CN109842301B - 一种电流控制电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电流控制电路,通过电流采样电路获取双向变换器输出侧电流信息,利用第一电压调节电路和第二电压调节电路的输出作为误差放大器的输入,误差放大器的输出作为光耦反馈电路的输入,输出侧的电流信号经过各级电路转换处理反馈至PWM电路中,由控制电路控制主功率电路中输入侧开关管占空比,实现输出侧电流恒流;本发明既能保证双向变换器在切换工作方向时无电流震荡和电流尖峰,又可以在只使用一个正向带隙电压基准源的情况下实现双向变换器输出侧恒流,且电路简单。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域,涉及一种用于双向DC-DC变换器的电流控制电路。
背景技术
因双向DC-DC变换器能正向或者反向工作,所以可实现能量的双向传输,即允许电能从定义的输入侧传递到输出侧,也允许电能从定义的输出侧传递到输入侧,在功能上相当于两个单向直流变换器,在不间断电源、蓄电池充放电、电动汽车、大功率设备的能量回收***、大功率设备的备用电源等场合中有着非常广泛的应用。
双向变换器可定义两种工作方向,正向工作时,能量从输入侧传输到输出侧;反向工作时,能量从输出侧传输到输入侧。双向变换器根据不同的应用场合,对输出侧的电压或电流或功率有不同的要求,比如在电池均衡的应用场合中,双向变换器的输入侧和输出侧接电池或电池组,双向变换器输出侧的电流要进行恒流控制,且要求在双向变换器切换工作方向后输出电流大小不变,只改变方向,这种应用场合下就需要一种控制电路对输出侧电流进行控制。
对于实现输出侧的电流控制,现有技术提供一种实现输出侧电流恒流的控制电路,如图1所示,通过在输出侧设置不同的分压电阻或不同的带隙电压基准源可以使变换器输出侧电流稳定在不同的电流值。然而,此种控制电路应用于双向变换器时存在以下问题:1、变换器正向工作和反向工作时,电流采样电阻上的电流方向相反:变换器反向工作时电流采样电阻获得的电压为正,变换器正向工作时电流采样电阻获得的电压为负,这就需要一个正向和一个负向的带隙电压基准源来使得变换器正向工作或反向工作时控制电路都能正常工作,但在外部供电只有正向电压的情况下要实现负向的带隙电压基准源比较困难。2、在变换器进行工作方向切换时,要进行带隙电压基准源工作方向的切换,如此会使控制电路发生改变,控制电路改变时产生的电信号振荡或电信号尖峰会影响变换器中误差放大器的输入,使得变换器输出侧的电流出现抖动或尖峰。
综上所述,现有的方法难以满足双向变换器恒流控制的需求,从而使得其应用范围受限。
发明内容
有鉴于此,本发明解决的技术问题是克服现有方法的不足,提出用于电池6均衡应用场合的双向变换器的一种电流控制电路,既能保证双向变换器在切换工作方向时无电流震荡和电流尖峰,又可以在只使用一个正向带隙电压基准源的情况下实现双向变换器输出侧恒流,且电路简单。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
一种电流控制电路,用于实现双向变换器的输出侧恒流控制,双向变换器包括主功率电路、驱动电路和PWM电路,电流控制电路包括:
电流采样电路,接入双向变换器的输出侧与地之间,用于采样输出侧电流信息转换为电压信号输出至第二电压调节电路;
第一电压调节电路,用于调节电流控制电路的静态工作点;
第二电压调节电路,连接电流采样电路的输出端,用于接收处理电流采样电路输出的电压信号;
电流方向控制电路,连接第二电压调节电路一端,用于调整第二电压调节电路对采样电压信号所产生的电压偏置;
误差放大器,一端连接第二电压调节电路的输出端,另一端连接第一电压调节电路的输出端,用于接收第二电压调节电路和第一电压调节电路的输出电压信号进行比较放大后输出至光耦反馈电路;
环路补偿电路,连接在误差放大器的反相输入端与输出端之间,用于提高环路稳定性;
光耦反馈电路,连接误差放大器的输出端,用于将经误差放大器输出的电压信号进行隔离反馈至双向变换器的PWM电路;
