专利名称：隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路。属于电力电子技 术领域。
背景技术：
目前，绝大多数隔离型反激变流器的反馈电路是由光耦和电压基准组成， 或者是由辅助绕组和取样滤波电路组成。前者取输出端电压，经分压再与电压 基准比较，使得电压基准阴极电位变化，从而改变流过光耦二极管的电流，进 而改变光耦三极管电流，最终改变误差放大器的误差电压。此种电路稳压效果
好，但是光耦的电流传输比(CTR)会随着时间和高温衰减，使电路不稳定， 而且外围器件较多、使用不便(光耦无法与电压控制芯片集成在一起)。后一 种电压采样及反馈电路是采样辅助绕组上的反馈电压，此反馈电压会随着输出 电压的升高而变大，经过取样滤波电路变成直流电压，再经分压连接到误差放 大器的输入端。此种电路结构简单，但稳压效果不好，而且会增大变压器的体 积。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电 路，以克服现有的隔离型反激变流器存在光耦CTR衰减、电路体积大、外围 器件较多等问题。
为达到上述目的，本发明的隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路， 其反激变流器包括变压器，与变压器原边并联的吸收电路，接在变压器原边的 开关管和接在变压器副边的二极管，原边反馈闭环控制电路包括采样保持电 路、运算电路、电流补偿电路和PWM控制及驱动电路，闭环反馈控制点为变 压器原边线圈与开关管漏极的连接点，采样保持电路的输入端与开关管的漏极 相连，采样保持电路的输出端与运算电路的正向输入端相连，电流补偿电路的 输入端与开关管的源极相连，电流补偿电路的输出端与运算电路的一个负向输 入端相连，运算电路的另一个负向输入端与反激变流器的直流输入端相连，运 算电路的输出端与PWM控制及驱动电路的输入端相连，PWM控制及驱动电 路的输出端与开关管的栅极相连。
本发明的隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路的工作原理为当反 激变流器的开关管关断时，开关管漏极电压为输入电压与变压器副边电压反射回原边的电压之和，用采样保持电路采样开关管的漏极电压，采样到这个电压 值后接到运算电路的正向输入端，接着减去输入电压分量，再减去电流补偿电
路的输出电压，然后通过PWM控制与驱动电路来驱动开关管工作。电流补偿 电路的作用是防止在大负载条件下输出电压产生较大的下跌，它通过采样串联 在开关管源极的电阻电压值来获得电流信号，然后通过放大、滤波转化成直流 信号，即电流补偿值。此电压值将在较大负载时提高变压器原边电压，以提高 负载调整率。
本发明的有益效果是，控制电路所用的元器件都可以集成到一起，经过与 控制芯片集成在一起，外围电路将得到很大的简化，变压器的体积和整个电路 的体积也会减小。
该隔离型反激变流器没有使用光耦和辅助绕组，从而不存在光耦CTR衰 减的问题，还能简化变压器，通过把控制电路集成到PWM控制芯片中去可以 大大简化外围电路。
图1是隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路原理框图。 图2是隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路具体实施电路图。 图3是控制电路的工作波形图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图l，隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，其反激变流器包 括变压器T1，与变压器原边并联的吸收电路F5，接在变压器原边的开关管S1 和接在变压器副边的二极管Dl，原边反馈闭环控制电路包括采样保持电路Fl、 运算电路F3、电流补偿电路F2和PWM控制及驱动电路F4，闭环反馈控制点 为变压器Tl原边线圈与开关管Sl漏极的连接点，采样保持电路Fl的输入端 与开关管S1的漏极相连，采样保持电路F1的输出端与运算电路F3的正向输 入端相连，电流补偿电路F2的输入端与开关管S1的源极相连，电流补偿电路 F2的输出端与运算电路F3的一个负向输入端相连，运算电路F3的另一个负 向输入端与反激变流器的直流输入端相连，运算电路F3的输出端与PWM控 制及驱动电路F4的输入端相连，PWM控制及驱动电路F4的输出端与开关管 Sl的栅极相连。
图2是隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路具体实施电路图。图例 中采样保持电路F1包括采样保持器U4、运算放大器U2、比较器U3，单稳
