CN103795400B - 一种基于vicor模块的高精度采样电路 - Google Patents

Abstract

本发明属于采样电路技术领域，具体涉及一种基于VICOR模块的高精度采样电路。本发明包括VICOR模块、采样信号处理电路、远采/本采切换电路和防采空电路：采样信号处理电路和远采/本采切换电路分别并联在VICOR模块的采样正线+S引脚、采样负线‑S引脚之间；防采空电路并联在VICOR模块的调压端SC引脚、采样负线‑S引脚之间。本发明解决了现有技术中基于VICOR模块的采样电路，采样点位置受限、输出负载稳定性差的技术问题；取得了可任意放置采样点、稳定性好、可靠性高的有益效果。

Description

一种基于VICOR模块的高精度采样电路

技术领域

本发明属于采样电路技术领域，具体涉及一种基于VICOR模块的高精度采样电路。

背景技术

基于VICOR模块的Maxi DC-DC模块、Mini DC-DC模块的直流电源广泛应用于各种地面和车载设备的供电***中。VICOR模块的采样电路在直流电源中介于控制电路与功率电路之间，它的作用是为控制电路提供功率电路输出的反馈。采样电路的性能是影响直流电源负载稳定度的重要因素。现有的基于VICOR模块的采样电路工作时，根据VICOR应用手册推荐接法，采样线直接从模块的采样端引出连接至靠近负载的采样点，采集负载端电压以反馈给VICOR模块。这种连接方式对采样点位置有较高要求，尤其是在大电流应用中，采样点位置不能远离VICOR模块输出端，否则当大电流输出时，VICOR模块的采样端和输出端之间的电压，即输出补偿电压，会超过VICOR模块引脚间电压限定值，导致VICOR模块内部损伤，降低电源的可靠性。而一旦采样点位置受限，其采样效果也会受影响，降低基于VICOR模块的直流电源输出负载稳定度。同时，以往基于VICOR模块的直流电源中如果同时有远采和本采电路，则在远采和本采切换时，或者采样线误断开时，会出现短暂的采空情况，令输出电压突增，甚至过压，对电源的正常使用造成影响。

发明内容

本发明需要解决的技术问题为：

现有技术中基于VICOR模块的采样电路，采样点必须设置在VICOR模块输出端附近，位置受限，降低了基于VICOR模块的直流电源输出负载稳定度。

本发明的技术方案如下所述：

一种基于VICOR模块的高精度采样电路，包括VICOR模块和采样信号处理电路，还包括远采/本采切换电路和防采空电路；其中，采样信号处理电路和远采/本采切换电路分别并联在VICOR模块的采样正线+S引脚、采样负线-S引脚之间；防采空电路并联在VICOR模块的调压端SC引脚、采样负线-S引脚之间。

VICOR模块的OUT+引脚和采样正线+S引脚短接，OUT-引脚和采样负线-S引脚短接。

所述采样信号处理电路包括相串联的输出调整电路和采样比较电路：

输出调整电路包括电阻R1、电阻R3、电阻R4和光耦V1：电阻R1的一端连接VICOR模块采样正线+S引脚，另一端连接电阻R3；电阻R3的另一脚连接光耦V1内的光敏三极管集电极；光耦V1内的光敏三极管的发射极连接VICOR模块采样负线-S引脚；光耦V1内的发光二级管的阳极连接电阻R4，同时，该阳极还直接输出至采样比较电路；电阻R4的另一端输出至采样比较电路；光耦V1内的发光二级管的阴极输出至采样比较电路；

采样比较电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、运放N1、基准N2，电容C3、电容C4、电容C5和芯片供电VCC1：VCC1为运放N1供电；电阻R5并联于输出调整电路的光耦V1内的发光二级管的阴极、阳极之间，其与阴极相连的一端还连接在运放N1的输出端；电容C3并联于运放N1的输入负端和输出端；电阻R6并联于运放N1的输入正端和供电正端VCC1处；基准N2的阳极和运放N1的输入负端短接，基准N2的阴极和参考极与运放N1的输入正端短接；电容C4并联在基准N2的参考极和阳极之间；电容C5并联在芯片供电VCC1的两端；电阻R7和电阻R8相串联，二者连接点与运放N1的输入负端相连，电阻R7和电阻R8的另一端分别连接至远采/本采切换电路；电阻R4与光耦V1内的发光二级管的阳极的连接点还连接有R5，R4的另一端连接芯片供电VCC1。

