一种通过调节基准电压设置输出电压的电路及调节方法

技术领域

本发明属于电源技术领域，涉及电压调节技术，具体是一种通过调节基准电压设置输出电压的电路及调节方法。

背景技术

开关电源作为系统二次电源的DC/DC变换器广泛应用于航天、航空、船舶、兵器、电子、铁路、通信、医疗电子、工业自动化设备等军民用电子系统中。在开关电源设计中，输出电压可调已作为一项功能考核指标。通常情况下是采用改变与输出电压相关的上、下电阻值来实现输出电压的可调，但是部分电源的上、下电阻值已固定在电路中无法修改，因此这种传统的输出电压调节方式已经满足不了电源模块的设计要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过调节基准电压设置输出电压的电路及调节方法，用于解决电源的上、下电阻值已固定在电路中无法修改，导致输出电压不可调节的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种通过调节基准电压设置输出电压的电路，包括输出电压远端补偿单元、输出电压环路补偿单元和输出电压单元，还包括运算放大器N1；

所述输出电压远端补偿单元、输出电压环路补偿单元、运算放大器N1及输出电压单元依次连接；

所述输出电压单元包括输出电压上调单元和输出电压下调单元；所述输出电压上调单元和输出电压下调单元并联；

所述运算放大器N1的输出端经电压上调单元或输出电压下调单元输出电压再到输出电压远端补偿单元。

进一步的，所述输出电压上调单元包括电阻R4、电阻R5和上调端；

电阻R4的一端与电阻R5的一端相连，电阻R4的另一端与运算放大器N1的输出端相连，电阻R5的一端与输出电压环路补偿单元中电容C2的一端相连，电阻R5的另一端与上调端相连。

进一步的，所述输出电压下调单元包括电阻R6、电阻R7以及下调端；

电阻R6的一端与电阻R7的一端相连，电阻R6的另一端与运算放大器的输出端相连，电阻R7的一端与运算放大器的负输入端相连，电阻R7的另一端与下调端相连。

进一步的，所述输出电压环路补偿单元包括电阻R2、电容C2和电容C3；

电阻R2、电容C3的一端与输出电压远端补偿单元(1)的电容C1、电阻R1的一端相连，电阻R2的另一端与电容C2的一端相连，电容C3的另一端与电容C2的另一端相连。

进一步的，所述输出电压远端补偿单元包括电容C1和电阻R1；

电容C1、电阻R1的一端与输出电压连接，电容C1、电阻R1的另一端与电阻R2、电容C3的一端连接。

进一步的，还包括滤波电路，所述滤波电路包括电阻R3与电容C4，所述电阻R3的一端接入输出电压远端补偿单元的输出端，所述电容C4的一端接地，所述电阻R3、电容C4的另一端接入运算放大器N1的正输入端。

另一方面本发明还公开一种输出电压的调节方法，基于上述的通过调节基准电压设置输出电压的电路，包括以下步骤：

实现输出电压上调N％的计算步骤如下：

将输出电压上调单元的上调端接地，V1点等效为基准电压，为实现N％上调，运算放大器N1输出端电压等效为(100-N)％基准电压，则V1与R5的比值等于V1点电压减去运算放大器N1输出端电压后与R4的比值，即使R4＝R5×N％。

进一步的，还包括以下步骤：

实现输出电压下调N％的计算步骤如下：

将输出电压下调单元的下调端接地，运算放大器N1输入正与输入负可等效为基准电压，为实现N％下调，运算放大器N1输出端需等效为(100+N)％基准电压，则运算放大器N1输出端电压减去输入负端电压后与R6的比值等于输入负端电压与R7的比值，即使R6＝R7×N％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述的一种通过调节基准电压设置输出电压的电路，经过输出电压远端补偿单元，补偿因输出电流过大和供电距离过长时导致的输出电压偏低，然后通过输出电压环路补偿单元，调节输出电压的响应速度和稳定性。经过远端补偿和环路补偿后的输出电压进入输出电压上调单元和输出电压下调单元，其中将上调端接地，基准电压下拉N％，通过运算放大器的虚短、虚断功能对电阻进行合理计算，实现输出电压上调N％；将下调端接地，将基准电压上调N％，通过运算放大器的虚短、虚断功能对电阻进行合理计算，实现输出电压下调N％。整个电路原理结构简单，功耗小，可靠性高，占用空间小，电路的适用性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统框图；

图2为本发明电路原理图框图。

图中：1、输出电压远端补偿单元；2、输出电压环路补偿单元；3、输出电压上调单元；4、输出电压下调单元。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，在下述附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

传统的，开关电源设计中，输出电压可调已作为一项功能考核指标，通常情况下是采用改变与输出电压相关的上、下电阻值来实现输出电压的可调，但是部分电源的上、下电阻值已固定在电路中无法修改，因此这种传统的输出电压调节方式已经满足不了电源模块的设计要求。

