基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源的制作方法
基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种开关稳压电源，具体是指一种基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源。
【背景技术】
[0002]随着目前科技的不断进步，电子产品在功能越来越强大的同时也给人们生活上带来了很大的便利。稳压电路便运营而生，传统的串联线性调整型稳压电路具有稳定性高、输出电压可调、波纹系数小、线路简单等特点。然而，这些串联线性调整型稳压电路的调整管总是工作在放大状态，一直都有电流流过，故其管子的功耗较大，电路的效率不高，一般只能达到30%?50%左右。为了克服上述缺陷，人们便研发了开关型稳压电路。
[0003]在开关型稳压电路中，调压管工作在开关状态，管子交替工作在饱和与截止两种状态中。当管子饱和导通时，流过管子电流虽大，可是管压降很小；当管子截止时，管压降大，可是流过的电流接近为零。因此，在输出功率相同条件下，开关型稳压电源币串联型稳压电源的效率高，一般可达80%?90%左右。但是，目前人们所采用的开关型稳压电源却存在波纹系数较大，当调整管不断在饱和与截止状态之间切换时，对电路会产生射频干扰，电路比较复杂且成本较高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服目前开关型稳压电源存在的波纹系数较大、射频干扰严重、电路复杂及效率不高的缺陷，提供基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0006]基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，主要由二极管整流器U，功率放大器Pl，电压比较器U2，变压器T，串接在二极管整流器U与电压比较器U2之间的平衡调节电路，串接在平衡调节电路与功率放大器Pl之间的开关滤波电路，与变压器T的副边线圈L2相连接的电源输出电路，与变压器T的副边线圈L3相连接的变压反馈电路，与变压反馈电路相连接的开关控制电路，与开关控制电路相连接的振荡器，与开关控制电路相连接的电流比较器II，与开关控制电路相连接的电流比较器12，分别与振荡器、电流比较器Il和电流比较器12相连接的斜率补偿器W，分别与功率放大器Pl和电流比较器Il相连接的PWM控制器，以及输出端与变压器T的原边线圈LI上的抽头相连接、而输入端与功率放大器Pl的输出端相连接的滑动调节器组成，其特征在于，在电压比较器U2的Q端与功率放大器Pl的负极输入端之间串接有逻辑保护放大电路，在二极管整流器U上还设置有混合型保护电路；该逻辑保护放大电路主要由功率放大器P3，功率放大器P4，与非门IC1，与非门IC2，负极与功率放大器P3的正极输入端相连接、正极经电阻Rll后与与非门IC2的负极输入端相连接的极性电容C7，一端与与非门ICl的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P3的正极输入端相连接的电阻R8，串接在功率放大器P3的负极输入端与输出端之间的电阻R9，一端与与非门ICl的输出端相连接、另一端与功率放大器P4的负极输入端相连接的电阻R10，串接在功率放大器P4的正极输入端与输出端之间的极性电容C8，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极顺次经稳压二极管D4和电阻R12后与功率放大器P3的输出端相连接的电容C9，P极与功率放大器P4的输出端相连接、N极顺次经电阻R14和电阻R13后与稳压二极管D4和电阻R12的连接点相连接的二极管D5，以及N极与电容C9的负极相连接、P极与二极管D5和电阻R14的连接点相连接的稳压二极管D6组成；所述与非门ICl的正极输入端与功率放大器P3的负极输入端相连接；功率放大器P4的输出端与非门IC2的正极输入端相连接，其正极输入端则与功率放大器P3的输出端相连接；所述极性电容C7的正极与电压比较器U2的Q端相连接，电阻R14和电阻R13的连接点与功率放大器Pl的负极输入端相连接；所述混合型保护电路由输入线路，变压器T101，二极管整流器UlOl，稳压集成电路QlOl，时基集成电路Q102，三极管VTlOl，三极管VT102，三极管VT103，三极管VT104，运算放大器PlOl，运算放大器P102，负极接地、正极与二极管整流器UlOl的正输出端相连接的电容ClOl，负极接地、正极与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接的电容C102，一端与电容C102的正极相连接、另一端与运算放大器PlOl的负输入端相连接的电阻RlOl，N极与电容C102的正极相连接、P极与三极管VTlOl的集电极相连接的二极管D101，与二极管DlOl并联的继电器K101，一端与三极管VTlOl的集电极相连接、另一端经电阻R102后接地的电阻R103，一端与三极管VTlOl的基极相连接、另一端与运算放大器PlOl的输出端相连接的电阻R104，一端与二极管DlOl的N极相连接、另一端与三极管VT103的集电极相连接的电阻R105，一端接地、另一端与运算放大器PlOl的正输入端相连接的滑动变阻器TPlOl，负极接地、正极与运算放大器PlOl的正输入端相连接的电容C103，负极接地、正极经电阻R109后与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接的电容C104，一端与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接、另一端同时与运算放大器P102的负输入端和三极管VT102的集电极相连接的电阻R108，一端接地、另一端与运算放大器P102的负输入端相连接的电阻R107，一端与三极管VT102的基极相连接、另一端与运算放大器P102的输出端相连接的电阻R106，P极与运算放大器P102的正输入端相连接、N极与电容C104的正极相连接的稳压二极管D102，一端与电容C103的正极相连接、另一端与电容ClOl的正极相连接的电阻R101，负极与电容C104的正极相连接、正极与三极管VT104的集电极相连接的电容C105，一端与电容C105的正极相连接、另一端经继电器K102后与电容ClOl的正极相连接的电阻R110，N极与电容ClOl的正极相连接、P极经电阻Rlll后与三极管VT104的基极相连接的二极管D103，P极经电阻R112后与电容ClOl的正极相连接、N极与时基集成电路Q102的Discharge管脚相连接的二极管D105，P极与二极管D105的N极相连接、N极与三极管VT104的发射极相连接的二极管D104，一端与二极管D105的P极相连接、另一端与二极管D104的N极相连接、滑动端与时基集成电路Q102的Contool voltage管脚相连接的滑动变阻器RP102，N极与二极管D105的P极相连接、P极接地的二极管D106，负极接地、正极与时基集成电路Q102的Trigger管脚和Thresshold管脚相连接的电容C106，与电容C106并联的热敏电阻RT101，以及一端与二极管D106的N极相连接、另一端经电阻R113后与电容C106的正极相连接的滑动变阻器RP103组成；其中，变压器TlOl的副边两端分别与二极管镇流器UlOl的两个输入端相连接、其原边的两端分别连接在两根输入线路上，二极管整流器UlOl的负输出端接地，稳压集成电路QlOl的GND管脚接地、IN管脚与电容ClOl的正极相连接，所述继电器KlOl的常闭触点开关SlOl设置在输入线路上，继电器K102的常闭触点开关S102设置在输入线路上，三极管VTlOl的发射极和三极管VT102的发射极均与三极管VT103的基极相连接，三极管VT103的发射极接地，二极管D103的P极与继电器K102和电阻RllO的连接点相连接、且二极管D103的P极还与时基集成电路Q102的Discharge管脚相连接，三极管VT104的发射极接地，时基集成电路Q102的GND管脚接地、其Vcc管脚与Reset管脚均与二极管D106的N极相连接。
[0007]同时，在电压比较器U2的Q端与功率放大器Pl的负极输入端之间串接有逻辑保护放大电路；该逻辑保护放大电路主要由功率放大器P3，功率放大器P4，与非门IC1，与非门IC2，负极与功率放大器P3的正极输入端相连接、正极经电阻Rll后与与非门IC2的负极输入端相连接的极性电容C7，一端与与非门ICl的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P3的正极输入端相连接的电阻R8，串接在功率放大器P3的负极输入端与输出端之间的电阻R9，一端与与非门ICl的输出端相连接、另一端与功率放大器P4的负极输入端相连接的电阻R10，串接在功率放大器P4的正极输入端与输出端之间的极性电容C8，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极顺次经稳压二极管D4和电阻R12后与功率放大器P3的输出端相连接的电容C9，P极与功率放大器P4的输出端相连接、N极顺次经电阻R14和电阻R13后与稳压二极管D4和电阻R12的连接点相连接的二极管D5，以及N极与电容C9的负极相连接、P极与二极管D5和电阻R14的连接点相连接的稳 压二极管D6组成；所述与非门ICl的正极输入端与功率放大器P3的负极输入端相连接；功率放大器P4的输出端与非门IC2的正极输入端相连接，其正极输入端则与功率放大器P3的输出端相连接；所述极性电容C7的正极与电压比较器U2的Q端相连接，电阻R14和电阻R13的连接点与功率放大器Pl的负极输入端相连接。