所述远采/本采切换电路包括两组切换开关：其中，一组切换开关K1B、K1C并联至VICOR模块的OUT+引脚和OUT-引脚；另一组切换开关K2B、K2C并联至电阻R7、电阻R8的自由端；切换开关K1B、K1C连通本端负载时，切换开关K2B、K2C也连通本端负载；切换开关K1B、K1C连通远端负载时，切换开关K2B、K2C也连通远端负载。

防采空电路包括电阻R2，其并联在调压端SC引脚和采样负线-S引脚之间。

$R_2=\frac{1000R_1{V}_{\mathrm{nom}}(R_{\mathrm{out}}-1.23)}{1.23[V_{\mathrm{out}\_\max }(1000+R_1)-R_1{V}_{\mathrm{nom}}]}-1000;$

其中，

R₂表示电阻R2的阻值；

R₁表示电阻R1的阻值；

V_nom表示VICOR模块额定输出电压；

V_out表示VICOR模块实际输出电压；

V_{out_max}表示设定的模块输出最高电压。

本发明取得的有益效果为：

(1)本发明的基于VICOR模块的高精度采样电路，在保证VICOR模块不受到损伤的情况下，可任意放置采样点位置，提供更靠近负载端的VICOR输出电压反馈，从而提高电源输出负载稳定度；

(2)本发明的基于VICOR模块的高精度采样电路具备防采空功能，能有效抑制采样线断开情况下的输出电压过冲，提高电源可靠性。

附图说明

图1为本发明的基于VICOR模块的高精度采样电路电路图。

图中，1-VICOR模块，2-防采空电路，3-采样信号处理电路，4-远采/本采切换电路，5-远端负载，6-本端负载，7-采样切换电路，8-功率切换电路，9-采样比较电路，10-输出调整电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的基于VICOR模块的高精度采样电路进行详细说明。

本发明的基于VICOR模块的高精度采样电路包括VICOR模块1、采样信号处理电路3、远采/本采切换电路4和防采空电路2。其中，采样信号处理电路3和远采/本采切换电路4分别并联在VICOR模块1的采样正线+S引脚、采样负线-S引脚之间；防采空电路2并联在VICOR模块1的调压端SC引脚、采样负线-S引脚之间。

具体而言，所述VICOR模块1指Maxi DC-DC模块和Mini DC-DC模块，此为本领域技术人员公知常识。

VICOR模块1的OUT+引脚和采样正线+S引脚短接，OUT-引脚和采样负线-S引脚短接，从而限定了OUT+引脚和采样正线+S引脚之间、OUT-引脚和采样负线-S引脚之间电压为0V，避免了引脚间过压。

所述采样信号处理电路3包括相串联的输出调整电路10和采样比较电路9。

其中，输出调整电路10包括电阻R1、电阻R3、电阻R4和光耦V1：电阻R1的一端连接VICOR模块1采样正线+S引脚，另一端连接电阻R3；电阻R3的另一脚连接光耦V1内的光敏三极管集电极；光耦V1内的光敏三极管的发射极连接VICOR模块1采样负线-S引脚；光耦V1内的发光二级管的阳极连接电阻R4，同时，该阳极还直接输出至采样比较电路9；电阻R4的另一端输出至采样比较电路9；光耦V1内的发光二级管的阴极输出至采样比较电路9。

采样比较电路9包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、运放N1、基准N2，电容C3、电容C4、电容C5和芯片供电VCC1：VCC1为运放N1供电；电阻R5并联于输出调整电路10的光耦V1内的发光二级管的阴极、阳极之间，其与阴极相连的一端还连接在运放N1的输出端；电容C3并联于运放N1的输入负端和输出端；电阻R6并联于运放N1的输入正端和供电正端VCC1处；基准N2的阳极和运放N1的输入负端短接，基准N2的阴极和参考极与运放N1的输入正端短接；电容C4并联在基准N2的参考极和阳极之间；电容C5并联在芯片供电VCC1的两端；电阻R7和电阻R8相串联，二者连接点与运放N1的输入负端相连，电阻R7和电阻R8的另一端分别连接至远采/本采切换电路4；电阻R4与光耦V1内的发光二级管的阳极的连接点还连接有R5，R4的另一端连接芯片供电VCC1。

