输出电压反馈电路和开关电源的制作方法

本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其是涉及一种输出电压反馈电路和开关电源。

背景技术：

开关电源是一个典型的闭环控制系统，而且是一个高度非线性时变系统。其中电源模块通过导线、差模电感、共模电感连接负载，存在一定的阻抗，从电源模块的输出端到负载端由于阻抗的存在，流经电流后负载端电压会下降，在负载端所得到的电压低于模块正常的输出电压，导致精度范围超出技术规格书所规定值甚至可能达不到负载正常工作所需要的最小电压。大功率开关电源在输出大电流的情况下压降更为明显，严重影响负载的正常工作。因此在开关电源中设置有输出电压采样反馈电路，通过该采样反馈电路实时采集负载端的电压信号，从而调节电压变换器输出电压，保证负载端电压精度不受电流和线路阻抗影响。

然而上述采样反馈电路容易受到电压信号波动的影响，从而导致开关电源的输出电压不稳定。同时为了达到更好的滤波效果，在开关电源的整流滤波模块通常包括两级LC滤波，以抑制开关电源产生的噪声保证系统正常运行，上述LC滤波会产生多重谐振点，谐振点产生的多重极点进入上述采样反馈电路，也导致开关电源的输出电压不稳定。

针对上述现有技术中开关电源输出不稳定的问题，目前尚未提出有效解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种输出电压反馈电路和开关电源，保证开关电源的输出电压稳定。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种输出电压反馈电路，应用于开关电源，包括：采样触点和反馈电路；上述采样触点用于采集上述开关电源输出到负载端的电压信号，通过上述反馈电路将上述电压信号传输至上述开关电源的控制电路；上述采样触点和上述反馈电路之间设置有滤波电路，用于对电压信号进行滤波处理，以抑制谐振。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述滤波电路为阻容滤波电路。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述阻容滤波电路包括串联的至少一个滤波电阻和至少一个滤波电容。

结合第一方面第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述采样触点包括：正线远传端和负线远传端，正线远传端和负线远传端分别连接负载端的正负极；正向功率输出端和负向功率输出端，正向功率输出端和负向功率输出端分别连接开关电源的正负输出端。

结合第一方面第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，滤波电容的一端连接正向功率输出端，滤波电容的另一端连接滤波电阻的一端；滤波电阻的一端连接滤波电容，滤波电阻的另一端连接正线远传端。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种开关电源，包括主电路、控制电路、检测电路和辅助电源，控制电路包括上述第一方面及其各可能的实施方式之一提供的输出电压反馈电路。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述主电路包括依次电连接的整流滤波模块、逆变模块和输出整流滤波模块。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，上述输出整流滤波模块包括两级LC滤波模块。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，主电路还包括输入滤波器。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，上述控制电路根据输出电压反馈电路采集的电压信号控制逆变模块使输出稳定。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的输出电压反馈电路，在采样触点与反馈电路之间设置有滤波电路，对采样的电压信号进行滤波处理，该滤波电路通过电阻和电容对开关电源输出的电压进行滤波，使进入采样反馈电路的电压信号不受开关电源中电压信号不稳定的影响，尤其是LC滤波导致的谐振的影响，可以抑制LC滤波电路产生的谐振点经过远传后产生多重极点进入输出电压反馈电路，避免环路震荡，保证输出电压稳定。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的输出电压反馈电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的输出电压反馈电路的连接示意图；

图3为本实用新型实施例提供的输出电压反馈电路的电路图；

图4为本实用新型实施例提供的未增加滤波电路的输出电压反馈电路的电路示意图；

图5为本实用新型实施例提供的增加滤波电路的输出电压反馈电路的电路示意图；

图6为本实用新型实施例提供的输出电压反馈电路的波特图；

图7为本实用新型实施例提供的开关电源的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型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，都属于本实用新型保护的范围。

