[發明專利]一種用于輸出功率控制的交流電壓采樣電路及其設計方法

有效

• 申請號: 202010088867.2
• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN111141949B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 王念春;崔熠凡;彭斌
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R15/04;G01R15/22
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐紅梅

本發明公開了一種用于輸出功率控制的交流電壓采樣電路及其設計方法，包括交流分壓電路、二階帶通有源濾波電路、高精度全波整流器電路、比較器電路和隔離采樣電路，其中交流輸入電壓輸入交流分壓電路，交流分壓電路輸出端與二階帶通有源濾波電路輸入端連接，二階帶通有源濾波電路輸出端與高精度全波整流器電路輸入端連接，高精度全波整流器輸出端與比較器電路輸入端連接，比較器電路輸出端與隔離采樣電路輸入端連接。該方法避免原邊單片機采樣再傳輸到副邊而造成開關電源采樣延時和成本的增加，使得車載電源精準的根據輸入電壓進行降功率。

技術領域

本發明屬于電子技術領域，主要包括交流分壓電路、二階帶通有源濾波電路、高精度全波整流器電路、比較器電路、隔離采樣電路；涉及一種用于輸出功率控制的交流電壓采樣電路及其設計方法。

背景技術

開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比例，維持輸出電壓穩定的一種電源。開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制芯片(IC)、變壓器和開關管(MOSFET)構成。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術也在不斷地創新。目前，開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用于幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源方式。

為了滿足設備需求，開關電源要求輸入電壓、輸出電壓的范圍寬，當輸入電壓與輸出電壓相差較大時，可使用變壓器使得既有隔離作用又可以適應寬輸出電壓范圍。在新能源領域中，車載電源需要適應電網電壓波動，例如歐洲電壓為110V，國內市電(交流輸入電壓)為220V，市電所指為單相交流電；為滿足充電需求，當輸入電壓降低到一定值時，車載電源不能關機只能降功率運行。

在電動車充電裝置中，開關電源輸入電壓采樣電路的目的是根據當前采樣到的交流輸入電壓值按照一定規律實現降功率及關機，防止低輸入電壓情況下功率開關管(MOSFET)的電流過大而可能造成的過熱損壞。小功率開關電源的輸入電壓采樣大都直接采用控制芯片(IC)自帶的欠壓保護功能，輸入電壓經電阻分壓進入IC內部運放的反相輸入端，與正相輸入端的基準電壓相比較，當輸入電壓小于基準電壓時關閉PWM驅動信號，即輸入電壓低于一定值時直接將開關電源關機。這種方式下的輸入電壓范圍窄，工作時對輸入電壓有一定要求。

為了實現降功率需在車載電源原邊采樣實時輸入電壓，由于實現降功率控制功能的芯片在副邊，它需要采集輸出電壓、輸出電流等，根據輸入電壓大小控制輸出電壓、輸出電流。目前充電機行業大都采用在原邊使用單片機的方法進行輸入電壓的采樣。如圖1所示，輸入電壓經過整流、濾波后得到直流分量，經分壓電路后，進入到采樣電路中；單片機通過ADC端口比例電壓大小來換算出輸入電壓的大小，由于兩芯片處于隔離狀態故二者之間的通訊需經過光耦，由單片機將采樣到的輸入電壓的值通過串口通訊經光耦傳輸到副邊的控制芯片內，控制芯片根據得到的電壓大小控制主電路的驅動信號，輸出功率得以控制。這種方法一是在采樣后進行濾波處理通過串口傳輸到控制芯片中存在延時、不精準的缺陷，二是需要在原邊增加單片機，使得成本增加、電路復雜，不僅僅增加硬件成本，在軟件方面也需要增加研發人員的工作量。

發明內容

發明目的：為了解決現有技術中輸入電壓采樣延時、不精準的技術缺陷，提供一種用于輸出功率控制的交流電壓采樣電路及其設計方法，避免原邊單片機采樣再傳輸到副邊而造成開關電源采樣延時和成本的增加，使得車載電源精準的根據輸入電壓進行降功率。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于輸出功率控制的交流電壓采樣電路，包括交流分壓電路、二階帶通有源濾波電路、高精度全波整流器電路、比較器電路和隔離采樣電路，其中交流輸入電壓輸入交流分壓電路，交流分壓電路輸出端與二階帶通有源濾波電路輸入端連接，二階帶通有源濾波電路輸出端與高精度全波整流器電路輸入端連接，高精度全波整流器輸出端與比較器電路輸入端連接，比較器電路輸出端與隔離采樣電路輸入端連接。