[0008]进一步地，所述平衡调节电路由场效应管MOS1，场效应管MOS2，场效应管MOS3，场效应管M0S4，一端与场效应管MOSl的栅极相连接、另一端经电阻R5后与场效应管M0S2的栅极相连接的电阻R4，以及一端与场效应管M0S3的栅极相连接、另一端经电阻R7后与场效应管M0S4的栅极相连接的电阻R6组成；所述场效应管MOSl的源极与电压比较器U2的S端相连接，其漏极则与开关滤波电路相连接；所述场效应管M0S2的源极与二极管整流器U的正极输出端相连接、其漏极与效应管MOSl的漏极相连接；场效应管M0S3的源极与电压比较器U2的R端相连接，其漏极接地；场效应管M0S4的源极与二极管整流器U的负极输出端相连接，其漏极接地。
[0009]所述的开关滤波电路由三极管Q，电容Cl，电容C2，电阻R1，电阻R2及二极管Dl组成；所述三极管Q的基极顺次经电阻R2、二极管Dl及电阻Rl后与其集电极形成回路，电容Cl与电阻Rl相并联，电容C2与电阻R2相并联；三极管Q的集电极与场效应管M0S2的漏极相连接，其发射极接地；电阻R2与二极管Dl的连接点则与功率放大器Pl的正极输入端相连接；变压器T的原边线圈LI则与二极管Dl相并联。
[0010]所述电源输出电路由P极与副边线圈L2的同名端相连接、N极经电容C3后与副边线圈L2的非同名端相连接的二极管D2，以及一端与二极管D2的N极相连接、另一端经电容C4后与副边线圈L2的非同名端相连接的电感L4组成。
[0011]所述变压反馈电路由二极管D3和电容C5组成；所述二级管D3的P极与副边线圈L3的非同名端相连接、其N极经电容C5后与副边线圈L3的同名端相连接，所述副边线圈L3的同名端接地。
[0012]所述开关控制电路由场效应管MOS5、功率放大器P2、电压比较器U1、电感L5及电阻R3组成；所述电感L5串接在功率放大器Pl的输出端与二极管D3的N极之间，场效应管MOS5的漏极与二极管D3的N极相连接、其源极经电阻R3后接地、其栅极则与功率放大器P2的输出端相连接；电压比较器Ul的S端与振荡器的输出端相连接，其R端与电流比较器Il的输出端相连接，其Q端则与功率放大器P2的负极输入端相连接；功率放大器P2的正极输入端与场效应管MOS5的漏极相连接；电流比较器12的正极输入端和负极输入端则与电阻R3的两端相连接，其输出端经斜率补偿器W后分别与电流比较器Il的负极输入端和振荡器的输入端相连接；电流比较器Il的正极输入端则与功率放大器Pl的输出端相连接；PWM控制器的一个输出端分别与电流比较器Il的负极输入端和功率放大器Pl的负极输入端相连接，其另一个输出端经电容C6后接地。
[0013]本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0014](I)本发明充分的利用了 PWM的控制功能，能根据占空比自动调节电源输出电压值，确保输出值的稳定。
[0015](2)本发明开创性的将平衡调制电路、斜率补偿器和电压、电流比较器运用在电源电路中，不仅有效的降低了电路自身和外接的射频干扰，而且还极大的简化了电路结构，使得制作成本和维护成本有了较大幅度的降低。
[0016](3)本发明利用场效应管来组成开关控制电路，不仅使得本发明具备了升压模式和降压模式，而且还使得全电压范围输出电流变化控制在±0.1%之间，较传统的开关稳压电源的输出电流变化控制范围有了极大的提高。
[0017](4)本发明设置有混合型保护电路，能够在电路运行温度过高或者电压过高时断开电路，更好的保护了电路结构，提高了电路运行的安全性以及电路的使用寿命。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的整体结构示意图。
[0019]图2为本发明的逻辑保护放大电路结构示意图。
[0020]图3为本发明的混合型保护电路的电路图。
[0021]附图标记说明:
[0022]10、混合型保护电路；20、逻辑保护放大电路；30、PWM控制器；40、振荡器；50、滑动调节器。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0024]实施例
[0025]如图1所示，本发明主要由二极管整流器U，功率放大器PI，电压比较器U2，变压器T，平衡调节电路，开关滤波电路，电源输出电路，变压反馈电路，开关控制电路，振荡器40，电流比较器II，电流比较器12，斜率补偿器W，PWM控制器30，滑动调节器50，混合型保护电路10及逻辑保护放大电路20组成。
[0026]其中，变压器T由设置在原边的原边线圈LI，设置在副边的副边线圈L2和副边线圈L3组成。本发明在变压器T的原边线圈LI上设有一个滑动抽头，而该滑动抽头则由滑动调节器50来进行控制，以确保根据PWM控制器30的占空比和开关控制电路的共同结果来调整变压器T的原边线圈LI与副边线圈L2和副边线圈L3之间的匝数比。
[0027]所述平衡调节电路由场效应管MOS1，场效应管MOS2，场效应管MOS3，场效应管M0S4，一端与场效应管MOSl的栅极相连接、另一端经电阻R5后与场效应管M0S2的栅极相连接的电阻R4，以及一端与场效应管M0S3的栅极相连接、另一端经电阻R7后与场效应管M0S4的栅极相连接的电阻R6组成。
[0028]电压比较器U2具有三个端口，g卩S端、R端和Q端。连接时，场效应管MOSl的源极与电压比较器U2的S端相连接，其漏极则与开关滤波电路相连接，反而场效应管M0S2的源极与二极管整流器U的正极输出端相连接、其漏极与效应管MOSl的漏极相连接；场效应管M0S3的源极与电压比较器U2的R端相连接，其漏极接地；场效应管M0S4的源极与二极管整流器U的负极输出端相连接，其漏极接地。而二极管整流器U的输入端则用于外接220V的市电。
[0029]所述开关滤波电路由三极管Q，电容Cl，电容C2，电阻Rl，电阻R2及二极管Dl组成。其中，三极管Q的基极顺次经电阻R2、二极管Dl及电阻Rl后与其集电极形成回路。电容Cl与电阻Rl相并联，电容C2与电阻R2相并联，以形成典型的RL滤波电路。同时，三极管Q的集电极还与场效应管M0S2的漏极相连接，其发射极接地。电阻R2与二极管Dl的连接点则与功率放大器Pl的正极输入端相连接，所述变压器T的原边线圈LI与二极管Dl相并联。
[0030]在该开关滤波电路中，电阻R1、电容Cl和二极管Dl组成反馈钳位电路，可以提高变换效率和降低功率放大器pi正极输入端的反向峰值电压。
[0031]电源输出电路用于输出直流电压，其由二极管D2、电容C3、电感L4及电容C4组成。连接时，二极管D2的P极与副边线圈L2的同名端相连接，其N极经电容C3后与副边线圈L2的非同名端相连接。所述电感L4的一端与二极管D2的N极相连接、另一端经电容C4后与副边线圈L2的非同名端相连接。
[0032]变压反馈电路用于为开关控制电路提供反馈工作电压，以确保开关控制电路能根据反馈电压来控制滑动调节器。该变压反馈电路则由二极管D3和电容C5组成。连接时，所述二级管D3的P极与副边线圈L3的非同名端相连接、其N极经电容C5后与副边线圈L3的同名端相连接，所述副边线圈L3的同名端接地。
[0033]开关控制电路为本发明的开关控制部分，其由场效应管M0S5、功率放大器P2、电压比较器U1、电感L5及电阻R3组成。如图所示，该电感L5串接在功率放大器Pl的输出端与二极管D3的N极之间，场效应管M0S5的漏极与二极管D3的N极相连接、其源极经电阻R3后接地、其栅极则与功率放大器P2的输出端相连接。
[0034]电压比较器Ul的S端与振荡器40的输出端相连接，其R端与电流比较器Il的输出端相连接，其Q端则与功率放大器P2的负极输入端相连接。功率放大器P2的正极输入端则与场效应管M0S5的漏极相连接。电流比较器12的正极输入端和负极输入端则与电阻R3的两端相连接，以确保场效应管M0S4导通时，能从电阻R3两端采集到工作电压。同时，该电流比较器12的输出端经斜率补偿器W后分别与电流比较器Il的负极输入端和振荡器40的输入端相连接。
[0035]而电流比较器Il的正极输入端则与功率放大器Pl的输出端和原边线圈LI的非同名端相连接；PWM控制器30的一个输 出端分别与电流比较器Il的负极输入端和功率放大器Pl的负极输入端相连接，其另一个输出端经电容C6后接地。