在开关电源中设置有输出电压采样反馈电路，即输出电压闭环控制的参考电压元件，通过该采样反馈电路实时采集负载端的电压信号，实时反映负载端的电压信号，调节电压变换器输出电压，保证负载端电压精度不受电流和线路阻抗影响，抵消长距离传输线引起的电压损耗。而上述输出电压采样反馈电路容易受到开关电源的LC滤波引起的谐振的影响，其中开关电源的输出增加两级LC滤波后，由于LC会产生多重谐振点，谐振点产生的多重极点会由引入到反馈电路，从而引起输出不稳定，产生震荡，造成开关电源使用不正常。

目前现有技术中存在开关电源的输出不稳定的问题，基于此，本实用新型实施例提供的一种输出电压反馈电路和开关电源，保证开关电源输出稳定。为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种输出电压反馈电路进行详细介绍。

实施例1

本实用新型实施例1提供了一种输出电压反馈电路，该电路应用于开关电源。参见图1所示的输出电压反馈电路的结构示意图，包括：采样触点110和反馈电路120；采样触点110用于采集开关电源输出到负载端的电压信号，通过反馈电路120将电压信号传输至开关电源的控制电路；采样触点110和反馈电路120之间设置有滤波电路130，用于对上述电压信号进行滤波处理，以抑制谐振。

考虑到开关电源中的LC滤波产生的谐振对反馈电力的影响，在反馈电路中设置了上述滤波电路，具体地，上述滤波电路是阻容滤波电路，其包括串联的至少一个滤波电阻和至少一个滤波电容。优选地上述阻容滤波电路仅包括一个滤波电阻和一个滤波电容，两者串联组成阻容滤波电路，从而利用电阻和电容进行滤波；具体地，在输出电压反馈电路的输入端串联接入电阻，在电阻的两端并联接入电容。

参见图2所示的输出电压反馈电路的连接示意图，其中示出了开关电源主要包括控制芯片210、功率传输模块220、输出滤波模块230和输出电压反馈电路100。其中，控制芯片210分别与功率传输模块220和输出电压反馈电路100相连接，该控制芯片210用于根据控制信号和输出电压反馈电路100的采样反馈进行电压输出的控制，具体的该控制芯片210控制上述功率传输模块220。

在图2中示出了输出滤波模块连接有两级LC滤波，具体包括电感L1、L2和电容C1、C2。在图2中还示出了输出电压反馈电路100的采样触点包括正线远传端+S、负线远传端-S、正向功率输出端VO+和负向功率输出端VO-，即上述采样反馈电路110包括上述各端。其中，两级LC滤波的输出输入端分别连接负载240和输出滤波模块230，输出电压反馈电路100的正线远传端+S分别连接输出滤波模块230的正线远传端+S和两级LC滤波的正极输出端，同理输出电压反馈电路100的负线远传端-S分别连接输出滤波模块230的负线远传端-S和两级LC滤波的负极输出端；输出电压反馈电路100的正向功率输出端VO+连接输出滤波模块230的正向功率输出端VO+，负向功率输出端VO-连接输出滤波模块230的负向功率输出端VO-。

参见图3所示的输出电压反馈电路的电路图，需要说明的是其中仅示出了与本实用新型中直接相关的部分，其余属于现有技术在此不再赘述。其中滤波电路连接于正向功率输出端VO+和正线远传端+S之间，包括滤波电容C3和滤波电阻R5。滤波电容C3的一端连接正向功率输出端，滤波电容C3的另一端连接滤波电阻的一端；滤波电阻R5的一端连接滤波电容，滤波电阻R5的另一端连接正线远传端。通过将上述滤波电路连接于正向功率输出端VO+和正线远传端+S之间，从而抑制LC滤波电路产生的谐振点经过远传后产生多重极点进入输出电压反馈电路，避免环路震荡，保证输出电压稳定。

