[实用新型]开关电源及用于数字控制开关电源的光电耦合器隔离传输电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及数字控制开关电源，具体涉及用于数字控制开关电源的光电耦合器隔离传输电路。 

背景技术

随着各种微处理器芯片工作速度的提高、运算能力的增强、集成度的提高、以及成本的下降，使得对开关电源的控制越来越多地通过微处理器用软件来实现（即，数字控制）。数字控制的优点在于外围模拟器件数目很少，使得可靠性增加；另外，控制方法或参数的修改成本低、周期短。通常在充电器等应用场合中，需要采用隔离型电源。在隔离型电源应用中，常采用光电耦合器来实现控制电路部分的隔离。 

图1示出了一种常用的数字控制开关电源。该开关电源通常包括变压器T，用于将原边接收的输入电压转换成副边的输出电压和电流，其中原边控制器116控制原边开关管Q₁的导通和关断，从而控制变压器T的操作以相应地控制输出电压V_o和输出电流i_o。 

原边控制器116通常需要接收由该开关电源副边的数字控制器（MCU）115根据输出电压采样和输出电流采样产生的脉冲宽度调制（PWM）反馈信号来控制开关管Q₁。在隔离型电源应用中，该开关电源可包括光电耦合器隔离传输电路110，用于将该PWM反馈信号从该开关电源的副边传递到其原边。该光电耦合器隔离传输电路110首先将数字控制器（MCU）115输出的PWM反馈信号输入到低通滤波器（LPF）112，得到相应的平均电压信号（即模拟信号）；光电耦合器（简称光耦）111对该平均电压信号进行隔离，并将该平均电压信号传递到该开关电源的原边控制器116以完成对开关管Q₁的控制。图2详细示出了一种传统的用于传递模拟信号的光电耦合器隔离传输电路110的示意图。 

利用普通光电耦合器111直接对模拟信号进行隔离传输时，光电耦合器111的“线性区”比较小并且存在一定程度的非线性失真。因此图1和图2所示的传统的光电耦合器隔离传输电路110需要使用线性光电耦合器才能得到较好的隔离传输效果。但是线性光电耦合器的成本高，不适用于充电器等应用场合。 

本实用新型提供了一种高效、低成本的用于数字控制隔离型电源的PWM控制信号光电耦合器隔离传输电路。 

实用新型内容

为降低电源成本，上述问题的解决方案是使用成本更低的普通非线性光电耦合器，其中开关电源的副边反馈信号以PWM形式通过光电耦合器实现隔离传输。在该控制信号隔离传输电路中，光电耦合器直接传递由数字控制器（MCU）输出的PWM反馈电压信号。由于PWM形式的开关信号的传输对光电耦合器的传输比特性要求相对更低，因此光电耦合器可选用普通光电耦合器，其成本随之降低。经光电耦合器传输的PWM反馈信号在该开关电源的原边完成滤波，并输入到原边控制器中完成相应控制功能。 

一种用于数字控制开关电源的光电耦合器隔离传输电路可包括：数字控制器，其采样该开关电源的输出电压和输出电流以产生PWM反馈信号；光电耦合器，其接收该数字控制器输出的PWM反馈信号并传递该PWM反馈信号；低通滤波器，其耦合至该光电耦合器以接收由该光电耦合器传递的该PWM反馈信号，并提供该PWM反馈信号的平均信号；以及控制器，其耦合至该低通滤波器以接收该平均信号，并基于该平均信号向该开关电源提供控制信号。 

在一个实施例中，该光电耦合器可直接接收该数字控制器输出的PWM反馈信号。该低通滤波器可置于该开关电源的原边，用于接收由该光电耦合器所传递的PWM反馈信号。 

在一个实施例中，该光电耦合器可包括发光二极管，该数字控制器输出的PWM反馈信号传输至该发光二极管的正极。该光电耦合器隔离传输电路还可包括耦合在该光电耦合器与该低通滤波器之间的反相器。该反相器可包括施密特反相器。 

在一个实施例中，该光电耦合器可包括发光二极管，该数字控制器输出的PWM反馈信号传输至该发光二极管的负极。 

本实用新型还公开了一种开关电源，其包括如上所述的用于数字控制开关电源的光电耦合器隔离传输电路。在一个实施例中，该开关电源可以是充电器。 

附图说明

图1为传统的基于反激变换器的开关电源的示意图； 

图2为传统的光电耦合器模拟信号隔离传输电路的示意图； 

图3为根据本实用新型的基于反激变换器的开关电源的示意图； 

图4为根据本实用新型第一实施例的光电耦合器隔离传输电路的示意图； 

图5为根据本实用新型的PWM信号经光电耦合器传输的波形示意图； 

图6为根据本实用新型第二实施例的光电耦合器隔离传输电路的示意图。