带隙电压基准源,同时连接第一电压调节电路和第二电压调节电路,除了使第二电压调节电路对电流采样电路获得的电压产生正向的电压偏置外,还经过第一电压调节电路作为误差放大器反相输入端的电压输入。
优选地,电流采样电路包括第十一电阻;第十一电阻一端接入双向变换器的输出侧,作为电流采样电路的输出端,第十一电阻另一端连接双向变换器输出侧的地。
优选地,第二电压调节电路包括第一电阻,第二电阻,第五电阻,第六电阻,第七电阻和第四电容;其连接关系为:
第一电阻一端连接误差放大器同相输入端、第二电阻一端,第一电阻另一端连接第五电阻一端、第六电阻一端、第四电容一端;第二电阻另一端连接电流采样电路的输出端;第五电阻另一端连接带隙电压基准源,第六电阻另一端连接第七电阻一端、电流方向控制电路的一端;第四电容另一端连接第七电阻另一端,并同时连接双向变换器输出侧的地;
或为:第一电阻一端连接误差放大器反相输入端、第二电阻的一端,第一电阻另一端连接第五电阻一端、第六电阻一端、第四电容一端;第二电阻另一端连接电流采样电路的输出端;第五电阻另一端连接带隙电压基准源,第六电阻另一端连接第七电阻一端、电流方向控制电路的一端,第四电容另一端连接第七电阻另一端,并同时连接双向变换器输出侧的地。
优选地,第一电压调节电路包括第三电阻和第四电阻;其连接关系为:
第三电阻一端连接误差放大器的反相输入端、第四电阻一端,第三电阻另一端连接双向变换器输出侧的地;第四电阻另一端连接带隙电压基准源;
或为:第三电阻一端连接误差放大器的同相输入端、第四电阻一端,第三电阻另一端连接双向变换器输出侧的地,第四电阻另一端连接带隙电压基准源。
优选地,电流方向控制电路包括开关;开关一端连接双向变换器输出侧的地,开关另一端连接第二电压调节电路的一端。
优选地,光耦反馈电路包括光耦合器,第九电阻,第十电阻,第三电容,第一辅助电源和第二辅助电源;光耦反馈电路的连接关系为:
第一辅助电源连接光耦合器发光二极管阳极;光耦合器发光二极管阴极连接第十电阻一端,第十电阻另一端连接误差放大器的输出端,第九电阻一端作为光耦反馈电路输出端连接光耦合器三极管集电极,第九电阻另一端连接第二辅助电源;第三电容一端连接光耦合器三极管集电极,第三电容另一端连接光耦合器三级管发射极、双向变换器输入侧的地;
或为:第十电阻的一端连接误差放大器的输出端,第十电阻的另一端连接光耦合器发光二极管阴极,光耦合器发光二极管阳极连接第一辅助电源,光耦合器三极管集电极连接第二辅助电源,光耦合器三极管发射极连接第九电阻一端和第三电容一端,并作为光耦反馈电路的输出端,第九电阻另一端连接第三电容另一端、双向变换器输入侧的地。
优选地,本发明还提供一种应用该电流控制电路的控制方法,电流采样电路采样输出侧电流并反应为电压信号输出至第二电压调节电路,第二电压调节电路响应电流采样电路输出的电压信号及带隙电压基准源输出的恒定电压,在误差放大器的一输入端体现为第一电压,第一电压调节电路接收带隙电压基准源输出的恒定电压响应输出至误差放大器的另一输入端体现为第二电压,误差放大器将两电压进行比较输出比较信号,光耦反馈电路响应该比较信号并反馈至PWM电路,PWM电路将光耦反馈电路传输来的电压信号转化成PWM信号给到驱动电路,驱动电路接收到的该PWM信号执行对功率电路中开关管的占空比控制。
本发明所提的方案,其工作原理在具体实施例中进行详细说明,综合本发明的工作原理,本发明克服了现有技术中双向变换器恒流控制技术的不足,其有益效果为:
(1)双向变换器切换工作方向时电流变化平滑,无电流尖峰和震荡;
(2)只需要一个正向带隙电压基准源和一个误差放大器;
(3)变换器正向工作和反向工作时都能实现输出侧电流恒流控制。
附图说明
图1为现有技术在实际应用电路中实现输出侧电流恒流的控制电路的电路原理图;
图2为本发明电流控制电路的第一实施方式应用到双向变换器中的结构框图;
图3为本发明电流控制电路的第一实施例电路应用于双向变换器的电路原理图;
图4为本发明双向变换器主功率电路开关管Q1至Q4的控制时序图;