针对上述技术问题，本申请提出一种通过调节基准电压设置输出电压的电路，包括输出电压远端补偿单元1、输出电压环路补偿单元2和输出电压单元，还包括运算放大器N1；

所述输出电压远端补偿单元1、输出电压环路补偿单元2、运算放大器N1及输出电压单元依次连接；

所述输出电压单元包括输出电压上调单元3和输出电压下调单元4；所述输出电压上调单元3和输出电压下调单元4并联；

所述运算放大器N1的输出端经电压上调单元3或输出电压下调单元4输出电压到输出电压远端补偿单元1。

其中，输出电压远端补偿单元1，用于补偿输出电流过大和供电距离过长时导致的输出电压偏低；

输出电压环路补偿单元2，用于通过环路补偿调节输出电压的响应速度和稳定性；

输出电压上调单元3，将上调端接地，基准电压下拉N％，通过运算放大器N1的虚短、虚断功能对电阻进行合理计算，实现输出电压上调N％；

输出电压下调单元4，将下调端接地，将基准电压上调N％，通过运算放大器N1的虚短、虚断功能对电阻进行合理计算，实现输出电压下调N％。

具体的说，输出电压远端补偿单元1的输入端与输出电压连接，输出端与输出电压环路补偿单元2的输入端连接，用于补偿输出电流过大和供电距离过长时导致的输出电压偏低；

输出电压环路补偿单元2的输入端与输出电压远端补偿单元1的输出端连接，输出电压环路补偿单元2的输出端与输出电压上调单元3和输出电压下调单元4连接，用于通过环路补偿调节输出电压的响应速度和稳定性；

输出电压上调单元3的输入端与输出电压环路补偿单元2的输出端连接，将上调端接地，基准电压下拉N％，通过运算放大器的虚短、虚断功能对电阻进行合理计算，实现输出电压上调N％；

输出电压下调单元4的输入端与输出电压环路补偿单元2的输出端连接，将下调端接地，将基准电压上调N％，通过运算放大器的虚短、虚断功能对电阻进行合理计算，实现输出电压下调N％。

基于上述描述，本发明实施例提出一种如图1-2所示的一种通过调节基准电压设置输出电压的电路，本实施例的输出电压远端补偿单元1包括电容C1、电阻R1，输出电压远端补偿单元中的电容C1、电阻R1的一端与输出电压连接，电容C1、电阻R1的另一端与电阻R2、电容C3的一端连接。

输出电压环路补偿单元2包括电阻R2、电容C2、电容C3，输出电压环路补偿单元2中的电阻R2、电容C3的一端与输出电压远端补偿单元的电容C1、电阻R1的一端相连，电阻R2的另一端与电容C2的一端相连，电容C3的另一端与电容C2的另一端相连。

输出电压上调单元3包括电阻R4、电阻R5，运算放大器N1，输出电压上调单元3中的电阻R4的一端与电阻R5的一端相连，电阻R4的另一端与运算放大器的输出端相连，电阻R5的一端与输出电压环路补偿单元中C2的一端相连，电阻R5的另一端与输出电压上调端相连。

输出电压下调单元4包括电阻R6、电阻R7，运算放大器N1，输出电压下调单元4中的电阻R6的一端与电阻R7的一端相连，电阻R6的另一端与运算放大器的输出端相连，电阻R7的一端与运算放大器的负输入端相连，电阻R7的另一端与输出电压下调端相连。

电阻R3的一端接入输出电压远端补偿单元1的输出端，所述电容C4的一端接地，所述电阻R3、电容C4的另一端接入运算放大器N1的正输入端。

其中，输出电压上调单元3实现输出电压上调N％的计算步骤如下：

将上调端接地，V1点等效为基准电压，为实现N％上调，运算放大器N1输出端电压等效为(100-N)％基准电压，则V1与R5的比值等于V1点电压减去运算放大器N1输出端电压后与R4的比值，即R4＝R5×N％。

输出电压下调单元4实现输出电压下调N％的计算步骤如下：

将下调端接地，运算放大器N1输入正与输入负可等效为基准电压，为实现N％下调，运算放大器N1输出端需等效为(100+N)％基准电压，则运算放大器N1输出端电压减去输入负端电压后与R6的比值等于输入负端电压与R7的比值，即R6＝R7×N％；

通过上述计算，不需要明确每个点电压的实际值，只需通过逻辑分析知晓每个点电压与基准电压的比例关系，即可通过配置相应电阻的阻值实现电压上、下调功能。

本实施例的工作原理如下：

在输出电压远端补偿单元1中，输出电压经电容C1、电阻R1，补偿因输出电流过大和供电距离过长时导致的输出电压偏低，成为供给输出电压环路补偿单元2的直流电压。

输出电压环路补偿单元2通过电阻R2、电容C2、电容C3，调节输出电压的响应速度和稳定性，形成稳定的电压信号进入输出电压上调单元3和输出电压下调单元4。

在输出电压上调单元3中，将上调端接地，基准电压下拉N％，通过运算放大器的虚短、虚断功能对电阻R4、电阻R5进行合理计算，实现输出电压上调N％。

在输出电压下调单元4中，将下调端接地，将基准电压上调N％，通过运算放大器的虚短、虚断功能对电阻R6、电阻R7进行合理计算，实现输出电压下调N％。

由上可知，本实施例的一种通过调节基准电压设置输出电压的电路，适用于各种类型开关电源，通过此电路可以实现输出电压上调和输出电压的下调功能，且该电路所需元器件数量少、功耗低、安全可靠，有利于减小电源模块的尺寸，提高变换器可靠性，为系统安全提供了保障。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。