专利名称：具有可靠输出电压的智能高频开关电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高可靠性的智能高频开关电源系统，特别涉及其中的调压电路部 分，属电源技术领域。
背景技术：
智能高频开关电源系统是由监控单元、电源调压模块和功率变换电路组成，系统 通过对监控单元的设置发出PWM调压信号，各电源调压模块将PWM调压信号转换成监控设 置电压后送到功率变换电路的输入端，达到调整系统输出电压的目的。目前，智能高频开 关电源系统的电源调压模块只能从起始状态降压，监控单元的起始状态输出100%脉宽的 PWM调压信号，通过设定得到需要的系统输出电压。也有的智能高频开关电源系统的电源调 压模块只能从起始状态升压，监控单元的起始状态输出的是0脉宽的PWM调压信号，通过设 定得到需要的系统输出电压。100%脉宽和0脉宽分别对应电源系统的最高和最低输出电 压，当调压信号失效时，电源系统输出最高或最低电压，这样对电池组可造成过冲或过放， 影响电池组的使用寿命，同时还可能导致用电设备不能正常工作。还有一种系统在每个电 源调压模块内部都设置有独立的CPU，当监控单元正常时，电源调压模块的CPU根据监控单 元的调压命令调整输出电压，当监控单元的调压信号失效或监控单元退出工作时，电源调 压模块的CPU控制其输出电压，使电源系统输出正常的电池组浮充电压。这样虽然能获得 较好的调压效果，使系统安全稳定地工作，但系统电路复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种结构简单、工作稳定、具有可 靠输出电压的智能高频开关电源。本发明的目的是以下述技术方案实现的一种具有可靠输出电压的智能高频开关电源，它包括监控单元、光电耦合器、积分 电路、差分放大器、误差放大器和功率变换电路，所述监控单元输出PWM调压信号，PWM调压 信号分成两路，一路经第一光电耦合器和第一积分电路处理后送到差分放大器的一个输入 端，其中，第一光电耦合器的输出端设有参考电压；另一路先经反相器处理后再经第二光电 耦合器和第二积分电路处理后送到差分放大器的另一个输入端，其中，第二光电耦合器的 输出端设有参考电压；所述差分放大器的输出信号与参考电压叠加后送入误差放大器的同 相输入端，误差放大器的反相输入端接反馈网络，输出端控制功率变换电路。上述具有可靠输出电压的智能高频开关电源，所述第一积分电路由第一运算放大 器、第一电阻、第一电容组成，所述第一电阻、第一电容均接于第一运算放大器的反相输入 端与输出端之间，所述第一运算放大器的反相输入端接第一光电耦合器的输出信号，同相 输入端接地，输入端接差分放大器的一个输入端；所述第二积分电路由第二运算放大器、第 二电阻、第二电容组成，所述第二电阻、第二电容均接于第二运算放大器的反相输入端与输 出端之间，所述第二运算放大器的反相输入端接第二光电耦合器的输出信号，同相输入端接地，输入端接差分放大器的另一个输入端。上述具有可靠输出电压的智能高频开关电源，所述差分放大器由第三运算放大 器、电阻、电容组成，所述第三运算放大器的反相输入端接第一运算放大器的输出信号，同 相输入端接第二运算放大器的输出信号，输出信号送入误差放大器的输入端；第三电阻、第 四电阻与第三电容构成第三运算放大器的反馈电路，它并接于第三运算放大器的反相输入 端与输出端之间。本发明采用反相器、光电耦合器和积分电路构成两个调节方向相反的调压单元， 它们与差分放大器一起，将来自监控单元的PWM调压信号转换成监控设置电压，监控设置 电压的初始值既可以升高，也可以降低，因此可以将电源系统的初始值设置为额定电压值， 监控单元的起始状态输出比如50 %的脉宽，当调压信号失效时，电源系统即可输出电池组 的浮充电压，这样就不会造成电池组过充电或过放电，并能保证用电设备正常工作。本发明结构简单、成本低廉，能够在调压信号失效时或监控单元退出工作时，稳定 而可靠地工作，保证了电池组和用电设备的安全。
图1是本发明的电原理框图；图2是本发明的电原理图。图中各标号为CTRL、监控单元；U1、第一光电耦合器；U2、第二光电耦合器；U3、 反相器；F1、第一运算放大器；F2、第二运算放大器；F3、第三运算放大器；F4、误差放大器； PWR、功率变换电路；(1、02工3、第一 第三电容；Rl R19、第一 第十九电阻。
