一种线损补偿电路的制作方法

1.本发明属于开关电源技术领域，特别涉及开关电源输出电压的线损补偿。


背景技术：

2.由电压v、电阻r和电流i的关系式v＝r*i可知，开关电源输出端到设备的连接线路上的阻抗和开关电源的输出电流都会导致输出电压到设备上的电压发生变化，设备上的供电电压偏差往往会造成设备的不稳定，因此输出电压精度是开关电源性能中重要的指标，多数大功率或者输出线路较长的开关电源都具有线损补偿功能。但是现有的线损补偿的控制方式、器件组成、成本、结构及性能方面不具有优势。现有技术主要有以下特点：
3.目前常用的线损补偿电路广泛采用在开关电源的输出端接两根线去采样设备电压的电路方案，这种方案一方面需要外接线材使得成本高昂，另一方面是接线较为复杂，会造成空间和成本的浪费。
4.另外也有采用模拟器件搭建的延时保护电路，但其不可实现因线损不同而主动调节，使用范围较窄。


技术实现要素：

5.有鉴如此，本发明要解决的技术问题是，提供一种线损补偿电路，降低开关电源输出端到设备连接线较长、或者开关电源输出电流较大时的线损，并且还具有电路结构简易、主动调节，适用不同线损环境，成本较低的特点。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种线损补偿电路，应用于开关电源，其特征在于，包括：采样放大电路和加法电路；
8.所述的采样放大电路，用于输入反应开关电源输出情况的采样电压v1，并进行放大后输出电压v2；
9.所述的加法电路，用于将所述的电压v2与基准电压vref进行加法运算后输出电压vf，所述的电压vf被作为开关电源电压环路的基准电压。
10.进一步地，采样电压v1为针对开关电源的输出电压进行采样获得的电压，或者为针对开关电源的输出电流进行采样获得的电压。
11.作为采样放大电路的一种具体的实施方式，其特征在于：包括运放u1b、电阻r1和电阻r2，运放u1b的同相输入端用于输入采样电压v1，电阻r1的一端接地，电阻r2的另一端同时连接运放u1b的反相输入端和电阻r2的一端，运放u1b的输出端和电阻r2的另一端连接在一起后输出电压v2。
12.进一步地，所述的电阻r2为可调电阻。
13.进一步地，线损补偿电路还包括：分压电路；
14.所述的分压电路，用于对所述的电压v2进行分压，输出分压电压v3；
15.所述的加法电路，用于将所述的分压电压v3与基准电压vref进行加法运算后输出
电压vf，所述的电压vf被作为开关电源电压环路的基准电压。
16.作为分压电路的一种具体的实施方式，其特征在于：包括电阻r3和电阻r4，电阻r3的一端用于输入电压v2，电阻r3的另一端和电阻r4的一端连接在一起，输出分压电压v3，电阻r4的另一端接地。
17.进一步地，采样放大电路包括运放u1b、电阻r1和电阻rp1，运放u1b的同相输入端用于输入采样电压v1，电阻r1的一端接地，电阻r2的另一端同时连接运放u1b的反相输入端和电阻r2的一端，运放u1b的输出端和电阻r2的另一端连接在一起后输出电压v2。
18.作为加法电路的一种具体的实施方式，其特征在于：包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8和运放u1a，电阻r5的一端用于输入分压电压v3，电阻r5的另一端同时连接电阻r6的一端和运放u1a的反相输入端，电阻r6的另一端用于输入参考电压vref，电阻r7的一端同时连接电阻r8的一端和运放u1a的同相输入端，电阻r7的另一端接地，电阻r8的另一端和运放u1a的输出端连接在一起，用于输出电压vf。
19.进一步地，电阻r5、电阻r6、电阻r7和电阻r8的阻值相同。
20.本发明的工作原理将结合具体的实施例进行分析，在此不赘述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.1.本发明当输出电压线损较大时，设备端的电压依然能够保持较高的电压精度；
22.2.本发明电路，针对输出主功率电压进行采样时，可以用作开关电源的过压保护功能电路，针对输出主功率电流采样时，可以用作开关电源的过功率保护功能电路，同样也可以作为过温保护功能电路等，实现电路的多种复用功能；
23.3.本发明采用可调电阻时，可适应不同线路电阻，有效解决开关电源不同线路阻抗导致的输出电压精度偏移较大的问题；
24.4.本发明电路中未使用数字控制芯片，降低了电路的复杂程度，减少了开发成本，在空间和成本方面更具有优势。
附图说明
25.图1是本发明第一实施例的线损补偿电路在开关电源中的应用原理图；
26.图2是本发明第二实施例的线损补偿电路在开关电源中的应用原理图；
27.图3是本发明第三实施例的线损补偿电路在开关电源中的应用原理图。
具体实施方式
28.为使得本发明技术方案更加清晰，以下结合附图对本发明实施例进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动，对本发明做出其它多种形式的修改、替换或变更，仍属于本发明的保护范围。
29.第一实施例
