开关电源大电流输出宽温度范围输出电压精度的补偿方法

摘要

开关电源大电流输出宽温度范围输出电压精度的补偿方法，在开关电源的输出反馈回路中增加补偿元器件。该补偿元器件为二极管，该二极管在输出反馈回路中的连接方法：当开关电源输出电压具有正温度系数时，将二极管与反馈回路中的电阻R2串联，使二极管的正极与电阻R2相接，二极管的负极分别与反馈回路中的电阻R3、电阻R4和三端稳压器IC2相接；当开关电源输出电压具有负温度系数时，将二极管与反馈回路中的电阻R4串联，使二极管的负极与电阻R4相接，二极管的正极分别与反馈回路中的电阻R3、电阻R2和三端稳压器IC2相接。本发明补偿方法能在宽温度范围内对开关电源输出电压精度进行补偿，保证开关电源的输出电压精度。

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及一种开关电源大电流输出宽温度范围输出电压精度的补偿方法。

背景技术

近年来，随着航空航天领域的拓展，对高性能DC-DC变换器的需求日益大增，而高性能DC-DC变换器要求具有高功率密度、大电流通路、宽泛的工作温度等特点。开关电源有很多技术指标，其中的输出电压精度，一般规定，常温下其指标小于或者等于1%。但大电流输出时，现有开关电源无法保证在高、低温条件下的输出电压精度小于或者等于1%。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种开关电源大电流输出宽温度范围输出电压精度的补偿方法，在大温度范围和大电流输出的条件下，对开关电源输出电压精度进行补偿，使得开关电源的输出电压精度始终保持小于或者等于1%。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，开关电源大电流输出宽温度范围输出电压精度的补偿方法，在开关电源的输出反馈回路中增加补偿元器件。

补偿元器件为二极管，该二极管在输出反馈回路中的连接方法：

1）当开关电源输出电压具有正温度系数时，将二极管与反馈回路中的电阻R2串联，使二极管的正极与电阻R2相接，二极管的负极分别与反馈回路中的电阻R3、电阻R4和三端稳压器IC2相接；

2）当开关电源输出电压具有负温度系数时，将二极管与反馈回路中的电阻R4串联，使二极管的负极与电阻R4相接，二极管的正极分别与反馈回路中的电阻R3、电阻R2和三端稳压器IC2相接。

本发明补偿方法是在现有开关电源的反馈回路中增加一个二极管，利用二极管的负温度系数补偿开关电源的输出电压精度，使得开关电源的输出电压无论是具有正的温度系数还是负的温度系数，均能进行输出电压精度补偿，从根本上解决了特定条件下开关电源输出电压精度下降的问题，提高了开关电源的整体性能。

附图说明

图1是本发明补偿方法在开关电源具有正温度系数时采用的补偿原理图。

图2是本发明补偿方法在开关电源具有负温度系数时采用的补偿原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

当开关电源在宽温度范围和大电流输出状态工作时，元器件固有的温漂特性造成开关电源的输出电压精度下降，通过输出电压精度补偿技术可以解决由于元器件固有的温度漂移而造成输出电压精度下降的问题，即在开关电源的输出反馈回路中增加补偿元器件，根据开关电源输出电压具有的温度系数的正或负，将该补偿元器件的正极和负极按不同的方向分别接入开关电源的输出反馈回路中，对开关电源的输出电压精度进行补偿，使其小于或者等于1%。为此，本发明方法采用在开关电源输出反馈回路中增加一个二极管D3的方法，对输出电压精度进行补偿，具体方法为：

1）当开关电源输出电压具有正的温度系数时，将二极管D3与反馈回路中的电阻R2串联，如图1所示，使二极管D3的正极与电阻R2相接，二极管D3的负极分别与反馈回路中的电阻R3、电阻R4和三端稳压器IC2相接；

2）当开关电源输出电压具有负的温度系数时，将二极管D3与反馈回路中的电阻R4串联，如图2所示，使二极管D3的负极与电阻R4相接，二极管D3的正极分别与反馈回路中的电阻R3、电阻R2和三端稳压器IC2相接。

本发明补偿方法利用二极管D3的负温度系数补偿输出电压精度。设二极管D3的导通电压为V_d3，那么，

当开关电源输出电压具有正温度系数时，补偿后的输出电压Vout按公式（1）计算：

Vout=V_ref(1+R2/R4+V_d3/V_ref)       （1）

当开关电源输出电压具有负温度系数时，补偿后的输出电压Vout按公式（2）计算：

Vout=V_ref+(V_ref-V_d3)R2/R4         （2）

公式（1）和公式（2）中，V_ref表示反馈回路中三端稳压器IC2的基准电压；R2表示反馈回路中电阻R2的阻值；R4表示反馈回路中电阻R4的阻值。

从公式（1）可以看出，如果开关电源的输出电压具有正温度系数时，高温工作状态下，由于二极管D3具有负温度系数，V_d3减小，使得Vout减小，从而补偿了由于输出电压具有正的温度系数而引起的开关电源输出电压精度大于1%的问题，保证了输出电压精度在高温工作状态时也能达到小于或者等于1%。

同理，从公式（2）可以看出，如果开关电源的输出电压具有负温度系数时，高温工作状态下，由于二极管具有负温度系数，V_d3减小，使得Vout增大，补偿了由于输出电压具有负的温度系数而引起的开关电源输出电压精度大于1%的问题，保证了输出电压精度在高温工作状态时能达到小于或者等于1%。

从上面的论述中可以看出，无论开关电源输出电压具有正温度系数或负温度系数，均是在高温工作状态，二极管D3具有负温度系数，V_d3减小。当开关电源在低温状态下工作时，由于二极管D3具有负的温度系数，它的导通电压V_d3在低温时会增大，因此，公式（1）和公式（2）同样适用于低温工作状态，在低温工作状态下，二极管D3补偿输出电压精度的接法不变。

实施例

开关电源输出电压精度要求为Vout=36V±0.3V，Iout=4A，对现有开关电源在不同温度下的输出电压进行测试，得到如表1所示的输出电压值。

表1    不同温度下开关电源的输出电压值

输入电压范围（V）182436常温（+25℃,满载）36.0636.0636.05低温（-55℃，满载）35.6135.6135.61高温（+85℃，满载）36.3336.3236.32

采用本发明补偿方法对上述开关电源进行输出电压精度补偿，对补偿后该开关电源在不同温度下的输出电压进行测试，得到如表2所示的输出电压值。

表2   采用本发明方法补偿后不同温度开关电源的输出电压值

输入电压范围（V）182436常温（+25℃，满载）36.0436.0636.05低温（-55℃，满载）36.1136.1036.13高温（+85℃，满载）35.8535.8535.85

从表1可以看出，开关电源输出电压具有正的温度系数，即：高温时输出电压增大，低温时输出电压减小，并且高低温时输出电压都超出了±0.3V的输出电压精度，需要进行温度补偿。采用本发明补偿方法进行补偿后，输出电压值如表2，从表2中可以看出，采用本发明补偿方法补偿后，该开关电源的输出电压在低温时变大，高温时变小，并且均能满足±0.3V的输出电压精度指标，达到了输出电压精度补偿的目的。

本发明方法利用二极管的负温度系数，对开关电源输出电压精度在宽温度范围内进行温度补偿，使开关电源的输出电压精度和稳定性更高，保证了航空航天领域对开关电源高可靠性的要求，能够适应未来对高性能DC-DC变换器的需求。