專利名稱：具有改進結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種開關(guān)電源調(diào)節(jié)器，具體地說，是一種可以消除開關(guān)電源邊界條件工作(即單機空載工作狀態(tài)進行軟件開關(guān)機或整機系統(tǒng)空載工作狀態(tài)進行整流器手動開關(guān)機)時輸出過高的反饋環(huán)調(diào)節(jié)器。
一般常用的開關(guān)電源電壓反饋環(huán)調(diào)節(jié)器(后接電流內(nèi)環(huán)電路)如

圖1所示，該調(diào)節(jié)器1設(shè)有給定值輸入端12、反饋量輸入端10和調(diào)節(jié)輸出端14，開關(guān)電源中的控制給定單元對調(diào)節(jié)器1的輸入端12輸入給定電壓Vg和由其輸出采樣單元向反饋量輸入端10輸入反饋電壓Vf，經(jīng)調(diào)節(jié)器1的誤差運算后由輸出端14輸出Vout電壓，使脈寬調(diào)制(PWM)單元改變脈寬去控制開關(guān)電源輸出電壓，使處于穩(wěn)定狀態(tài)。由圖1可見，調(diào)節(jié)器1包括運算放大器D1和由電阻R3和電阻R2串聯(lián)而成的控制給定輸入回路，電阻R3的自由端接給定值輸入端12，而電阻R2的自由端接控制給定輸入回路的接地端11，并自它們的分壓接點13經(jīng)電阻R1與該運算放大器D1的負輸入端連接，又自給定值輸入端12和反饋量輸入端10分別由電阻R4和電阻R5與該運算放大器D1的正輸入端連接，還有由電阻Rf和電容C1串聯(lián)成的負反饋網(wǎng)絡(luò)連接該運算放大器D1的負輸入端和輸出端14，實際上它是一只比例一積分型調(diào)節(jié)器，其性能參數(shù)有寬廣的調(diào)節(jié)范圍，對簡化控制系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試和參數(shù)整定提供了方便，特別是其低頻特性幾乎能使系統(tǒng)成為無靜差的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這些特點，對開關(guān)電源而言，當整流器處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時，調(diào)節(jié)器1輸出電壓恒定，整流器的輸出電壓保持不變；當開關(guān)電源輸出電壓變化時，輸出反饋電壓Vf也發(fā)生改變，但是，給定電壓Vg并未變化，因此，調(diào)節(jié)器1根據(jù)產(chǎn)生的誤差電壓調(diào)整其輸出電壓Vout，從而改變脈寬調(diào)制單元的輸出脈寬，使開關(guān)電源輸出電壓保持穩(wěn)定。
但實用中，在單機空載工作狀態(tài)進行軟件開關(guān)機操作或整機系統(tǒng)空載工作狀態(tài)進行整流器開關(guān)機操作時，單機或整機系統(tǒng)會出現(xiàn)輸出電壓過高的現(xiàn)象，導(dǎo)致單機或整機系統(tǒng)不能正常工作。
然而，在上述狀態(tài)下，電網(wǎng)電壓并沒有發(fā)生變化，因此，只有調(diào)節(jié)器1自身的原因使輸出電壓增加，才改變脈寬調(diào)制單元的輸出脈寬，以致出現(xiàn)開關(guān)電源輸出電壓增高的現(xiàn)象。從電路的工作狀況來看，盡管此時整流器的給定電壓Vg為零，但由于并聯(lián)輸出的關(guān)系，整流器的反饋電壓Vf仍然保持不變。
當調(diào)節(jié)器1工作在上述狀態(tài)時，運算放大器D1的正、負輸入端電壓均在零伏左右，盡管調(diào)節(jié)器1的負輸入端的電平比正輸入端的電平略高，但運算放大器D1先輸出低電平，然后又輸出高電平，運算放大器D1處于不穩(wěn)狀態(tài)，不能保證輸出電壓的穩(wěn)定。查閱相關(guān)器件手冊可知，運算放大器D1的正、負輸入端的電壓處于其要求輸入電壓的邊界范圍，因此，不能保證其處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。
本實用新型的目的在于提供一種具有改進結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源調(diào)節(jié)器，使之可以消除開關(guān)電源邊界條件工作時出現(xiàn)輸出電壓過高而導(dǎo)致關(guān)機的故障。