[0036]使用时，作用于二极管整流器U的电压经平衡电路进行平衡处理和开关滤波电路进行滤波后为变压器T的原边线圈LI和功率放大器Pl提供工作电压。当电感线圈L5感应到外部负载发生变化时，其感抗便发生变化时，此时功率放大器P2在电压比较器Ul和电感L5的共同作用下促使场效应管MOS导通，PWM控制器提供的脉冲信号经电流比较器Il后作用于功率放大器Pl和电流比较器II，使得滑动调节器得电，并根据负载的变化情况自动调节滑动抽头，从而改变变压器T的原边线圈LI与副边线圈L2和副边线圈L3之间的匝数比，最终实现对负载的稳定供电功能。
[0037]为确保使用效果，在该平衡调节电路中，电阻R4与电阻R5的连接点需要外接+6V的工作电压VI，同理，电阻R6与电阻R7的连接点也需要外接+6V的工作电压V2。
[0038]所述逻辑保护放大电路的结构如图2所示，该逻辑保护放大电路主要由功率放大器P3，功率放大器P4，与非门ICl，与非门IC2，负极与功率放大器P3的正极输入端相连接、正极经电阻Rll后与与非门IC2的负极输入端相连接的极性电容C7，一端与与非门ICl的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P3的正极输入端相连接的电阻R8，串接在功率放大器P3的负极输入端与输出端之间的电阻R9，一端与与非门ICl的输出端相连接、另一端与功率放大器P4的负极输入端相连接的电阻R10，串接在功率放大器P4的正极输入端与输出端之间的极性电容CS，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极顺次经稳压二极管D4和电阻R12后与功率放大器P3的输出端相连接的电容C9，P极与功率放大器P4的输出端相连接、N极顺次经电阻R14和电阻R13后与稳压二极管D4和电阻R12的连接点相连接的二极管D5，以及N极与电容C9的负极相连接、P极与二极管D5和电阻R14的连接点相连接的稳压二极管D6组成。
[0039]同时，所述与非门ICl的正极输入端与功率放大器P3的负极输入端相连接；功率放大器P4的输出端与非门IC2的正极输入端相连接，其正极输入端则与功率放大器P3的输出?而相连接。
[0040]所述极性电容C7的正极与电压比较器U2的Q端相连接，而电阻R14和电阻R13的连接点与功率放大器Pl的负极输入端相连接。
[0041]如图3所示，所述混合型保护电路10由输入线路，变压器Τ101，二极管整流器UlOl，稳压集成电路QlOl，时基集成电路Q102，三极管VTlOl，三极管VT102，三极管VT103，三极管VT104，运算放大器Ρ101，运算放大器Ρ102，电阻R101，电阻R102，电阻R103，电阻R104，电阻R105，电阻R106，电阻R107，电阻R108，电阻R109，电阻R110，电阻R111,电阻R112，电阻R113，电容C101,电容C102，电容C103，电容C104，电容C105，电容C106，二极管D101，稳压二极管D102，二极管D103，二极管D104，二极管D105，二极管D106，滑动变阻器RP101，滑动变阻器RP102，滑动变阻器RP103，热敏电阻RTlOl组成；连接时，电容ClOl的负极接地、正极与二极管整流器UlOl的正输出端相连接，电容C102的负极接地、正极与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接，电阻RlOl的一端与电容C102的正极相连接、另一端与运算放大器PlOl的负输入端相连接，二极管DlOl的N极与电容C102的正极相连接、P极与三极管VTlOl的集电极相连接，继电器KlOl与二极管DlOl并联，电阻R103的一端与三极管VTlOl的集电极相连接、另一端经电阻R102后接地，电阻R104的一端与三极管VTlOl的基极相连接、另一端与运算放大器PlOl的输出端相连接，电阻R105的一端与二极管DlOl的N极相连接、另一端与三极管VT103的集电极相连接，滑动变阻器TPlOl的一端接地、另一端与运算放大器PlOl的正输入端相连接，电容C103的负极接地、正极与运算放大器PlOl的正输入端相连接，电容C104的负极接地、正极经电阻R109后与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接，电阻R108的一端与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接、另一端同时与运算放大器P102的负输入端和三极管VT102的集电极相连接，电阻R107的一端接地、另一端与运算放大器P102的负输入端相连接，电阻R106的一端与三极管VT102的基极相连接、另一端与运算放大器P102的输出端相连接，稳压二极管D102的P极与运算放大器P102的正输入端相连接、N极与电容C104的正极相连接，电阻RlOl的一端与电容C103的正极相连接、另一端与电容ClOl的正极相连接，电容C105的负极与电容C104的正极相连接、正极与三极管VT104的集电极相连接，电阻RllO的一端与电容C105的正极相连接、另一端经继电器K102后与电容ClOl的正极相连接，二极管D103的N极与电容ClOl的正极相连接、P极经电阻Rlll后与三极管VT104的基极相连接，二极管D105的P极经电阻Rl 12后与电容ClOl的正极相连接、N极与时基集成电路Q102的Discharge管脚相连接，二极管D104的P极与二极管D105的N极相连接、N极与三极管VT104的发射极相连接，滑动变阻器RP102的一端与二极管D105的P极相连接、另一端与二极管D104的N极相连接、滑动端与时基集成电路Q102的Control voltage管脚相连接，二极管D106的N极与二极管D105的P极相连接、P极接地，电容C106的负极接地、正极与时基集成电路Q102的Trigger管脚和Thresshold管脚相连接，热敏电阻RTlOl与电容C106并联，滑动变阻器RP103的一端与二极管D106的N极相连接、另一端经电阻R113后与电容C106的正极相连接；其中，变压器TlOl的副边两端分别与二极管镇流器UlOl的两个输入端相连接、其原边的两端分别连接在两根输入线路上，二极管整流器UlOl的负输出端接地，稳压集成电路QlOl的GND管脚接地、IN管脚与电容ClOl的正极相连接，所述继电器KlOl的常闭触点开关SlOl设置在输入线路上，继电器K102的常闭触点开关S102设置在输入线路上，三极管VT1I的发射极和三极管VT102的发射极均与三极管VT103的基极相连接，三极管VT103的发射极接地，二极管D103的P极与继电器K102和电阻RllO的连接点相连接、且二极管D103的P极还与时基集成电路Q102的Discharge管脚相连接，三极管VT104的发射极接地，时基集成电路Q102的GND管脚接地、其Vcc管脚与Reset管脚均与二极管D106的N极相连接。当电压超过额定值时，继电器KlOl得电，常闭触点开关SlOl断开，使得电路供电断开，而当电路的运行温度超过额定温度时，热敏电阻RTlOl阻值变大，继电器K102得电，常闭触点开关S102断开，使得电路供电断开。
[0042]如上所述，便可以很好的实现本发明。
【主权项】
1.基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，主要由二极管整流器U，功率放大器Pl，电压比较器U2，变压器T，串接在二极管整流器U与电压比较器U2之间的平衡调节电路，串接在平衡调节电路与功率放大器Pl之间的开关滤波电路，与变压器T的副边线圈L2相连接的电源输出电路，与变压器T的副边线圈L3相连接的变压反馈电路，与变压反馈电路相连接的开关控制电路，与开关控制电路相连接的振荡器(40)，与开关控制电路相连接的电流比较器II，与开关控制电路相连接的电流比较器12，分别与振荡器(40)、电流比较器Il和电流比较器12相连接的斜率补偿器W，分别与功率放大器Pl和电流比较器Il相连接的PWM控制器(30)，以及输出端与变压器T的原边线圈LI上的抽头相连接、而输入端与功率放大器Pl的输出端相连接的滑动调节器(50)组成，其特征在于，在电压比较器U2的Q端与功率放大器Pl的负极输入端之间串接有逻辑保护放大电路(20)，在二极管整流器U上还设置有混合型保护电路(10);该逻辑保护放大电路(20)主要由功率放大器P3，功率放大器P4，与非门ICl，与非门IC2，负极与功率放大器P3的正极输入端相连接、正极经电阻Rll后与与非门IC2的负极输入端相连接的极性电容C7，一端与与非门ICl的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P3的正极输入端相连接的电阻R8，串接在功率放大器P3的负极输入端与输出端之间的电阻R9，一端与与非门ICl的输出端相连接、另一端与功率放大器P4的负极输入端相连接的电阻R10，串接在功率放大器P4的正极输入端与输出端之 