30.图1所示为本发明第第一实施例的线损补偿电路结构图，本实施例的线损补偿电路包括采样放大电路、分压电路和加法电路。
31.采样放大电路包括运放u1b、电阻r1和可调电阻rp1，运放u1b的同相输入端用于输入采样电压v1，电阻r1的一端接地，电阻r2的另一端同时连接运放u1b的反相输入端和电阻rp1的一端，运放u1b的输出端和电阻rp1的另一端连接在一起后输出电压v2，电压v2与采样
电压v1的关系如下：
[0032][0033]
其中r1为电阻r1的阻值，rp1为电阻rp1的阻值。
[0034]
分压电路包括电阻r3和电阻r4，电阻r3的一端用于输入电压v2，电阻r3的另一端和电阻r4的一端连接在一起，输出分压电压v3，电阻r4的另一端接地，分压电压v3与电压v2的关系式如下：
[0035][0036]
其中r3为电阻r3的阻值，r4为电阻r4的阻值。
[0037]
加法电路包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8和运放u1a，电阻r5的一端用于输入分压电压v3，电阻r5的另一端同时连接电阻r6的一端和运放u1a的反相输入端，电阻r6的另一端用于输入参考电压vref，电阻r7的一端同时连接电阻r8的一端和运放u1a的同相输入端，电阻r7的另一端接地，电阻r8的另一端和运放u1a的输出端连接在一起，用于输出电压vf。
[0038]
本实施例的线损补偿电路在开关电源中的应用方案为：线损补偿电路输入的采样电压v1为开关电源的输出电压采样信号或者输出电流采样信号，开关电源的电压环路包括电阻r9、电阻r10、运放u1c和隔离反馈光耦oc1，电阻r9的一端同时连接开关电源的输出电压vo和隔离反馈光耦oc1的a脚，电阻r9的另一端同时连接电阻电阻r10的一端和运放u1c的反向输入端，电阻r10的另一端接地，运放u1c的同向输入端连接则运放u1a输出端，运放u1c的输出端连接隔离反馈光耦oc1的k脚，隔离反馈光耦oc1的c脚连接开关电源的输出电压反馈信号fb，隔离反馈光耦oc1的e脚接地。
[0039]
本发明运放u1a输出端输出的电压vf作为开关电源电压环路的基准电压，用来调节开关电源的输出电压vo，工作原理如下：
[0040]
为了方便调试计算，取电阻r5、电阻r6、电阻r7和电阻r8的阻值相同，则运放u1a输出端输出的电压计算公式如下：
[0041]
vf＝vref v3...公式(3)
[0042]
其中vref为参考电压的电压值；
[0043]
开关电源的输出电压vo的计算公式为：
[0044][0045]
采样电压v1计算公式为：
[0046]
v1＝i
o
r
ref
...公式(5)
[0047]
其中i
o
为开关电源的输出电流，r
ref
为采样开关电源输出电流的采样电阻的阻值；
[0048]
联立公式(1)(2)(3)(4)(5)可以得到，开关电源的输出电压公式如下：
[0049][0050]
从公式(6)可以看出，开关电源的输出电压vo是由两部分组成，即线损电压
和设备端电压
[0051]
另外，从公式(6)中还可以看出，开关电源的输出电压与输出电流无关，通过调试可调电阻的阻值rp1，可以使得设备上获得的供电电压能够保持较高的电压精度，可调电阻的阻值rp1调试一次即可，可调电阻的阻值rp1调好后，开关电源不管输出电流如何变化，会自动调节输出电压，使得提供给设备端的电压始终不变。
[0052]
可调电阻的阻值rp1的调试方法如下：
[0053]
由于线损电压又等于线缆阻抗与开关电源的输出电流乘积，即：
[0054][0055]
其中δv为开关电源输出端到设备端线损压降，r
loss
为开关电源的输出端到设备的阻抗，因此可调电阻的阻值rp1的计算公式如下：
[0056][0057]
由公式(8)可以看出rp1为定值，rp1不会受输出电流和线路阻抗的影响，同样可以得出，当线路阻抗固定后rp1即为定值，开关电源负载电流变化时，会自动调节输出电压使得设备端的电压始终保持不变。
[0058]
第二实施例
[0059]
如图2所示是本发明第二实施例的线损补偿电路在开关电源中的应用原理图，本实施例与第一实施例的不同点在于去掉了分压电路，可以将补偿范围进一步放大，对于电源输出端到设备端阻抗较大的场合，需将补偿量增大，此时可以将采样放大电路输出的电压v1直接作为补偿电压。
[0060]
第三实施例
[0061]
如图3所示是本发明第三实施例的线损补偿电路在开关电源中的应用原理图，本实施例与第一实施例不同之处在于将可调电阻rp1替换为固定阻值的电阻r2。本实施例适用于线路阻抗固定的情况，将可调电阻改变为固定电阻，可以减小应机械外力导致可调电阻阻值的变化，增加开关电源的一致性，提高开关电源的补偿精度和稳定性。
[0062]
以上仅用说明本说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管根据实施例对本发明进行了详细叙述，领域的普通技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者替换，均在本发明的权利要求保护范围之内。