5触发器U5和相应的阻容元件，运算放大器U2的正向输入端与电阻R9的一端、 电阻R8的一端及采样保持器U4的输入端相连，电阻R9的另一端接地，电阻 R8的另一端接开关管Sl的漏极，运算放大器U2的正供电电源端接正直流电 源，负供电电源端接负直流电源，运算放大器U2的负向输入端与其输出端及 电阻RIO的一端相连，电阻RIO的另一端与电容C4和比较器U3的负向输入 端相连，电容C4的另一端接地，比较器U3的正向输入端与电阻R14和电阻 R15的连接点相连，电阻R14的另一端与电阻R13和电阻R12的连接点相连， 电阻R12的另一端接直流电源，电阻R13的另一端接地，电阻R15的另一端 与比较器U3的输出集电极、单稳触发器U5的一个输入端及电阻Rll的一端 相连，电阻Rll的另一端与比较器U4的正供电电源端及直流电源相连，比较 器U3的输出发射极与负供电电源端接地，单稳触发器U5的另一个输入端、 时钟输入端和正供电电源端共同接直流电源，单稳触发器U5的参考地端接地， 单稳触发器U5的定时电容端与电阻R16和电容C5的连接点相连，电阻R16 的另一端与直流电源相连，电容C5的另一端接地，单稳触发器U5的定时电 容参考端接地，单稳触发器U5的正相输出端与采样保持器U4的采样保持触 发端相连，采样保持器U4的公共电压参考端接地，采样保持器U4的正供电 电源端接正直流电源，采样保持器U4的负供电电源端接负直流电源。
运算电路F3包括运算放大器U7A、运算放大器U8A和相应的阻容元件， 运算放大器U7A的正向输入端与电阻R6和电阻R7的一端相连，电阻R7的 另一端接地，电阻R6的另一端为运算电路F3的正向输入端，且与采样保持器 U4的输出端相连，运算放大器U7A的负向输入端与电阻R5和电阻R4的一端 相连，电阻R4的另一端为运算电路F3的一个反向输入端，且与直流输入电源 Uin相连，运算放大器U7A的正供电电源端接正直流电源，运算放大器U7A 的负供电电源端接负直流电源，电阻R5的另一端与电阻R23的一端及运算放 大器U7A的输出端相连，电阻R23的另一端与电阻R24及运算放大器U8A的 正向输入端相连，电阻R24的另一端接地，运算放大器U8A的负向输入端与 电阻R22和电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端为运算电路的另一个负 向输入端，电阻R22的另一端与运算放大器U8A的输出端相连，运算放大器 U8A的输出端为运算电路F3的输出端，运算放大器U8A的正供电电源端接正 直流电源，运算放大器U8A的负供电电源端接负直流电源。
电流补偿电路F2包括运算放大器U6A和相应的阻容元件，电阻R18的一 端为电流补偿电路F2的输入端，电阻R18与电容C6以及运算放大器U6A的正向输入端相连，电容C6的另一端接地，运算放大器U6A的负向输入端与电 阻R20和电阻R19的一端相连，电阻R20的另一端接地，电阻R19的另一端 与运算放大器U6A的输出端相连，运算放大器U6A的输出端为电流补偿电路 F2的输出端，运算放大器U6A的正供电电源端接正直流电源，运算放大器U6A 的负供电电源端接负直流电源。
在具体实施例中，PWM控制及驱动电路F4采用UC3842芯片。运算放大 器U2选用LM318，比较器U3选用LM311JG，采样保持器U4选用AD781， 单稳触发器U5选用74LS123 ，运算放大器U6A、U7A和U8A分别选用LM358， 开关管Sl选用功率MOSFET。
隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路的工作过程如下(工作波形如 图3所示)
在MOSFET关断时，其漏极电压为输入电压Uin加上变压器Tl副边反射 回原边的电压(如图3中MOSFET漏极电压Usw所示)。MOSFET漏极电压 通过电阻R8、 R9分压以降低电压大小(如图3中(1/3) Usw所示)。再通过 采样保持器AD781进行采样，采样保持逻辑信号由运算放大器LM318、比较 器LM3UJG和单稳触发器74LS123共同产生，其过程为经电阻分压过后的 MOSFET漏极电压通过由运算放大器LM318组成的电压跟随器，经过RC延 迟电路R10、 C4，再经过由比较器LM311组成的滞回比较器实现反向，此时 已经成为延迟一定时间的逻辑信号，最后经过单稳触发器74LS123，产生一个 比MOSFET漏极电压延迟一定时间、脉宽可调的采样保持逻辑信号(如图3 中采样保持逻辑信号所示)。此逻辑信号输入到采样保持器AD781的采样保持 触发端，经采样保持后(电压波形如图3中采样保持器输出所示)输入到运算 电路电阻R6的一端，反激变流器的直流输入电压Uin输入到电阻R4的一端， 运算放大器U6A的输出电压输入到电阻R21的一端。经两次相减后的电压经 过电阻R25、R26分压，再输入到UC3842内部误差放大器的外接阻容元件R27、 C8，最后通过PWM控制芯片UC3842来产生PWM驱动电压并控制MOSFET。 电流补偿电路取自电阻R17上的电压，然后经过由运算放大器U6A组成的放 大电路产生电流补偿信号。电容C6用于滤波，增加电流补偿电路的目的是提 高负载调整率。
权利要求
