一种开关电源漏电压有源虚拟负载电路的制作方法

本发明属于测试电源，涉及一种开关电源漏电压有源虚拟负载电路。

背景技术：

1、为了解决隔离型开关电源在输出关闭的情况下有输出漏电压的问题，一般会在电源的输出正负端之间加固定电阻或者恒流源电路来消耗漏电能量以降低开关电源的输出漏电压。

2、现有技术采用的固定电阻的阻值设计的往往较大，而恒流源电路的恒流值设计的却很小，这是为了减小开关电源输出端出现高压时(输出端关闭时被外加高压或者输出端开启后输出高压)产生的损耗及体积，但是这样的设计往往又不足以消耗开关电源的漏电能量，无法有效降低开关电源的输出漏电压。

技术实现思路

1、本发明的目的在于如何设计一种开关电源漏电压有源虚拟负载电路，以解决现有技术采用的固定电阻或恒流源电路的方法存在的损耗大、无法有效降低开关电源的漏电压的问题。

2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

3、一种开关电源漏电压有源虚拟负载电路，包括：恒流主电路、开关驱动电路、输出电压采样放大电路、恒流电流采样放大电路、钳位保护电路；所述的输出电压采样放大电路采集恒流主电路的输出电压，作为开关驱动电路的电压反馈；所述的恒流电流采样放大电路实时采集恒流主电路的输出电流，作为开关驱动电路的电流反馈；所述的电压反馈和电流反馈输入到开关驱动电路后，输出控制恒流主电路开关管的驱动波形；所述的钳位保护电路用于恒流主电路输出电压的钳位以及防反接保护。

4、输出电压的钳位：igbt开关管d1的作用是保证输出电压vout电压有漏电压存在的时候，igbt开关管q1开通后输出电压vout被钳位在0v。因为-vcc是一个负电压，在igbt开关管q1开通后，随着流过igbt开关管q1的电流变小，igbt开关管q1的2#引脚上的电压会低于0v，但是同时由于二极管d1的存在，igbt开关管q1的2#引脚的电压低于-0.7v的时候就会被二极管d1钳位在-0.7v，这样就保证了输出电压vout上不会有高于0v的电压出现。

5、进一步地，所述的驱动波形的变化如下：当恒流主电路输出电压稳定而输出电流呈增大趋势时，开关驱动电路控制恒流主电路开关管的驱动波形的占空比减小，当恒流主电路输出电压稳定而输出电流呈减小趋势时，开关驱动电路控制恒流主电路开关管的驱动波形的占空比增大；当恒流主电路输出电流稳定而输出电压呈增大趋势时，开关驱动电路控制恒流主电路开关管的驱动波形的占空比减小，当恒流主电路输出电流稳定而输出电压呈减小趋势时，开关驱动电路控制恒流主电路开关管的驱动波形的占空比增大。

6、进一步地，所述的恒流源主电路包括：igbt开关管q1、电阻r14、采样电阻rs；所述的电阻r14一端与开关电源的输出端正极连接，电阻r14另一端与igbt开关管q1的集电极连接，igbt开关管q1的发射极与采样电阻rs的一端连接，采样电阻rs的另一端接-vcc电源。

7、进一步地，所述的钳位保护电路包括：二极管d1、二极管d2、电容cout；所述的二极管d1的阴极连接在电阻r14与igbt开关管q1的集电极之间，二极管d1的阳极与二极管d2的阴极连接后接地，二极管d2的阳极与采样电阻rs的接-vcc电源端连接，电容cout的一端与开关电源的输出端正极连接，电容cout的另一端连接在二极管d1的阳极。

8、进一步地，所述的开关驱动电路包括：运算放大器u2a、电容c3、电阻r11；所述的运算放大器u2a的反相输入端2#引脚与输出电压采样放大电路的输出端连接，运算放大器u2a的正相输入端3#引脚接地，运算放大器u2a的正、负电源端8#引脚、4#引脚分别接vcc以及-vcc电源，电容c3的一端与运算放大器u2a的反相输入端2#引脚连接、电容c3的另一端与运算放大器u2a的输出端1#引脚连接，电阻r11的一端与运算放大器u2a的输出端1#引脚连接，电阻r11的另一端与igbt开关管q1的门极连接。