為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是本實用新型適用的開關(guān)電源調(diào)節(jié)器以傳統(tǒng)的反饋環(huán)調(diào)節(jié)器為基礎(chǔ)，對其輸入回路加以改進，使其運算放大器的正、負輸入端電壓由零伏左右調(diào)整為一固定電壓；且此電壓被限定在該運算放大器的輸入工作范圍之內(nèi)，使開關(guān)機操作時，調(diào)節(jié)器工作穩(wěn)定。
如上所述，本實用新型是這樣實現(xiàn)的，其包括用于開關(guān)電源的常用型調(diào)節(jié)器，如圖1所示的輸出反饋環(huán)調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器中含有一運算放大器、和設(shè)有給定值輸入端、控制給定輸入回路中的分壓接點與其接地端，特點是，還在運算放大器的正、負輸入端間設(shè)箝位器和在該控制給定輸入回路的分壓接點上接設(shè)一偏置電路。這樣，該運算放大器的正、負輸入端被限定在某一固定電壓，此電壓被嚴格控制在該運算放大器工作范圍之內(nèi)，使當開關(guān)電源邊界條件工作時，不會出現(xiàn)因輸出過高而導(dǎo)致關(guān)機的故障。
進一步，上述的箝位器是在該運算放大器的正、負輸入端并聯(lián)一對反接的二極管，且該二極管均為極間電容≤2.0pF和反向電流≤5.0μA，這進一步明確該運算放大器的正、負輸入端間電壓差被箝位在一個二極管的正向壓降之內(nèi)。
又上述的偏置電路包括一只電阻分壓器，且其分壓接點與該控制給定輸入回路的分壓接點之間接入一只偏置導(dǎo)入二極管，且該電阻分壓器的分壓點的電壓為1.9伏，分壓電阻R6為2KΩ,R7為1KΩ；另，控制給定輸入回路中的給定值輸入端與它的接地端可以互換接設(shè)。
最后，還要指出，輸入本實用新型的給定量是給定電壓Vg，輸入的反饋校正量是反饋電壓Vf，但也可以相應(yīng)分別輸入給定電流Ig和反饋電流If，即本實用新型除可以消除在邊界條件下輸出電壓過高的現(xiàn)象，也可消除在邊界條件下輸出電流過高的現(xiàn)象。
本實用新型的積極效果由于引入了偏置電路和箝位器，運算放大器輸入端電壓的大小將由偏置電路和箝位器決定，運算放大器的正、負輸入端電壓將由零伏左右調(diào)整為一固定電壓，此電壓被嚴格控制在運算放大器的輸入工作電壓范圍之內(nèi)，確保了調(diào)節(jié)器處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。給定電壓仍然為零，反饋電壓保持為輸出電壓，但調(diào)節(jié)器輸出穩(wěn)定的低電平，脈寬調(diào)制單元的輸出脈寬不會增加，即在單機空載狀態(tài)軟件關(guān)機或整機系統(tǒng)空載狀態(tài)整流器開關(guān)機操作時，開關(guān)電源輸出電壓或電流過高導(dǎo)致關(guān)機的現(xiàn)象被徹底消除。
本實用新型的附圖簡單說明如下圖1為常用開關(guān)電源電壓反饋環(huán)調(diào)節(jié)器電路原理圖。
圖2為本實用新型的電路原理圖。
圖3為本實用新型另一實施的電路原理圖。
下面根據(jù)圖2和圖3分別給出本實用新型兩個較好實施例，以使能更好地說明本實用新型的技術(shù)特征、功能，而不是用來限制本實用新型的權(quán)利要求范圍。
實施例1如圖2所示，本實用新型的開關(guān)電源調(diào)節(jié)器，包括用于開關(guān)電源的傳統(tǒng)型的輸出反饋環(huán)調(diào)節(jié)器1，它系以運算放大器D1為主體，本實施例中，我們采用LM358型集成電路塊。
為了消除開關(guān)電源邊界條件下工作(即在單機空載工作狀態(tài)進行軟件開關(guān)機操作或整機系統(tǒng)空載工作狀態(tài)進行整流器開關(guān)機操作)時出現(xiàn)輸出高而導(dǎo)致關(guān)機故障，在該調(diào)節(jié)器1中的運算放大器D1的正、負輸入端問設(shè)置一箝位器2和在其控制給定輸入回路的分壓點13上設(shè)置一偏置電路3，使運算放大器D1的正、負輸入端電壓由零伏左右調(diào)整為一固定電壓；且此電壓被嚴格控制在運算放大器D1的輸入工作范圍之內(nèi)；在本實施例中，箝位器2由一對反接二極管VD2、VD3構(gòu)成，它們并聯(lián)連接在該運算放大器D1的正、負輸入端之間，該二極管VD2和二極管VD3都為小功率平面型開關(guān)二極管(型號1N4148)，它們的極間電容為2pF，反向電流5μA。而本實施例中的偏置電路3采用由電阻R6和電阻R7組成的分壓器和一只偏置導(dǎo)入二極管VD4構(gòu)成，偏置電源為+5伏，R6=2KΩ,R7=1KΩ,VD4為平面型二極管(型號1N4148)，這樣，使運算放大器D1的正、負極間的輸入電壓處于其允許的輸入工作范圍之內(nèi)，從而確保開關(guān)電源在邊界條件下正常工作。
