[发明专利]输出电压与调节电压满足y=kx+b关系的DC/DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及模拟电子技术DC/DC变换器技术。

背景技术

随着DC/DC变换器应用范围越来越广泛，输出电压受外部控制实现连续可调的应用方式也越来越普及。目前在工业应用中，外部控制方式主要有两种方式：一种是通过手动改变外部电阻来实现输出电压的连续可调；另一种是通过单片机和D/A转换器输出调节电压来自动改变DC/DC变换器的输出电压。

通过改变外部电阻来实现输出电压的连续可调的实现方法主要有两种，一种是通过改变外部电阻使其内部的基准电压发生变化从而改变输出电压，见图1；另一种是通过改变外部电阻使其内部的分压电阻发生变化从而改变输出电压，见图2和图3。

上述方法绝大部分是通过外部旋钮来进行控制的，属于手动控制；现如今，实现产品自动化的趋势越来越明显，在自动化越来越重要的今天，产品内部通过单片机和D/A转换器实现DC/DC电源输出电压的自动调节、精确时间调节等，在航空、航天、兵器等领域应用的越来越多，要求也越来越细，输出电压和调节电压满足一定数学关系的要求也越来越多地被整机厂家提出，其中y＝kx+b的要求是提出最 多的。

为了实现通过单片机和D/A转换器输出调节电压来改变DC/DC变换器的输出电压，且满足y＝kx+b的数学关系，一般使用的方案为，通过改变流入基准端的电流大小和方向来实现输出电压的可调，见图4和图5。

在图4中，V_DAC的电压比FB端的电压低，电流流向如图所示。根据基尔霍夫定理可知I₁＝I₂+I₃，I₂＝V_FB/R_FB2，I₃＝(V_FB-V_DAC)/R_DAC，则V_O＝I₁*R_FB1+I₂*R_FB2＝-R_FB1*V_DAC/R_DAC+V_FB*{1+R_FB1/R_FB2+R_FB1/R_DAC}。

在图5中，V_DAC的电压比FB端的电压高，电流流向如图所示。根据基尔霍夫定理可知I₁＝I₂-I₃，I₂＝V_FB/R_FB2，I₃＝(V_DAC-V_FB)/R_DAC，则V_O＝I₁*R_FB1+I₂*R_FB2＝-R_FB1*V_DAC/R_DAC+V_FB*{1+R_FB1/R_FB2+R_FB1/R_DAC}。

从上述的计算可知输出电压和调节电压是可以满足y＝kx+b的数学关系。该方案虽然满足了y＝kx+b的数学关系，但是也有其缺点，其缺点会影响可调范围的大小和整体DC/DC电源的稳定性。

缺点1：当改变输出电压时，由于在输出高电位端和低电位端的三个元件是串联关系，那么限流电阻所限制的最大电流会发生改变。例如，当输出电压调高后，串联回路中的最大电流会变大，而对于光藕或电源基准来说，都是有最大电流限制的，输出电压调的过高会使回路烧掉；当输出电压调低后，串联回路中的最大电流变小，当输出电压动态往高变化需要光藕加大电流传输时，由于此时最大电流的变小，导致光藕反馈不足脉宽缩小不够，最终使输出失控，输出电压比所调值高且不稳定。

缺点2：由于该方案的主要工作原理是改变基准端的输入电流，因此调节方法是在基准端进行，而在DC/DC电源中，基准端会进行整个电路的反馈环路设定，对常用的正激式来说一般为2型补偿网络。在此处增加的电阻和外部调节电压会使2型补偿网络的零点、极点和直流增益发生变化，从而使整个系统补偿的的相位裕量和直流增益发生变化，一旦相位裕量小于45度或是总开环增益在剪切频率附近的增益斜率不满足-20dB/10频程，则整个电源系统处于不稳定状态。