图5为本发明第一实施例电流控制电路在双向变换器正向工作时的电流测试结果图;
图6为本发明的第一实施例电流控制电路在双向变换器反向工作时的电流测试结果图;
图7为本发明第一实施例电流控制电路在双向变换器进行工作方向切换时的电流波形图;
图8为本发明电流控制电路的第二实施方式应用到双向变换器中的结构框图;
图9为本发明电流控制电路的第二实施例电路应用于双向变换器的电路原理图。
具体实施方式
本发明的整体思路为:由电流采样电路获取双向变换器输出侧的电流信息,作为电流环反馈控制的对象,电流采样电路输出的电压经过第二电压调节电路,获得正向的电压偏置,作为误差放大器其中一输入端的电压输入,带隙电压基准源除了使第二电压调节电路对电流采样电路获得的电压产生正向的电压偏置外,还经过第一电压调节电路作为误差放大器另一输入端的电压输入,当***达到稳定状态后第一电压调节电路的输出电压与第二电压调节电路的输出电压相等;输出侧电流未恒流时,误差放大器输出比较信号作为光耦反馈电路的输入,经过各级电路处理转换,输出侧电流信息由光耦反馈电路反馈至PWM电路和控制电路中,经由控制电路调整主功率电路中输入侧开关管占空比,从而相应调整输出侧的电流,实现输出侧恒流。
以下结合附图及实施例,对本发明进行说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
第一实施例
图2为本发明的电流控制电路第一实施方式电路应用到双向变换器中的结构框图,图3为本实施例电路应用到双向变换器的电路原理图,如图所示,双向变换器包括主功率电路、驱动电路和PWM电路,电流控制电路,包括电流采样电路,用于采样输出侧电流并输出至第二电压调节电路;第一电压调节电路,用于调节电流控制电路的静态工作点;第二电压调节电路,用于接收处理电流采样电路输出的电压信号;电流方向控制电路,用于调整第二电压调节电路对采样电压信号所产生的电压偏置;误差放大器,用于分别接收第一电压调节电路及第二电压调节电路的输出电压信号进行差分放大后输出至光耦反馈电路;环路补偿电路,用于提高环路稳定性;光耦反馈电路,用于接收由各级电路传输来的输出侧电压信号经过隔离后传递到双向变换器的输入侧;带隙电压基准源,除了使第二电压调节电路对电流采样电路获得的电压产生正向的电压偏置外,还经过第一电压调节电路作为误差放大器反相输入端的电压输入;PWM电路用于将光耦合器反馈电路输出电压信号转化成PWM信号;驱动电路用于根据接收到的PWM信号驱动主功率电路中开关管Q1~Q4。
其中,主功率电路包括变压器T1、电容C5~C8,开关管Q1~Q4,变压器T1包含原边绕组N1、副边绕组N2,电流采样电路包括:电阻R11;第二电压调节电路包括:电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电容C4;第一电压调节电路包括:电阻R3和电阻R4;电流方向控制电路包括:开关;环路补偿电路包括电阻R8、电容C1和电容C2;光耦反馈电路包括:光耦合器、电阻R9、电阻R10、电容C3、辅助电源VCC1和辅助电源VCC2;优选地,PWM电路和驱动电路由单片机和驱动芯片(如Si8235)构成,其中误差放大器由运放实现。
其连接关系为:电容C7一端连接输入侧正端VIN+,电容C7另一端连接开关管Q1漏极,开关管Q1源极连接原边绕组N1同名端、开关管Q2漏极,原边绕组N1异名端连接输入侧正端Vin+,开关管Q1栅极连接驱动电路第一驱动端,开关管Q2栅极连接驱动电路第二驱动端,开关管Q2源极连接输入侧的地,副边绕组N2同名端连接输出侧正端Vo+,副边绕组N2异名端连接开关管Q3漏极、开关管Q4源极,开关管Q3源极连接电阻R11一端,开关管Q3的栅极连接至驱动电路的驱动第三驱动端,开关管Q4的漏极经过电容C8连接至输出侧正端Vo+,开关管Q4的栅极连接驱动该电路的第四驱动端;电阻R11的一端连接开关管Q3的源极、电容C5的一端,电容C5的另一端连接输出正端Vo+;电阻R11的另一端连接输出侧地,电容C6的两端连接在输出正端Vo+与输出侧地之间,电阻R2一端连接开关管Q3的源极,电阻R2另一端连接电阻R1一端和运放的同相输入端,电阻R1的另一端连接电阻R5、电阻R6和电容C4的一端,电阻R5的另一端连接带隙电压基准源,电阻R6的另一端连接电阻R7的一端和开关的一端,电容C4的另一端连接电阻R7的另一端和开关的另一端,并同时连接至输出侧地,电阻R3的一端连接输出侧地,电阻R3的另一端连接电阻R4的一端和运放的反相输入端,电阻R4的另一端连接带隙电压基准源,电阻R8的一端连接运放的反相输入端,电阻R8的另一端通过电容C2连接至误差放大器的输出端,电容C1的两端跨接在运放的反相输入端和输出端,电阻R10的一端连接运放的输出端,电阻R10的另一端连接光耦合器发光二极管的阴极,光耦合器发光二极管的阳极连接辅助电源VCC1,光耦合器三极管发射极连接输入侧地和电容C3的一端,电容C3的另一端连接电阻R9的一端和光耦合器三极管的集电极,并作为光耦反馈电路的输出连接PWM电路,电阻R9的另一端连接辅助电源VCC2。
本实施例的工作原理为:当双向变换器正向工作时,电流采样电阻R11上有电流流过,因输出侧的地位于电阻R11的右侧,故电阻R11左侧节点电压为负值,电阻R11两端产生方向为左负右正的电压,并且流经电阻R11的电流越大,其电阻R11左侧节点电压的绝对值也越大,即电流采样电阻R11获得的电压的绝对值也越大。同理,当双向变换器反向工作时,电流采样电阻R11同样有电流流过,电阻R11左侧节点电压为正值,在电流采样电阻R11两端产生方向为左正右负的电压,并且流经电阻R11的电流越大,电阻R11左侧节点电压的绝对值越大,即电流采样电阻R11获得的电压绝对值也越大。
电流采样电阻获得的电压信号传输到第二电压调节电路,带隙电压基准源为第一电压调节电路和第二电压调节电路提供一个恒定的电压,该恒定电压经过第二电压调节电路后可以对电流采样电阻R11获得的电压产生正向的电压偏置,使当变换器正向工作时,运放的同相输入端的电压随变换器输出侧的电流(电阻R11左侧节点电压的绝对值)增加而下降,但能一直保持为正电压;当双向变换器反向工作时,运放的同相输入端的电压随变换器输出侧的电流(电阻R11左侧节点电压)增加而增加;同时,该恒定电压输入到第一电压调节电路,经过电阻R3和电阻R4分压后,在运放的反相输入端形成正电压。运放的反相输入端电压和同相输入端电压进行比较,运放的输出端输出放大的比较电压信号,运放输出的电压信号经过光耦反馈电路后传递到双向变换器中PWM电路,PWM电路将光耦合器反馈电路输出电压信号转化成PWM信号再给到控制电路执行主功率电路中开关管的控制;当运放的反相输入端电压与同相输入端电压相等时,运放的输入端虚短,使运放工作在线性放大区。
驱动电路输出的驱动信号Vg1、Vg2、Vg3、Vg4依次为施加在开关管Q1、Q2、Q3、Q4的栅极和源极之间的驱动信号(上述驱动信号的参考地依次为对应的开关管的源极,图1、图2、图3、图8和图9中省略了驱动信号的参考地)。四路驱动开关管的驱动信号Vg1、Vg2、Vg3、Vg4均为频率相同的固定频率的驱动信号,且均为高电平时使对应的开关管导通,低电平时使对应的开关管关断。图4为驱动信号Vg1、Vg2、Vg3、Vg4的控制时序图,如图所示:
驱动信号Vg2与驱动信号Vg3为有一个固定时间范围的死区时间、占空比可调节的互补的脉冲信号,即在一个工作周期内,当驱动信号Vg2由高电平翻转为低电平时,驱动信号Vg3经过一死区时间后由低电平翻转为高电平;两个信号维持一段时间后,当驱动信号Vgs3由高电平翻转为低电平时,驱动信号Vg2经一死区时间后由低电平翻转为高电平;如此循环即进入下一个工作周期。
在一个工作周期内,在驱动信号Vg3变为高电平时若干时间后驱动信号Vg1才为高电平,与驱动信号Vg3存在一段同为高电平的时间,并与驱动信号Vg3同时变成低电平使开关管Q1和Q3关断;在一个工作周期内,在驱动信号Vg2变为高电平时若干时间后驱动信号Vg4为高电平,与驱动信号Vg2存在一段同为高电平的时间,后与驱动信号Vg2同时变成低电平使开关管Q4和Q2关断。
