专利名称：一种开关电源电源输出线压降补偿的方法
技术领域：
本发明涉及到模拟电子、电力电子、数字电子、自动控制等领域，更具体地说，涉及到开关电源的电源输出线压降补偿设计方法。
背景技术：
在开关电源的设计中，负载调整率是一个十分重要的设计指标，其定义为在空载和满载的情况下，电源输出端电压的变化值与额定输出电压的比值。如果在电源的PCB上的输出点测量这个数值，则该参数主要取决于反馈环路中误差放大器的增益。一般情况下是比较小的，可以达到0.1％以下。
但是对于电源输出线上的压降，例如电源适配器的输出引线，则难于处理。因为电源输出线上的电阻位于反馈环路之外，如果输出的电源输出线比较长，或者输出线在PCB上的走线比较长，输出电流比较大，则电源输出线上的压降将十分可观。例如对于一个5V/10A的开关电源来说，假设电源输出线的电阻为0.02欧姆，则在满载的情况下，线上的压降将达到0.2V，空载情况下线上的压降为0V。则负载调整率为(0.2-0)/5*100％＝4％。这样的电源负载调整率的指标是不合格的。
针对这种问题，利用现有技术，有三种解决方法 一是有意提高电源的输出电压，使得在带满负载的情况下，负载端能够得到额定的电压。
二是使用多根电源输出线并联输出，减小输出导线上的电阻。
三是使用远传功能。这是一种普遍采用的方法。这种方法可以在一定程度上补偿分布式系统中产生的电压降，使得可以在负载端或者某个测试点上对输出电压进行调节，远传线只承载很小的电流，不需要很大的截面积来承载大的电流。但是，在用户的印制电路板上使用远传功能时，对远传线的要求很高远传线应该尽量靠近地平面。在使用分立的电源输出线来作为远传线时，需要使用双绞线作为远传线或者使用其他方法来减小噪声的干扰。远传电路最多可以补偿的电压为10％的额定输出电压，需要补偿的电压降产生在采样的电压和输出的电压之间。这种方法是实质就是将取样点取在负载侧，从而实现补偿的目的。
上述三种方法虽然都被使用，但是其存在的缺点是显而易见的 方法一在空载的时候电压较高，只有带满负载的时候才能降到正常值，负载调整率没有任何改善。
方法二降低了输出电源输出线上的电阻，对于提高负载调整率有效果，但是提高的效果并不明，电源输出线上的损耗仍然没有得到补偿。
方案三的调整率会得到明显的提高，但是需要额外的电源输出线，而且需要对电源输出线做特别的处理，使用起来不够方便。
另外，一旦远传线出现开路故障，则电压反馈环路将断开，输出电压无法控制，将造成负载设备损坏。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种开关电源电源输出线压降补偿的方法，无论输出电流是空载还是满载，电源负载端的电压保持恒定不变，而不需要额外的导线补偿。
一种开关电源电源输出线压降补偿的方法，开关电源反馈部分电路包括取样电阻04、基准源03、光电耦合器02、输出电容05、电源输出线电阻06、限流电阻01；限流电阻01一端与输出电容05连接，另一端与光电耦合器02连接，光电耦合器02与基准源03的阴级连接，基准源03的阳极设为参考地，基准源03的参考端与串联的取样电阻04 R2、R3的公共端相连接；串联的取样电阻04 R2、R3电路R2端与输出电容05连接、R3端与基准源03的参考地连接；在基准源03的参考地和取样电阻04 R3之间加入补偿电阻Rd。
补偿电阻Rd的大小为电源输出线电阻乘以取样电阻R3与R2的比值，公式为 基准源03采用三端并联稳压器TL431。
本发明的有益效果是在开关电源的反馈基准环路加入补偿电阻Rd后，使得原来电源输出线上的压降得到等效补偿，在负载端测量输出电压的负载调整率将基本为0，且与输出电流的大小无关。克服了传统解决方案的固有缺陷。节约了线材，提高了负载调整率。本电路可以应用的场合包括各种开关电源的反馈部分，包括但不限于反激变换器、正激变换器、半桥变换器、全桥变换器、准谐振变换器等。
图1传统的开关电源反馈部分电路图； 图2经过改进的开关电源反馈部分电路图； 图3经过改进的开关电源反馈部分电路应用实例图。
