CN103227565A - 一种流控振荡电路及电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流控振荡电路及电源，该流控振荡电路包括DC/DC变换器和用于根据DC/DC变换器的电压产生电压反馈信号的电压反馈单元，以及：电流信号调节单元，用于采集DC/DC变换器的输入电流信号，将其与预设限值比较后输出一逻辑电压信号；流控振荡单元，用于接收逻辑电压信号，经过逻辑转化后产生一用于控制DC/DC变换器频率的振荡频率信号；驱动调节单元，用于根据振荡频率信号、输入电流信号和电压反馈信号输出驱动信号给DC/DC变换器控制功率变换。本发明通过从DC/DC变换器的输入端采样电流输入信号值，当电流变化时通过流控振荡的方法调节变换器频率，使得其满足非常宽的输入电压的要求。

Description

一种流控振荡电路及电源

技术领域

本发明涉及电路技术领域，更具体地说，涉及一种流控振荡电路及电源。

背景技术

一般的反激式开关电源变换器的输入电压范围只能满足于1:3的关系。而当输入电压范围更宽时，例如太阳能电池板的输出电压范围可达到150-1000VDC，在高压输入时功率MOSFET管的导通时间很短，功率MOSFET管流过的瞬时峰值电流非常大；在功率MOSFET管关闭时可能发生饱和状态。这样使功率转换在导通时不能线性地打开，导致变换器的效率下降和可靠性降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有开关电源变换器的输入电压范围有限的缺陷，提供一种流控振荡电路及电源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种流控振荡电路，包括DC/DC变换器和用于根据所述DC/DC变换器的电压产生电压反馈信号的电压反馈单元，以及：

电流信号调节单元，与所述DC/DC变换器相连，用于采集所述DC/DC变换器的输入电流信号，将其与预设限值比较后输出一逻辑电压信号；

流控振荡单元，与所述电流信号调节单元相连，用于接收所述逻辑电压信号，经过逻辑转化后产生一用于控制所述DC/DC变换器频率的振荡频率信号；

驱动调节单元，与所述流控振荡单元、电压反馈单元和DC/DC变换器相连，用于根据所述振荡频率信号、输入电流信号和电压反馈信号输出驱动信号给所述DC/DC变换器控制功率变换。

在根据本发明所述的流控振荡电路中，所述电流信号调节单元至少包括运算放大器，所述DC/DC变换器的输入电流信号输入所述运算放大器的反向输入端，所述运算放大器的正向输入端连接至一预设限值的参考电压；所述运算放大器的输出端输出所述逻辑电压信号。

在根据本发明所述的流控振荡电路中，所述流控振荡单元至少包括三极管和第一光耦合器，所述三极管的基极连接至所述逻辑电压信号控制所述三极管的通断，所述三极管的集电极与所述第一光耦合器的输入侧串联后接入工作电压，且所述第一光耦合器的输出侧的第一端连接至所述参考电压，所述第一光耦合器的输出侧的第二端输出所述振荡频率信号。

在根据本发明所述的流控振荡电路中，所述驱动调节单元至少包括PWM控制芯片，所述PWM控制芯片的电压反馈端连接所述电压反馈信号，所述PWM控制芯片的电流取样端连接所述DC/DC变换器的输入电流信号，所述PWM控制芯片的振荡频率端连接所述振荡频率信号，所述PWM控制芯片的PWM输出端输出驱动信号给所述DC/DC变换器控制功率变换。

在根据本发明所述的流控振荡电路中，所述电压反馈单元至少包括第二光耦合器；所述第二光耦合器的输入侧的第一端和第二端分别与所述DC/DC变换器的正输出端和负输出端相连，所述第二光耦合器的输出侧的第二端接地，所述第二光耦合器的输出侧的第一端输出所述电压反馈信号。

本发明还提供了一种电源，包括如上所述的流控振荡电路。

实施本发明的流控振荡电路及电源，具有以下有益效果：本发明的流控振荡电路通过从DC/DC变换器的输入端采样电流输入信号值，当输入端的电流变化时，通过流控振荡的方法调节DC/DC变换器的频率，使得DC/DC变换器满足非常宽的输入电压的要求；同时在小功率运行和高输入电压时，开关频率的下降使开关损耗降低，提高了DC/DC变换器的效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为根据本发明的优选实施例的流控振荡电路的模块框图；

图2为根据本发明优选实施例的流控振荡电路中电流信号调节单元的电路图；

图3为根据本发明优选实施例的流控振荡电路中流控振荡单元的电路图；

图4为根据本发明优选实施例的流控振荡电路中驱动调节单元的电路图；

图5为根据本发明优选实施例的流控振荡电路中电压反馈单元的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