间的极性电容C8，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极顺次经稳压二极管D4和电阻Rl2后与功率放大器P3的输出端相连接的电容C9，P极与功率放大器P4的输出端相连接、N极顺次经电阻R14和电阻R13后与稳压二极管D4和电阻R12的连接点相连接的二极管D5，以及N极与电容C9的负极相连接、P极与二极管D5和电阻R14的连接点相连接的稳压二极管D6组成；所述与非门ICl的正极输入端与功率放大器P3的负极输入端相连接；功率放大器P4的输出端与非门IC2的正极输入端相连接，其正极输入端则与功率放大器P3的输出端相连接；所述极性电容C7的正极与电压比较器U2的Q端相连接，电阻R14和电阻R13的连接点与功率放大器Pl的负极输入端相连接；所述混合型保护电路(10)由输入线路，变压器TlOl，二极管整流器UlOl，稳压集成电路QlOl，时基集成电路Q102，三极管VT101，三极管VT102，三极管VT103，三极管VT104，运算放大器P101，运算放大器P102，负极接地、正极与二极管整流器UlOl的正输出端相连接的电容C101，负极接地、正极与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接的电容C102，一端与电容C102的正极相连接、另一端与运算放大器PlOl的负输入端相连接的电阻RlOl，N极与电容C102的正极相连接、P极与三极管VTlOl的集电极相连接的二极管DlOl，与二极管DlOl并联的继电器KlOl，一端与三极管VTlOl的集电极相连接、另一端经电阻R102后接地的电阻R103，一端与三极管VTlOl的基极相连接、另一端与运算放大器PlOl的输出端相连接的电阻R104，一端与二极管DlOl的N极相连接、另一端与三极管VT103的集电极相连接的电阻R105，一端接地、另一端与运算放大器PlOl的正输入端相连接的滑动变阻器TP101，负极接地、正极与运算放大器PlOl的正输入端相连接的电容C103，负极接地、正极经电阻R109后与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接的电容C104，一端与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接、另一端同时与运算放大器P102的负输入端和三极管VT102的集电极相连接的电阻R108，一端接地、另一端与运算放大器P102的负输入端相连接的电阻R107，一端与三极管VT102的基极相连接、另一端与运算放大器P102的输出端相连接的电阻R106，P极与运算放大器P102的正输入端相连接、N极与电容C104的正极相连接的稳压二极管D102，一端与电容C103的正极相连接、另一端与电容ClOl的正极相连接的电阻R101，负极与电容C104的正极相连接、正极与三极管VT104的集电极相连接的电容C105，一端与电容C105的正极相连接、另一端经继电器K102后与电容ClOl的正极相连接的电阻R110，N极与电容ClOl的正极相连接、P极经电阻Rlll后与三极管VT104的基极相连接的二极管D103，P极经电阻R112后与电容ClOl的正极相连接、N极与时基集成电路Q102的Discharge管脚相连接的二极管D105，P极与二极管D105的N极相连接、N极与三极管VT104的发射极相连接的二极管D104，一端与二极管D105的P极相连接、另一端与二极管D104的N极相连接、滑动端与时基集成电路Q102的Control voltage管脚相连接的滑动变阻器RP102，N极与二极管D105的P极相连接、P极接地的二极管D106，负极接地、正极与时基集成电路Q102的Trigger管脚和Thresshold管脚相连接的电容C106，与电容C106并联的热敏电阻RT101，以及一端与二极管D106的N极相连接、另一端经电阻R113后与电容C106的正极相连接的滑动变阻器RP103组成；其中，变压器TlOl的副边两端分别与二极管镇流器UlOl的两个输入端相连接、其原边的两端分别连接在两根输入线路上，二极管整流器UlOl的负输出端接地，稳压集成电路QlOl的GND管脚接地、IN管脚与电容ClOl的正极相连接，所述继电器KlOl的常闭触点开关SlOl设置在输入线路上，继电器K102的常闭触点开关S102设置在输入线路上，三极管VTlOl的发射极和三极管VT102的发射极均与三极管VT103的基极相连接，三极管VT103的发射极接地，二极管D103的P极与继电器K102和电阻RllO的连接点相连接、且二极管D103的P极还与时基集成电路Q102的Discharge管脚相连接，三极管VT104的发射极接地，时基集成电路Q102的GND管脚接地、其Vcc管脚与Reset管脚均与二极管D106的N极相连接。2.根据权利要求1所述的基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，其特征在于，所述平衡调节电路由场效应管M0S1，场效应管M0S2，场效应管M0S3，场效应管M0S4，一端与场效应管MOSl的栅极相连接、另一端经电阻R5后与场效应管M0S2的栅极相连接的电阻R4，以及一端与场效应管M0S3的栅极相连接、另一端经电阻R7后与场效应管M0S4的栅极相连接的电阻R6组成；所述场效应管MOSl的源极与电压比较器U2的S端相连接，其漏极则与开关滤波电路相连接；所述场效应管M0S2的源极与二极管整流器U的正极输出端相连接、其漏极与效应管MOSl的漏极相连接；场效应管M0S3的源极与电压比较器U2的R端相连接，其漏极接地；场效应管M0S4的源极与二极管整流器U的负极输出端相连接，其漏极接地。3.根据权利要求2所述的基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，其特征在于，所述的开关滤波电路由三极管Q，电容Cl，电容C2，电阻R1，电阻R2及二极管Dl组成；所述三极管Q的基极顺次经电阻R2、二极管Dl及电阻Rl后与其集电极形成回路，电容Cl与电阻Rl相并联，电容C2与电阻R2相并联；三极管Q的集电极与场效应管M0S2的漏极相连接，其发射极接地；电阻R2与二极管Dl的连接点则与功率放大器Pl的正极输入端相连接；变压器T的原边线圈LI则与二极管Dl相并联。4.根据权利要求3所述的基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，其特征在于，所述电源输出电路由P极与副边线圈L2的同名端相连接、N极经电容C3后与副边线圈L2的非同名端相连接的二极管D2，以及一端与二极管D2的N极相连接、另一端经电容C4后与副边线圈L2的非同名端相连接的电感L4组成。5.根据权利要求4所述的基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，其特征在于，所述变压反馈电路由二极管D3和电容C5组成；所述二级管D3的P极与副边线圈L3的非同名端相连接、其N极经电容C5后与副边线圈L3的同名端相连接，所述副边线圈L3的同名端接地。6.根据权利要求5所述的基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，其特征在于，所述开关控制电路由场效应管M0S5、功率放大器P2、电压比较器Ul、电感L5及电阻R3组成；所述电感L5串接在功率放大器Pl的输出端与二极管D3的N极之间，场效应管M0S5的漏极与二极管D3的N极相连接、其源极经电阻R3后接地、其栅极则与功率放大器P2的输出端相连接；电压比较器Ul的S端与振荡器的输出端相连接，其R端与电流比较器Il的输出端相连接，其Q端则与功率放大器P2的负极输入端相连接；功率放大器P2的正极输入端与场效应管M0S5的漏极相连接；电流比较器12的正极输入端和负极输入端则与电阻R3的两端相连接，其输出端经斜率补偿器W后分别与电流比较器Il的负极输入端和振荡器的输入端相连接；电流比较器Il的正极输入端则与功率放大器Pl的输出端相连接；PWM控制器(30)的一个输出端分别与电流比较器Il的负极输入端和功率放大器Pl的负极输入端相连接，其另一个输出端经电容C6后接地。
【专利摘要】本发明公开了基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，主要由二极管整流器U，功率放大器P1，电压比较器U2，变压器T，平衡调节电路，开关滤波电路，逻辑保护放大电路，混合型保护电路等组成。本发明能够在电路运行温度过高或者电压过高时断开电路，更好的保护了电路结构，提高了电路运行的安全性以及电路的使用寿命，利用场效应管来组成开关控制电路，不仅使得本发明具备了升压模式和降压模式，而且还使得全电压范围输出电流变化控制在±0.1％之间，较传统的开关稳压电源的输出电流变化控制范围有了极大的提高。
【IPC分类】H02M1/44, H02M1/14, H02M7/217, H02H7/125
【公开号】CN104901565
【申请号】CN201510310246
【发明人】黄涛
【申请人】成都雷克尔科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月9日
