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　　beat365中国在线体育一种基于数字光耦的开关电源反馈电路pdf叶东东; 郑炜; 苏少侃; 王立伟; 陈明阳; 李荷丹; 刘鑫虎; 尹桂娟; 张扬; 彭政; 李山; 孙晓枫; 刘娇; 蒋岩

　　本发明公开了一种基于数字光耦的开关电源反馈电路，包括电感、电容、二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、数字光耦，其中，数字光耦、电感、电容、二极管、第三电阻构成降压变换器电路。采用本发明的电路结构实现了开关电源输出反馈的光隔离，同时确保了开关电源的高稳定度输出。

　　权利要求书1.一种基于数字光耦的开关电源反馈电路，其特征在于，包括数字光耦(V1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、电感(L1)、电容(C1)、二极管(D1)、以及第三电阻(R3)，其中，数字光耦(V1)包括发光二极管(Z1)、光探测二极管(Z2)、第一三极管(Q1)、以及第二三极管(Q2)，并且数字光耦(V1)、电感(L1)、电容(C1)、二极管(D1)、第三电阻(R3)构成降压变换器电路，并且其中，发光二极管(Z1)的阳极接外部的脉冲信号的正极，发光二极管(Z1)的阴极接脉冲信号的阴极；第二三极管(Q2)的发射极与电感(L1)的一端以及二极管(D1)的阴极相连；第三电阻(R3)的一端与电容(C1)的一端并联连接至电感(L1)的另一端，第三电阻(R3)的另一端与电容(C1)的另一端、以及二极管(D1)的阳极共同连接至供电电压(Vcc)的负极端；第一三极管(Q1)的集电极与光探测二极管(Z2)的阴极并联连接至第一电阻(R1)的一端；第一电阻(R1)的另一端与第二电阻(R2)的一端并联连接至供电电压(Vcc)的正极端；并且第二电阻(R2)的另一端连接至第二三极管(Q2)的集电极。

　　本发明属于电路设计领域，涉及一种基于数字光耦的开关电源反馈电路，适用于卫星及其他需要实现高稳定度输出功能的开关电源电路。

　　目前，航天器开关电源的反馈技术多采用绕组反馈的方式，这种方式虽然简单，但精度较低，导致开关电源输出电压稳定度较差；民用开关电源中多采用模拟光耦的反馈方式，这种反馈方式简单灵活，可确保开关电源输出电压具有高稳定度；但由于模拟光耦在空间环境中受到辐照后，其精度会急剧下将，会导致开关电源输出不稳定。

　　因此，需要研制一种结构简单、功能可靠的反馈电路，使其能够在实现隔离反馈的同时，实现开关电源的高稳定度输出。

　　本发明要解决的技术问题是，针对现有技术中绕组反馈电路输出电压稳定度不够的问题，提供一种基于数字光耦的开关电源反馈电路。

　　一种基于数字光耦的开关电源反馈电路，其特征在于，包括数字光耦、第一电阻、第二电阻、电感、电容、二极管、以及第三电阻，其中，数字光耦包括发光二极管、光探测二极管、第一三极管、以及第二三极管，并且数字光耦、电感、电容、二极管、第三电阻构成降压变换器电路，并且其中，

　　发光二极管的阳极接外部的脉冲信号的正极，发光二极管的阴极接脉冲信号的阴极；第二三极管的发射极与电感的一端以及二极管的阴极相连；第三电阻的一端与电容的一端并联连接至电感的另一端，第三电阻的另一端与电容的另一端、以及二极管的阳极共同连接至供电电压的负极端；第一三极管的集电极与光探测二极管的阴极并联连接至第一电阻的一端；第一电阻的另一端与第 二电阻的一端并联连接至供电电压的正极端；并且第二电阻的另一端连接至第二三极管的集电极。

　　(1)该电路在解决开关电源原边、副边隔离的同时，实现了开关电源高稳定度的输出，对提高卫星控制与推进分系统的控制精度具有重要意义。

　　(2)该电路结构简单，功耗较小，在实现开关电源高稳定度输出的同时，能够确保其具有较高的转换效率，对提高卫星的控制与推进分系统的可靠性具有重要意义。

　　如图1所示，根据本发明的基于数字光耦的开关电源反馈电路包括数字光耦V1、第一电阻R1、第二电阻R2、电感L1、电容C1、二极管D1、以及第三电阻R3，其中，数字光耦V1包括发光二极管Z1、光探测二极管Z2、第一三极管Q1、第二三极管Q2。并且数字光耦V1、电感L1、电容C1、二极管D1、第三电阻R3构成降压变换器(BUCK)电路。

