一种隔离线性调整输出的电源电路的制作方法

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种隔离线性调整输出的电源电路。

背景技术：

在高频开关电源领域，输出电压调节信号放置在输出功能电路一侧。实际上，高频开关电源的输入和输出往往是电气上隔离的，因此当用户给出的电压调节信号与输入共地时，无法实现输出电压调节。当发生这种情况时，用户只有两种方法：

方法1：将电源输出地与输入地共地，以实现调节输出电压的功能，但牺牲了输入和输出隔离的功能，这在有安全性要求的场合是不允许的；

方法2：用户将输出电压信号通过隔离芯片传递到输出侧，不但增加了用户的设计难度，而且无法实现宽范围线性调节。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种隔离线性调整输出的电源电路，以解决现有技术的电源电路安全性低以及无法实现宽范围线性调节的问题。

本实用新型实施例提供一种隔离线性调整输出的电源电路，包括：信号输入单元、信号调幅单元、光电隔离单元、信号整定单元和信号保护单元；所述信号输入单元的输出端与所述信号调幅单元的输入端连接，所述信号调幅单元的输出端与所述光电隔离单元的输入端连接，所述光电隔离单元的输出端与所述信号整定单元的输入端连接，所述信号保护单元与所述信号整定单元的输出端连接，所述信号调幅单元、所述信号整定单元和所述信号保护单元分别接不同的地。

进一步，所述信号调幅单元包括：第一运放、第一电阻、第二电阻、第一可调电阻和第一供电电源；其中，所述信号输入单元的第一输出端连接所述第一运放的同相输入端，所述信号输入单元的第二输出端连接所述第一运放的负极管脚；所述第一运放的输出端连接所述第二电阻的一端，所述第一运放的正极管脚连接所述第一供电电源，所述第一运放的负极管脚连接所述光电隔离单元的负极输入端，并且所述第一运放的负极管脚接地；所述第二电阻的另一端连接所述光电隔离单元的正极输入端；所述第一电阻的一端连接所述第一运放的负极管脚，所述第一电阻的另一端连接所述第一运放的反相输入端；所述第一可调电阻的一端连接所述第一运放的反相输入端，所述第一可调电阻的另一端连接所述第一运放的输出端。

进一步，所述信号调幅单元还包括：第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述信号输入单元的第一输出端，所述第三电阻的另一端连接所述第一运放的同相输入端。

进一步，所述信号调幅单元还包括：第一电容，所述第一电容的一极板连接所述第一运放的正极管脚，所述第一电容的另一极板连接所述第一运放的负极管脚；和/或，所述信号调幅单元还包括：第二电容，所述第二电容的一极板连接所述第二电阻的另一端，所述第二电容的另一极板连接所述第一运放的负极管脚。

进一步，所述信号整定单元包括：第四电阻、第五电阻、第二可调电阻、第二运放、第三运放、二极管、第六电阻和第二供电电源；其中，所述光电隔离单元的发射极分别连接所述第二运放的同相输入端和所述第四电阻的一端，所述光电隔离单元的集电极连接所述第二运放的正极管脚；所述第四电阻的另一端连接所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接所述第二运放的负极输入端；所述第二运放的输出端连接所述第三运放的正极输入端，所述第二运放的正极管脚连接所述第二供电电源，所述第二运放的负极管脚连接所述第四电阻的另一端，并且所述第二运放的负极管脚接地；所述第二可调电阻的一端连接所述第二运放的反相输入端，所述第二可调电阻的另一端连接所述第二运放的输出端；所述第三运放的反相输入端连接所述第三运放的输出端，所述第三运放的输出端连接所述二极管的正极；所述二极管的负极连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接输出信号点。

进一步，所述信号整定单元还包括：第七电阻，所述第七电阻的一端连接所述光电隔离单元的集电极，所述第七电阻的另一端连接所述第二运放的正极管脚。

进一步，所述信号保护单元包括：第八电阻、第九电阻、第十电阻和基准电压源；其中，所述第八电阻的一端连接所述二极管的负极，所述第八电阻的另一端连接所述基准电压源的输出端；所述第九电阻的一端连接所述基准电压源的输出端，所述第九电阻的另一端连接所述基准电压源的基准端；所述第十电阻的一端连接所述基准电压源的基准端，所述第十电阻的另一端连接所述基准电压源的接地端；所述基准电压源的接地端接地。