开关管Q2为双向变换器输入侧开关管,开关管Q3为双向变换器输出侧开关管,优选地,开关管Q2的驱动的占空比随光耦合器的输出(即光耦合器三极管的集电极)电压增加而增加,反之,开关管Q2的驱动的占空比随光耦合器的输出电压减小而减小。在电池均衡应用场合,双向变换器输入侧和输出侧接电池或电池组,相当于输入侧和输出侧有很大的电容,在短时间内输入侧和输出侧电压不变,即在开关管Q2占空比未调节到稳定之前,双向变换器的输入侧和输出侧可视作恒压,如此给开关管Q2占空比设置合理的调节范围,可使得:开关管Q2占空比增加会使双向变换器输出侧的输出电流往正向增加,即:当双向变换器正向工作时,输出侧的输出电流随开关管Q2占空比增加而增加,开关管Q2占空比减小会使输出电流往正向减小(即往反向增加)。
综上,当双向变换器正向工作时,***输出恒流,运放虚短,若采样电阻R11检测到输出侧电流增加,将出现:输出侧电流增加→运放的同相输入端的电压随输出侧电流增加而减小→运放输出的电压减小→光耦合器发光二极管电流增加→光耦合器集电极电压减小→输入侧开关管Q2的占空比减小→调节使得输出侧电流减小,反之,采样电阻R11检测到输出侧电流减小则会通过控制电路的反馈调节使输出侧电流增加,这样的反馈控制过程使得变换器的输出电流在正向工作时恒流。
当双向变换器反向工作时,***输出恒流,运放虚短,若采样电阻R11检测到输出侧电流增加,将出现:输出侧电流增加→运放的同相输入端的电压随输出侧电流增加而增加→运放输出的电压增加→光耦合器发光二极管电流减小→光耦合器集电极电压增加→输入侧开关管Q2的占空比增加→调节使得输出侧电流减小,反之,采样电阻检测到输出侧电流减小则会通过控制电路的反馈调节使输出侧电流增加,这样的反馈控制过程使得变换器的输出侧电流在反向工作时也恒流。
此外,电路中利用电流方向控制电路调整第二电压调节电路产生的电压偏置量,同时,电流方向控制电路可通过控制第二电压调节电路的电压偏置用以实现双向变换器工作方向切换。当变换器正向工作时,电流采样电路输出(采样电阻R11左侧节点)的电压表现为负,在第二电压调节电路和带隙基准电压源的作用下,转变为正电压输出至运放的同相输入端;当变换器反向工作时,电流采样电路输出(采样电阻R11左侧节点)的电压表现为正,与变换器正向工作时相比,可等效为电流采样电路的输出电压获得了正向的电压偏置。本发明中电流方向控制电路工作后会使得第二电压调节电路产生的电压偏置量减小,用以抵消双向变换器从正向工作状态切换到反向工作状态后电流采样电路获得的上文所述的等效正向的电压偏置。因此电流方向控制电路可使得双向变换器不管是正向工作还是反向工作,在运放的同相输入端的电压都相同,从而在只使用一个带隙电压基准源的情况下实现变换器的双向电流恒流控制。
优选地,在本实施中电流方向控制电路由开关实现,开关与电阻R7并联。由电阻分压关系可知:开关导通和开关关断两种状态下,电容C4两端的电压不一样。开关关断后电容C4的电压增加,反之,开关导通后电容C4的电压减小。输出侧电流恒流时,即双向变换器正向工作和反向工作时输出侧电流大小相同,方向相反。实现两者大小相同,方向相反的条件是开关关断前后,电容C4的电压的变化量与电流采样电路获得的电压的变化量大小相同,方向相反。开关关断后,电容C4的电压比开关导通时电容C4的电压大,将出现:电容C4的电压增加→运放的同相输入端的电压增加→运放输出的电压增加→光耦合器发光二极管电流减小→光耦合器集电极电压增加→输入侧开关管Q2的占空比增加→调节使得输出电流往正向增加,相应的在第二电压调节电路和带隙基准电压源的作用下运放的同相输入端的电压减小→运放的同相输入端和反相输入端的电压相等,同时输出电流达到正向恒流值(需满足上文条件:开关关断前后,电容C4的电压的变化量与电流采样电路获得的电压的变化量大小相同,方向相反)。因此开关关断会使双向变换器的工作方向变化为正向工作状态,同理,开关导通会使双向变换器的工作方向变化为反向工作状态,如此实现双向变换器电流方向切换。
