[發明專利]DC-DC變換用輸出電壓隔離取樣電路及其控制方法

有效

• 申請號: 201010582744.0
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN102013808A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 王斌
• 申請（專利權）人: 廣東美的電器股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 佛山市粵順知識產權代理事務所 44264
• 代理人: 唐強熙

技術領域

本發明涉及一種DC-DC變換用輸出電壓隔離取樣電路及其控制方法。

背景技術

一般方案涉及到直流電源電壓的隔離取樣時，都是工程師的最頭痛的事情，因為低成本的方案的線性度與準確性都很差，比如光耦隔離的電阻取樣分壓方案，或者使用高成本方案，比如壓頻變換方案，線性度與準確性雖然高，但是成本昂貴。針對這種狀況，有些廠商作了些改進，如中國專利文獻號CN?2523107Y于2002年11月27日公開了一種用于變頻空調控制器中的直流高壓電源的電壓取樣裝置，包括直流高壓電源輸入端，與微程序控制器MCU連接的取樣電壓輸出端，還包括對輸入的直流高壓電源進行斬波的斬波器電路、對斬波后的電源進行隔離變壓的隔離變壓電路、與所述隔離變壓電路連接的檢波電路、以及連接在所述檢波電路與所述取樣電壓輸出端之間的電平轉換電路。這種電壓取樣裝置的檢測精度不夠高。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種結構簡單合理、操作靈活、檢測準確、制作成本低、適用范圍廣的DC-DC變換用輸出電壓隔離取樣電路及其控制方法，以克服現有技術中的不足之處。

按此目的設計的一種DC-DC變換用輸出電壓隔離取樣電路，包括DC-DC變換電路，DC-DC變換電路包括變壓器TR01、開關器件S1、輸出主回路的整流二極管D2、輸出主回路的濾波電容E1、主控MCU和開關器件S1的驅動單元，變壓器TR01包含有功率變換主繞組Np和功率變換主輸出繞組Ns1，其特征是變壓器TR01還包含直流電壓的隔離取樣繞組Ns2，隔離取樣繞組Ns2的同名端與功率變換主輸出繞組Ns1的同名端的連接極性保持一致：隔離取樣繞組Ns2的同名端和功率變換主輸出繞組Ns1的同名端分別接各自的地或者分別接各自的整流二極管D1、整流二極管D2的陽極或陰極；隔離取樣繞組Ns2的輸出經整流二極管D1后輸出到分壓濾波網絡，分壓濾波網絡的輸出連接到主控MCU。

所述隔離取樣繞組Ns2的輸出與一個由整流二極管D1與分壓濾波網絡連接的串聯支路連接。

所述隔離取樣繞組Ns2的非同名端接整流二極管D1的陽極；功率變換主輸出繞組Ns1的非同名端接整流二極管D2的陽極，整流二極管D2的陰極接濾波電容E1。

所述隔離取樣繞組Ns2的6腳與整流二極管D1的陽極相接，該整流二極管D1的陰極與分壓濾波網絡相接，電阻R1和電容C1構成阻容并聯電路，該阻容并聯電路的一端接入整流二極管D1的陰極與分壓濾波網絡之間，阻容并聯電路的另一端與隔離取樣繞組Ns2的7腳相接，并且，該阻容并聯電路的另一端接地；

或者，隔離取樣繞組Ns2的7腳與電阻R1的一端相接，電阻R1的另一端接地；隔離取樣繞組Ns2的6腳與整流二極管D1的陽極相接，整流二極管D1的陰極與分壓濾波網絡相接；

或者，隔離取樣繞組Ns2的7腳與整流二極管D1的陽極相接，整流二極管D1的陰極接地；隔離取樣繞組Ns2的6腳與與電阻R1的一端相接，電阻R1的另一端與分壓濾波網絡相接。

所述主控MCU的輸出接驅動單元。

一種DC-DC變換用輸出電壓隔離取樣電路的控制方法，其特征是分壓濾波網絡將輸出的電壓進行濾波并匹配輸出電壓，使輸出電壓的范圍符合主控MCU的檢測量程；同時分壓濾波網絡使用小時間常數的濾波電路，使得輸出的電壓波形基本保持回掃期間的脈沖波形；或者，分壓濾波網絡將輸出的電壓進行濾波并匹配輸出電壓，使輸出電壓的范圍符合主控MCU的檢測量程；同時分壓濾波網絡還可以使用大時間常數的濾波電路，使得輸出的電壓值基本保持回掃期間的脈沖波形的峰值。

當DC-DC變換電路正常工作時，主控MCU輸出驅動脈沖寬度信號Tx0，在脈沖寬度信號Tx0關斷以后經過T1時間的延時，避開由變壓器的漏電感導致的關斷瞬間的尖峰失真電壓及關斷瞬間產生的dV/dt干擾，在T1時間后開始對反饋的取樣電壓進行采樣。

當DC-DC變換電路停止工作時，為取得輸出直流測的電壓數值，主控MCU產生允許的最小的脈沖寬度信號推動DC-DC變換電路工作，在幾乎不影響DC-DC輸出電壓的情況下檢測輸出端的電壓值。

主控MCU中還包含有與整流二極管D1相關的修正算法，消除由于整流二極管D1導致的取樣信號的非線性，具體為：考慮整流二極管D1和整流二極管D2影響，對整流二極管D1和整流二極管D2的正向導通壓降進行補償：則輸出電壓Vdc的取樣修正公式為：

Vdc＝m*Vp-Vd，

Vp＝Vr+n*Vad，

Vdc＝m*(Vr+n*Vad)-Vd，