请参阅图1，为根据本发明的优选实施例的流控振荡电路的模块框图。如图1所示，本实施例提供的流控振荡电路至少包括DC/DC变换器100、电流信号调节单元200、流控振荡单元300、驱动调节单元400和电压反馈单元500。

其中，DC/DC变换器为电源的拓扑结构。

电流信号调节单元200与DC/DC变换器100相连，用于采集DC/DC变换器的输入电流信号，并将其与预设限值比较后输出一逻辑电压信号。

流控振荡单元300与电流信号调节单元200相连，用于接收电流信号调节单元200输出的逻辑电压信号，经过逻辑转化后产生一用于控制DC/DC变换器频率的振荡频率信号。

驱动调节单元400与流控振荡单元200、电压反馈单元500和DC/DC变换器100相连，用于根据流控振荡单元200输出的振荡频率信号、DC/DC变换器100的输入电流信号和电压反馈单元500生成的电压反馈信号进行电流模式的PWM控制，输出驱动信号给DC/DC变换器100控制其功率变换。

电压反馈单元500用于根据DC/DC变换器100的电压产生电压反馈信号。

本发明的流控振荡电路从DC/DC变换器100的输入端采样电流输入信号值，当输入端的电流变化时，通过流控振荡的方法使控制驱动调节单元的PWM的振荡频率作出对应的调整，使得DC/DC变换器100满足非常宽的输入电压的要求。同时在小功率运行和高输入电压时，开关频率的下降使开关损耗降低，提高了DC/DC变换器的效率。

请参阅图2，为根据本发明优选实施例的流控振荡电路中电流信号调节单元的电路图。如图2所示，该电流信号调节单元200至少包括运算放大器U4，DC/DC变换器100的输入电流信号IS输入该运算放大器U4的反向输入端，该运算放大器U4的正向输入端连接至一预设限值的参考电压VREF。该运算放大器U4的输出端输出前述逻辑电压信号ICO。具体地，电流信号调节单元200如图2所示还包括有以下周边元件：电阻R35、电阻R36、电阻R40、电阻R42、电阻R43、电阻R49和电阻R61，电容C21、电容C22、电容C25、电容C26和电容C30。其中，电阻R42和电阻R35串联在输入电流信号IS和运算放大器U4的反向输入端之间，电阻R42和电阻R35之间的节点通过并联的电阻R43和电容C22接地。电阻R40和电阻R36串联在参考电压VREF和运算放大器U4的正向输入端之间，电阻R40和电阻R36之间的节点通过并联的电阻R49和电容C21接地。运算放大器U4的电源端接工作电源VCC并通过电容C26接地。运算放大器U4的正向输入端通过串联的电阻R61和电容C30连接至运算放大器U4的输出端，该输出端输出逻辑电压信号ICO并通过电容C25接地。通过上述电路，输入电流信号IS经过电流信号调节单元200，和给定的限值进行比较，输出了一个逻辑电压信号ICO给流控振荡单元300。

请参阅图3，为根据本发明优选实施例的流控振荡电路中流控振荡单元的电路图。如图3所示，该流控振荡单元300至少包括三极管Q2和第一光耦合器U3，三极管Q2的基极连接至逻辑电压信号ICO以控制三极管Q2的通断，三极管的集电极与第一光耦合器U3的输入侧串联后接入工作电压VCC，且第一光耦合器U3的输出侧的第一端连接至参考电压VREF，第一光耦合器U3的输出侧的第二端输出振荡频率信号RT/CT。具体地，该流控振荡单元300还包括以下周边元件：电阻R1、电阻R2、电阻R45和电阻R46，以及电容C23。其中，逻辑电压信号ICO通过电阻R45与三极管Q2的基极相连，且三极管Q2的基极通过并联的电阻R46和电容C23接地。三极管Q2的发射极接地，集电极与第一光耦合器U3输入侧的第二端相连。第一光耦合器U3输入侧的第一端通过电阻R1连接至工作电压VCC。振荡频率信号RT/CT为驱动调节单元400的PWM控制芯片主频的振荡信号。逻辑电压信号ICO通过流控振荡单元300，进行逻辑转化输出该振荡频率信号给驱动调节单元400，控制DC/DC变换器100的频率。

