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CN103166451A - 开关电源电路 - Google Patents

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CN103166451A CN2011104229745A CN201110422974A CN103166451A CN 103166451 A CN103166451 A CN 103166451A CN 2011104229745 A CN2011104229745 A CN 2011104229745A CN 201110422974 A CN201110422974 A CN 201110422974A CN 103166451 A CN103166451 A CN 103166451A
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黄仁文
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Shenzhen Yuzhan Precision Technology Co ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Shenzhen Yuzhan Precision Technology Co ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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    • G05F1/46—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • G05F1/468—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC characterised by reference voltage circuitry, e.g. soft start, remote shutdown
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Abstract

本发明提供一种开关电源电路，其经供电线为负载供电，其包括输入端用于接收输入电压，电压转换单元用于将该输入电压转换为负载所需标准电压，输出接口用于将该标准电压经供电线传输至负载。该开关电源电路还包括反馈单元及一控制单元，该反馈单元连接于该输出接口与该输入端之间，用于获取该供电线上的损耗电压并将该损耗电压加至一基准电压传输至该控制单元；该控制单元将该标准电压与该反馈单元的输出电压做比较并输出一控制信号至该电压转换单元，该电压转换单元根据该控制信号调整该标准电压的输出值。

Description

开关电源电路
技术领域
本发明涉及一种开关电源电路，尤其是一种具有供电线线损补偿的开关电源电路。
背景技术
随着科学技术的发展，手机、平板电脑等便携式电子设备广泛应用于人们的工作、学习与生活中。对手机、平板电脑等电子设备充电时需要使用一供电线将其与充电器中的开关电源电路连接，由于供电线上寄生电阻的存在导致手机、平板电脑的输入电压低于开关电源电路的输出电压，从而延长了手机、平板电脑等电子设备的充电时间，对人们的正常使用造成了不便。
发明内容
为消除供电线的线路损耗，有必要提供一种具有线损补偿功能的开关电源电路。
本发明提供一种开关电源电路，其经供电线为负载供电，其包括输入端用于接收输入电压，电压转换单元用于将该输入电压转换为负载所需标准电压，输出接口用于将该标准电压经供电线传输至负载。该开关电源电路还包括反馈单元及一控制单元，该反馈单元连接于该输出接口与该输入端之间，用于获取该供电线上的损耗电压并将该损耗电压加至一基准电压传输至该控制单元；该控制单元将该标准电压与该反馈单元的输出电压做比较并输出一控制信号至该电压转换单元，该电压转换单元根据该控制信号调整该标准电压的输出值。
相较于现有技术，本发明的开关电源电路可由该反馈单元获取供电线路的损耗电压，并将该损耗电压传输至该控制单元，该控制单元输出一控制信号至该电压转换单元，该电压转换单元根据该控制信号调整其输出电压，从而可消除供电线的线路损耗。
附图说明
图1是本发明的开关电源电路一较佳实施方式结构示意图。
图2是图1所示的开关电源电路的具体电路示意图。
主要元件符号说明
开关电源电路 10
供电线 20
负载 30
输入端 110
电压转换单元 120
上拉单元 130
控制单元 140
反馈单元 150
输出接口 160
第一端 163
第二端 165
第一电阻 R1
第二电阻 R2
第三电阻 R3
第四电阻 R4
第五电阻 R5
稳压源 U1
比较器 U2
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作具体介绍。
请参阅图1，其为本发明的开关电源电路一较佳实施方式结构示意图。本发明的开关电源电路10经一供电线20为负载30供电。该开关电源电路10包括一输入端110、一电压转换单元120、一上拉单元130、一控制单元140、一反馈单元150及一输出接口160。该输出接口160包括第一端163及第二端165。该输入端110用于接收输入电压，该电压转换单元120将该输入电压转换为该负载30所需的标准电压，并将该标准电压经与该输出接口160连接的供电线20传输至该负载30。该反馈单元150连接于该输入端110与该输出接口160的第二端165之间，该反馈单元150获取该供电线20上的损耗电压，并将该损耗电压补偿到一基准电压后传输至该控制单元140，该控制单元140根据该标准电压与该反馈单元150的输出电压输出一控制信号至该电压转换单元120。该电压转换单元120根据该控制信号调整该标准电压的输出值。
优选地，该上拉单元130可提高该控制单元140输出控制信号的幅值。
其中，该负载30可以为手机、平板电脑、音乐播放器等电子设备，然并不仅限于此类设备。本实施方式中，该负载30为一手机。
具体地，该控制信号为PWM信号，该电压转换单元120根据该PWM信号的占空比将该输入电压转换为不同值的标准电压。该控制单元140可以根据该反馈单元150获取的该供电线20的损耗电压调整该PWM信号的占空比，从而该电压转换单元120调整该标准电压的输出值消除该供电线20的线路损耗。
