專利名稱：無線圈電源降壓器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電學領域，尤其涉及電子電路，特別涉及電壓變換電路，具體的是一種 無線圈電源降壓方法及電路。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，電壓變換電路采用線圈電磁偶合技術，通過電磁變壓器從次級線圈 來獲得改變后的電壓。電磁變壓器在電路中占有較大的體積，同時，電磁變壓器需要消耗較 多的銅線圈材料，成本較多。另外，在直流電壓變換過程中，在電磁變壓器的初級線圈端需 要增加一個直流變換到交流的步驟，在次級線圈端需要增加一個交流變換到直流的步驟。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種無線圈電源降壓方法，所述的這種無線圈電源降壓方 法要解決現(xiàn)有技術中電壓變換電路中電磁變壓器占有較大的體積、消耗較多的線圈材料、 成本較多和非必要的交直流變換的技術問題。本發(fā)明的這種無線圈電源降壓方法，包括一個將輸入端電壓變換后從輸出端輸出 較低電壓的過程，其中，在所述的電壓變換過程中，利用一個開關將來自所述的輸入端的電 源斷續(xù)輸出到一個算術平均電路，利用所述的算術平均電路將斷續(xù)的供電平均后獲得一個 低于輸入端電壓的連續(xù)電壓，并輸出到負載。進一步的，利用一個脈沖寬度調制電路來調整所述的開關的斷/續(xù)時間比值，從 而決定所述的算術平均電路輸出的平均電壓即負載電壓，利用一個高頻振蕩單元向所述的 脈沖寬度調制電路輸出定高頻開/關信號。再進一步的，利用一個穩(wěn)壓單元來檢測所述的算術平均電路輸出的平均電壓、并 將檢測到的平均電壓與一個設定電壓值進行比較，在檢測到的平均電壓大于或者小于所述 的設定電壓值時，利用所述的穩(wěn)壓單元向一個脈沖寬度調制電路輸出一個校準信號，利用 脈沖寬度調制電路向所述的功率開關輸出校準后的開/關信號，調整開關的開關斷續(xù)時間 比值。本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)上述的無線圈電源降壓方法的電路，所述的這種無線圈 電源降壓電路由一個功率開關、一個算術平均電路、一個脈沖寬度調制電路、一個高頻振蕩 單元和一個穩(wěn)壓單元構成，其中，所述的功率開關連接電源的輸入端，功率開關的輸出端與 所述的算術平均電路的輸入端連接，算術平均電路的輸出端與電源的輸出端連接，所述的 高頻震蕩單元的輸出端與所述的脈沖寬度調制電路的輸入端連接，算術平均電路的輸出端 與所述的穩(wěn)壓單元的輸入端連接，穩(wěn)壓單元的輸出端與脈沖寬度調制電路的輸入端連接， 脈沖寬度調制電路的輸出端與功率開關連接。進一步的，所述的算術平均電路是算術平均平均器。進一步的，所述的功率開關由開關管組成。進一步的，所述的脈沖寬度調制電路中連接有一個降壓比值調整器件。
進一步的，所述的高頻振蕩單元的頻率大于十倍電源頻率。具體的，本發(fā)明中所述的功率開關、算術平均電路、脈沖寬度調制電路、高頻振蕩 單元、降壓比值調整器件和穩(wěn)壓單元均可采用現(xiàn)有技術中的公知方案，有關功率開關、算術 平均電路、脈沖寬度調制電路、高頻振蕩單元、降壓比值調整器件和穩(wěn)壓單元的公知技術， 本領域的技術人員均已經(jīng)了解，在此不再贅述。本發(fā)明的工作原理是高頻震蕩單元產生定高頻開/關信號并輸出到脈沖寬度調 制電路。脈沖寬度調制電路同時還來自穩(wěn)壓單元的校準信號。