【公告号】CN104467483A
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种开关稳压电源，具体是指一种基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源。
【背景技术】
[0002]随着目前科技的不断进步，电子产品在功能越来越强大的同时也给人们生活上带来了很大的便利。稳压电路便运营而生，传统的串联线性调整型稳压电路具有稳定性高、输出电压可调、波纹系数小、线路简单等特点。然而，这些串联线性调整型稳压电路的调整管总是工作在放大状态，一直都有电流流过，故其管子的功耗较大，电路的效率不高，一般只能达到30%?50%左右。为了克服上述缺陷，人们便研发了开关型稳压电路。
[0003]在开关型稳压电路中，调压管工作在开关状态，管子交替工作在饱和与截止两种状态中。当管子饱和导通时，流过管子电流虽大，可是管压降很小；当管子截止时，管压降大，可是流过的电流接近为零。因此，在输出功率相同条件下，开关型稳压电源币串联型稳压电源的效率高，一般可达80%?90%左右。但是，目前人们所采用的开关型稳压电源却存在波纹系数较大，当调整管不断在饱和与截止状态之间切换时，对电路会产生射频干扰，电路比较复杂且成本较高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服目前开关型稳压电源存在的波纹系数较大、射频干扰严重、电路复杂及效率不高的缺陷，提供基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0006]基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，主要由二极管整流器U，功率放大器Pl，电压比较器U2，变压器T，串接在二极管整流器U与电压比较器U2之间的平衡调节电路，串接在平衡调节电路与功率放大器Pl之间的开关滤波电路，与变压器T的副边线圈L2相连接的电源输出电路，与变压器T的副边线圈L3相连接的变压反馈电路，与变压反馈电路相连接的开关控制电路，与开关控制电路相连接的振荡器，与开关控制电路相连接的电流比较器II，与开关控制电路相连接的电流比较器12，分别与振荡器、电流比较器Il和电流比较器12相连接的斜率补偿器W，分别与功率放大器Pl和电流比较器Il相连接的PWM控制器，以及输出端与变压器T的原边线圈LI上的抽头相连接、而输入端与功率放大器Pl的输出端相连接的滑动调节器组成，其特征在于，在电压比较器U2的Q端与功率放大器Pl的负极输入端之间串接有逻辑保护放大电路，在二极管整流器U上还设置有混合型保护电路；该逻辑保护放大电路主要由功率放大器P3，功率放大器P4，与非门IC1，与非门IC2，负极与功率放大器P3的正极输入端相连接、正极经电阻Rll后与与非门IC2的负极输入端相连接的极性电容C7，一端与与非门ICl的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P3的正极输入端相连接的电阻R8，串接在功率放大器P3的负极输入端与输出端之间的电阻R9，一端与与非门ICl的输出端相连接、另一端与功率放大器P4的负极输入端相连接的电阻R10，串接在功率放大器P4的正极输入端与输出端之间的极性电容C8，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极顺次经稳压二极管D4和电阻R12后与功率放大器P3的输出端相连接的电容C9，P极与功率放大器P4的输出端相连接、N极顺次经电阻R14和电阻R13后与稳压二极管D4和电阻R12的连接点相连接的二极管D5，以及N极与电容C9的负极相连接、P极与二极管D5和电阻R14的连接点相连接的稳压二极管D6组成；所述与非门ICl的正极输入端与功率放大器P3的负极输入端相连接；功率放大器P4的输出端与非门IC2的正极输入端相连接，其正极输入端则与功率放大器P3的输出端相连接；所述极性电容C7的正极与电压比较器U2的Q端相连接，电阻R14和电阻R13的连接点与功率放大器Pl的负极输入端相连接；所述混合型保护电路由输入线路，变压器T101，二极管整流器UlOl，稳压集成电路QlOl，时基集成电路Q102，三极管VTlOl，三极管VT102，三极管VT103，三极管VT104，运算放大器PlOl，运算放大器P102，负极接地、正极与二极管整流器UlOl的正输出端相连接的电容ClOl，负极接地、正极与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接的电容C102，一端与电容C102的正极相连接、另一端与运算放大器PlOl的负输入端相连接的电阻RlOl，N极与电容C102的正极相连接、P极与三极管VTlOl的集电极相连接的二极管D101，与二极管DlOl并联的继电器K101，一端与三极管VTlOl的集电极相连接、另一端经电阻R102后接地的电阻R103，一端与三极管VTlOl的基极相连接、另一端与运算放大器PlOl的输出端相连接的电阻R104，一端与二极管DlOl的N极相连接、另一端与三极管VT103的集电极相连接的电阻R105，一端接地、另一端与运算放大器PlOl的正输入端相连接的滑动变阻器TPlOl，负极接地、正极与运算放大器PlOl的正输入端相连接的电容C103，负极接地、正极经电阻R109后与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接的电容C104，一端与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接、另一端同时与运算放大器P102的负输入端和三极管VT102的集电极相连接的电阻R108，一端接地、另一端与运算放大器P102的负输入端相连接的电阻R107，一端与三极管VT102的基极相连接、另一端与运算放大器P102的输出端相连接的电阻R106，P极与运算放大器P102的正输入端相连接、N极与电容C104的正极相连接的稳压二极管D102，一端与电容C103的正极相连接、另一端与电容ClOl的正极相连接的电阻R101，负极与电容C104的正极相连接、正极与三极管VT104的集电极相连接的电容C105，一端与电容C105的正极相连接、另一端经继电器K102后与电容ClOl的正极相连接的电阻R110，N极与电容ClOl的正极相连接、P极经电阻Rlll后与三极管VT104的基极相连接的二极管D103，P极经电阻R112后与电容ClOl的正极相连接、N极与时基集成电路Q102的Discharge管脚相连接的二极管D105，P极与二极管D105的N极相连接、N极与三极管VT104的发射极相连接的二极管D104，一端与二极管D105的P极相连接、另一端与二极管D104的N极相连接、滑动端与时基集成电路Q102的Contool voltage管脚相连接的滑动变阻器RP102，N极与二极管D105的P极相连接、P极接地的二极管D106，负极接地、正极与时基集成电路Q102的Trigger管脚和Thresshold管脚相连接的电容C106，与电容C106并联的热敏电阻RT101，以及一端与二极管D106的N极相连接、另一端经电阻R113后与电容C106的正极相连接的滑动变阻器RP103组成；其中，变压器TlOl的副边两端分别与二极管镇流器UlOl的两个输入端相连接、其原边的两端分别连接在两根输入线路上，二极管整流器UlOl的负输出端接地，稳压集成电路QlOl的GND管脚接地、IN管脚与电容ClOl的正极相连接，所述继电器KlOl的常闭触点开关SlOl设置在输入线路上，继电器K102的常闭触点开关S102设置在输入线路上，三极管VTlOl的发射极和三极管VT102的发射极均与三极管VT103的基极相连接，三极管VT103的发射极接地，二极管D103的P极与继电器K102和电阻RllO的连接点相连接、且二极管D103的P极还与时基集成电路Q102的Discharge管脚相连接，三极管VT104的发射极接地，时基集成电路Q102的GND管脚接地、其Vcc管脚与Reset管脚均与二极管D106的N极相连接。
[0007]同时，在电压比较器U2的Q端与功率放大器Pl的负极输入端之间串接有逻辑保护放大电路；该逻辑保护放大电路主要由功率放大器P3，功率放大器P4，与非门IC1，与非门IC2，负极与功率放大器P3的正极输入端相连接、正极经电阻Rll后与与非门IC2的负极输入端相连接的极性电容C7，一端与与非门ICl的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P3的正极输入端相连接的电阻R8，串接在功率放大器P3的负极输入端与输出端之间的电阻R9，一端与与非门ICl的输出端相连接、另一端与功率放大器P4的负极输入端相连接的电阻R10，串接在功率放大器P4的正极输入端与输出端之间的极性电容C8，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极顺次经稳压二极管D4和电阻R12后与功率放大器P3的输出端相连接的电容C9，P极与功率放大器P4的输出端相连接、N极顺次经电阻R14和电阻R13后与稳压二极管D4和电阻R12的连接点相连接的二极管D5，以及N极与电容C9的负极相连接、P极与二极管D5和电阻R14的连接点相连接的稳 压二极管D6组成；所述与非门ICl的正极输入端与功率放大器P3的负极输入端相连接；功率放大器P4的输出端与非门IC2的正极输入端相连接，其正极输入端则与功率放大器P3的输出端相连接；所述极性电容C7的正极与电压比较器U2的Q端相连接，电阻R14和电阻R13的连接点与功率放大器Pl的负极输入端相连接。
