[发明专利]一种用于输出功率控制的交流电压采样电路及其设计方法

说明书

本发明公开了一种用于输出功率控制的交流电压采样电路及其设计方法，包括交流分压电路、二阶带通有源滤波电路、高精度全波整流器电路、比较器电路和隔离采样电路，其中交流输入电压输入交流分压电路，交流分压电路输出端与二阶带通有源滤波电路输入端连接，二阶带通有源滤波电路输出端与高精度全波整流器电路输入端连接，高精度全波整流器输出端与比较器电路输入端连接，比较器电路输出端与隔离采样电路输入端连接。该方法避免原边单片机采样再传输到副边而造成开关电源采样延时和成本的增加，使得车载电源精准的根据输入电压进行降功率。

技术领域

本发明属于电子技术领域，主要包括交流分压电路、二阶带通有源滤波电路、高精度全波整流器电路、比较器电路、隔离采样电路；涉及一种用于输出功率控制的交流电压采样电路及其设计方法。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比例，维持输出电压稳定的一种电源。开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制芯片(IC)、变压器和开关管(MOSFET)构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

为了满足设备需求，开关电源要求输入电压、输出电压的范围宽，当输入电压与输出电压相差较大时，可使用变压器使得既有隔离作用又可以适应宽输出电压范围。在新能源领域中，车载电源需要适应电网电压波动，例如欧洲电压为110V，国内市电(交流输入电压)为220V，市电所指为单相交流电；为满足充电需求，当输入电压降低到一定值时，车载电源不能关机只能降功率运行。

在电动车充电装置中，开关电源输入电压采样电路的目的是根据当前采样到的交流输入电压值按照一定规律实现降功率及关机，防止低输入电压情况下功率开关管(MOSFET)的电流过大而可能造成的过热损坏。小功率开关电源的输入电压采样大都直接采用控制芯片(IC)自带的欠压保护功能，输入电压经电阻分压进入IC内部运放的反相输入端，与正相输入端的基准电压相比较，当输入电压小于基准电压时关闭PWM驱动信号，即输入电压低于一定值时直接将开关电源关机。这种方式下的输入电压范围窄，工作时对输入电压有一定要求。

为了实现降功率需在车载电源原边采样实时输入电压，由于实现降功率控制功能的芯片在副边，它需要采集输出电压、输出电流等，根据输入电压大小控制输出电压、输出电流。目前充电机行业大都采用在原边使用单片机的方法进行输入电压的采样。如图1所示，输入电压经过整流、滤波后得到直流分量，经分压电路后，进入到采样电路中；单片机通过ADC端口比例电压大小来换算出输入电压的大小，由于两芯片处于隔离状态故二者之间的通讯需经过光耦，由单片机将采样到的输入电压的值通过串口通讯经光耦传输到副边的控制芯片内，控制芯片根据得到的电压大小控制主电路的驱动信号，输出功率得以控制。这种方法一是在采样后进行滤波处理通过串口传输到控制芯片中存在延时、不精准的缺陷，二是需要在原边增加单片机，使得成本增加、电路复杂，不仅仅增加硬件成本，在软件方面也需要增加研发人员的工作量。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中输入电压采样延时、不精准的技术缺陷，提供一种用于输出功率控制的交流电压采样电路及其设计方法，避免原边单片机采样再传输到副边而造成开关电源采样延时和成本的增加，使得车载电源精准的根据输入电压进行降功率。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于输出功率控制的交流电压采样电路，包括交流分压电路、二阶带通有源滤波电路、高精度全波整流器电路、比较器电路和隔离采样电路，其中交流输入电压输入交流分压电路，交流分压电路输出端与二阶带通有源滤波电路输入端连接，二阶带通有源滤波电路输出端与高精度全波整流器电路输入端连接，高精度全波整流器输出端与比较器电路输入端连接，比较器电路输出端与隔离采样电路输入端连接。