在图3中还示出了采集触点中的负线远传端-S和负向功率输出端VO-，其中负向功率输出端VO-通过二极管VD2和电阻R7与负线远传端-S连接，同时连接电阻R4和VD3的正极；正向功率输出端VO+通过二极管VD1和电阻R6与电阻R3连接，同时再经过滤波电阻R5与正线远传端+S连接。在图3中还示出了串联的电阻R2、电容C8和电阻R8，二极管VD3以及组成滤波电路的电容C23和电阻R1。

在上述输出电压反馈电路中增加了滤波电路(R5、C3)后，能够抑制输出LC滤波的谐振点对反馈造成的影响。

为了验证上述滤波电路的作用，进行了稳定性判定，通过波特图分析的方式提供了在频域快速观察传输函数幅度的方法。在本实施例中，使用LTspice仿真软件仿真二极管LC滤波对反馈电路造成的影响，以及增加滤波电路后的效果。

参见图4所示的未增加滤波电路的输出电压反馈电路的电路示意图，其中包括电源AC1，电感L11、L12，电容C12、C13、C14，二极管D11，电阻R11、R12、R13、R14，具体地上述电感L11和电容C12组成一级滤波，上述电感L12和电容C13组成二级滤波。参见图5所示的增加滤波电路的输出电压反馈电路的电路示意图，在图4电路的基础上还增加了滤波电路，具体包括电容C11和电阻R15。R12和R13中间点接模块内部运放反馈输入端。

参见图6所示的输出电压反馈电路的波特图，从波形对比来，细实线在2.5KHZ处有个多重谐振点，导致放大增益和相位裕度迅速减小，不增加滤波措施时，输出LC滤波产生的多重极点直接影响输出反馈，导致模块反馈放大增益降低为零时相位裕度不满足指标，出现输出震荡，影响客户负载正常工作。增加了滤波电路后，R15和C11形成一级RC滤波，当这一级的RC滤波频率点小于或接近于细实线的2.5Khz时，高于2.5Khz频域的放大增益变得很平整，谐振点的影响降低到可以忽略，参见图中的粗实线。从波形对比来，不增加滤波措施时，输出LC滤波产生的多重极点直接影响输出反馈。而增加了滤波电路后，谐振点的影响几乎可以忽略。由于模块电压上调指标，R15电阻阻值受限不能过大，优选为50欧姆，电容C11优选为1uF，RC滤波频率点为3.2Khz。

本实施例提供的输出电压反馈电路，在采样触点与反馈电路之间设置有滤波电路，对采样的电压信号进行滤波处理，该滤波电路通过电阻和电容对开关电源输出的电压进行滤波，使进入采样反馈电路的电压信号不受开关电源中电压信号不稳定的影响，尤其是LC滤波导致的谐振的影响，通过将上述滤波电路连接于正向功率输出端VO+和正线远传端+S之间，可以抑制LC滤波电路产生的谐振点经过远传后产生多重极点进入输出电压反馈电路，避免环路震荡，保证输出电压稳定。

实施例2

本实用新型实施例2提供了一种开关电源，参见图7所示的开关电源的结构示意图，该开关电源包括主电路710、控制电路720、检测电路730和辅助电源740，其中控制电路720包括实施例1中提供的输出电压反馈电路。

具体地，主电路包括依次电连接的整流滤波模块、逆变模块和输出整流滤波模块。其中，输出整流滤波模块包括两级LC滤波模块。具体地，整流滤波模块用于将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电；逆变模块用于将整流后的直流电变为高频交流电；输出整流滤波模块用于根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。进一步，主电路还可以包括输入滤波器，其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。

控制电路根据输出电压反馈电路采集的电压信号控制逆变模块使输出稳定，具体包括从输出端取样，与设定值进行比较，然后控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。检测电路，提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。辅助电源，实现电源的软件(远程)启动，为保护电路和控制电路(PWM等芯片)工作供电。

本实用新型实施例提供的开关电源，与上述实施例提供的输出电压反馈电路具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本实用新型所提供的控制器具体可以采用单片机、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、分离硬件等组件实现或者执行，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、系统和装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，该模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，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。