[0008]进一步地，所述平衡调节电路由场效应管MOS1，场效应管MOS2，场效应管MOS3，场效应管M0S4，一端与场效应管MOSl的栅极相连接、另一端经电阻R5后与场效应管M0S2的栅极相连接的电阻R4，以及一端与场效应管M0S3的栅极相连接、另一端经电阻R7后与场效应管M0S4的栅极相连接的电阻R6组成；所述场效应管MOSl的源极与电压比较器U2的S端相连接，其漏极则与开关滤波电路相连接；所述场效应管M0S2的源极与二极管整流器U的正极输出端相连接、其漏极与效应管MOSl的漏极相连接；场效应管M0S3的源极与电压比较器U2的R端相连接，其漏极接地；场效应管M0S4的源极与二极管整流器U的负极输出端相连接，其漏极接地。
[0009]所述的开关滤波电路由三极管Q，电容Cl，电容C2，电阻R1，电阻R2及二极管Dl组成；所述三极管Q的基极顺次经电阻R2、二极管Dl及电阻Rl后与其集电极形成回路，电容Cl与电阻Rl相并联，电容C2与电阻R2相并联；三极管Q的集电极与场效应管M0S2的漏极相连接，其发射极接地；电阻R2与二极管Dl的连接点则与功率放大器Pl的正极输入端相连接；变压器T的原边线圈LI则与二极管Dl相并联。
[0010]所述电源输出电路由P极与副边线圈L2的同名端相连接、N极经电容C3后与副边线圈L2的非同名端相连接的二极管D2，以及一端与二极管D2的N极相连接、另一端经电容C4后与副边线圈L2的非同名端相连接的电感L4组成。
[0011]所述变压反馈电路由二极管D3和电容C5组成；所述二级管D3的P极与副边线圈L3的非同名端相连接、其N极经电容C5后与副边线圈L3的同名端相连接，所述副边线圈L3的同名端接地。
[0012]所述开关控制电路由场效应管MOS5、功率放大器P2、电压比较器U1、电感L5及电阻R3组成；所述电感L5串接在功率放大器Pl的输出端与二极管D3的N极之间，场效应管MOS5的漏极与二极管D3的N极相连接、其源极经电阻R3后接地、其栅极则与功率放大器P2的输出端相连接；电压比较器Ul的S端与振荡器的输出端相连接，其R端与电流比较器Il的输出端相连接，其Q端则与功率放大器P2的负极输入端相连接；功率放大器P2的正极输入端与场效应管MOS5的漏极相连接；电流比较器12的正极输入端和负极输入端则与电阻R3的两端相连接，其输出端经斜率补偿器W后分别与电流比较器Il的负极输入端和振荡器的输入端相连接；电流比较器Il的正极输入端则与功率放大器Pl的输出端相连接；PWM控制器的一个输出端分别与电流比较器Il的负极输入端和功率放大器Pl的负极输入端相连接，其另一个输出端经电容C6后接地。
[0013]本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0014](I)本发明充分的利用了 PWM的控制功能，能根据占空比自动调节电源输出电压值，确保输出值的稳定。
[0015](2)本发明开创性的将平衡调制电路、斜率补偿器和电压、电流比较器运用在电源电路中，不仅有效的降低了电路自身和外接的射频干扰，而且还极大的简化了电路结构，使得制作成本和维护成本有了较大幅度的降低。
[0016](3)本发明利用场效应管来组成开关控制电路，不仅使得本发明具备了升压模式和降压模式，而且还使得全电压范围输出电流变化控制在±0.1%之间，较传统的开关稳压电源的输出电流变化控制范围有了极大的提高。
[0017](4)本发明设置有混合型保护电路，能够在电路运行温度过高或者电压过高时断开电路，更好的保护了电路结构，提高了电路运行的安全性以及电路的使用寿命。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的整体结构示意图。
[0019]图2为本发明的逻辑保护放大电路结构示意图。
[0020]图3为本发明的混合型保护电路的电路图。
[0021]附图标记说明:
[0022]10、混合型保护电路；20、逻辑保护放大电路；30、PWM控制器；40、振荡器；50、滑动调节器。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0024]实施例
[0025]如图1所示，本发明主要由二极管整流器U，功率放大器PI，电压比较器U2，变压器T，平衡调节电路，开关滤波电路，电源输出电路，变压反馈电路，开关控制电路，振荡器40，电流比较器II，电流比较器12，斜率补偿器W，PWM控制器30，滑动调节器50，混合型保护电路10及逻辑保护放大电路20组成。
[0026]其中，变压器T由设置在原边的原边线圈LI，设置在副边的副边线圈L2和副边线圈L3组成。本发明在变压器T的原边线圈LI上设有一个滑动抽头，而该滑动抽头则由滑动调节器50来进行控制，以确保根据PWM控制器30的占空比和开关控制电路的共同结果来调整变压器T的原边线圈LI与副边线圈L2和副边线圈L3之间的匝数比。
[0027]所述平衡调节电路由场效应管MOS1，场效应管MOS2，场效应管MOS3，场效应管M0S4，一端与场效应管MOSl的栅极相连接、另一端经电阻R5后与场效应管M0S2的栅极相连接的电阻R4，以及一端与场效应管M0S3的栅极相连接、另一端经电阻R7后与场效应管M0S4的栅极相连接的电阻R6组成。
[0028]电压比较器U2具有三个端口，g卩S端、R端和Q端。连接时，场效应管MOSl的源极与电压比较器U2的S端相连接，其漏极则与开关滤波电路相连接，反而场效应管M0S2的源极与二极管整流器U的正极输出端相连接、其漏极与效应管MOSl的漏极相连接；场效应管M0S3的源极与电压比较器U2的R端相连接，其漏极接地；场效应管M0S4的源极与二极管整流器U的负极输出端相连接，其漏极接地。而二极管整流器U的输入端则用于外接220V的市电。
[0029]所述开关滤波电路由三极管Q，电容Cl，电容C2，电阻Rl，电阻R2及二极管Dl组成。其中，三极管Q的基极顺次经电阻R2、二极管Dl及电阻Rl后与其集电极形成回路。电容Cl与电阻Rl相并联，电容C2与电阻R2相并联，以形成典型的RL滤波电路。同时，三极管Q的集电极还与场效应管M0S2的漏极相连接，其发射极接地。电阻R2与二极管Dl的连接点则与功率放大器Pl的正极输入端相连接，所述变压器T的原边线圈LI与二极管Dl相并联。
[0030]在该开关滤波电路中，电阻R1、电容Cl和二极管Dl组成反馈钳位电路，可以提高变换效率和降低功率放大器pi正极输入端的反向峰值电压。
[0031]电源输出电路用于输出直流电压，其由二极管D2、电容C3、电感L4及电容C4组成。连接时，二极管D2的P极与副边线圈L2的同名端相连接，其N极经电容C3后与副边线圈L2的非同名端相连接。所述电感L4的一端与二极管D2的N极相连接、另一端经电容C4后与副边线圈L2的非同名端相连接。
[0032]变压反馈电路用于为开关控制电路提供反馈工作电压，以确保开关控制电路能根据反馈电压来控制滑动调节器。该变压反馈电路则由二极管D3和电容C5组成。连接时，所述二级管D3的P极与副边线圈L3的非同名端相连接、其N极经电容C5后与副边线圈L3的同名端相连接，所述副边线圈L3的同名端接地。
[0033]开关控制电路为本发明的开关控制部分，其由场效应管M0S5、功率放大器P2、电压比较器U1、电感L5及电阻R3组成。如图所示，该电感L5串接在功率放大器Pl的输出端与二极管D3的N极之间，场效应管M0S5的漏极与二极管D3的N极相连接、其源极经电阻R3后接地、其栅极则与功率放大器P2的输出端相连接。
[0034]电压比较器Ul的S端与振荡器40的输出端相连接，其R端与电流比较器Il的输出端相连接，其Q端则与功率放大器P2的负极输入端相连接。功率放大器P2的正极输入端则与场效应管M0S5的漏极相连接。电流比较器12的正极输入端和负极输入端则与电阻R3的两端相连接，以确保场效应管M0S4导通时，能从电阻R3两端采集到工作电压。同时，该电流比较器12的输出端经斜率补偿器W后分别与电流比较器Il的负极输入端和振荡器40的输入端相连接。
[0035]而电流比较器Il的正极输入端则与功率放大器Pl的输出端和原边线圈LI的非同名端相连接；PWM控制器30的一个输 出端分别与电流比较器Il的负极输入端和功率放大器Pl的负极输入端相连接，其另一个输出端经电容C6后接地。