进一步，所述信号保护单元还包括：第三电容，所述第三电容的一极板连接所述基准电压源的基准端，所述第三电容的另一极板连接所述基准电压源的接地端。

进一步，还包括：输出电压控制单元，所述输出电压控制单元包括：第四运放、第十一电阻、第十二电阻、输出电压监测器和所述第二供电电源；其中，所述第四运放的反相输入端连接所述二极管的负极，所述第四运放的同相输入端连接所述基准电压源的接地端，所述第四运放的正极管脚连接所述第二供电电源，所述第四运放的输出端输出控制信号；所述第十一电阻的一端连接所述第四运放的同相输入端，所述第十一电阻的另一端与所述输出电压监测器连接；所述第十二电阻的一端连接所述第四运放的同相输入端，所述第十二电阻的另一端连接所述第四运放的负极管脚；或者，所述第四运放的同相输入端连接所述二极管的负极，所述第四运放的反相输入端连接所述基准电压源的接地端，所述第四运放的正极管脚连接所述第二供电电源，所述第四运放的输出端输出控制信号；所述第十一电阻的一端连接所述第四运放的反相输入端，所述第十一电阻的另一端与所述输出电压监测器连接；所述第十二电阻的一端连接所述第四运放的反相输入端，所述第十二电阻的另一端连接所述第四运放的负极管脚。

进一步：还包括：输出电压控制单元，所述输出电压控制单元包括：第四运放、第十一电阻、第十二电阻、输出电压监测器和第三供电电源；其中，所述第四运放的反相输入端连接所述二极管的负极，所述第四运放的同相输入端连接所述基准电压源的接地端，所述第四运放的正极管脚连接所述第三供电电源，所述第四运放的输出端输出控制信号；所述第十一电阻的一端连接所述第四运放的同相输入端，所述第十一电阻的另一端与所述输出电压监测器连接；所述第十二电阻的一端连接所述第四运放的同相输入端，所述第十二电阻的另一端连接所述第四运放的负极管脚；或者，所述第四运放的同相输入端连接所述二极管的负极，所述第四运放的反相输入端连接所述基准电压源的接地端，所述第四运放的正极管脚连接所述第三供电电源，所述第四运放的输出端输出控制信号；所述第十一电阻的一端连接所述第四运放的反相输入端，所述第十一电阻的另一端与所述输出电压监测器连接；所述第十二电阻的一端连接所述第四运放的反相输入端，所述第十二电阻的另一端连接所述第四运放的负极管脚。

这样，本实用新型实施例中，该电源电路的信号调幅单元、信号整定单元和信号保护单元不共地，安全性高，并且信号调幅单元和光电隔离单元将信号进行隔离线性处理，使该电源电路可在较宽范围内实现输出电压的线性调节。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例的隔离线性调整输出的电源电路的电路图；

图2是本实用新型另一实施例的隔离线性调整输出的电源电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种隔离线性调整输出的电源电路。如图1所示，为本实用新型一实施例的隔离线性调整输出的电源电路的电路图。该隔离线性调整输出的电源电路具体包括：信号输入单元1、信号调幅单元2、光电隔离单元3、信号整定单元4和信号保护单元5。信号输入单元1的输出端与信号调幅单元2的输入端连接。信号调幅单元2的输出端与光电隔离单元3的输入端连接。光电隔离单元3的输出端与信号整定单元4的输入端连接。信号保护单元5与信号整定单元4的输出端连接。信号调幅单元2、信号整定单元4和信号保护单元5分别接不同的地。

具体的，信号输入单元1用于输入并处理信号。该信号由用户给出，可以是数字信号，也可以是模拟信号。信号输入单元1包括信号处理器11，可根据不同信号进行相应的处理。例如，信号是模拟信号，则采用滤波处理；信号是数字信号，则采用整流和滤波处理。

信号调幅单元2用于根据调压信号的范围，确定输入侧的信号的幅度，同时减小信号传递损失。

具体的，信号调幅单元2包括：第一运放N1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一可调电阻RT1和第一供电电源VCC1。其中，信号输入单元1的第一输出端连接第一运放N1的同相输入端，信号输入单元1的第二输出端连接第一运放N1的负极管脚。第一运放N1的输出端连接第二电阻R2的一端，第一运放N1的正极管脚连接第一供电电源VCC1，第一运放N1的负极管脚连接光电隔离单元3的负极输入端，并且第一运放N1的负极管脚接地。第二电阻R2的另一端连接光电隔离单元3的正极输入端。第一电阻R1的一端连接第一运放N1的负极管脚，第一电阻R1的另一端连接第一运放N1的反相输入端。第一可调电阻RT1的一端连接第一运放N1的反相输入端，第一可调电阻RT2的另一端连接第一运放N1的输出端。