本實施例之開關(guān)電源調(diào)節(jié)器，其輸入反饋電壓Vf由反饋量輸入端10輸入經(jīng)電阻R5至運算放大器D1之正輸入端，給定電壓Vg由給定值輸入端12輸入經(jīng)電阻R4至運算放大器D1之正輸入端和經(jīng)由由電阻R3、電阻R2串聯(lián)成的控制給定輸入回路，電阻R3之自由端接給定值輸入端12和電阻R2之自由端接其接地端11，且它們的分壓接點13經(jīng)電阻R1連接該運算放大器D1的負輸入端。
實施例2如圖3所示之本實用新型的開關(guān)電源調(diào)節(jié)器，其與實施例1之差別僅在于把控制給定輸入回路的原給定值輸入端12處改變?yōu)榛芈方拥囟?1，而原接地端11處改設(shè)為給定輸入端12，即此時輸入的給定電壓Vg由給定輸入端12輸入，經(jīng)電阻R2、R3至接地端11，自接地端11經(jīng)電阻R4接該運算放大器D1的正輸入端，而自該回路的分壓點13仍經(jīng)電阻R1接該運算放大器D1的負輸入端。顯然，給定輸入電壓Vg與反饋輸入電壓Vf完全分離，而且，運算放大器D1的輸入端電壓的極性發(fā)生變化。
權(quán)利要求1．一種具有改進結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源調(diào)節(jié)器，包括輸出反饋環(huán)調(diào)節(jié)器(1)，該調(diào)節(jié)器(1)中含有運算放大器D1、和設(shè)有給定值輸入端(12)、控制給定輸入回路中的分壓接點(13)與接地端(11)，其特征在于，還在該運算放大器D1的正、負輸入端間設(shè)箝位器(2)和在該控制給定輸入回路的分壓接點(13)上接設(shè)一偏置電路(3)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有改進結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源調(diào)節(jié)器，其特征在于，所說的箝位器(2)是在該運算放大器D1的正、負輸入端并聯(lián)一對反接的二極管VD2、VD3。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有改進結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源調(diào)節(jié)器，其特征在于，所說的二極管VD2、VD3均為極間電容≤2pF和反向電流≤5μA。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有改進結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源調(diào)節(jié)器，其特征在于，所說的偏置電路(3)包括一只電阻分壓器，且其分壓接點(31)與該控制給定輸入回路的分壓接點(13)之間接入一只偏置導(dǎo)入二極管VD4。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有改進結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源調(diào)節(jié)器，其特征在于，控制給定輸入回路中的給定值輸入端(12)與它的接地端(11)可以互換接設(shè)。
專利摘要一種具有改進結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源調(diào)節(jié)器,系在開關(guān)電源傳統(tǒng)采用的輸出反饋環(huán)調(diào)節(jié)器中的運算放大器的正、負輸入端間設(shè)一箝位器和在其控制給定輸入回路的分壓接點上接設(shè)一偏置電路,這便完全消除開關(guān)電源邊界條件工作(單機空載工作狀態(tài)時進行軟件開關(guān)機操作或整機系統(tǒng)空載工作狀態(tài)進行整流器手動開關(guān)機操作)時出現(xiàn)輸出過高而導(dǎo)致關(guān)機故障。
文檔編號H02M5/02GK2456362SQ0024939
公開日2001年10月24日 申請日期2000年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月26日
發(fā)明者張波, 胡先紅 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司