[实用新型]压控振荡器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种光伏发电开关电源系统中的压控振荡器。

背景技术

传统的离线式反激变换器是利用专用的PWM控制芯片硬件来控制的，最常用的有UC3844、UC3824、TL494等。这些PWM控制芯片控制开关电源驱动脉冲的开关频率是固定的。其中用的最多输出的离线式开关电源控制芯片多为UC3844，其原理框图如图1所示：其中控制电路由UC3844控制，设定好振荡频率后系统驱动的开关频率就不能够改变，不管是在输入电压高的情形还是输入电压低的形。连续状态下，主开关元件和变压器的利用率都会提高。电流在一次线圈和二次线圈都会发生断续，且输出电容器的纹波电流大。由于连续型和不连续型的控制特点不同，所以设法使系统稳定就显得很重要。由于输入电压的不同，使变压器电感电流的线性变化率不同，因此功率开关管的导通时间也完全不同；在高压输入时功率MOSFET管的导通时间很短，仅为300-600ns，功率MOSFET管流过的瞬时峰值电流非常大；在功率MOSFET管关闭时可能发生饱和状态。结果使功率转换在导通时不能线性地打开，导致变换器的效率下降和可靠性降低。

上述的缺点导致当开关电源的输入电压很高时，输出的驱动脉冲将会变得很窄，同时为了兼顾变压器的尺寸要求，只有提高开关频率才能够满足输入电压高的要求，但是开关频率不可能提的太高，因为过高的开关频率导致开关电源的损耗变大，从而使得系统的效率降低，这在光伏系统用开关电源是得不偿失的，因为这类系统的开关电源都要求损耗小，从而提高逆变器的整机效率，这在小功率单相光伏并网逆变器中尤为重要。

为了解决过高输入电压的需要，可以更换控制芯片，但是系统的设计上需要从新改变，工作量和实验量都较大，比较常用的是更换电流控制型芯片NCP1351，该型号控制芯片具有变频功能，但是设计需要做较大的改动，这对系统方案都已定型的用户来说费用和时间都较长，较为不经济。

综上所述，目前需要寻求一种在不改变原有的大的控制框架和控制芯片的最为简单的方法。

发明内容

本实用新型提供一种压控振荡器，本实用新型可以使固定频率-电流模式的反激式变换器的导通时间和频率得以改变,达到输入高压的情况下系统开关电源能够稳定正常工作。

实现上述目的的技术方案如下：

一种压控振荡器，包括定时电阻、定时电容、稳压管以及反馈光耦，所述定时电阻的一端与定时电容连接，定时电阻的另一端与稳压管的阴极端连接，定时电容的另一端与反馈光耦的一端连接，反馈光耦的另一端与稳压管的阳极端连接。

进一步地，所述定时电容为220pF的定时电容，定时电阻为27KΩ的定时电阻。

本实用新型的有益效果是，采用本实用新型的变频改变占空比的方式，可以在不影响现有的主电路及大部分控制电路的条件下，达到输入高压的情况下系统开关电源能够稳定正常工作。同时提高了系统的效率，在光伏并网逆变器的有着广阔的应用前景。另外本实新型若用直流电压作为控制电压，压控振荡器可制成频率调节十分方便的信号源。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

图1是传统的UC3844芯片控制的反激式电源方框示意图（由于开关频率固定，只能满足输入电压不高的场合）；

图2为本实用新型的压控振荡器连接UC3844芯片控制的反激式开关电源方框示意图；

图3为本实用新型的压控振荡器电路原理示意图；

图4为压控振荡器工作原理示意图；

具体实施方式

参照图2和图3，本实用新型的压控振荡器，包括定时电阻R1、定时电容C1、稳压管Z1以及反馈光耦U1。定时电阻R1的一端与定时电容C1连接，定时电阻R1的另一端与稳压管Z1的阴极端连接，定时电容C1的另一端与反馈光耦U1的一端连接，反馈光耦U1的另一端与稳压管的阳极端连接。所述定时电容为220pF的定时电容，定时电阻为27KΩ的定时电阻。

将3.3V稳压管Z1连接在UC3844芯片的误差放大器后来接受整个的输出电压的变化。当输入电压最低，而输出功率满载时，功率开关管的占空比将超过50%，压控振荡器的输入电压将达到7.7V。定时电容C1和定时电阻R1决定了最大工作频率，比如本实用新型中定时电容的值为220pF，定时电阻阻值为27KΩ，振荡频率为140KHz。当压控振荡器的输入电压大于3.3V，压控振荡器开始振荡，压控振荡器可产生锯齿状波形，其频率由与误差放大器相连的电阻与电容决定。压控振荡器由最高的频率FMAX140KHz开始起振，之后频率逐渐下降，一直到最小频率FMIN75KHz。

图4所示的是压控振荡器工作原理，压控元件一般都是用变容二极管，它的电容量受到输入电压Vc(t)的控制；V_c变化时，即引起振荡频率f₀变化。因此，压控振荡器事实上就是一种电压-频率变换器，它的特性可用瞬时振荡频率f_v与控制电压Vc之间的关系曲线来表示。图4上的中心频率f₀是在没有外加控制电压时的固有振荡频率在一定范围内，f_v与V_c之间是线性关系。在线性范围内，这一线性曲线可用下列方程表示：f_v(t)=f₀+K_vVc(t)；式中，K_v是特性曲线的斜率，称为VCO的增益或灵敏度；它表示单位控制电压所引起的角频率变化的大小。