　　数字光耦V1中的发光二极管Z1的阳极接外部的脉冲信号(Pulse)的正极，发光二极管Z1的阴极接脉冲信号(Pulse)的阴极。数字光耦V1中用于对信号进行第二级放大的第二三极管Q2的发射极与电感L1的一端以及二极管D1的阴极相连。第三电阻R3的一端与电容C1的一端并联连接至电感L1的另一端，第三电阻R3的另一端与电容C1的另一端、以及二极管D1的阳极共同连接至供电电压Vcc的负极端。数字光耦内部用于对信号进行一级放大的第一三极管Q1的集电极与光探测二极管Z2的阴极并联连接至第一电阻R1的一端；第一电阻R1的另一端与 第二电阻R2的一端并联连接至供电电压Vcc的正极端；第二电阻R2的另一端连接至第二三极管Q2的集电极。

　　根据本发明的电路，当发光二极管Z1的阳极输入脉冲信号时，发光二极管Z1会发出一定波长的光；光探测二极管Z2接收到发光二极管Z1发出的光后产生光电流；光电流经过第一三极管Q1和第二三极管Q2进行两级放大后输出，完成了电—光—电的转换，起到输入、输出隔离的作用。其中，设脉冲信号(Pulse)的频率为f，占空比为D。经过发光二极管Z1和光探测二极管Z2进行光隔离后，驱动第一三极管Q1和第二三极管Q2开启和关断，与电感L1、电容C1、二极管D1、第三电阻R3一起将脉冲信号(Pulse)转换为直流电压Vo。直流电压Vo的幅值与脉冲信号的占空比D成正比例关系。脉冲信号(Pulse)即为开关电源变压器副边输出整流管前端的脉冲电压，该脉冲电压经过整流管整流后的电压即为开关电源的输出电压。直流电压Vo即与开关电源输出电压成正比。因此，开关电源的输出电压经数字光耦隔离后，反馈至开关电源的控制电路，实现了开关电源的高稳定度输出。

　　t0时刻，数字光耦V1内部的发光二极管Z1导通，数字光耦V1内部的光探测二极管Z2导通，第一三极管Q1的基极-发射极电压(Vbe)大于第一三极管Q1的基极-发射极开启阈值电压(Vbeth)，第一三极管Q1进入放大区，第一三极管Q1的发射极电位等于供电电压Vcc，此时，第二三极管Q2的基极-发射极电压(Vbe)大于其基极-发射极开启阈值电压(Vbeth)，第二三极管Q2进入放大区，此时电感L1上的电流增加，电感L1储存能量，同时电感L1对电容C1充电。

　　t1时刻，数字光耦V1内部的发光二极管Z1正向输入为低电平，发光二极管Z1停止工作，光探测二极管Z2关断，第一三极管Q1的基极-发射极电压(Vbe)小于其基极-发射极开启阈值电压(Vbeth)，第一三极管Q1退出饱和区，第二三极管Q2的基极电流减小，第二三极管Q2的工作状态由放大区转向截至区，电感L1上的电流逐渐减小。

　　t3时刻，电感L1通过二极管D1续流，第二三极管Q2的发射极电位下降到-0.7V，并被钳位在-0.7V。

　　t4时刻，第二三极管Q2完全截止，第二三极管Q2的集电极电位上升，电感L1电流通过第三电阻R3和二极管D1续流。

　　t5时刻，第二三极管Q2的集电极电位上升到Vcc。电感L1继续通过第三电阻R3和二极管D1续流，电容C1通过第三电阻R3放电，维持输出电压Vo的稳定直到下一周期的开始。

　　在此，需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，因此，不做赘述。

　　以上所述仅为本发明的优选实施例beat365中国在线体育，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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　　2、开了一种基于数字光耦的开关电源 反馈电路， 包括电感、 电容、 二极管、 第一电阻、 第 二电阻、 第三电阻、 数字光耦， 其中， 数字光耦、 电 感、 电容、 二极管、 第三电阻构成降压变换器电路。 采用本发明的电路结构实现了开关电源输出反馈 的光隔离， 同时确保了开关电源的高稳定度输出。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104092369 A CN 104092369 A 1/1 页 2 1. 一种基于数字光耦的开关电源反馈电。

