一种电压电流双环调节和限流的装置.pdf

一种电压电流双环调节和限流的装置
    本发明涉及通信领域开关电源中的电压电流调节装置。

    目前，在通信领域中，开关电源的应用越来越广泛。在开关电源中，其控制电路通常用集成的PWM(脉宽调制pulse widthmodulate)控制芯片来设计，一者是由于设计工作简单，容易设计；二者是因为相对于用分立器件设计的控制电路来说，电路使用的器件数量大大减少，使得开关电源系统的可靠性大幅度提高。常用的PWM控制芯片大致可分为两类，一类为电流型控制芯片，另一类为电压型控制芯片。如SG1525、SG1527、UC3875和UC3879等就属于电压型集成控制芯片，它们在电路结构上只有电压控制环存在。电压型集成控制芯片使用简便，设计工作也就相对容易，兼之出现时间较长，因而应用较为广泛。例如，在大功率的开关电源系统中，使用全桥拓扑结构的电路的控制装置多用UC3875或UC3879来设计。但由于电压型集成控制芯片结构的限制，使得这一类型控制芯片只以系统的输出电压为控制量，而对电流这一电源的重要参数没能兼顾，从而使得用电压型PWM控制芯片设计成的电源系统存在诸多不足，如电压调整率、负载调整率和瞬态响应等指标等与理想要求都有差距，而且没有限流的能力，使得电源调整精度和响应特性不理想。

    针对上述问题，本发明的目地是提供一种电源调整精度和响应特性较好的电压电流双环调节和限流的装置，使电压型调节器能够引入电流作为控制参量，并能拓宽电压型控制芯片的适用范围。

    为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电压电流双环调节和限流的装置，包括电压电流双环控制电路、恒流限流电路、电压型PWM控制芯片以及输出电压取样信号端子Vout+、电流取样信号端子Isense、电压给定信号端子VR和电流给定信号端子IR，所述电压电流双环控制电路包括电阻R3、R4、R5、R6和R7，电容C2、C3，运算放大器D2A、D3A以及二极管VD2；所述恒流限流电路包括电阻R1和R2，电容C1，运算放大器D1A以及二极管VD1；其中，电流取样信号端子Isense分别与电阻R1和R3的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接、同时连接运算放大器D1A的反向输入端(2)，电容C1的一端与电阻R2的另一端连接、另一端与运算放大器D1A的输出端(1)和二极管VD1的阴极连接；电阻R3的另一端与电阻R7的一端连接，同时连接运算放大器D3A的反向输入端(2)，电容C3的一端与电阻R7的另一端连接、另一端同时与运算放大器D3A的输出端(1)和二极管VD2的阴极连接；电阻R4的一端连接电压给定信号端子VR，另一端与运算放大器的正向输入端(3)连接，电阻R5的一端连接输出电压取样信号端子Vout+、另一端与电阻R6的一端和运算放大器的反向输入端(2)连接，电容C2的一端与电阻R6的另一端连接、另一端同时与运算放大器D2A的输出端(1)和运算放大器D3A的正向输入端(3)连接；电压型PWM控制芯片的误差放大输出端Comp同时与二极管VD1和VD2的阳极连接。

    由于本发明在电压型PWM控制芯片外围构建了由电阻R3、R4、R5、R6和R7，电容C2、C3，运算放大器D2A、D3A以及二极管VD2组成的电压电流双环控制电路；以及由电阻R1和R2，电容C1，运算放大器D1A以及二极管VD1构成的恒流限流电路，只要适当地调整元器件的参数，该电路就可获得理想的调控精度和令人满意的响应特性，可以拓展和丰富电压型PWM控制芯片的应用方式。

    下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

    图1是本发明的电路图；

    图2是本发明实施例的电路图。

    图1所述的本发明的电压电流双环调节和限流的装置包括三个具有正向输入端3、反向输入端2、输出端1以及电源正极端8、负极端4的运算放大器D1A、D2A、D3A，一个电压型PWM控制芯片。该电压型控制芯片可以采用任何一种类型的电压型PWM控制芯片，例如UC3879，当然还可以是SG1525，SG1527，UC3875等。

    本发明还包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7，电容C1、C2H和C3，以及二极管VD1、VD2；其中，由电阻R3、R4、R5、R6和R7，电容C2、C3，运算放大器D2A、D3A以及二极管VD2组成电压电流双环控制电路；以及由电阻R1和R2，电容C1，运算放大器D1A以及二极管VD1组成恒流限流电路。

    此外，本发明的电路中还包括以下信号端子：其中，Vout+是输出电压取样信号端子，Isense是电流取样信号端子，VR是电压给定信号端子，IR是电流给定信号端子。

    对于上述本发明的构成部件和信号端子，电阻R1的一端接到Isense端子上，电阻R1的另一端接到运算放大器D1A的反向输入端2，电阻R2与电容C1串联，电阻R2未与电容C1串联的一端也连接到运算放大器D1A的反向输入端2，电容C1未与电阻R2串联的一端连接到运算放大器D1A的输出端1，运算放大器D1A的正向输入端3连接到IR端子，电阻R4的一端连接到VR端子，电阻R4的另一端接到运算放大器D2A的正向输入端3，电阻R5的一端连接到Vout+端子上，电阻R5的另一端连接到运算放大器D2A的反向输入端2，电阻R6与电容C2串联，电阻R6未与电容C2串联的一端也连接到运算放大器D2A的反向输入端2，电容C2未与电阻R6串联的一端连接到运算放大器D2A的输出端1，运算放大器D2A的输出端1同时也连接到运算放大器的正向输入端3，电阻R3的一端也连接到Isense端子上，电阻的另一端连接到运算放大器D3A的反向输入端2，电阻R7与电容C3串联，电阻R7未与电容C3串联的一端也连接到运算放大器D3A的反向输入端2，电容C3未与电阻R7串联的一端连接到运算放大器D3A的输出端1，二极管VD1的阴极也连接到运算放大器D1A的输出端1，二极管VD2的阴极也连接到运算放大器D2A的输出端1，二极管VD1的阳极和二极管VD2的阳极一起连接到电压型PWM控制芯片的comp端(电压型PWM控制芯片内置的误差放大器的输出端)，运算放大器D1A的端子8、运算放大器D2A的端子8、运算放大器D3A的端子8、电压型PWM控制芯片的Vcc端一同连接到电源正极端子上，运算放大器D1A的端子4、运算放大器D2A的端子4、运算放大器D3A的端子4、电压型PWM控制芯片的GND端一同连接到电源‘地’端子上。

    上面所述运算放大器D1A、D2A、D3A的型号相同。

    图2所述的是本发明的一个具体的实施例。该图中，增加了一个器件R8，同时将电压型PWM控制芯片具体化为UC3879。电阻R8的一端接到UC3879的3脚(UC3879的内置误差放大器的反相输入端E/A-)，电阻R8的一端接到电源‘地’端子上，主要是为了避免因内置误差放大器的输入端悬空而引入不必要的干扰。