穩(wěn)壓單元檢測負載電壓、并將 檢測結果與一個設定電壓值進行比較，在檢測到的平均電壓大于或者小于設定電壓值時， 向脈沖寬度調制電路輸出校準信號，脈沖寬度調制電路調整功率開關的開/關斷續(xù)時間比 例，最后調整負載電壓至穩(wěn)定值。脈沖寬度調制電路輸出已校準的開/關信號至功率開關， 功率開關在已校準的開/關信號控制下將電源功率送至算術平均電路。算術平均電路將被 開/關的電源電壓平均后取得算術平均值，并輸出至負載電壓。所述的算術平均值與開關 的斷續(xù)時間比相關。通過調節(jié)降壓比值調整器件，可以人工改變脈沖寬度調制電路輸出的 開/關信號比值，從而在輸出端獲得不同的電壓。本發(fā)明和已有技術相比較，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明利用算術平均電路將 被開/關的電源電壓平均后取得算術平均值，并輸出至負載電壓，從而無需使用線圈電磁 偶合技術或者電磁變壓器，可減少成品電路體積，節(jié)約線圈銅材料，降低成本。利用連接在 負載端的穩(wěn)壓單元檢測電壓，并向脈沖寬度調制電路反饋校準信號，通過脈沖寬度調制電 路來調整功率開關的開/關信號控制，從而在算術平均電路的輸出端獲得穩(wěn)定的電壓。電 源可為直流或交流，降壓比可調節(jié)，可同時加入穩(wěn)壓控制，本發(fā)明不是電阻或電抗降壓電 路，避免了電阻或電抗降壓電路的缺點。


圖1是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中的無線圈電源降壓電路的原理示意圖。圖2是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中在圖1中的電源測點測得的電源波形圖。圖3是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中在圖1中的斷續(xù)電源測點測得的電源波形圖。圖4是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中在圖1中的低壓電源測點測得的電源波形圖。
具體實施例方式實施例1 如圖1所示，本發(fā)明一種無線圈電源降壓方法，包括一個將輸入端電壓變換后從 輸出端輸出較低電壓的過程，其中，在所述的電壓變換過程中，利用一個功率開關PwrSw將 來自所述的輸入端的電源持續(xù)接通和切斷后輸出到一個算術平均電路AAvgr，利用所述的 算術平均電路AAvgr將斷續(xù)的供電平均后獲得一個低于輸入端電壓的連續(xù)電壓，并輸出到 負載。進一步的，利用一個脈沖寬度調制電路PWM來調整所述的功率開關PwrSw的斷/ 續(xù)時間比值，從而決定所述的算術平均電路AAvgr輸出的平均電壓即負載電壓，利用一個 高頻振蕩單元HFOsc向所述的脈沖寬度調制電路PWM輸出定高頻開/關信號。再進一步的，利用一個穩(wěn)壓單元VRegu來檢測所述的算術平均電路AAvgr輸出的平均電壓、并將檢測到的平均電壓與一個設定電壓值進行比較，在檢測到的平均電壓大于 或者小于所述的設定電壓值時，利用所述的穩(wěn)壓單元VRegu向一個脈沖寬度調制電路PWM 輸出一個校準信號，利用脈沖寬度調制電路PWM向所述的功率開關PwrSw輸出校準后的開 /關信號，調整功率開關PwrSw的開關斷續(xù)時間比值。