具体实施例方式参看图2，本发明的工作原理是监控单元(CTRL)发出调压信号PWM+，该信号经 反相器(U3)反向后得到PWM-，PWM+与PWM-分别经第一光电耦合器(Ul)、第二光电耦合器 (U2)隔离传输，两光电耦合器的次级加入高频开关电源模块的基准电压VREF，得到幅值为 基准电压的脉宽电压信号，两脉宽电压信号分别经由第一运算放大器(Fl)构成的第一积 分电路和由第二运算放大器(F2)构成的第二积分电路积分滤波后得到电压信号U+和U-， U+和U-同时送由第三运算放大器(F3)构成的差分放大器比较后输出电压信号Ue，Ue与 基准电压VREF叠加后送入误差放大器(F4)的同相输入端，误差放大器(F4)也是一个运算 放大器，其反向输入端接该电源模块的输出电压反馈网络，反馈网络由第五(R5)、第六电阻 (R6)而成，它们串联成分压电路后接该电源模块的输出电压V0UT，串接点输出的反馈信号 接误差放大器(F4)的反向输入端，误差放大器的输出控制电源模块的功率变换部分调整 输出电压。PWM+的起始状态是50%的脉宽信号，PWM-是与PWM+相位互补的50%的脉宽 信号，此时U+ = U-，所以Ue是一个固定的偏置电压信号，电源模块输出额定电压，即电池 组的浮充电压。当PWM+大于50%脉宽时，U+大于U-，Ue电压上升，误差放大器的同相输 入端电压上升，电源模块的输出电压升高；当PWM+小于50%脉宽时，U+小于U-，Ue电压下 降，误差放大器的同相输入端电压下降，电源模块的输出电压降低；当监控单元调压信号失 效或退出工作时，电源模块的基准电压为PWM+和PWM-提供偏置，U+ = U-，所以Ue是一个 固定的偏置电压信号，电源模块输出电池组的浮充电压。
功率变换电路PWR是高频开关电源的功率拓扑电路，可以采用软开关，硬开关，其中，软开关中有多种电路，如移相全桥、半桥谐振等，硬开关有全桥，半桥等，均可采用。
权利要求
一种具有可靠输出电压的智能高频开关电源，其特征是，它包括监控单元、光电耦合器、积分电路、差分放大器、误差放大器(F4)和功率变换电路，所述监控单元输出PWM调压信号，PWM调压信号分成两路，一路经第一光电耦合器(U1)和第一积分电路处理后送到差分放大器的一个输入端，其中，第一光电耦合器的输出端设有参考电压；另一路先经反相器(U3)处理后再经第二光电耦合器(U2)和第二积分电路处理后送到差分放大器的另一个输入端，其中，第二光电耦合器的输出端设有参考电压；所述差分放大器的输出信号与参考电压叠加后送入误差放大器(F4)的同相输入端，误差放大器(F4)的反相输入端接反馈网络，输出端控制功率变换电路(PWR)。
2.根据权利要求1所述具有可靠输出电压的智能高频开关电源，其特征在于，所述第 一积分电路由第一运算放大器(F1)、第一电阻(R1)、第一电容(Cl)组成，所述第一电阻 (Rl)、第一电容(Cl)均接于第一运算放大器(Fl)的反相输入端与输出端之间，所述第一运 算放大器(Fl)的反相输入端接第一光电耦合器(Ul)的输出信号，同相输入端接地，输入端 接差分放大器的一个输入端；所述第二积分电路由第二运算放大器(F2)、第二电阻(R2)、 第二电容(C2)组成，所述第二电阻(R2)、第二电容(C2)均接于第二运算放大器(F2)的反 相输入端与输出端之间，所述第二运算放大器(F2)的反相输入端接第二光电耦合器(U2) 的输出信号，同相输入端接地，输入端接差分放大器的另一个输入端。
3.根据权利要求1或2所述具有可靠输出电压的智能高频开关电源，其特征在于，所述 差分放大器由第三运算放大器(F3)、电阻、电容组成，所述第三运算放大器(F3)的反相输 入端接第一运算放大器(Fl)的输出信号，同相输入端接第二运算放大器(F2)的输出信号， 第三运算放大器的输出信号送至误差放大器(F4)的输入端；第三电阻(R3)、第四电阻(R4) 与第三电容(C3)构成第三运算放大器的反馈电路，它并接于第三运算放大器(F3)的反相 输入端与输出端之间。
全文摘要
一种具有可靠输出电压的智能高频开关电源，它包括监控单元、光电耦合器、积分电路、差分放大器、误差放大器和功率变换电路，所述监控单元输出的PWM信号分成两路，一路经次级以参考电压为偏置电压的第一光电耦合器和第一积分电路处理后送到差分放大器的一个输入端，另一路经反相器处理后再经第二光电耦合器和第二积分电路处理后送到差分放大器的另一个输入端，所述差分放大器的输出信号与参考电压叠加后送入误差放大器的同相输入端，误差放大器的反相输入端接反馈网络，输出端控制功率变换电路。本发明能够在调压信号失效时或监控单元退出工作时，稳定而可靠地工作，保证了电池组和用电设备的安全。
文档编号H02M3/137GK101820219SQ20101015759
公开日2010年9月1日 申请日期2010年4月28日 优先权日2010年4月28日
发明者初庆来, 张希俊, 张耀南, 朱志勇, 李占尊, 王树贵, 管恩怀, 葛鹏, 董银虎, 赵赫, 陈云雪, 韩玉杰 申请人:石家庄国耀电子科技有限公司;深圳市国耀电子科技有限公司