CN102655377B - 电压调整电路 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种电压调整电路，其包括：主回路单元，用于根据电压源的输入信号输出与所述电压源的电压值相等的第一电压信号；电压提升单元，用于根据所述输入信号输出第二电压信号，所述第二电压信号用于和所述第一电压信号串联组成所述电压调整电路的输出信号；切换控制单元，用于将所述第一电压信号与预置的第一参考电压进行比较，在所述第一电压信号大于等于所述第一参考电压时，控制所述电压提升单元输出的所述第二电压信号为零。上述的电压调整电路能够解决现有技术中电压提升电路的效率低、功耗大的问题。

Description

电压调整电路
技术领域
本发明实施例涉及电路技术，尤其涉及一种电压调整电路。
背景技术
随着三网(电信网，有线电视网，互联网)融合技术到来，移动MBB(Modular Building Block，简称MBB)宽带越来越宽，导致射频拉远(Radio Remote Unit，简称RRU)功率倍增，因功率增大导致电缆直径越来越粗。另外，在比较远的室外塔站、室外楼顶站、或者室内覆盖比较大地方要求RRU具有拉远的能力，此时导致RRU电缆直径比较粗大，使得RRU解决方案成本上升，例如：RRU拉远端子加大、机柜以及配电盒出线粗，要求空间加大，同时需要额外的转接部件等不利于产品的归一化设计。
现有技术中公开一种直接电压提升的电压提升电路，该电路是将电压源直接连接变换器，经由变换器转换之后输出需要的电压。
然而，采用上述的电压提升电路，不考虑原有电压源的电压值，直接将电压源的所有功率都通过整个变换器，其容易导致整个电压提升电路在提升电压过程中的效率低下，且功耗大，进一步会给包括电压提升电路的***带来散热问题，进而使得***的体积增大、成本增加。
发明内容
本发明实施例提供一种电压调整电路，用以解决现有技术中电压提升电路的效率低下、功耗大的问题。
本发明一方面提供一种电压调整电路，其包括：
主回路单元，用于根据电压源的输入信号输出与所述电压源的电压值相等的第一电压信号；
电压提升单元，用于根据所述输入信号输出第二电压信号，所述第二电压信号用于和所述第一电压信号串联组成所述电压调整电路的输出信号；
切换控制单元，用于将所述第一电压信号与预置的第一参考电压进行比较，在所述第一电压信号大于等于所述第一参考电压时，控制所述电压提升单元输出的所述第二电压信号为零。
由上述技术方案可知，本发明实施例的电压调整电路采用电压提升单元输出第二电压信号，该第二电压信号和第一电压信号之和组成电压调整电路的输出信号，由此，可使本发明实施例中的电压调整电路中电压提升的效率提高，同时减少电压调整电路的功耗，进而减小使用电压调整电路的***的热量，以及减小***的体积。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地：下面附图只是本发明的一些实施例的附图，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同样能实现本发明技术方案的其它附图。
图1为本发明一实施例提供的电压调整电路的结构示意图；
图2为本发明另一实施例提供的电压调整电路的拓扑结构示意图；
图3A为本发明另一实施例提供的电压调整电路的拓扑结构示意图；
图3B为本发明另一实施例提供的电压调整电路中反馈控制单元的结构示意图；
图4为本发明另一实施例提供的电压调整电路的拓扑结构示意图；
图5为本发明另一实施例提供的电压调整电路的拓扑结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，下述的各个实施例都只是本发明一部分的实施例。基于本发明下述的各个实施例，本领域普通技术人员即使没有作出创造性劳动，也可以通过等效变换部分甚至全部的技术特征，而获得能够解决本发明技术问题，实现本发明技术效果的其它实施例，而这些变换而来的各个实施例显然并不脱离本发明所公开的范围。
图1为本发明一实施例提供的电压调整电路的结构示意图，如图1所示，本实施例的电压调整电路9包括：主回路单元11，电压提升单元12和切换控制单元13；
其中，主回路单元11根据电压源10的输入信号(如图1中的Us)输出与电压源10的电压值相等的第一电压信号Us’；
电压提升单元12用于根据输入信号Us输出第二电压信号ΔU，第二电压信号ΔU用于和第一电压信号Us’串联组成电压调整电路9的输出信号Vout；