该输入侧的信号调幅通过第一运放N1和第一可调电阻RT1，第一电阻R1实现。应当理解的是，本技术方案中提到的电阻，若未特殊限定，则为固定电阻。输入信号接入第一运放N1的同相输入端，第一可调电阻RT1和第一电阻R1确定信号的放大比例系数，第一运放N1输出的信号的大小是输入的信号的(1+RT1/R1)倍。调幅后的输入侧信号经过第二电阻R2的限制，转化为合适的电流信号。这个信号传递到输出侧控制输出电压的大小。第一供电电源VCC1是一种稳定的供电电源，并与输入侧共地。

优选的，该信号调幅单元2还包括：第三电阻R3。第三电阻R3的一端连接信号输入单元1的第一输出端，第三电阻R3的另一端连接第一运放N1的同相输入端。输入信号通过第三电阻R3接入第一运放N1的同相输入端，如果输入信号过大，可以在第三电阻R3之前设置分压器，降低输入信号幅度。因此，该第三电阻R3可以起到保护电路安全、优化参数、防止噪声烦扰等作用。

优选的，信号调幅单元2还包括：第一电容C1。第一电容C1的一极板连接第一运放N1的正极管脚，第一电容C1的另一极板连接第一运放N1的负极管脚。第一电容C1起到稳定第一供电电源VCC1向第一运放N1的供电的作用。

优选的，信号调幅单元2还包括：第二电容C2。第二电容C2的一极板连接第二电阻R2的另一端，第二电容C2的另一极板连接第一运放N1的负极管脚。第二电容C2起到防止信号受到干扰，使信号平稳地传递到光电隔离单元3的作用。

具体的，光电隔离单元3包括：发光二极管LED和光敏半导体管VT。其中，发光二极管LED的正极输入端连接第二电阻R2的另一端，发光二极管21的负极输入端连接第一运放N1的负极管脚。光敏半导体管VT的集电极连接第二运放N2的正极管脚，光敏半导体管VT的发射极分别连接第二运放的同相输入端和第四电阻R4的一端。输入光电隔离单元3的电流信号和光电隔离单元3的传输比β相乘，得到光电隔离单元3输出的电流信号I1的大小。

具体的，信号整定单元4包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第二可调电阻RT2、第二运放N2、第三运放N3、二极管VD、第六电阻R6和第二供电电源VCC2。其中，光电隔离单元3的发射极分别连接第二运放N2的同相输入端和第四电阻R4的一端，光电隔离单元3的集电极连接第二运放N2的正极管脚。第四电阻R4的另一端连接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端连接第二运放N2的负极输入端。第二运放N2的输出端连接第三运放N3的正极输入端，第二运放N2的正极管脚连接第二供电电源VCC2，第二运放N2的负极管脚连接第四电阻R4的另一端，并且第二运放N2的负极管脚接地。第二可调电阻RT2的一端连接第二运放N2的反相输入端，第二可调电阻RT2的另一端连接第二运放N2的输出端。第三运放N3的反相输入端连接第三运放N3的输出端，第三运放N3的输出端连接二极管VD的正极。二极管VD的负极连接第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端连接输出信号点SS。用户如果需要在输出侧加输出电压调节信号，可以通过将一个电阻直接加到输出信号点SS。此时用户可以通过输入侧，也可以通过输出侧进行信号调节。输出信号点SS的信号处理非常简单，只需要按照信号幅度的要求处理完毕直接接入即可。

第四电阻R4将输出侧电流信号I1转化为电压信号，该信号大小为：I1×R4，设为V1。如果第四电阻R4过大，则导致使输出电压信号V1过大。V1过大将使第二运放N2对信号精确调整无法实现，信号饱和失真。如果第四电阻R4过小，则导致增加线路损耗。因此，由第四电阻R4决定的V1大小必须确保当第二运放N2放大倍数为最大时，第二运放N2的输出信号仍处于线性区。第二运放N2和第二可调电阻RT2、第五电阻R5对V1进一步修正，使V1信号经过处理后，达到输出电压线性调整，同时使线性调整范围最大。第二运放N2的输出信号的大小为V1×(1+RT2/R5)，起到将信号恢复到真实范围的作用。这个幅度必须比第二供电电源VCC2的幅值低。如果对第二运放N2采用减法运算，则可以缩小第二运放N2的输出幅度。第三运放N3对信号做一级电压跟随，避免后级电路对前级电路的干扰。