　　3、路， 其特征在于， 包括数字光耦 (V1)、 第一电 阻 (R1)、 第二电阻 (R2)、 电感 (L1)、 电容 (C1)、 二极管 (D1)、 以及第三电阻 (R3)， 其中， 数 字光耦 (V1) 包括发光二极管 (Z1)、 光探测二极管 (Z2)、 第一三极管 (Q1)、 以及第二三极管 (Q2)， 并且数字光耦 (V1)beat365中国在线体育、 电感 (L1)、 电容 (C1)、 二极管 (D1)、 第三电阻 (R3) 构成降压变换 器电路， 并且其中， 发光二极管 (Z1) 的阳极接外部的脉冲信号的正极， 发光二极管 (Z1) 的阴极接脉冲信 号的阴极 ； 第二三极管 (Q2) 的发射极与电感 (L1)。

　　4、 的一端以及二极管 (D1) 的阴极相连 ； 第 三电阻 (R3) 的一端与电容 (C1) 的一端并联连接至电感 (L1) 的另一端， 第三电阻 (R3) 的 另一端与电容 (C1) 的另一端、 以及二极管 (D1) 的阳极共同连接至供电电压 (Vcc) 的负极 端 ； 第一三极管(Q1)的集电极与光探测二极管(Z2)的阴极并联连接至第一电阻(R1)的一 端 ； 第一电阻(R1)的另一端与第二电阻(R2)的一端并联连接至供电电压(Vcc)的正极端 ； 并且第二电阻 (R2) 的另一端连接至第二三极管 (Q2) 的集电极。 权 利 要 求 书 CN 104092369 A 2 1/3 页 3 一。

　　5、种基于数字光耦的开关电源反馈电路 技术领域 0001 本发明属于电路设计领域， 涉及一种基于数字光耦的开关电源反馈电路， 适用于 卫星及其他需要实现高稳定度输出功能的开关电源电路。 背景技术 0002 目前， 航天器开关电源的反馈技术多采用绕组反馈的方式， 这种方式虽然简单， 但 精度较低， 导致开关电源输出电压稳定度较差 ； 民用开关电源中多采用模拟光耦的反馈方 式， 这种反馈方式简单灵活， 可确保开关电源输出电压具有高稳定度 ； 但由于模拟光耦在空 间环境中受到辐照后， 其精度会急剧下将， 会导致开关电源输出不稳定。 0003 因此， 需要研制一种结构简单、 功能可靠的反馈电路， 使其能够。

　　6、在实现隔离反馈的 同时， 实现开关电源的高稳定度输出。 发明内容 0004 本发明要解决的技术问题是， 针对现有技术中绕组反馈电路输出电压稳定度不够 的问题， 提供一种基于数字光耦的开关电源反馈电路。 0005 本发明采用的技术方案包括 ： 0006 一种基于数字光耦的开关电源反馈电路， 其特征在于， 包括数字光耦、 第一电阻、 第二电阻、 电感、 电容、 二极管、 以及第三电阻， 其中， 数字光耦包括发光二极管、 光探测二极 管、 第一三极管、 以及第二三极管， 并且数字光耦、 电感、 电容、 二极管、 第三电阻构成降压变 换器电路， 并且其中， 0007 发光二极管的阳极接外部的脉冲信号的。

　　7beat365中国在线体育、正极， 发光二极管的阴极接脉冲信号的阴 极 ； 第二三极管的发射极与电感的一端以及二极管的阴极相连 ； 第三电阻的一端与电容的 一端并联连接至电感的另一端， 第三电阻的另一端与电容的另一端、 以及二极管的阳极共 同连接至供电电压的负极端 ； 第一三极管的集电极与光探测二极管的阴极并联连接至第一 电阻的一端 ； 第一电阻的另一端与第二电阻的一端并联连接至供电电压的正极端 ； 并且第 二电阻的另一端连接至第二三极管的集电极。 0008 与现有技术相比， 根据本发明的基于数字光耦的开关电源反馈电路的有益效果包 括 ： 0009 (1) 该电路在解决开关电源原边、 副边隔离的同时， 实现了开关电源高稳。

　　8、定度的输 出， 对提高卫星控制与推进分系统的控制精度具有重要意义。 0010 (2) 该电路结构简单， 功耗较小， 在实现开关电源高稳定度输出的同时， 能够确保 其具有较高的转换效率， 对提高卫星的控制与推进分系统的可靠性具有重要意义。 附图说明 0011 图 1 为根据本发明的基于数字光耦的开关电源反馈电路示意图 ； 0012 图 2 为根据本发明的电路的工作原理图。 说 明 书 CN 104092369 A 3 2/3 页 4 具体实施方式 0013 下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的基于数字光耦的开关电源反馈电 路做进一步详细的说明。 0014 如图 1 所示， 根据本发明的基于数。