切换控制单元13用于将第一电压信号Us’与预置的第一参考电压Vg进行比较，在第一电压信号Us’大于等于第一参考电压Vg时，控制电压提升单元输出的第二电压信号ΔU为零。
在本实施例中，电压提升单元12和主回路单元11并联设置，其共用一个电压源10，即，主回路单元11的输入端连接电压源10，电压提升单元12的输入端连接电压源10，主回路单元11的输出端(如图1中的a、b)与电压提升单元12的输出端(如图1中的c、d)串联连接形成电压调整电路9的输出端(如图1中的a、d)。
特别地，本实施例中的电压提升单元12的输出端c、d之间设置有短路开关121，该短路开关121连接切换控制单元13，以使切换控制单元13在确定第一电压信号Us’大于等于第一参考电压Vg时，控制短路开关121闭合，使得电压提升单元12输出的第二电压信号ΔU为零。
具体地，切换控制单元13的输入端连接主回路单元11的输出端a、b，接收主回路单元11输出的第一电压信号Us’，并将第一电压信号Us’与预置的第一参考电压Vg进行比较；在第一电压信号Us’小于第一参考电压Vg时，控制前述的短路开关121断开，使电压提升单元12输出不为零的第二电压信号ΔU；在第一电压信号Us’大于等于第一参考电压Vg时，控制前述的短路开关121闭合，即电压提升单元12的输出端短路，进而使电压提升单元12输出的第二电压信号ΔU为零。
需要说明的是，前述的预置的第一参考电压Vg通常为51.5V，其为现行的电压等级所使用的基础电压。
举例来说，本实施例中的电压提升单元可为：全桥变换器(如图4所示)、半桥变换器(如图2所示)、推挽变换器(如图5所示)、正激变换器(图中未示出)或反激变换器(图中未示出)等；推挽变换器的输入端连接电压源，用于根据电压源的输入信号Us将其转换为所需要的第二电压信号ΔU；
在实际应用中，前述的电压调整电路9还包括反馈控制单元(如图3所示)，用于根据电压调整电路9的输出信号调整电压提升单元12输出的第二电压信号ΔU。
也就是说，反馈控制单元用于接收电压调整电路9的输出信号Vout，根据电压调整电路的输出信号Vout调整电压提升单元12输出的第二电压信号ΔU。在本实施例中，根据输出信号Vout的电压值和/或脉宽调整第二电压信号ΔU的电压值和/或脉宽，使该电压提升单元12输出的第二电压信号更稳定。
由上述实施例可知，本发明实施例的电压调整电路采用电压提升单元输出第二电压信号，该第二电压信号和第一电压信号之和组成电压调整电路的输出信号，由此，可使本实施例中的电压调整电路中电压提升的效率提高，同时减少电压调整电路的功耗，进而减小使用电压调整电路的***的热量，以及减小***的体积。
图2示出了本发明另一实施例提供的电压调整电路的结构示意图，如图2所示，本实施例所示出的电压调整电路为具体的电路结构。
本实施例中的主回路单元输出端a、b输出与电压源20的电压值相等的第一电压信号Us’；
本实施例中的电压提升单元为半桥变换器21，如图中虚线框中的电路图。在实际应用中，半桥变换器21内部包含整流单元，该半桥变换器21的输入端连接电压源20，输出端c、d用于输出变换后的第二电压信号ΔU。
需要说明的是，本实施例中采用半桥变换器作为电压提升单元，该图2中所示的半桥变换器中的变压器初级采用半桥电路，次极采用全波整流器，优选全波整流器可为全波二极管整流器。
当然，在半桥变换器的输出端c、d之间设置有短路开关22，通过切换控制单元23中的继电器234控制该短路开关22的闭合和断开。
本实施例中电压调整电路的输出信号为第一电压信号Us’和第二电压信号ΔU之和。在实际的电路中，可将主回路单元的输出端a、b和电压提升单元的输出端c、d串联连接，进而使得电压调整电路的输出端a、d输出为Us’+ΔU。本实施例中使电压源通过电压调整电路以输出获取符合设备需求的电压信号。
以本实施例中的电压调整电路进行举例说明，设定电压调整电路的功率需求为1000W、电压需求为51V，此时，电流为1000W/51V＝19.6A；
当电压源的电压为Us＝38V时，电压提升单元需输出ΔU＝51V-38V＝13V的第二电压信号。另外，电压提升单元输出的功率13V＊19.6A＝255W，
假设输出255W电压提升单元的转换效率为93％，输出1000W的电压调整电路的等效效率为：1-[255(1-93％)/1000]＝98.2，由此，本实施例中的电压调整电路的整个转换效率得到了有效的提高，并且该处的电压提升单元的功耗相对于现有技术来说非常小。
进一步地，在实际应用中设置255W的电压提升单元相对比较容易。
此外，从图2中可以看出，本实施例中的切换控制单元23主要包括：第一采样器231、第一电压比较器232、二极管、三极管233和继电器234。