[0036]使用时，作用于二极管整流器U的电压经平衡电路进行平衡处理和开关滤波电路进行滤波后为变压器T的原边线圈LI和功率放大器Pl提供工作电压。当电感线圈L5感应到外部负载发生变化时，其感抗便发生变化时，此时功率放大器P2在电压比较器Ul和电感L5的共同作用下促使场效应管MOS导通，PWM控制器提供的脉冲信号经电流比较器Il后作用于功率放大器Pl和电流比较器II，使得滑动调节器得电，并根据负载的变化情况自动调节滑动抽头，从而改变变压器T的原边线圈LI与副边线圈L2和副边线圈L3之间的匝数比，最终实现对负载的稳定供电功能。
[0037]为确保使用效果，在该平衡调节电路中，电阻R4与电阻R5的连接点需要外接+6V的工作电压VI，同理，电阻R6与电阻R7的连接点也需要外接+6V的工作电压V2。
[0038]所述逻辑保护放大电路的结构如图2所示，该逻辑保护放大电路主要由功率放大器P3，功率放大器P4，与非门ICl，与非门IC2，负极与功率放大器P3的正极输入端相连接、正极经电阻Rll后与与非门IC2的负极输入端相连接的极性电容C7，一端与与非门ICl的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P3的正极输入端相连接的电阻R8，串接在功率放大器P3的负极输入端与输出端之间的电阻R9，一端与与非门ICl的输出端相连接、另一端与功率放大器P4的负极输入端相连接的电阻R10，串接在功率放大器P4的正极输入端与输出端之间的极性电容CS，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极顺次经稳压二极管D4和电阻R12后与功率放大器P3的输出端相连接的电容C9，P极与功率放大器P4的输出端相连接、N极顺次经电阻R14和电阻R13后与稳压二极管D4和电阻R12的连接点相连接的二极管D5，以及N极与电容C9的负极相连接、P极与二极管D5和电阻R14的连接点相连接的稳压二极管D6组成。
[0039]同时，所述与非门ICl的正极输入端与功率放大器P3的负极输入端相连接；功率放大器P4的输出端与非门IC2的正极输入端相连接，其正极输入端则与功率放大器P3的输出?而相连接。
[0040]所述极性电容C7的正极与电压比较器U2的Q端相连接，而电阻R14和电阻R13的连接点与功率放大器Pl的负极输入端相连接。
[0041]如图3所示，所述混合型保护电路10由输入线路，变压器Τ101，二极管整流器UlOl，稳压集成电路QlOl，时基集成电路Q102，三极管VTlOl，三极管VT102，三极管VT103，三极管VT104，运算放大器Ρ101，运算放大器Ρ102，电阻R101，电阻R102，电阻R103，电阻R104，电阻R105，电阻R106，电阻R107，电阻R108，电阻R109，电阻R110，电阻R111,电阻R112，电阻R113，电容C101,电容C102，电容C103，电容C104，电容C105，电容C106，二极管D101，稳压二极管D102，二极管D103，二极管D104，二极管D105，二极管D106，滑动变阻器RP101，滑动变阻器RP102，滑动变阻器RP103，热敏电阻RTlOl组成；连接时，电容ClOl的负极接地、正极与二极管整流器UlOl的正输出端相连接，电容C102的负极接地、正极与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接，电阻RlOl的一端与电容C102的正极相连接、另一端与运算放大器PlOl的负输入端相连接，二极管DlOl的N极与电容C102的正极相连接、P极与三极管VTlOl的集电极相连接，继电器KlOl与二极管DlOl并联，电阻R103的一端与三极管VTlOl的集电极相连接、另一端经电阻R102后接地，电阻R104的一端与三极管VTlOl的基极相连接、另一端与运算放大器PlOl的输出端相连接，电阻R105的一端与二极管DlOl的N极相连接、另一端与三极管VT103的集电极相连接，滑动变阻器TPlOl的一端接地、另一端与运算放大器PlOl的正输入端相连接，电容C103的负极接地、正极与运算放大器PlOl的正输入端相连接，电容C104的负极接地、正极经电阻R109后与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接，电阻R108的一端与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接、另一端同时与运算放大器P102的负输入端和三极管VT102的集电极相连接，电阻R107的一端接地、另一端与运算放大器P102的负输入端相连接，电阻R106的一端与三极管VT102的基极相连接、另一端与运算放大器P102的输出端相连接，稳压二极管D102的P极与运算放大器P102的正输入端相连接、N极与电容C104的正极相连接，电阻RlOl的一端与电容C103的正极相连接、另一端与电容ClOl的正极相连接，电容C105的负极与电容C104的正极相连接、正极与三极管VT104的集电极相连接，电阻RllO的一端与电容C105的正极相连接、另一端经继电器K102后与电容ClOl的正极相连接，二极管D103的N极与电容ClOl的正极相连接、P极经电阻Rlll后与三极管VT104的基极相连接，二极管D105的P极经电阻Rl 12后与电容ClOl的正极相连接、N极与时基集成电路Q102的Discharge管脚相连接，二极管D104的P极与二极管D105的N极相连接、N极与三极管VT104的发射极相连接，滑动变阻器RP102的一端与二极管D105的P极相连接、另一端与二极管D104的N极相连接、滑动端与时基集成电路Q102的Control voltage管脚相连接，二极管D106的N极与二极管D105的P极相连接、P极接地，电容C106的负极接地、正极与时基集成电路Q102的Trigger管脚和Thresshold管脚相连接，热敏电阻RTlOl与电容C106并联，滑动变阻器RP103的一端与二极管D106的N极相连接、另一端经电阻R113后与电容C106的正极相连接；其中，变压器TlOl的副边两端分别与二极管镇流器UlOl的两个输入端相连接、其原边的两端分别连接在两根输入线路上，二极管整流器UlOl的负输出端接地，稳压集成电路QlOl的GND管脚接地、IN管脚与电容ClOl的正极相连接，所述继电器KlOl的常闭触点开关SlOl设置在输入线路上，继电器K102的常闭触点开关S102设置在输入线路上，三极管VT1I的发射极和三极管VT102的发射极均与三极管VT103的基极相连接，三极管VT103的发射极接地，二极管D103的P极与继电器K102和电阻RllO的连接点相连接、且二极管D103的P极还与时基集成电路Q102的Discharge管脚相连接，三极管VT104的发射极接地，时基集成电路Q102的GND管脚接地、其Vcc管脚与Reset管脚均与二极管D106的N极相连接。当电压超过额定值时，继电器KlOl得电，常闭触点开关SlOl断开，使得电路供电断开，而当电路的运行温度超过额定温度时，热敏电阻RTlOl阻值变大，继电器K102得电，常闭触点开关S102断开，使得电路供电断开。
[0042]如上所述，便可以很好的实现本发明。
【主权项】
1.基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，主要由二极管整流器U，功率放大器Pl，电压比较器U2，变压器T，串接在二极管整流器U与电压比较器U2之间的平衡调节电路，串接在平衡调节电路与功率放大器Pl之间的开关滤波电路，与变压器T的副边线圈L2相连接的电源输出电路，与变压器T的副边线圈L3相连接的变压反馈电路，与变压反馈电路相连接的开关控制电路，与开关控制电路相连接的振荡器(40)，与开关控制电路相连接的电流比较器II，与开关控制电路相连接的电流比较器12，分别与振荡器(40)、电流比较器Il和电流比较器12相连接的斜率补偿器W，分别与功率放大器Pl和电流比较器Il相连接的PWM控制器(30)，以及输出端与变压器T的原边线圈LI上的抽头相连接、而输入端与功率放大器Pl的输出端相连接的滑动调节器(50)组成，其特征在于，在电压比较器U2的Q端与功率放大器Pl的负极输入端之间串接有逻辑保护放大电路(20)，在二极管整流器U上还设置有混合型保护电路(10);该逻辑保护放大电路(20)主要由功率放大器P3，功率放大器P4，与非门ICl，与非门IC2，负极与功率放大器P3的正极输入端相连接、正极经电阻Rll后与与非门IC2的负极输入端相连接的极性电容C7，一端与与非门ICl的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P3的正极输入端相连接的电阻R8，串接在功率放大器P3的负极输入端与输出端之间的电阻R9，一端与与非门ICl的输出端相连接、另一端与功率放大器P4的负极输入端相连接的电阻R10，串接在功率放大器P4的正极输入端与输出端之 