一种开关电源的制作方法_2

文档序号:9379407阅读:来源:国知局
附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0049]参见图1,本发明实施例公开了一种开关电源,以保证开关电源输出的稳压值或稳流值可以根据负载的充电需求进行灵活的设定,包括主电路100、驱动控制电路200、电压环控制电路300、电流环控制电路400和可调电压源500,其中:
[0050]电压环控制电路300和电流环控制电路400都具有被控量输入端、被控量期望值输入2而和控制M输出立而;
[0051 ] 可调电压源500输出的可调电压信号Vf与主电路100输出的电压信号Vo叠加后送入电压环控制电路300的被控量输入端;主电路100期望输出的电压信号Vref送入电压环控制电路300的被控量期望值输入端;
[0052]主电路100输出的电流信号1送入电流环控制电路400的被控量输入端;可调电压源500输出的可调电压信号Vf与主电路100期望输出的电流信号Iref叠加后送入电流环控制电路400的被控量期望值输入端;
[0053]电压环控制电路300和电流环控制电路400的控制量输出端经驱动控制电路200连接到主电路100中的开关管的控制端。
[0054]本实施例利用电压环控制电路300和电流环控制电路400控制主电路100工作在稳压或稳流状态,并利用可调电压源500输出的可调电压信号Vf同时控制电压环控制电路300和电流环控制电路400的输出,该输出通过驱动控制电路200控制主电路100中的开关管动作,使得主电路100输出的稳压值和稳流值可以随着可调电压信号Vf的变化而变化,且不会出现过功率的情况,满足了用户的多样化需求。
[0055]为了更清楚的描述本实施例所述的技术方案,下面对其工作原理进行详述。
[0056]电压环控制电路300和电流环控制电路400都属于闭环控制系统,闭环控制系统的基本思想是按照被控量偏离期望值的相反方向改变控制量,力图消除或减小被控量的实际值与期望值之间的偏差。
[0057]所述基本思想具体到电压环控制电路300上,就是:以可调电压源500输出的可调电压信号Vf与主电路100输出的电压信号Vo的叠加信号作为被控量,送入电压环控制电路300的被控量输入端;同时,以主电路100期望输出的电压信号Vref作为被控量的期望值,送入电压环控制电路300的被控量期望值输入端。电压环控制电路300按照被控量偏离期望值的相反方向改变自身输出,该输出经过驱动控制电路200控制主电路100中的开关管动作,使得主电路100工作在设定的稳压状态。
[0058]所述基本思想具体到电流环控制电路400上,就是:以可调电压源500输出的可调电压信号Vf与主电路100期望输出的电流信号Iref的叠加信号作为被控量的期望值,送入电流环控制电路400的被控量期望值输入端;同时,以主电路100输出的电流信号1作为被控量,送入电流环控制电路400的被控量输入端。电流环控制电路400按照被控量偏离期望值的相反方向改变自身输出,该输出经过驱动控制电路200控制主电路100中的开关管动作,使得主电路100工作在设定的稳流状态。
[0059]主电路100期望输出的电压信号Vref和期望输出的电流信号Iref始终维持不变。
[0060]当主电路100工作在稳压状态时,电压环控制电路300始终朝着Vf+Vo = Vref的目标状态对主电路100输出的电压信号Vo进行调节。在该调节过程中,若可调电压源500输出的可调电压信号Vf改变,则电压环控制电路300期望输出的电压信号Vref也会随之改变,而影响到电压环控制电路300的输出,利用电压环控制电路300的输出对主电路100的控制,就可以使主电路100输出的电压信号Vo稳定在Vo = Vref-Vf的值,随着Vf在一定范围内调节实现了 Vo也在一定范围内灵活设定;与此同时,电流环控制电路400会朝着1 = Iref+Vf的目标状态来控制主电路100,以保证电流环控制电路400设定的最大电流值可以随着电压信号Vo的调节而变化。
[0061 ] 当主电路100工作在稳流状态时,电流环控制电路400始终朝着Iref+Vf = 1的目标状态对主电路100输出的电流信号1进行调节。在该调节过程中,若可调电压源500输出的可调电压信号Vf改变,则电流环控制电路400期望输出的电流信号Iref也会随之改变,而影响到电压环控制电路300的输出,利用电流环控制电路400的输出对主电路100的控制,就可以使主电路100输出的电流信号1稳定在1 = Iref+Vf的值,随着Vf在一定范围内调节实现了 1也在一定范围内灵活设定;与此同时,电压环控制电路300会朝着Vo = Vref-Vf的目标状态来控制主电路100,以保证电压环控制电路400设定的最大电压值随着电流信号1的调节而变化。
[0062]并且,在维持主电路100期望输出的电压信号Vref和期望输出的电流信号Iref不变的情况下,若是调大可调电压源500输出的可调电压信号Vf,则主电路100输出的电压信号Vo会随之降低,同时主电路100输出的电流信号1会逐渐升高;反之亦然。可见,本实施例在输出电压信号Vo较高时允许输出电流信号1降低,在输出电流信号1较高时允许输出电压信号Vo降低,这就不会出现过功率的情况。
[0063]相较于现有的开关电源产品,由于本实施例使主电路100输出的稳压值和稳流值可以在较宽的范围内灵活设定,而且不会出现过功率的情况,因而可以充分满足某一功率等级以内的各种负载的供电需求,大大提高了单一开关电源产品的适用范围。
[0064]下面,对本实施例所述技术方案中各组成部件的拓扑结构进行说明。
[0065]I)关于电压环控制电路300
[0066]仍参见图1,电压环控制电路300包括第一集成运放Ul、第一补偿网络301、第一电阻Rl和第二电阻R2,其中:
[0067]第一电阻Rl和第二电阻R2用于将主电路100输出的电压信号Vo与可调电压源500输出的可调电压信号Vf叠加后送入第一集成运放Ul的反相输入端;
[0068]第一集成运放Ul的反相输入端作为电压环控制电路300的被控量输入端;第一集成运放Ul的输出端作为电压环控制电路300的输出端,第一集成运放Ul的同相输入端作为电压环控制电路300的被控量期望值输入端;
[0069]第一补偿网络301连接在第一集成运放Ul的输出端与反相输入端之间,用于控制环路响应的速度。
[0070]2)关于电流环控制电路400
[0071]仍参见图1,电流环控制电路400的拓扑结构与电压环控制电路300类似,包括第二集成运放U2、第二补偿网络401、第三电阻R3和第四电阻R4,其中:
[0072]第三电阻R3和第四电阻R4用于将主电路100期望输出的电流信号Iref与可调电压源500输出的可调电压信号Vref叠加后送入第二集成运放U2的同相输入端;
[0073]第二集成运放U2的反向输入端、同相输入端和输出端分别对应电流环控制电路400的被控量输入端、被控量期望值输入端和控制量输出端;
[0074]第二补偿网络401连接在第二集成运放U2的输出端与反相输入端之间,用于控制环路响应的速度。
[0075]3)关于可调电压源500
[0076]可调电压源500可以采用输出的可调电压信号Vf与可调电压源500的基准电压信号成比例的电压源,如图2所示,可调电压源500包括基准电源503、第一分压电阻电路501和第二分压电阻电路502,其中:
[0077]基准电源503具有基准端Vr,用于输出固定幅值的基准电压信号Vr ;
[0078]第一分压电阻电路501 —端作为可调电压源500的输出端,另一端接基准电源503的基准端Vr ;
[0079]第
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