请参阅图4，为根据本发明优选实施例的流控振荡电路中驱动调节单元的电路图。如图4所示，该驱动调节单元400至少包括PWM控制芯片U1，该PWM控制芯片U1为电流模式控制器，例如可以采用型号为UC3843的芯片实现。PWM控制芯片U1的电压反馈端COMP连接电压反馈信号COM，PWM控制芯片U1的电流取样端ISENSE连接DC/DC变换器100的输入电流信号IS，PWM控制芯片U1的振荡频率端RT/CT连接振荡频率信号，PWM控制芯片U1的PWM输出端OUTPUT输出驱动信号DR给DC/DC变换器100控制其功率变换。该驱动调节单元400还包括以下周边元件：电阻R7、电阻R9和电阻R10，电容C9、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15和电容C17；各个元件的具体连接关系参照PWM控制芯片U1的型号及其推荐连接方式，例如本实施例中可参照图4所示的连接关系。PWM控制芯片U1根据采取的信号，包括流控振荡单元200输出的振荡频率信号RT/CT、DC/DC变换器100的输入电流信号IS和电压反馈单元500生成的电压反馈信号COMP进行电流模式的PWM控制，输出驱动信号DR给DC/DC变换器100控制其功率变换。

请参阅图5，为根据本发明优选实施例的流控振荡电路中电压反馈单元的电路图。如图5所示，电压反馈单元500至少包括第二光耦合器U8。该第二光耦合器U8的输入侧的第一端和第二端分别与DC/DC变换器100的正输出端D+和负输出端D-相连，该第二光耦合器U8的输出侧的第二端接地，第二光耦合器U8的输出侧的第一端输出电压反馈信号COM。该电压反馈单元500还包括以下周边元件：电阻R27、电阻R28、电阻R30、电阻R32、电阻R33和电阻R34，电容C18，电压调整器U7。具体地，DC/DC变换器100的正输出端D+通过电阻R30连接至第二光耦合器U8输出侧的第一端，电阻R27跨接在第二光耦合器U8输出侧的第一端和第二端之间。电阻R33和电阻R34串联在DC/DC变换器100的正输出端D+和负输出端D-之间，且电阻R33和电阻R34之间的节点通过串联的电阻R28和电容C18连接至第二光耦合器U8输出侧的第二端，并且该节点连接至电压调节器U7的参考电压端REF。电阻R32并联在电阻R33两端。电压调节器U7的阳极ANODE连接至第二光耦合器U8输出侧的第二端，阳极CATHODE连接至负输出端D-。通过上述电路，DC/DC变换器100输出电压信号可以通过电压反馈单元500，输出一个电压反馈信号COM给驱动调节单元400。

本发明还相应提供了一种电源，其可以采用如上所述的流控振荡电路实现。

本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例，例如电路图中芯片的更换，电阻进行串并联，电容进行串并联等。

Claims (6)

1.一种流控振荡电路，其特征在于，包括DC/DC变换器和用于根据所述DC/DC变换器的电压产生电压反馈信号的电压反馈单元，以及：

电流信号调节单元，与所述DC/DC变换器相连，用于采集所述DC/DC变换器的输入电流信号，将其与预设限值比较后输出一逻辑电压信号；

流控振荡单元，与所述电流信号调节单元相连，用于接收所述逻辑电压信号，经过逻辑转化后产生一用于控制所述DC/DC变换器频率的振荡频率信号；

驱动调节单元，与所述流控振荡单元、电压反馈单元和DC/DC变换器相连，用于根据所述振荡频率信号、输入电流信号和电压反馈信号输出驱动信号给所述DC/DC变换器控制功率变换。

2.根据权利要求1所述的流控振荡电路，其特征在于，所述电流信号调节单元至少包括运算放大器，所述DC/DC变换器的输入电流信号输入所述运算放大器的反向输入端，所述运算放大器的正向输入端连接至一预设限值的参考电压；所述运算放大器的输出端输出所述逻辑电压信号。

3.根据权利要求1所述的流控振荡电路，其特征在于，所述流控振荡单元至少包括三极管和第一光耦合器，所述三极管的基极连接至所述逻辑电压信号控制所述三极管的通断，所述三极管的集电极与所述第一光耦合器的输入侧串联后接入工作电压，且所述第一光耦合器的输出侧的第一端连接至所述参考电压，所述第一光耦合器的输出侧的第二端输出所述振荡频率信号。

4.根据权利要求1所述的流控振荡电路，其特征在于，所述驱动调节单元至少包括PWM控制芯片，所述PWM控制芯片的电压反馈端连接所述电压反馈信号，所述PWM控制芯片的电流取样端连接所述DC/DC变换器的输入电流信号，所述PWM控制芯片的振荡频率端连接所述振荡频率信号，所述PWM控制芯片的PWM输出端输出驱动信号给所述DC/DC变换器控制功率变换。

5.根据权利要求1所述的流控振荡电路，其特征在于，所述电压反馈单元至少包括第二光耦合器；所述第二光耦合器的输入侧的第一端和第二端分别与所述DC/DC变换器的正输出端和负输出端相连，所述第二光耦合器的输出侧的第二端接地，所述第二光耦合器的输出侧的第一端输出所述电压反馈信号。

6.一种电源，其特征在于，包括权利要求1-5中任意一项所述的流控振荡电路。

Images