当负载的输出功率线在50米之内时视其为本端负载6，输出功率线大于50米时视其为远端负载5。远采/本采切换电路4包括两组切换开关：其中，一组切换开关K1B、K1C并联至VICOR模块1的OUT+引脚和OUT-引脚；另一组切换开关K2B、K2C并联至电阻R7、电阻R8的自由端；切换开关K1B、K1C连通本端负载6时，切换开关K2B、K2C也连通本端负载6；切换开关K1B、K1C连通远端负载5时，切换开关K2B、K2C也连通远端负载5。

防采空电路2包括电阻R2，其并联在调压端SC引脚和采样负线-S引脚之间。

$R_2=\frac{1000R_1{V}_{\mathrm{nom}}(R_{\mathrm{out}}-1.23)}{1.23[V_{\mathrm{out}\_\max }(1000+R_1)-R_1{V}_{\mathrm{nom}}]}-1000$

其中，

R₂表示电阻R2的阻值；

R₁表示电阻R1的阻值；

V_nom表示VICOR模块1额定输出电压；

V_out表示VICOR模块1实际输出电压；

V_{out_max}表示设定的模块输出最高电压。

Claims (4)

1.一种基于VICOR模块的高精度采样电路，包括VICOR模块(1)和采样信号处理电路(3)，其特征在于：还包括远采/本采切换电路(4)和防采空电路(2)；其中，采样信号处理电路(3)和远采/本采切换电路(4)分别并联在VICOR模块(1)的采样正线+S引脚、采样负线-S引脚之间；防采空电路(2)并联在VICOR模块(1)的调压端SC引脚、采样负线-S引脚之间；

VICOR模块(1)的OUT+引脚和采样正线+S引脚短接，OUT-引脚和采样负线-S引脚短接；

所述采样信号处理电路(3)包括相串联的输出调整电路(10)和采样比较电路(9)：

输出调整电路(10)包括电阻R1、电阻R3、电阻R4和光耦(V1)：电阻R1的一端连接VICOR模块(1)采样正线+S引脚，另一端连接电阻R3；电阻R3的另一脚连接光耦(V1)内的光敏三极管集电极；光耦(V1)内的光敏三极管的发射极连接VICOR模块(1)采样负线-S引脚；光耦(V1)内的发光二级管的阳极连接电阻R4，同时，该阳极还直接输出至采样比较电路(9)；电阻R4的另一端输出至采样比较电路(9)；光耦(V1)内的发光二级管的阴极输出至采样比较电路(9)；

采样比较电路(9)包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、运放(N1)、基准(N2)，电容C3、电容C4、电容C5和芯片供电VCC1：VCC1为运放(N1)供电；电阻R5并联于输出调整电路(10)的光耦(V1)内的发光二级管的阴极、阳极之间，其与阴极相连的一端还连接在运放(N1)的输出端；电容C3并联于运放(N1)的输入负端和输出端；电阻R6并联于运放(N1)的输入正端和供电正端VCC1处；基准(N2)的阳极和运放(N1)的输入负端短接，基准(N2)的阴极和参考极与运放(N1)的输入正端短接；电容C4并联在基准(N2)的参考极和阳极之间；电容C5并联在芯片供电VCC1的两端；电阻R7和电阻R8相串联，二者连接点与运放(N1)的输入负端相连，电阻R7和电阻R8的另一端分别连接至远采/本采切换电路(4)；电阻R4与光耦(V1)内的发光二级管的阳极的连接点还连接有R5，R4的另一端连接芯片供电VCC1。

2.根据权利要求1所述的基于VICOR模块的高精度采样电路，其特征在于：所述远采/本采切换电路(4)包括两组切换开关：其中，一组切换开关(K1B、K1C)并联至VICOR模块(1)的OUT+引脚和OUT-引脚；另一组切换开关(K2B、K2C)并联至电阻R7、电阻R8的自由端；一组切换开关(K1B、K1C)连通本端负载(6)时，另一组切换开关(K2B、K2C)也连通本端负载(6)；一组切换开关(K1B、K1C)连通远端负载(5)时，另一组切换开关(K2B、K2C)也连通远端负载(5)。

3.根据权利要求2所述的基于VICOR模块的高精度采样电路，其特征在于：防采空电路(2)包括电阻R2，其并联在调压端SC引脚和采样负线-S引脚之间。

4.根据权利要求3所述的基于VICOR模块的高精度采样电路，其特征在于：

其中，

R₂表示电阻R2的阻值；

R₁表示电阻R1的阻值；

V_nom表示VICOR模块(1)额定输出电压；

V_out表示VICOR模块(1)实际输出电压；

V_{out_max}表示设定的模块输出最高电压。