电压也发生变化，当输出电压变化后，对误差放大电路6因外部控制输入的施加而出现的取样电压变化产生新的误差电压值时，取样调节即达到新的平衡。输出电压达到稳定时的输出电压值为V2，V2所对应的误差电压值则为U2，也即当参考电压值相同情况下，无论是开关电源自身因素，还是由于外部控制因素，使误差放大电路6取得的取样电压发生改变时，脉宽调制(PWM)功率控制电路4均对工作占空比进行调整，使得从因此而改变的输出电压所得的取样电压与参考电压形成新的误差电压U2，则整个开关电源稳定在新的输出电压值上。所有不同输出电压的稳定均建立在脉宽调制(PWM)功率控制电路4所允许的占空比调节范围基础上。
从上述对本发明工作过程的描述可见，当未加入外部控制输入时，本发明所涉及的开关电源工作状况与一般开关电源的工作状况并无差异，由于对开关电源的误差放大电路6增加了外部控制输入，才使输入电压实现可调的目的。
从原理上讲，由于外部控制输入的作用，可使误差电压产生变化的任何电路，均适用于本发明。上述说明中是将外部控制输入直接作用于取样电压的改变，实现输出电压改变的目的，除此之外，将外部控制输入作用于参考电压的改变，虽非直接改变取样电压，但也会使误差电压产生变化，最终亦可实现输出电压改变的目的。
图1为本发明原理框图；图2为本发明实施例1的电路原理图；图3为本发明实施例2的电路原理图。
具体实施例方式
参见图2。
从图2可见，电阻R1至R6及可调电位器RP、稳压二极管DW及运算放大器A构成误差放大电路26，其输入端与输出端整流滤波电路23的输出端相连，其输出与光电耦合器25相连；光电耦合器25的输出接至脉宽调制(PWM)功率控制电路24；外部控制可施加于电位器RP，进而改变输入至运算放大器A反相端的取样电压值。
当未施加外部控制而电位器RP的中间抽头位置固定在某一点时，电阻R1及电位器RP的上端电阻与电位器RP的下端电阻R2形成对输出电压V0的分压，并作为取样电压U0接入运算放大器A的反相端；电阻R3及稳压管DW形成的参考电压Uf接入运算放大器A的同相端，两输入端电压的差异经运算放大器A放大后，形成误差电压UW，并由光电耦合器25接至脉宽调制(PWM)功率控制电路24，后者对工作占空比的调整，使得输出整流滤波电路23输出的电压V0对分压电路产生的取样电压U0与参考电压Uf所形成的误差电压，在不断地取样、放大、调整循环过程中得到稳定，则输出电压V0趋于稳定。
当施加外部控制改变电位器RP的中间抽头位置后，电阻R1及电位器RP的上端电阻与电位器RP的下端电阻及电阻R2所形成对输出电压V0的分压比改变，在输出电压V0未达到的稳定输出时，取样电压U0与参考电压Uf必然出现新的差异，经运算放大器A放大后，该误差电压由光耦合器25接至脉宽调制(PWM)功率控制电路24，后者对工作占空比的调整，使得输出整流滤波电路输出电压V0发生改变，此时使取样电压U0与参考电压Uf所形成的误差电压UW，在不断地取样、放大、调整循环过程中得到稳定，则输出电压V0趋于稳定。
由于电位器RP的调节是连续的，因而一定的范围内输出电压的改变也是连续的。
实施例1是将外部控制输入施加于取样电压端且连续可调的一种情况，同样，将外部控制输入施加于参考电压端，进行阶跃调整也是可行的，实施例2就是这样的一个实例。
参见图3。
电阻R1、R2构成固定分压回路，其对输出电压V0的取样电压接入三极管TR0的基极；稳压管DW0、DW1、DW2构成参考电压回路，其中DW0的电压值最高，DW2及DW1的电压值均低于DW0的电压值且互不相同，由DW1、DW2形成的参考电压依据控制三极管TR1、TR2的状态分别接入取样放大三极管TR0的发射极；稳压管DW1、DW2的接入与否，受控制三极管TR1、TR2的控制，当控制输入1及控制输入2的控制电压为零时，而稳压管DW1、DW2均不导通，仪稳压二极管DW0形成的参考电压接入三极管TR0，该参考电压与取样回路取得的