与此同时,由于电容可以防止电压突变,电流采样电路输出的电压与电容C4的电压经过电阻R1、R2耦合后输出到运放同相输入端,开关状态发生改变后,电容C4的电压缓慢变化,运放的同相输入端的电压也缓慢变化,使得双向变换器在工作方向切换时,运放工作在线性放大区,双向变换器电流变化平滑无尖峰。
图4和图5分别是本实施例的双向变换器正向工作和反向工作时输出电流测试结果图,其中Vin为输入侧电压,Vo为输出侧电压,Io为输出侧电流。由图4和图5中数据可知,双向变换器正向或反向工作时输出电流全范围约为9.1A~9.6A,恒流控制精度≤±4%。图6是实施例在工作方向切换时的电流波形,可见工作方向切换期间电流变化平滑无尖峰。
第二实施例
图7为本发明的电流控制电路的第二实施方式电路应用于双向变换器的结构框图,图8为本实施例电路应用于双向变换器的电路原理图,与第一实施例相比,电阻R3、电阻R4的连接点修改为与运放同相输入端连接,电阻R1、电阻R2的连接点修改为与运放反相输入端连接,如此修改使得第二电压调节电路的输出与误差放大器的输出反相;光耦反馈电路的连接关系修改为:光耦合器三极管发射极连接电阻R9一端和电容C3一端,并作为光耦反馈电路的输出连接PWM电路,电容C3的另一端连接输入侧的地,电阻R9与电容C3并联,光耦合器三极管的集电极连接辅助电源VCC2,如此修改使得误差放大器的输出与光耦反馈电路的输出反相。
在第一实施例中,第二电压调节电路的输出与误差放大器的输出同相,误差放大器的输出与光耦反馈电路的输出同相,所以第二电压调节电路的输出与光耦反馈电路的输出同相;在本实施例中,第二电压调节电路的输出与误差放大器的输出反相,误差放大器的输出与光耦反馈电路的输出反相,所以第二电压调节电路的输出与光耦反馈电路的输出同相,与第一实施例同理,当双向变换器正向工作且运放虚短后(***处于输出恒流状态),若采样电阻R11检测到输出侧电流增加时,将出现:输出侧电流增加→运放的反相输入端的电压随输出侧电流增加而减小→运放输出的电压增加→光耦合器反射极电压减小→输入侧开关管Q2的占空比减小→调节使得输出侧电流减小重回输出恒流状态,反之,采样电阻R11检测到输出侧电流减小则会通过控制电路的反馈调节使输出侧电流增加,这样的反馈控制原理与第一实施例相同。同理,双向变换器反向工作时,反馈控制原理与第一实施例相同,因此第二实施例同样可使得双向变换器的输出侧电流恒流。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,如用电流互感器代替电阻进行电流采样,用MOS管或三极管替代文中的开关这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围,这里不再用实施例赘述,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。另外,专利中涉及到的所有联接/连接关系,并非单指构件直接相接,而是指可根据具体实施情况,通过添加或减少联接辅件,来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征,在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
Claims (7)
1.一种电流控制电路,用于实现双向变换器的输出侧恒流控制,双向变换器包括主功率电路、驱动电路和PWM电路,其特征在于:电流控制电路包括:
电流采样电路,接入双向变换器的输出侧与地之间,用于采样输出侧电流信息转换为电压信号输出至第二电压调节电路;
第一电压调节电路,用于调节电流控制电路的静态工作点;
第二电压调节电路,连接电流采样电路的输出端,用于接收处理电流采样电路输出的电压信号;
电流方向控制电路,连接第二电压调节电路一端,用于调整第二电压调节电路对采样电压信号所产生的电压偏置;
误差放大器,一端连接第二电压调节电路的输出端,另一端连接第一电压调节电路的输出端,用于接收第二电压调节电路和第一电压调节电路的输出电压信号进行比较放大后输出至光耦反馈电路;