间的极性电容C8，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极顺次经稳压二极管D4和电阻Rl2后与功率放大器P3的输出端相连接的电容C9，P极与功率放大器P4的输出端相连接、N极顺次经电阻R14和电阻R13后与稳压二极管D4和电阻R12的连接点相连接的二极管D5，以及N极与电容C9的负极相连接、P极与二极管D5和电阻R14的连接点相连接的稳压二极管D6组成；所述与非门ICl的正极输入端与功率放大器P3的负极输入端相连接；功率放大器P4的输出端与非门IC2的正极输入端相连接，其正极输入端则与功率放大器P3的输出端相连接；所述极性电容C7的正极与电压比较器U2的Q端相连接，电阻R14和电阻R13的连接点与功率放大器Pl的负极输入端相连接；所述混合型保护电路(10)由输入线路，变压器TlOl，二极管整流器UlOl，稳压集成电路QlOl，时基集成电路Q102，三极管VT101，三极管VT102，三极管VT103，三极管VT104，运算放大器P101，运算放大器P102，负极接地、正极与二极管整流器UlOl的正输出端相连接的电容C101，负极接地、正极与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接的电容C102，一端与电容C102的正极相连接、另一端与运算放大器PlOl的负输入端相连接的电阻RlOl，N极与电容C102的正极相连接、P极与三极管VTlOl的集电极相连接的二极管DlOl，与二极管DlOl并联的继电器KlOl，一端与三极管VTlOl的集电极相连接、另一端经电阻R102后接地的电阻R103，一端与三极管VTlOl的基极相连接、另一端与运算放大器PlOl的输出端相连接的电阻R104，一端与二极管DlOl的N极相连接、另一端与三极管VT103的集电极相连接的电阻R105，一端接地、另一端与运算放大器PlOl的正输入端相连接的滑动变阻器TP101，负极接地、正极与运算放大器PlOl的正输入端相连接的电容C103，负极接地、正极经电阻R109后与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接的电容C104，一端与稳压集成电路QlOl的OUT管脚相连接、另一端同时与运算放大器P102的负输入端和三极管VT102的集电极相连接的电阻R108，一端接地、另一端与运算放大器P102的负输入端相连接的电阻R107，一端与三极管VT102的基极相连接、另一端与运算放大器P102的输出端相连接的电阻R106，P极与运算放大器P102的正输入端相连接、N极与电容C104的正极相连接的稳压二极管D102，一端与电容C103的正极相连接、另一端与电容ClOl的正极相连接的电阻R101，负极与电容C104的正极相连接、正极与三极管VT104的集电极相连接的电容C105，一端与电容C105的正极相连接、另一端经继电器K102后与电容ClOl的正极相连接的电阻R110，N极与电容ClOl的正极相连接、P极经电阻Rlll后与三极管VT104的基极相连接的二极管D103，P极经电阻R112后与电容ClOl的正极相连接、N极与时基集成电路Q102的Discharge管脚相连接的二极管D105，P极与二极管D105的N极相连接、N极与三极管VT104的发射极相连接的二极管D104，一端与二极管D105的P极相连接、另一端与二极管D104的N极相连接、滑动端与时基集成电路Q102的Control voltage管脚相连接的滑动变阻器RP102，N极与二极管D105的P极相连接、P极接地的二极管D106，负极接地、正极与时基集成电路Q102的Trigger管脚和Thresshold管脚相连接的电容C106，与电容C106并联的热敏电阻RT101，以及一端与二极管D106的N极相连接、另一端经电阻R113后与电容C106的正极相连接的滑动变阻器RP103组成；其中，变压器TlOl的副边两端分别与二极管镇流器UlOl的两个输入端相连接、其原边的两端分别连接在两根输入线路上，二极管整流器UlOl的负输出端接地，稳压集成电路QlOl的GND管脚接地、IN管脚与电容ClOl的正极相连接，所述继电器KlOl的常闭触点开关SlOl设置在输入线路上，继电器K102的常闭触点开关S102设置在输入线路上，三极管VTlOl的发射极和三极管VT102的发射极均与三极管VT103的基极相连接，三极管VT103的发射极接地，二极管D103的P极与继电器K102和电阻RllO的连接点相连接、且二极管D103的P极还与时基集成电路Q102的Discharge管脚相连接，三极管VT104的发射极接地，时基集成电路Q102的GND管脚接地、其Vcc管脚与Reset管脚均与二极管D106的N极相连接。2.根据权利要求1所述的基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，其特征在于，所述平衡调节电路由场效应管M0S1，场效应管M0S2，场效应管M0S3，场效应管M0S4，一端与场效应管MOSl的栅极相连接、另一端经电阻R5后与场效应管M0S2的栅极相连接的电阻R4，以及一端与场效应管M0S3的栅极相连接、另一端经电阻R7后与场效应管M0S4的栅极相连接的电阻R6组成；所述场效应管MOSl的源极与电压比较器U2的S端相连接，其漏极则与开关滤波电路相连接；所述场效应管M0S2的源极与二极管整流器U的正极输出端相连接、其漏极与效应管MOSl的漏极相连接；场效应管M0S3的源极与电压比较器U2的R端相连接，其漏极接地；场效应管M0S4的源极与二极管整流器U的负极输出端相连接，其漏极接地。3.根据权利要求2所述的基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，其特征在于，所述的开关滤波电路由三极管Q，电容Cl，电容C2，电阻R1，电阻R2及二极管Dl组成；所述三极管Q的基极顺次经电阻R2、二极管Dl及电阻Rl后与其集电极形成回路，电容Cl与电阻Rl相并联，电容C2与电阻R2相并联；三极管Q的集电极与场效应管M0S2的漏极相连接，其发射极接地；电阻R2与二极管Dl的连接点则与功率放大器Pl的正极输入端相连接；变压器T的原边线圈LI则与二极管Dl相并联。4.根据权利要求3所述的基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，其特征在于，所述电源输出电路由P极与副边线圈L2的同名端相连接、N极经电容C3后与副边线圈L2的非同名端相连接的二极管D2，以及一端与二极管D2的N极相连接、另一端经电容C4后与副边线圈L2的非同名端相连接的电感L4组成。5.根据权利要求4所述的基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，其特征在于，所述变压反馈电路由二极管D3和电容C5组成；所述二级管D3的P极与副边线圈L3的非同名端相连接、其N极经电容C5后与副边线圈L3的同名端相连接，所述副边线圈L3的同名端接地。6.根据权利要求5所述的基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，其特征在于，所述开关控制电路由场效应管M0S5、功率放大器P2、电压比较器Ul、电感L5及电阻R3组成；所述电感L5串接在功率放大器Pl的输出端与二极管D3的N极之间，场效应管M0S5的漏极与二极管D3的N极相连接、其源极经电阻R3后接地、其栅极则与功率放大器P2的输出端相连接；电压比较器Ul的S端与振荡器的输出端相连接，其R端与电流比较器Il的输出端相连接，其Q端则与功率放大器P2的负极输入端相连接；功率放大器P2的正极输入端与场效应管M0S5的漏极相连接；电流比较器12的正极输入端和负极输入端则与电阻R3的两端相连接，其输出端经斜率补偿器W后分别与电流比较器Il的负极输入端和振荡器的输入端相连接；电流比较器Il的正极输入端则与功率放大器Pl的输出端相连接；PWM控制器(30)的一个输出端分别与电流比较器Il的负极输入端和功率放大器Pl的负极输入端相连接，其另一个输出端经电容C6后接地。
【专利摘要】本发明公开了基于多级功率放大平衡调制电路的混合保护开关稳压电源，主要由二极管整流器U，功率放大器P1，电压比较器U2，变压器T，平衡调节电路，开关滤波电路，逻辑保护放大电路，混合型保护电路等组成。本发明能够在电路运行温度过高或者电压过高时断开电路，更好的保护了电路结构，提高了电路运行的安全性以及电路的使用寿命，利用场效应管来组成开关控制电路，不仅使得本发明具备了升压模式和降压模式，而且还使得全电压范围输出电流变化控制在±0.1％之间，较传统的开关稳压电源的输出电流变化控制范围有了极大的提高。
【IPC分类】H02M1/44, H02M1/14, H02M7/217, H02H7/125
【公开号】CN104901565
【申请号】CN201510310246
【发明人】黄涛
【申请人】成都雷克尔科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月9日
【公告号】CN104467483A
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