其中第一电压比较器232用于将第一采样器231采集的主回路单元输出的电压值与第一参考电压进行比较；在第一采样器采集的电压值大于等于第一参考电压时，第一电压比较器232输出高电平，进而连接三极管233的基极的二极管将上述的高电平输出至三极管233的基极，使得三极管233的集电极输出信号，进而连接三极管集电极的继电器234控制短路开关闭合，以保证电压提升单元的输出端输出的第二电压信号的电压值为零。
当然，前述的第一采样器231的输入端连接主回路单元的输出端a、b，第一采样器231的输出端连接第一电压比较器232的第一输入端；
第一电压比较器232的第二输入端接收给定的第一参考电压Vg，第一电压比较器232的输出端连接二极管的正极，二极管的负极连接三极管233的基极；三极管233的发射极接地，集电极连接控制前述电压提升单元的短路开关22的继电器234。
也就是说，第一电压比较器232接收第一采样器231采集主回路单元输出的第一电压信号的电压值，并将该电压值与给定的第一参考电压Vg进行比较；在第一电压信号的电压值大于等于第一参考电压Vg时，第一电压比较器232输出高电平，其通过连接第一电压比较器的输出端的二极管，以输出至三极管233的基极，进而通过连接三级管集电极的继电器234控制短路开关22闭合，以使电压提升单元的输出端c、d短路，此时，电压提升单元输出端输出的ΔU为零。
当然，在其他的实施例中，切换控制单元23还可以采用其他的硬件电路控制电压提升单元的短路开关的断开和闭合，本实施例仅为举例说明。
由上述实施例可知，本实施例的电压调整电路采用半桥变换器输出第二电压信号，该第二电压信号和第一电压信号串联组成电压调整电路的输出信号，由此，可使本实施例中的电压调整电路中电压提升的效率提高，同时减少电压调整电路的功耗，进而减小使用电压调整电路的***的热量，以及减小***的体积。
图3A示出了本发明另一实施例提供的电压调整电路的结构示意图，图3B示出了本发明另一实施例提供的电压调整电路中反馈控制单元的结构示意图，如图3A、3B所示，图3A所示出的电压调整电路的拓扑结构和图2示出的电压调整电路的拓扑结构的区别在于，本实施例中的电压调整电路还包括反馈控制单元24，该处的反馈控制单元24主要用于接收电压调整电路的输出信号Vout，根据电压调整电路的输出信号调整电压提升单元输出的第二电压信号。
本实施例中的反馈控制单元24主要包括：第二采样器241、减法器242、比例积分器243、第二电压比较器244和脉冲分配器245；
其中，减法器242用于采用给定的第二参考电压对第二采样器241采集的电压调整电路输出的输出信号Vout进行求差运算；
比例积分器243用于将减法器242的输出信号进行积分调整；第二电压比较器244用于将比例积分器243的输出信号与给定的三角波进行比较；脉冲分配器245根据第二电压比较器244输出的信号输出驱动信号，以使电压提升单元根据所述驱动信号调整该电压提升单元输出的第二电压信号ΔU。
也就是说，该处的第二采样器241通过光电耦合器对输出端a、d之间的输出信号进行隔离采样，采样电压值Vf与第二参考电压Vref在减法器242中进行求差运算，进而将减法器242的输出信号通过比例积分器243进行积分调整后得到电压Vcom；
Vcom与三角波发生器V_tri246经过第二电压比较器244后产生脉宽调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)信号，该PWM信号经过脉冲分配器245之后，分别输出驱动电压提升单元的驱动信号V-gate。举例来说，该处的脉冲分配器245输出的驱动信号V-gate1和V-gate2用于驱动半桥变换器(如图2中所示)的场效应管；或者脉冲分配器245输出的驱动信号V-gate1、V-gate2、V-gate3、V-gate4用于驱动全桥变换器(如图4所示)的场效应管等。
可以理解的是，在电压调整电路的输出端a、d之间的输出电压增大时，驱动信号V-gate1和V-gate2减少，保证整个电压调整电路的电压稳定、可靠。
也就是说，减法器242的接收第二采样器241采集的电压调整电路的输出信号的电压值和给定的第二参考电压Vref，进而减法器242采用给定的第二参考电压Vref对电压调整电路输出的电压值进行求差运算，并将减法器242求差运算的结果输入至比例积分器243；该比例积分器243的输出端连接第二电压比较器244的第一输入端；
第二电压比较器244的第一输入端接收比例积分器243的输出信号，第二输入端连接一三角波发生器246，并接收该三角波发生器246输出的三角波，将比例积分器243的输出信号与三角波进行比较，并将比较后的输出信号输入至脉冲分配器245，以使脉冲分配器输出前述的驱动信号。