具体实施例方式 下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1指示了传统的开关电源反馈部分电路图；取样电阻04确定输出电压；基准源03产生基准电压；光电耦合器02把次级的反馈信号传递到初级侧；导线电阻06实际电源中反馈取样点到负载端的一段导线中存在的真实阻抗；限流电阻01限制光耦中的电流，设置反馈环路工作点。
在开关电源的反馈设计中，传统的方法是把基准源03的参考地和串联的取样电阻04R2、R3电路R3连接在一起，这样，输出电压取决于下面等式 导线上产生的压降将无法得到补偿。
图2指示了经过改进的开关电源反馈部分电路图；补偿电阻Rd对导线上的压降进行补偿。假设每根电源输出线上的电阻为Rl/2，则两根输出线上的电阻之和为Rl，补偿电阻的阻值为Rd，分压电阻的阻值为R2、R3，取基准源03的阳极参考地为0V，设负载电流为I，则经过补偿电阻的压降为IRd。基准电压为Vref，取样点电压为V1，输出负载端端口电压为Vo，根据基准源的特性，有如下比例式 由以上推导出改进后的输出电压公式为 可见，随着输出电流I的增加，V1也会逐渐增加； 电源输出线上的压降为若使线上的压降得到完全补偿，只要使即可； 由此得出 图3指示了经过改进的开关电源反馈部分电路应用实例图；对于DC24V/10A的开关电源的系统，TL431的基准电压Vref＝2.5V，Vo为负载端测量到的电压。假设每根导线的电阻Rl/2为0.01欧姆，则导线上的总电阻为Rl＝0.02欧姆。
计算Rd (1)当Rd＝0，I＝0时，即采用常规的反馈设计方法 (2)当Rd＝0，I＝10A时，即采用常规的反馈设计方法 负载调整率为 (3)当I＝0时，即采用补偿后的反馈设计方法，输出电压 (4)当I＝10A时，即采用补偿后的反馈设计方法，输出电压 负载调整率为 可见，增加了补偿电阻Rd后，负载调整率得到了本质的提高。这种方法，不增加额外的导线，并且可以精确的补偿导线上的损耗压降，大大提高的负载调整率的指标。
以上所述仅为本发明的过程及方法实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和实质之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
权利要求
1.一种开关电源电源输出线压降补偿的方法，开关电源反馈部分电路包括取样电阻(04)、基准源(03)、光电耦合器(02)、输出电容(05)、电源输出线电阻(06)、限流电阻(01)；限流电阻(01)一端与输出电容(05)连接，另一端与光电耦合器(02)连接，光电耦合器(02)与基准源(03)的阴级连接，基准源(03)的阳极设为参考地，基准源(03)的参考端与串联的取样电阻(04)R2、R3的公共端相连接；串联的取样电阻(04)R2、R3电路R2端与输出电容(05)连接、R3端与基准源(03)的参考地连接；其特征在于，在基准源(03)的参考地和取样电阻(04)R3之间加入补偿电阻Rd。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，补偿电阻Rd的大小为电源输出线电阻乘以取样电阻R3与R2的比值，公式为
全文摘要
本发明公开了一种开关电源电源输出线压降补偿的方法。其技术方案的要点是，开关电源反馈部分电路包括取样电阻04、基准源03、光电耦合器02、输出电容05、电源输出线电阻06、限流电阻01；限流电阻01一端与输出电容05连接，另一端与光电耦合器02连接，光电耦合器02与基准源03的阴级连接，基准源03的阳极设为参考地，基准源03的参考端与串联的取样电阻04 R2、R3的公共端相连接；串联的取样电阻04 R2、R3电路R2端与输出电容05连接、R3端与基准源03的参考地连接；在基准源03的参考地和取样电阻04 R3之间加入补偿电阻Rd。本发明的用途节约了线材，提高了负载调整率。本电路可以应用的场合包括各种开关电源的反馈部分，包括但不限于反激变换器、正激变换器、半桥变换器、全桥变换器、准谐振变换器等。
文档编号H02M3/06GK101741224SQ20091024329
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者刘帮 申请人:北京东土科技股份有限公司