取样电压经三极管TR0比较放大后驱动光电耦合器35，并由脉宽调制(PWM)功率控制电路34对占空比进行调整，使输出整流滤波电路33的输出电压发生改变，因而使取样回路取得的取样电压发生改变；取样电压与参考电压偏差越大，占空比改变越明显，输出电压变化也越显著，随着取样、调整的循环，取样电压值趋向参考电压值，形成稳定的误差电压，输出电压也趋向稳定，因控制三极管TR1和TR2均未导通，稳压管DW0的稳压值最高，此时的输出电压值也最高；当控制三极管TR1或TR2中有一受到控制输入的控制电压而导通时，稳压管DW1或DW2导通，由于其稳压值低于DW0形成的稳压值，则DW0不导通，而以DW1或DW2形成新的参考电压接入三极管TR0；由于DW1或DW2导通形成的参考电压低于DW0形成的参考电压，因此在取样、调整的循环后，输出电压稳定在低于原有输出电压的值上，且由于DW1与DW2的电压值不同，因此，由外部施加的控制输入电压分别加到控制三极管TR1及TR2时，可分别由输出整流滤波器电路33输出低于未加控制输入电压时输出电压值的两种不同的输出电压值。
综上所述，在开关电源占空比的工作范围内，对开关电源的误差放大电路中的取样回路或参考电压回路设置可调控输出电压的功能，均可实现使开关电源的输出电压在一定范围内得到改变的目的。
权利要求
1.一种开关电源电压可调控输出的方法，为开关电源的取样误差放大电路增加外部控制功能，可从外部对取样电压或参考电压进行改变。
2.一种可调控输出电压的开关电源，包括输入整流滤波电路(1)，开关变压器(2)，输出整流滤波电路(3)，脉宽调制(PWM)功率控制电路4，光电耦合器(5)，其连接关系是输入整流滤波电路(1)的输入端接交流电源输入，其输出端与开关变压器(2)相连；开关变压器(2)的电源输入端与输入整流滤波电路(1)相连，其控制输入端与脉宽调制(PWM)功率控制电路(4)相连，其输出端接至输出整流滤波电路(3)；输出整流滤波电路(3)的输入端接至开关变压器(2)，其输出端与误差放大电路(6)的取样输入端相连；光电耦合器(5)的输入端与误差放大电路(6)相连，其输出接至脉宽调制(PWM)功率控制电路4；脉宽调制(PWM)功率控制电路(4)的输入端与光电耦合器(5)相连，其输出端与开关变压器(2)相连，其特征在于还包括带外部控制输入的误差放大电路(6)，其作用在于对输出整流滤波电路(3)输出的直流电压进行取样，并将取样电压与参考电压相比较，两者的误差电压经放大后输出至光电耦合器5，并可根据外部控制输入改变开关电源输出电压的取样值或与误差电压比较的参考电压值。
3.根据权利要求2所述的一种可调控输出电压的开关电源，其特征在于由电阻R1至R6及可调电位器RP、稳压二极管DW及运算放大器A构成误差放大电路，其输入端与输出端整流滤波电路的输出端相连，其输出与光电耦合器相连；光电耦合器的输出接至脉宽调制(PWM)功率控制电路；外部控制可施加于电位器RP，进而改变输入至运算放大器A反相端的取样电压值。
4.根据权利要求2所述的一种可调控输出电压的开关电源，其特征在于所述的误差放大电路包括电阻R1、R2构成固定分压回路，其对输出电压V0的取样电压接入三极管TR0的基极；稳压管DW0、DW1、DW2构成参考电压回路，由DW1、DW2形成的参考电压依据控制三极管TR1、TR2的状态分别接入取样放大三极管TR0的发射极。
全文摘要
本发明根据开关电源的技术特点，为开关电源的取样误差放大电路增加外部控制功能，其基本思路就是可从外部对取样电压或参考电压进行改变，进而实现改变输出电压的目的，其实质就是取样电压值或参考电压值可随外部控制而改变。
文档编号H02M3/28GK1713500SQ20041002436
公开日2005年12月28日 申请日期2004年6月14日 优先权日2004年6月14日
发明者林耀亮, 曾庆将, 胥进舟, 张鹰 申请人:厦门华侨电子企业有限公司