圖2表示了在電源測點測到的電源波形，所述的電源測點位于電源的輸入端，圖3 表示了在斷續(xù)電源測點測到的斷續(xù)的電源波形，所述的斷續(xù)電源測點位于功率開關PwrSw 的輸出端之后、算術平均電路AAvgr的輸入端之前，圖4表示了算術平均電路AAvgr輸出的 連續(xù)電源波形，可見，算術平均電路AAvgr輸出的連續(xù)電源波形的幅度小于電源的輸入端 的電源波形的幅度，電路實現(xiàn)了降壓。本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)上述方法的無線圈電源降壓電路，所述的這種無線圈電 源降壓電路由一個功率開關PwrSw、一個算術平均電路AAvgr、一個脈沖寬度調制電路PWM、 一個高頻振蕩單元HFOsc和一個穩(wěn)壓單元VRegu構成，其中，所述的功率開關PwrSw連接電 源的輸入端，功率開關PwrSw的輸出端與所述的算術平均電路AAvgr的輸入端連接，算術平 均電路AAvgr的輸出端與電源的輸出端連接，所述的高頻震蕩單元的輸出端與所述的脈沖 寬度調制電路PWM的輸入端連接，算術平均電路AAvgr的輸出端與所述的穩(wěn)壓單元VRegu 的輸入端連接，穩(wěn)壓單元VRegu的輸出端與脈沖寬度調制電路PWM的輸入端連接，脈沖寬度 調制電路PWM的輸出端與功率開關PwrSw連接。進一步的，所述的算術平均電路AAvgr是算術平均平均器。進一步的，所述的功率開關PwrSw由開關管組成。進一步的，所述的脈沖寬度調制電路PWM中連接有一個降壓比值調整器件。進一步的，所述的高頻振蕩單元HFOsc的頻率大于十倍電源頻率。具體的，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，高頻震蕩單元HFOsc產生定高頻開/關信 號并送至脈沖寬度調制電路PWM。脈沖寬度調制電路PWM同時接受定頻開/關信號及來自 穩(wěn)壓單元VRegu，的校準信號。校準信號用以調整開/關的斷續(xù)時間比例，最后調整負載電 壓至穩(wěn)定值。脈沖寬度調制電路PWM輸出已校準開/關信號至功率開關PwrSw。功率開關 PwrSw在已校準的開/關信號的控制下將電源功率送至算術平均電路AAvgr。算術平均電 路AAvgr平均被開/關的電源電壓以取得算術平均值，并輸出至負載電壓。穩(wěn)壓單元VRegu 接受負載電壓并與內在標準電壓2比較輸出校準信號至脈沖寬度調制電路PWM。通過連接 在脈沖寬度調制電路PWM中的調節(jié)降壓比值調整器件1，可以人工改變脈沖寬度調制電路 PWM輸出的開/關信號比值，從而在輸出端獲得不同的電壓。其中，高頻振蕩單元HFOsc輸出定高頻開/關信號。所述的高頻高于十倍電源頻率。脈沖寬度調制電路PWM調整開關的斷續(xù)時間比例。脈沖寬度調制電路PWM輸入定
頻開/關信號及校準信號，輸出已校準開/關信號。功率開關PwrSw經(jīng)過算術平均電路，實施電源至負載的開/關動作。功率開關 PwrSw輸入電源及已校準開/關信號，輸出斷續(xù)電源。算術平均電路AAvgr平均被開/關的電源電壓以取得算術平均值，即輸出至負載 電壓。此平均值與開關的斷續(xù)時間比相關。它輸入斷續(xù)電源，輸出已平均非斷續(xù)電源低電壓。
穩(wěn)壓單元VRegu與內部標準電壓2比較后輸出校準信號至脈沖寬度調制電路PWM， 以調整開關斷續(xù)時間比，最后穩(wěn)壓至標準值。它輸入負載電壓，輸出校準信號。上述實施例僅用于說明但不限于本發(fā)明的一個具體應用。凡利用任何開關達成高 壓電源斷續(xù)、并供至任何一算術平均器或電路，經(jīng)平均后再輸出致低電壓負載的此類裝置， 無論任何此類裝置的斷續(xù)頻率或斷續(xù)時間比如何，均為本專利范圍。本發(fā)明的方法和電路裝置被應用于任何系統(tǒng)中任何單元時，該單元也在本專利的 保護范圍中。由于此裝置降壓比易調特性，因此極有利于控制系統(tǒng)的簡化，如電熱溫度控 制、照明亮度控制及電動機啟動等——任何以變動電壓為手段的控制系統(tǒng)。