环路补偿电路,连接在误差放大器的反相输入端与输出端之间,用于提高环路稳定性;
光耦反馈电路,连接误差放大器的输出端,用于将经误差放大器输出的电压信号进行隔离反馈至双向变换器的PWM电路;
带隙电压基准源,同时连接第一电压调节电路和第二电压调节电路,除了使第二电压调节电路对电流采样电路获得的电压产生正向的电压偏置外,还经过第一电压调节电路作为误差放大器反相输入端的电压输入。
2.根据权利要求1所述的电流控制电路,其特征在于:电流采样电路包括第十一电阻;第十一电阻一端接入双向变换器的输出侧,作为电流采样电路的输出端,第十一电阻另一端连接双向变换器输出侧的地。
3.根据权利要求1所述的电流控制电路,其特征在于:第二电压调节电路包括第一电阻,第二电阻,第五电阻,第六电阻,第七电阻和第四电容;其连接关系为:
第一电阻一端连接误差放大器同相输入端、第二电阻一端,第一电阻另一端连接第五电阻一端、第六电阻一端、第四电容一端;第二电阻另一端连接电流采样电路的输出端;第五电阻另一端连接带隙电压基准源,第六电阻另一端连接第七电阻一端、电流方向控制电路的一端;第四电容另一端连接第七电阻另一端,并同时连接双向变换器输出侧的地;
或为:第一电阻一端连接误差放大器反相输入端、第二电阻的一端,第一电阻另一端连接第五电阻一端、第六电阻一端、第四电容一端;第二电阻另一端连接电流采样电路的输出端;第五电阻另一端连接带隙电压基准源,第六电阻另一端连接第七电阻一端、电流方向控制电路的一端,第四电容另一端连接第七电阻另一端,并同时连接双向变换器输出侧的地。
4.根据权利要求1所述的电流控制电路,其特征在于:第一电压调节电路包括第三电阻和第四电阻;其连接关系为:
第三电阻一端连接误差放大器的反相输入端、第四电阻一端,第三电阻另一端连接双向变换器输出侧的地;第四电阻另一端连接带隙电压基准源;
或为:第三电阻一端连接误差放大器的同相输入端、第四电阻一端,第三电阻另一端连接双向变换器输出侧的地,第四电阻另一端连接带隙电压基准源。
5.根据权利要求1所述的电流控制电路,其特征在于:电流方向控制电路包括开关;开关一端连接双向变换器输出侧的地,开关另一端连接第二电压调节电路的一端。
6.根据权利要求1所述的电流控制电路,其特征在于:光耦反馈电路包括光耦合器,第九电阻,第十电阻,第三电容,第一辅助电源和第二辅助电源;光耦反馈电路的连接关系为:
第一辅助电源连接光耦合器发光二极管阳极;光耦合器发光二极管阴极连接第十电阻一端,第十电阻另一端连接误差放大器的输出端,第九电阻一端作为光耦反馈电路输出端连接光耦合器三极管集电极,第九电阻另一端连接第二辅助电源;第三电容一端连接光耦合器三极管集电极,第三电容另一端连接光耦合器三级管发射极、双向变换器输入侧的地;
或为:第十电阻的一端连接误差放大器的输出端,第十电阻的另一端连接光耦合器发光二极管阴极,光耦合器发光二极管阳极连接第一辅助电源,光耦合器三极管集电极连接第二辅助电源,光耦合器三极管发射极连接第九电阻一端和第三电容一端,并作为光耦反馈电路的输出端,第九电阻另一端连接第三电容另一端、双向变换器输入侧的地。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的电流控制电路的控制方法,其特征在于:电流采样电路采样输出侧电流并反应为电压信号输出至第二电压调节电路,第二电压调节电路响应电流采样电路输出的电压信号及带隙电压基准源输出的恒定电压,获得正向的电压偏置,并在误差放大器的一输入端体现为第一电压,第一电压调节电路接收带隙电压基准源输出的恒定电压响应输出至误差放大器的另一输入端体现为第二电压,误差放大器将两电压进行比较输出比较信号,光耦反馈电路响应该比较信号并反馈至PWM电路,PWM电路将光耦反馈电路传输来的电压信号转化成PWM信号给到驱动电路,驱动电路接收到的该PWM信号执行对功率电路中开关管的占空比控制。
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