优选的，信号整定单元4还包括：第七电阻R7。第七电阻R7的一端连接光电隔离单元3的集电极，第七电阻R7的另一端连接第二运放N2的正极管脚。第七电阻R7可以起到保护电路安全、优化参数、防止噪声烦扰等作用。

具体的，信号保护单元5包括：第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和基准电压源IC。其中，第八电阻R8的一端连接二极管VD的负极，第八电阻R8的另一端连接基准电压源IC的输出端。第九电阻R9的一端连接基准电压源IC的输出端，第九电阻R9的另一端连接基准电压源IC的基准端。第十电阻R10的一端连接基准电压源IC的基准端，第十电阻R10的另一端连接基准电压源IC的接地端。基准电压源IC的接地端接地。

信号保护单元5用于防止输入侧信号误调或电路故障导致输出侧信号过高，导致输出电压过高，伤害用户负载或电源本身。基准电压源IC具有内置基准。外置的第八电阻R8、第九电阻R9的分压决定了基准电压源IC限制的最大电压。当输出侧信号过大，使基准电压源IC的基准端的信号超过设定值时，基准电压源IC动作，将超过设定值的部分消除，维持在设定值(就是允许的最大输出侧信号)上。当二极管VD的输出电压过高，基准电压源IC的输出端和接地端短路，使二极管VD的输出电压降低，第十电阻R10起到限制电流的作用，从而限制二极管VD的输出电压降低的幅度过大，导致输出电压波动。

优选的，该信号保护单元4还包括：第三电容C3，第三电容C3的一极板连接基准电压源IC的基准端，第三电容C3的另一极板连接基准电压源IC的接地端。第三电容C3起到防止信号受到干扰的作用。

优选的，该隔离线性调整输出的电源电路还包括：输出电压控制单元6。输出电压控制单元6包括：第四运放N4、第十一电阻R11、第十二电阻R12、输出电压监测器Vr和第二供电电源VCC2。其中，第四运放N4的反相输入端(或者同相输入端)连接二极管VD的负极，第四运放N4的同相输入端(或者反相输入端)连接基准电压源IC的接地端，第四运放N4的正极管脚连接第二供电电源VCC2，第四运放N4的输出端输出控制信号Ctrol。第十一电阻R11的一端连接第四运放N4的同相输入端(或者反相输入端)，第十一电阻R11的另一端输出电压监测器Vr连接。第十二电阻R12的一端连接第四运放N4的同相输入端(或者反相输入端)，第十二电阻R12的另一端连接第四运放N4的负极管脚。优选的，如图2所示，该输出电压控制单元6还可以包括：第三供电电源VCC3，则该输出电压控制单元6不需要与信号整定单元4共用第二供电电源VCC2。通过第三供电电源VCC3独立地向第四运放N4供电。具体的，该第三供电电源VCC3连接第四运放N4的正极管脚，第四运放N4的正极管脚无需再连接第二供电电源VCC2。

第十一电阻R11和第十二电阻R12对输出的实际电压采样，对电压点Vr的电压进行采用，可获得当前输出电压，从而可监控该电压是否在设定范围内。该采用的实际加到第四运放N4的同相输入端(可以同相输入端也可反相输入端，由后继其他电路决定，图1和图2示出加在同相输入端)。处理完成的输出侧信号加在第四运放N4的输出端，输出控制信号Ctrol。输出控制信号Ctrol与信号整定单元4处理后的V1信号精确匹配。第四运放N4产生的信号将按照电源内部的需要和传递函数控制输出电压的大小。

综上，本实用新型实施例的隔离线性调整输出的电源电路，避免因为使用输入侧输出电压调整信号，导致隔离功能丧失，将电压调幅与信号传输电流限幅结合，满足信号隔离传输要求，最大限度避免输入侧信号在最大值附近或最小值附近的损失(发光二极管LED压降导致的有效信号损失)，而且可以根据用户需要，调整隔离等级；在信号没有达到设定最大值时，输出侧电压信号跟随外部控制信号线性变化，达到最大值后将稳定在最大值，保护输出电压在任何时间都不超过允许的最大电压；能够接受数字信号也能接受模拟信号，能够接受输入侧信号也能接受输出侧信号，输入侧信号与输出侧信号具有完全隔离的友好性电路工作特性；不需要用户对信号做任何处理，只需要将信号连接到相应的功能引脚即可；电源内部可集成信号处理、补偿、隔离、信号增益调整和保护等功能，降低设计难度，降低成本。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。