请一并参阅图2，图2是图1所示的开关电源电路10的具体电路示意图。该输入端110经该电压转换单元120与该输出接口160的第一端163连接。该电压转换单元120包括开关晶体管、电感、二极管及电容所组成。该电压转换单元120接收PWM信号将直流高压转换为直流低压。通过改变该PWM信号的占空比可改变该电感的充电时间，从而改变该电压转换单元120的输出电压。对于该电压转换单元120内元件的具体连接关系在此不再赘述。
该反馈单元150包括第一电阻R1、第二电阻R2及一稳压源U1。该稳压源U1包括一参考端、一阳极端及一阴极端。该输入端110经该第一电阻R1连接该稳压源U1的参考端，该稳压源U1的参考端与该稳压源U1的阴极端短接，该稳压源U1的阴极端与该控制单元140连接，该稳压源U1的阳极端经该第二电阻R2接地，该稳压源U1的阳极端与该第二电阻R2之间节点与该输出接口160的第二端165连接。
该控制单元140包括比较器U2、第三电阻R3、第四电阻R4。其中，该比较器U2包括正输入端、负输入端及输出端。该比较器U2的正输入端与该反馈单元150相连。该比较器U2的负输入端经该第三电阻R3与该输出接口160的第一端163相连，同时该比较器U2的负输入端经该第四电阻R4接地，该第三电阻R3与一电容（图未标示）并接。该比较器U2的输出端与该电压转换单元120相连。
该上拉单元130包括一第五电阻R5。该输入端110经该第五电阻R5与该比较器U2的输出端连接。在其他实施方式中，该上拉单元130可以省略。
请一并参阅图1、图2。该开关电源电路10工作时，该输入端110接收输入电压。该电压转换单元120将该输入电压转换为该负载30所需的标准电压Vo并经与该输出接口160连接的供电线20传输至负载30。
当该电压转换单元120传输至该负载30的电压回流至该输出接口160的第二端165后经该第二电阻R2流向接地端。此时该第二电阻R2上与接地端之间存在一电压差V2。该第二电阻R2的阻值可根据该负载30的额定充电电流与该供电线20的损耗电压确定并使得V2即为该供电线20的损耗电压，比如该负载30的额定充电电流为1A，该供电线20的寄生电阻为0.4欧姆，由于该供电线20为双向线路，则该第二电阻R2的阻值设置为0.2欧姆。该稳压源U1的阴极端输出电压V=V1+V2，其中V1为该稳压源U1的标准电压且V1=1/2*Vo。此电压V即该比较器U2的正输入端的电压值。
在本实施方式中，该第三电阻R3与该第四电阻R4的电阻值相同，因此该比较器U2的负输入端的电压V’=1/2*Vo。该比较器U2根据该正输入端输入电压V及该负输入端输入电压V’增大该输出端输出的PWM信号的占空比。该电压转换单元120的输出电压Vo’=Vo+V2并经与该输出接口160相连的供电线20传输至该负载30，从而使该负载30接收到的电压与其标准充电电压相同。
优选地，该第五电阻R5可提高该比较器U2输出的PWM信号的幅值。
当该比较器U2的负输入端的电压再次变化时，该比较器U2的正输入端的电压亦随之变化，该比较器U2的输出端输出的PWM信号的占空比亦变化，从而达到一个动态稳定消除该供电线20的损耗电压的状态。
在本实施方式中，该稳压源U1的选取可根据该负载30所需的标准电压及该第三电阻R3与该第四电阻R4对该电压转换单元120输出电压的分压值选取。比如当该负载30的标准充电电压为5V，且该第三电阻R3与该第四电阻R4的阻值相同，则该稳压源U1可选取输出电压为2.5V的稳压源。
在其他实施方式中，该第二电阻R2可以采用一旋转可调电阻且标示对应不同长度连接线的旋转位置，进而该开关电源电路10可消除不同长度连接线的线路损耗。
使用前述的开关电源电路10可由该反馈单元150获取供电线20的损耗电压，并将该损耗电压传输至该控制单元140，该控制单元140输出一控制信号至该电压转换单元120，该电压转换单元120根据该控制信号调整其输出电压，从而可消除供电线20的线路损耗。
虽然本发明以优选实施方式揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做各种的变化，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关电源电路，其经供电线为负载供电，其包括输入端用于接收输入电压，电压转换单元用于将该输入电压转换为负载所需标准电压，输出接口用于将该标准电压经供电线传输至负载；其特征在于：该开关电源电路还包括反馈单元及控制单元，该反馈单元连接于该输出接口与该输入端之间，用于获取该供电线上的损耗电压并将该损耗电压补偿至一基准电压后传输至该控制单元；该控制单元将该标准电压与该反馈单元的输出电压做比较并输出控制信号至该电压转换单元，该电压转换单元根据该控制信号调整该标准电压的输出值。
2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：该电压转换单元根据该控制信号补偿该标准电压在供电线上的损耗电压。
3.如权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于：该输出接口包括第一端及第二端，该第一端与该电压转换单元相连，该第二端与该反馈单元相连。
4.如权利要求3所述的开关电源电路，其特征在于：该反馈单元包括第一电阻、第二电阻及一稳压源；该稳压源包括一参考端、一阳极端及一阴极端；该输入端经该第一电阻连接该稳压源的参考端，该稳压源的参考端与该稳压源的阴极端短接，该稳压源的阴极端与该控制单元连接，该稳压源的阳极端经该第二电阻接地，。
5.如权利要求4所述的开关电源电路，其特征在于：该控制单元包括比较器、第三电阻、第四电阻；该比较器包括正输入端、负输入端及输出端；该比较器的正输入端与该反馈单元相连，该比较器的负输入端经该第三电阻与该输出接口的第一端相连，同时该比较器的负输入端经该第四电阻接地，该比较器的输出端与该电压转换单元相连。
6.如权利要求5所述的开关电源电路，其特征在于：该第二电阻提供一补偿电压，该稳压源的阴极端的输出电压为该补偿电压与基准电压之和并将其输入至该比较器的正输入端。
7.如权利要求6所述的开关电源电路，其特征在于：该比较器对该正输入端与该负输入端的输入电压值作比较，并输出一占空比不同的控制信号。
8.如权利要求7所述的开关电源电路，其特征在于：该开关电源电路还包括一上拉单元，该上拉单元包括第五电阻，该输入端经该第五电阻与该比较器的输出端连接。
9.如权利要求8所述的开关电源电路，其特征在于：该控制信号为PWM信号，该电压转换单元根据该PWM信号的占空比将该输入电压转换为不同值的标准电压。
10.如权利要求8所述的开关电源电路，其特征在于：该第二电阻为一可调电阻。
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