　　9、字光耦的开关电源反馈电路包括数字光耦 V1、 第一电阻R1、 第二电阻R2、 电感L1、 电容C1、 二极管D1、 以及第三电阻R3， 其中， 数字光耦V1 包括发光二极管Z1、 光探测二极管Z2、 第一三极管Q1、 第二三极管Q2。 并且数字光耦V1、 电 感 L1、 电容 C1、 二极管 D1、 第三电阻 R3 构成降压变换器 (BUCK) 电路。 0015 数字光耦 V1 中的发光二极管 Z1 的阳极接外部的脉冲信号 (Pulse) 的正极， 发光 二极管 Z1 的阴极接脉冲信号 (Pulse) 的阴极。数字光耦 V1 中用于对信号进行第二级放大 的第二三极管 Q2 的发射极与电感 L1。

　　10、 的一端以及二极管 D1 的阴极相连。第三电阻 R3 的一 端与电容 C1 的一端并联连接至电感 L1 的另一端， 第三电阻 R3 的另一端与电容 C1 的另一 端、 以及二极管 D1 的阳极共同连接至供电电压 Vcc 的负极端。数字光耦内部用于对信号进 行一级放大的第一三极管 Q1 的集电极与光探测二极管 Z2 的阴极并联连接至第一电阻 R1 的一端 ； 第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端并联连接至供电电压Vcc的正极端 ； 第 二电阻 R2 的另一端连接至第二三极管 Q2 的集电极。 0016 根据本发明的电路， 当发光二极管Z1的阳极输入脉冲信号时， 发光二极管Z1会发 出一定波长。

　　11、的光 ； 光探测二极管 Z2 接收到发光二极管 Z1 发出的光后产生光电流 ； 光电流 经过第一三极管Q1和第二三极管Q2进行两级放大后输出， 完成了电光电的转换， 起到 输入、 输出隔离的作用。其中， 设脉冲信号 (Pulse) 的频率为 f， 占空比为 D。经过发光二极 管 Z1 和光探测二极管 Z2 进行光隔离后， 驱动第一三极管 Q1 和第二三极管 Q2 开启和关断， 与电感 L1、 电容 C1、 二极管 D1、 第三电阻 R3 一起将脉冲信号 (Pulse) 转换为直流电压 Vo。 直流电压 Vo 的幅值与脉冲信号的占空比 D 成正比例关系。脉冲信号 (Pulse) 即为开关电 源变。

　　12、压器副边输出整流管前端的脉冲电压， 该脉冲电压经过整流管整流后的电压即为开关 电源的输出电压。直流电压 Vo 即与开关电源输出电压成正比。因此， 开关电源的输出电压 经数字光耦隔离后， 反馈至开关电源的控制电路， 实现了开关电源的高稳定度输出。 0017 下面结合图 2 说明根据本发明的基于数字光耦的开关电源反馈电路的工作原理 ： 0018 t0 时刻， 数字光耦 V1 内部的发光二极管 Z1 导通， 数字光耦 V1 内部的光探测二极 管 Z2 导通， 第一三极管 Q1 的基极 - 发射极电压 (Vbe) 大于第一三极管 Q1 的基极 - 发射极 开启阈值电压 (Vbeth)， 第一三极管 Q。

　　13、1 进入放大区， 第一三极管 Q1 的发射极电位等于供电 电压Vcc， 此时， 第二三极管Q2的基极-发射极电压(Vbe)大于其基极-发射极开启阈值电 压(Vbeth)， 第二三极管Q2进入放大区， 此时电感L1上的电流增加， 电感L1储存能量， 同时 电感 L1 对电容 C1 充电。 0019 t1 时刻， 数字光耦 V1 内部的发光二极管 Z1 正向输入为低电平， 发光二极管 Z1 停 止工作， 光探测二极管 Z2 关断， 第一三极管 Q1 的基极 - 发射极电压 (Vbe) 小于其基极 - 发 射极开启阈值电压(Vbeth)， 第一三极管Q1退出饱和区， 第二三极管Q2的基极电流减小， 。

　　14、第 二三极管 Q2 的工作状态由放大区转向截至区， 电感 L1 上的电流逐渐减小。 0020 t3 时刻， 电感 L1 通过二极管 D1 续流， 第二三极管 Q2 的发射极电位下降到 -0.7V， 并被钳位在 -0.7V。 说 明 书 CN 104092369 A 4 3/3 页 5 0021 t4时刻， 第二三极管Q2完全截止， 第二三极管Q2的集电极电位上升， 电感L1电流 通过第三电阻 R3 和二极管 D1 续流。 0022 t5 时刻， 第二三极管 Q2 的集电极电位上升到 Vcc。电感 L1 继续通过第三电阻 R3 和二极管 D1 续流， 电容 C1 通过第三电阻 R3 放电， 维持。