權利要求
1. 一種無線圈電源降壓方法，包括一個將輸入端電壓變換后從輸出端輸出較低電壓的 過程，其特征在于在所述的電壓變換過程中，利用一個開關將來自所述的輸入端的電源斷 續(xù)輸出到一個算術平均電路，利用所述的算術平均電路將斷續(xù)的供電平均后獲得一個低于 輸入端電壓的連續(xù)電壓，并輸出到負載。
2.如權利要求1所述的無線圈電源降壓方法，其特征在于利用一個脈沖寬度調制電 路來調整所述的開關的斷/續(xù)時間比值，從而決定所述的算術平均電路輸出的平均電壓即 負載電壓，利用一個高頻振蕩單元向所述的脈沖寬度調制電路輸出定高頻開/關信號。
3.如權利要求2所述的無線圈電源降壓方法，其特征在于利用一個穩(wěn)壓單元來檢測 所述的算術平均電路輸出的平均電壓、并將檢測到的平均電壓與一個設定電壓值進行比 較，在檢測到的平均電壓大于或者小于所述的設定電壓值時，利用所述的穩(wěn)壓單元向一個 脈沖寬度調制電路輸出一個校準信號，利用脈沖寬度調制電路向所述的開關輸出校準后的 開/關信號，調整所述的開關的開關斷續(xù)時間比值。
4.一種實現(xiàn)如權利要求3所述的無線圈電源降壓方法的電路，由一個功率開關、一個 算術平均電路、一個脈沖寬度調制電路、一個高頻振蕩單元和一個<穩(wěn)壓單元構成，其特征在 于所述的功率開關連接電源的輸入端，功率開關的輸出端與所述的算術平均電路的輸入 端連接，算術平均電路的輸出端與電源的輸出端連接，所述的高頻震蕩單元的輸出端與所 述的脈沖寬度調制電路的輸入端連接，算術平均電路的輸出端與所述的穩(wěn)壓單元的輸入端 連接，穩(wěn)壓單元的輸出端與脈沖寬度調制電路的輸入端連接，脈沖寬度調制電路的輸出端 與功率開關連接。
5.如權利要求4所述的無線圈電源降壓電路，其特征在于所述的算術平均電路是算 術平均平均器。
6.如權利要求4所述的無線圈電源降壓電路，其特征在于所述的功率開關由開關管 組成。
7.如權利要求4所述的無線圈電源降壓電路，其特征在于所述的高頻振蕩單元的頻 率大于十倍電源頻率。
8.如權利要求4所述的無線圈電源降壓電路，其特征在于所述的脈沖寬度調制電路 中連接有一個降壓比值調整器件。
全文摘要
一種無線圈電源降壓方法，利用功率開關將輸入端電源持續(xù)接通和切斷后輸出到算術平均電路，利用算術平均電路將斷續(xù)的供電平均后獲得一個低于輸入端電壓的連續(xù)電壓，并輸出到負載。一種無線圈電源降壓電路，由功率開關、算術平均電路、脈沖寬度調制電路、高頻振蕩單元和穩(wěn)壓單元構成，利用算術平均電路將被開/關的電源電壓平均后取得算術平均值，獲得降壓的負載電壓，從而無需使用電磁線圈變壓器，節(jié)約線圈銅材料，降低成本。利用連接在負載端的穩(wěn)壓單元檢測電壓，并向脈沖寬度調制電路反饋校準信號，通過脈沖寬度調制電路來調整功率開關的開/關信號控制，從而在算術平均電路的輸出端獲得穩(wěn)定的電壓。電源可為直流或交流，降壓比可調節(jié)。
文檔編號H02M1/10GK102005910SQ201010539559
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權日2010年11月10日
發(fā)明者洪勤溪 申請人:洪勤溪