1.隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，其反激变流器包括变压器(T1)，与变压器原边并联的吸收电路(F5)，接在变压器原边的开关管(S1)和接在变压器副边的二极管(D1)，其特征是原边反馈闭环控制电路包括采样保持电路(F1)、运算电路(F3)、电流补偿电路(F2)和PWM控制及驱动电路(F4)，闭环反馈控制点为变压器(T1)原边线圈与开关管(S1)漏极的连接点，采样保持电路(F1)的输入端与开关管(S1)的漏极相连，采样保持电路(F1)的输出端与运算电路(F3)的正向输入端相连，电流补偿电路(F2)的输入端与开关管(S1)的源极相连，电流补偿电路(F2)的输出端与运算电路(F3)的一个负向输入端相连，运算电路(F3)的另一个负向输入端与反激变流器的直流输入端相连，运算电路(F3)的输出端与PWM控制及驱动电路(F4)的输入端相连，PWM控制及驱动电路(F4)的输出端与开关管(S1)的栅极相连。
2. 根据权利要求1所述的隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路， 其特征是采样保持电路(Fl)包括采样保持器(U4)、运算放大器(U2)、 比较器(U3),单稳触发器(U5)和相应的阻容元件，运算放大器(U2)的正 向输入端与电阻R9的一端、电阻R8的一端及采样保持器(U4)的输入端相 连，电阻R9的另一端接地，电阻R8的另一端接开关管(Sl)的漏极，运算 放大器(U2)的负向输入端与其输出端及电阻RIO的一端相连，电阻R10的 另一端与电容C4和比较器(U3)的负向输入端相连，电容C4的另一端接地， 比较器(U3)的正向输入端与电阻R14和电阻R15的连接点相连，电阻R14 的另一端与电阻R13和电阻R12的连接点相连，电阻R12的另一端接直流电 源，电阻R13的另一端接地，电阻R15的另一端与比较器(U3)的输出集电 极、单稳触发器(U5)的一个输入端及电阻Rll的一端相连，电阻Rll的另 一端与比较器(U4)的正供电电源端及直流电源相连，比较器(U3)的输出 发射极与负供电电源端接地，单稳触发器(U5)的另一个输入端、时钟输入端 和正供电电源端共同接直流电源，单稳触发器(U5)的参考地端接地，单稳触 发器(U5)的定时电容端与电阻R16和电容C5的连接点相连，电阻R16的另 一端与直流电源相连，电容C5的另一端接地，单稳触发器(U5)的定时电容 参考端接地，单稳触发器(U5)的正相输出端与采样保持器(U4)的采样保 持触发端相连，采样保持器(U4)的公共电压参考端接地。
3. 根据权利要求1所述的隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，其特征是运算电路(F3)包括运算放大器(U7A)、运算放大器(U8A)和相 应的阻容元件，运算放大器(U7A)的正向输入端与电阻R6和电阻R7的一 端相连，电阻R7的另一端接地，电阻R6的另一端为运算电路(F3)的正向 输入端，且与采样保持器(U4)的输出端相连，运算放大器(U7A)的负向输 入端与电阻R5和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端为运算电路(F3)的 一个反向输入端，且与直流输入电源(Uin)相连，电阻R5的另一端与电阻 R23的一端及运算放大器(U7A)的输出端相连，电阻R23的另一端与电阻 R24及运算放大器(U8A)的正向输入端相连，电阻R24的另一端接地，运算 放大器(U8A)的负向输入端与电阻R22和电阻R21的一端相连，电阻R21 的另一端为运算电路的另一个负向输入端，电阻R22的另一端与运算放大器 (U8A)的输出端相连，运算放大器(U8A)的输出端为运算电路(F3)的输 出端。
4. 根据权利要求1所述的隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，其 特征是电流补偿电路(F2)包括运算放大器(U6A)和相应的阻容元件，电 阻R18的一端为电流补偿电路(F2)的输入端，电阻R18与电容C6以及运算 放大器(U6A)的正向输入端相连，电容C6的另一端接地，运算放大器(U6A) 的负向输入端与电阻R20和电阻R19的一端相连，电阻R20的另一端接地， 电阻R19的另一端与运算放大器(U6A)的输出端相连，运算放大器(U6A) 的输出端为电流补偿电路(F2)的输出端。
5. 根据权利要求1所述的隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，其 特征是PWM控制及驱动电路(F4)为UC3842芯片。
全文摘要
本发明公开的隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，其反激变流器包括变压器，与变压器原边并联的吸收电路，接在变压器原边的开关管和接在变压器副边的二极管，原边反馈闭环控制电路包括采样保持电路、运算电路、电流补偿电路和PWM控制及驱动电路。它利用采样保持电路采样开关管关断时的漏极电压，并用运算电路依次减去输入电压分量和电流补偿电压，最终由PWM控制及驱动电路控制开关管。本发明没有使用光耦和辅助绕组，从而不存在光耦CTR衰减的问题，还能简化变压器，通过把控制电路集成到主控制芯片中去可以简化外围电路。
文档编号H02M3/335GK101588131SQ200910099500
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月11日 优先权日2009年6月11日
发明者何湘宁, 吴建德, 李武华, 肖建国 申请人:浙江大学