9、进一步地，所述的恒流电流采样放大电路包括：运算放大器u2b、电阻r9、电阻r10、电阻r12、电阻r13；所述的电阻r12的一端与igbt开关管q1的发射极连接，电阻r12的另一端与运算放大器u2b的正相输入端5#引脚连接，电阻r10的一端与运算放大器u2b的正相输入端5#引脚连接，电阻r10的另一端接地，电阻r13的一端与采样电阻rs的接-vcc电源端连接，电阻r13的另一端与运算放大器u2b的反相输入端6#引脚连接，电阻r9的一端与运算放大器u2b的反相输入端6#引脚连接，电阻r9的另一端与运算放大器u2b的输出端7#引脚连接，运算放大器u2b的输出端7#引脚与运算放大器u2a的反相输入端2#引脚连接。

10、进一步地，所述的输出电压采样放大电路包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8，电容c1、电容c2，运算放大器u1a、运算放大器u1b；所述的电阻r1的一端与开关电源的输出端正极连接，电阻r1的另一端与运算放大器u1a的反相输入端2#引脚连接，电阻r2的一端与开关电源的输出端负极连接，电阻r2的另一端与运算放大器u1a的正相输入端3#引脚连接，电容c2与电阻r4并联后的一个并联公共端与运算放大器u1a的正相输入端3#引脚连接、另一个并联公共端接地，运算放大器u1a的正、负电源端8#引脚、4#引脚分别接vcc以及-vcc电源，电容c1与电阻r3并联后的一个并联公共端与运算放大器u1a的反相输入端2#引脚连接、另一个并联公共端与运算放大器u1a的输出端1#引脚连接，电阻r5的一端与运算放大器u1a的输出端1#引脚连接，电阻r5的另一端与运算放大器u1b的反相输入端6#引脚连接，电阻r8的一端与运算放大器u1b的正相输入端5#引脚连接，电阻r8的另一端接地，电阻r6的一端与运算放大器u1b的反相输入端6#引脚连接，电阻r7的一端与运算放大器u1b的反相输入端6#引脚连接，电阻r7的另一端与运算放大器u1b的输出端7#引脚连接，运算放大器u1b的输出端7#引脚与运算放大器u2a的反相输入端2#引脚连接。

11、本发明的优点在于：

12、本发明设计的输出电压采样放大电路、恒流电流采样放大电路构成了电压、电流双反馈调节环路，通过开关驱动电路输出控制恒流主电路开关管的驱动波形，无需ic器件进行控制，恒流主电路输出电流随着电源输出电压的变化而变化；当输出端处于低电压的时候，控制恒流主电路输出电流在一定的范围，确保能把漏电能量消耗掉；输出端电压越来越高时，恒流主电路输出电流越来越低，直到恒流主电路的开关管完全关闭，确保高压下虚拟负载电路不产生损耗；本发明有效抑制了开关电源漏电压的输出，不增加额外损耗，不影响整机效率。

技术特征：

1.一种开关电源漏电压有源虚拟负载电路，其特征在于，包括：恒流主电路、开关驱动电路、输出电压采样放大电路、恒流电流采样放大电路、钳位保护电路；所述的输出电压采样放大电路采集恒流主电路的输出电压，作为开关驱动电路的电压反馈；所述的恒流电流采样放大电路实时采集恒流主电路的输出电流，作为开关驱动电路的电流反馈；所述的电压反馈和电流反馈输入到开关驱动电路后，输出控制恒流主电路开关管的驱动波形；所述的钳位保护电路用于恒流主电路输出电压的钳位防反接保护。

2.根据权利要求1所述的一种开关电源漏电压有源虚拟负载电路，其特征在于，所述的驱动波形的变化如下：当恒流主电路输出电压稳定而输出电流呈增大趋势时，开关驱动电路控制恒流主电路开关管的驱动波形的占空比减小，当恒流主电路输出电压稳定而输出电流呈减小趋势时，开关驱动电路控制恒流主电路开关管的驱动波形的占空比增大；当恒流主电路输出电流稳定而输出电压呈增大趋势时，开关驱动电路控制恒流主电路开关管的驱动波形的占空比减小，当恒流主电路输出电流稳定而输出电压呈减小趋势时，开关驱动电路控制恒流主电路开关管的驱动波形的占空比增大。

3.根据权利要求1所述的一种开关电源漏电压有源虚拟负载电路，其特征在于，所述的恒流源主电路包括：igbt开关管q1、电阻r14、采样电阻rs；所述的电阻r14一端与开关电源的输出端正极连接，电阻r14另一端与igbt开关管q1的集电极连接，igbt开关管q1的发射极与采样电阻rs的一端连接，采样电阻rs的另一端接-vcc电源。

