[發(fā)明專利]一種簡單的自適應假負載電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410551443.X
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN104300773A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設計）人: 佟強;劉安濤;王晨
• 申請（專利權）人: 深圳航天科技創(chuàng)新研究院
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 陳本發(fā);李淑琴

技術領域

本發(fā)明涉及一種動態(tài)假負載，尤其涉及一種電路結構簡單的可自適應工作的假負載。

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背景技術

開關電源發(fā)展至今存在多種控制方式，例如最為常用的PWM（脈沖寬度調制）、PFM（脈沖頻率調制）、PAM（脈沖幅度調制）等。每種控制方式都存在著不同的電路實現(xiàn)形式。通常對于開關電源來講，希望輸出的負載可以在空載和額定負載之間任意變化時，電源的輸出均能達到較高的穩(wěn)定度（通常是1%）。然而這樣的要求有時往往難以達到。從控制方式上來看，對于PWM控制方式，有些電路為了保持住開關頻率恒定，會限制一個最小占空比。這個最小占空比往往會使得空載或輕載時輸出電壓超過了額定值。類似的情況在PFM控制方式也會出現(xiàn)，為了使空載或輕載時開關頻率不至于上升的過高，以免超過開關器件的承受范圍，往往會限制一個最高開關頻率，同樣也會使得空載時的輸出電壓偏高。從拓撲結構上看，不同的拓撲結構也會有不同的穩(wěn)定度性能。從拓撲角度分析，常用的降壓型拓撲如Buck、正激、推挽以及橋式拓撲，為了保持每路輸出的穩(wěn)定度，每路拓撲的輸出電感均應該工作在連續(xù)電流模式狀態(tài)，當負載電流減小到使電感電流進入斷續(xù)模式時，輸出電壓也會升高。另外，進入斷續(xù)狀態(tài)后，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)也會發(fā)生變化，使得控制電路的設計變得復雜。因此也需要在電源的輸出端加上假負載。

由上面的分析可見，開關電源經常會出現(xiàn)空載或輕載時輸出電壓偏高的問題。傳統(tǒng)的解決方法是在電源的輸出端直接并聯(lián)一個假負載的電阻，但這種方法的問題是，此假負載電阻一直存在，這會使得電源的效率降低。因此需要一種自適應的假負載電路，當電源工作在空載或輕載時，此假負載電路工作，使輸出電壓維持穩(wěn)定。當電源負載加大后此假負載自動從輸出端斷開，這樣可以提高額定負載時的效率。專利文獻1（中國專利申請?zhí)枺?01120337856.X一種直流電源內部假負載的導通控制電路）中提到了一種采用單片機控制假負載的例子，該方法需要使用單片機進行控制，成本較高，電路復雜。文獻2（中國專利申請?zhí)枺?01120079429.6智能型假負載自動切換控制系統(tǒng)）中，采用比較器比較輸出電流與基準電流，用以控制三極管開關，自動投切假負載。該方法的缺點是電路復雜，成本高，不適合低端電源。專利文獻3（中國專利申請?zhí)枺?01310294567.X?一種結構簡單的動態(tài)假負載）給出了一種低成本的假負載方法，該方法在精確度較低的場合適用。在精確度較高的場合，該方法需要加入額外的電壓檢測、比較和控制電路，采用器件仍然較多。另外該方法只是單純的檢測輸出電壓情況，沒有將電源控制環(huán)路的信息引入到假負載檢測電路中，不能根據(jù)電源的工作情況進行假負載電路的切換預判，因此自適應特性不夠優(yōu)化。

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發(fā)明內容??????????????

為了解決現(xiàn)有技術中假負載電路存在的不具備自適應特性、器件多、精度低的問題，本發(fā)明提出了一種假負載電路，利用了電源中已有的電壓檢測和補償電路，在檢測單元電路中同時引入了輸出電壓和反饋補償器輸出電壓兩個變量，因而只需額外加入四個器件即可實現(xiàn)具有較高自適應度的動態(tài)假負載電路。

為了達到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術方案：

一種簡單的自適應假負載電路，其特征在于：所述假負載電路包括電源自身的電壓反饋補償單元、比較單元、假負載本體和控制開關；所述電源自身的電壓反饋補償單元檢測輸出電壓值Vo，通過所述電源自身的電壓反饋補償單元的運算放大器與基準值作比較和補償，輸出電壓信號Vx；在所述電源自身的電壓反饋補償單元和控制開關之間連接比較單元，所述比較單元由穩(wěn)壓管及串聯(lián)電阻構成；當輸出電壓值Vo與Vx的差超過控制開關的閾值電壓和比較單元上的電壓值之和時，則控制開關被驅動導通，假負載本體并聯(lián)到輸出電壓上，假負載本體接入工作；若兩者的差值低于閾值電壓和比較單元上的電壓值之和時，控制開關截止，假負載本體斷開。

其中，所述假負載本體是能量消耗器件，采用電阻、恒流源或恒功率源。所述控制開關單元是產生導通和截止兩種狀態(tài)的器件，所述控制開關采用三極管、場效應管等電子開關或機械開關。所述電源自身的電壓反饋補償單元由運算放大器、電壓基準電路組成，或者由穩(wěn)壓管、電阻電容補償網絡組成，或者由集成度更高的自帶穩(wěn)壓基準的集成芯片、電阻電容補償網絡組成。