由上述实施例可知，本实施例的电压调整电路能够在主回路单元输出的第一电压信号Us’小于等于预置的第一参考电压时，采用电压提升单元输出第二电压信号ΔU，进而电压调整电路输出的信号为第一电压信号和第二电压信号之和。本实施例中电压调整电路的转换效率高，功耗小，与此同时，电压调整电路产生的热量较少，由此可使得包括电压调整电路的***的体积减少。
图4和图5均示出了本发明另一实施例提供的电压调整电路的拓扑结构示意图；其中，图4中所示的电压提升单元为全桥变换器41，如图4中虚线框所示，图4中全桥变换器中的变压器初级采用全桥电路，次极采用全波整流器，优选采用全波二极管整流器，进而图4中的全桥变换器能够提高电压提升单元的转换效率。
图5中所示的电压提升单元为推挽变换器51，如图5中虚线框所示，图5中推挽变换器中的变压器初级采用推挽电路，次极采用全波整流器，优选采用全波二极管整流器，进而图5中的推挽变换器51也能够提高电压提升单元的转换效率。
另外，图4、图5中的电压调整电路包括切换控制单元、反馈控制单元，该处的切换控制单元与图3A中的切换控制单元基本相同，且反馈控制单元与图3B中所示的切换控制单元基本相同，本实施例不再对其详述。
优选地，图2、图3A、图4和图5中所示的电压调整电路的输出端还可设置有用于对所述电压调整电路的输出信号进行滤波的电感(图中未标出)，由此可使电压调整电路输出较好的信号。
通常，前述的第一参考电压为51.5V，当第一电压信号Us’大于等于51.5V时，电压提升单元可输出的第二电压信号为零，此时，电压调整电路输出的电压值为Us。
在Us’小于51.5V时，电压提升单元输出不为零的第二电压信号，并且第二电压信号的电压值值与51.5V减去Us差值相一致。
本实施例中的电压调整电路的效率相对于现有技术有较大的提高，同时可减少电压调整电路的功耗，相应地，本实施例还能够使采用该电压调整电路的***的体积减小。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种电压调整电路，其特征在于，包括：
主回路单元，用于根据电压源的输入信号输出与所述电压源的电压值相等的第一电压信号；
电压提升单元，用于根据所述输入信号输出第二电压信号，所述第二电压信号用于和所述第一电压信号串联组成所述电压调整电路的输出信号；
切换控制单元，用于将所述第一电压信号与预置的第一参考电压进行比较，在所述第一电压信号大于等于所述第一参考电压时，控制所述电压提升单元输出的所述第二电压信号为零；
反馈控制单元，用于根据所述电压调整电路的输出信号调整所述电压提升单元输出的所述第二电压信号；
所述电压调整电路的输出端还设置有用于对所述电压调整电路的输出信号进行滤波的电感。
2.根据权利要求1所述的电压调整电路，其特征在于，所述电压提升单元具体为：
全桥变换器、半桥变换器、推挽变换器、正激变换器或反激变换器。
3.根据权利要求1或2所述的电压调整电路，其特征在于，
所述电压提升单元的输出端还设置有短路开关；
所述短路开关连接所述切换控制单元，以使所述切换控制单元在确定所述第一电压信号大于等于所述第一参考电压时，控制所述短路开关闭合，使得所述电压提升单元输出的第二电压信号为零。
4.根据权利要求1或2所述的电压调整电路，其特征在于，所述切换控制单元包括：第一采样器、第一电压比较器、二极管、三极管和继电器；
所述第一电压比较器用于将所述第一采样器采集的所述主回路单元输出的电压值与所述第一参考电压进行比较；
在所述第一采样器采集的电压值大于等于所述第一参考电压时，所述第一电压比较器输出高电平，进而连接所述三极管的基极，所述二极管将所述高电平输出至所述基极，使得连接所述三极管集电极的继电器控制所述短路开关闭合。
5.根据权利要求1或2所述的电压调整电路，其特征在于，所述反馈控制单元包括：第二采样器、减法器、比例积分器、第二电压比较器和脉冲分配器；
所述减法器用于采用给定的第二参考电压对所述第二采样器采集的所述电压调整电路输出的输出信号进行求差运算；
所述比例积分器用于将所述减法器的输出信号进行积分调整；
所述第二电压比较器用于将所述比例积分器的输出信号与给定的三角波进行比较；
所述脉冲分配器根据所述第二电压比较器输出的信号输出驱动信号，以使所述电压提升单元根据所述驱动信号调整所述电压提升单元输出的第二电压信号。
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