4.根据权利要求3所述的一种开关电源漏电压有源虚拟负载电路，其特征在于，所述的钳位保护电路包括：二极管d1、二极管d2、电容cout；所述的二极管d1的阴极连接在电阻r14与igbt开关管q1的集电极之间，二极管d1的阳极与二极管d2的阴极连接后接地，二极管d2的阳极与采样电阻rs的接-vcc电源端连接，电容cout的一端与开关电源的输出端正极连接，电容cout的另一端连接在二极管d1的阳极。

5.根据权利要求4所述的一种开关电源漏电压有源虚拟负载电路，其特征在于，所述的开关驱动电路包括：运算放大器u2a、电容c3、电阻r11；所述的运算放大器u2a的反相输入端2#引脚与输出电压采样放大电路的输出端连接，运算放大器u2a的正相输入端3#引脚接地，运算放大器u2a的正、负电源端8#引脚、4#引脚分别接vcc以及-vcc电源，电容c3的一端与运算放大器u2a的反相输入端2#引脚连接、电容c3的另一端与运算放大器u2a的输出端1#引脚连接，电阻r11的一端与运算放大器u2a的输出端1#引脚连接，电阻r11的另一端与igbt开关管q1的门极连接。

6.根据权利要求5所述的一种开关电源漏电压有源虚拟负载电路，其特征在于，所述的恒流电流采样放大电路包括：运算放大器u2b、电阻r9、电阻r10、电阻r12、电阻r13；所述的电阻r12的一端与igbt开关管q1的发射极连接，电阻r12的另一端与运算放大器u2b的正相输入端5#引脚连接，电阻r10的一端与运算放大器u2b的正相输入端5#引脚连接，电阻r10的另一端接地，电阻r13的一端与采样电阻rs的接-vcc电源端连接，电阻r13的另一端与运算放大器u2b的反相输入端6#引脚连接，电阻r9的一端与运算放大器u2b的反相输入端6#引脚连接，电阻r9的另一端与运算放大器u2b的输出端7#引脚连接，运算放大器u2b的输出端7#引脚与运算放大器u2a的反相输入端2#引脚连接。

7.根据权利要求1所述的一种开关电源漏电压有源虚拟负载电路，其特征在于，所述的输出电压采样放大电路包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8，电容c1、电容c2，运算放大器u1a、运算放大器u1b；所述的电阻r1的一端与开关电源的输出端正极连接，电阻r1的另一端与运算放大器u1a的反相输入端2#引脚连接，电阻r2的一端与开关电源的输出端负极连接，电阻r2的另一端与运算放大器u1a的正相输入端3#引脚连接，电容c2与电阻r4并联后的一个并联公共端与运算放大器u1a的正相输入端3#引脚连接、另一个并联公共端接地，运算放大器u1a的正、负电源端8#引脚、4#引脚分别接vcc以及-vcc电源，电容c1与电阻r3并联后的一个并联公共端与运算放大器u1a的反相输入端2#引脚连接、另一个并联公共端与运算放大器u1a的输出端1#引脚连接，电阻r5的一端与运算放大器u1a的输出端1#引脚连接，电阻r5的另一端与运算放大器u1b的反相输入端6#引脚连接，电阻r8的一端与运算放大器u1b的正相输入端5#引脚连接，电阻r8的另一端接地，电阻r6的一端与运算放大器u1b的反相输入端6#引脚连接，电阻r7的一端与运算放大器u1b的反相输入端6#引脚连接，电阻r7的另一端与运算放大器u1b的输出端7#引脚连接，运算放大器u1b的输出端7#引脚与运算放大器u2a的反相输入端2#引脚连接。

技术总结
一种开关电源漏电压有源虚拟负载电路，属于测试电源技术领域，解决采用的固定电阻或恒流源电路的方法存在的损耗大、无法有效降低开关电源的漏电压的问题；本发明设计的输出电压采样放大电路、恒流电流采样放大电路构成了电压、电流双反馈调节环路，通过开关驱动电路输出控制恒流主电路开关管的驱动波形，无需IC器件进行控制；当输出端处于低电压的时候，控制恒流主电路输出电流在一定的范围，确保能把漏电能量消耗掉；输出端电压越来越高时，恒流主电路输出电流越来越低，直到恒流主电路的开关管完全关闭，确保高压下虚拟负载电路不产生损耗；本发明有效抑制了开关电源漏电压的输出，不增加额外损耗，不影响整机效率。

技术研发人员：缪靖宇,蔡振鸿,唐德平
受保护的技术使用者：科威尔技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12