電壓可調(diào)的數(shù)控開(kāi)關(guān)電源的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供電壓可調(diào)的數(shù)控開(kāi)關(guān)電源，涉及電源領(lǐng)域，包括輸入濾波電路、抗電磁干擾電路、整流濾波電路、功率變換電路、輸出整流濾波電路、穩(wěn)壓電路、采樣電壓比較放大電路、參考電壓電路、反饋控制電路、比較器電路、PWM產(chǎn)生電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、可逆計(jì)數(shù)器和輸入電路。本發(fā)明提供的電壓可調(diào)的數(shù)控開(kāi)關(guān)電源實(shí)現(xiàn)對(duì)5～40V范圍內(nèi)電壓的步加、步減調(diào)節(jié)，步進(jìn)精度為0.2V，并且通過(guò)雙向反饋電路提高電壓穩(wěn)定性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
電壓可調(diào)的數(shù)控開(kāi)關(guān)電源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域，特別是涉及電壓可調(diào)的數(shù)控開(kāi)關(guān)電源。
【背景技術(shù)】
[0002]開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。為了提高功率因數(shù)，避免諧波污染，開(kāi)關(guān)電源中通常設(shè)置有前級(jí)功率因數(shù)校正電路和后級(jí)直流-直流變換電路，以共同來(lái)完成功率變換。
[0003]開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)，在功率因數(shù)電路中的開(kāi)關(guān)管關(guān)閉的情況下，能量注入到儲(chǔ)能電容器里，在功率因數(shù)電路中的開(kāi)關(guān)管開(kāi)啟的情況下，停止向儲(chǔ)能電容器里存儲(chǔ)能量;變換電路中的開(kāi)關(guān)管開(kāi)啟時(shí)，從儲(chǔ)能電容器中吸取能量，變換電路中的開(kāi)關(guān)管關(guān)閉時(shí)，停止從儲(chǔ)能電容器中吸取能量。
[0004]隨著電源電子技術(shù)的高速發(fā)展，普通的開(kāi)關(guān)電源逐漸顯示出了其在現(xiàn)代高科技產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的眾多不足之處，尤其是開(kāi)關(guān)電源的智能化要求。然而，數(shù)字控制開(kāi)關(guān)電源卻在這方面突現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)，數(shù)字控制易于采用先進(jìn)的控制方法和智能控制策略，可以從根本上提高系統(tǒng)的性能指標(biāo)，減少控制電路的元器件數(shù)量，縮小控制板體積，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明需要解決的是現(xiàn)有開(kāi)關(guān)電源抗干擾能力差的問(wèn)題，提供一種電壓可調(diào)的數(shù)控開(kāi)關(guān)電源。
[0006]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述問(wèn)題:
[0007]電壓可調(diào)的數(shù)控開(kāi)關(guān)電源，包括輸入濾波電路、抗電磁干擾電路、整流濾波電路、功率變換電路、輸出整流濾波電路、穩(wěn)壓電路、采樣電壓比較放大電路、參考電壓電路、反饋控制電路、比較器電路、PWM產(chǎn)生電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、可逆計(jì)數(shù)器和輸入電路；
[0008]輸入濾波電路的輸出端經(jīng)抗電磁干擾電路和整流濾波電路與功率變換電路的輸入端連接;功率變換電路的輸出端分別與輸出整流濾波電路和穩(wěn)壓電路連接;輸出整流濾波電路的輸出端為電壓輸出端;采樣電壓比較放大電路的輸入端均與輸出整流濾波電路和穩(wěn)壓電路的輸出端連接;參考電壓電路的輸出端與采樣電壓比較放大電路連接;采樣電壓比較放大電路的輸出端經(jīng)饋控制電路與比較器電路連接;輸入電路經(jīng)可逆計(jì)數(shù)器與比較器電路連接;比較器電路的輸出端經(jīng)PWM產(chǎn)生電路與功率變換電路連接。
[0009]上述方案中，優(yōu)選的是采樣電壓比較放大電路包括多路A/D采樣電路、比較器和放大器，A/D采樣電路的輸入端分別與輸出整流濾波電路和穩(wěn)壓電路連接;A/D采樣電路的輸出端與比較器連接;比較器的輸出端與放大器連接；比較器還與參考電壓電路的輸出端連接。
[0010]上述方案中，優(yōu)選的是模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主要使用型號(hào)為ADC6080作為數(shù)模轉(zhuǎn)換主要芯片，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)。
[0011]上述方案中，優(yōu)選的是功率變換電路主要使用集成芯片型號(hào)為T(mén)OPSwitch-FX，TOPSwitch-FX主要由門(mén)驅(qū)動(dòng)級(jí)和輸出級(jí)、控制電壓源、帶隙基準(zhǔn)電壓源、頻率抖動(dòng)振蕩器、 并聯(lián)調(diào)整器/誤差放大器、脈寬調(diào)整器等主要部分組成。
[0012]上述方案中，優(yōu)選的是輸入電路為觸摸屏，具有輸入和顯示功能。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
[0014]1.本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)5?40V范圍內(nèi)電壓的步加、步減調(diào)節(jié)，步進(jìn)精度為0.2V，并且通過(guò)雙向反饋電路提高電壓穩(wěn)定性；
[0015]2.本發(fā)明中的參考電壓電路使用CMOS基準(zhǔn)電源，從而使其產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓更加準(zhǔn)確，進(jìn)一步提高比較放大電路中產(chǎn)生的誤差信號(hào)，從產(chǎn)生更準(zhǔn)確的控制信號(hào)，現(xiàn)有開(kāi)關(guān)電源電路反饋控制誤差大的問(wèn)題；
[0016]3.本發(fā)明通過(guò)減少反饋控制的誤差，從而使得開(kāi)關(guān)電源的輸出端的電流或電壓更加準(zhǔn)確，更加穩(wěn)定?！靖綀D說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明原理框圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]電壓可調(diào)的數(shù)控開(kāi)關(guān)電源，如圖1所示，包括輸入濾波電路、抗電磁干擾電路、整流濾波電路、功率變換電路、輸出整流濾波電路、穩(wěn)壓電路、采樣電壓比較放大電路、參考電壓電路、反饋控制電路、比較器電路、PWM產(chǎn)生電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、可逆計(jì)數(shù)器和輸入電路。本發(fā)明中也可以分為模擬部分和數(shù)字控制部分;模擬部分實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源電壓的整流、濾波、功率變換、限流保護(hù)等功能;數(shù)字控制部分主要是通過(guò)計(jì)數(shù)調(diào)壓控制信號(hào)調(diào)節(jié)PWM占空比來(lái)改變電壓輸出值并控制反饋信號(hào)以保持電壓輸出值的穩(wěn)定。
[0020]輸入濾波電路的輸出端經(jīng)抗電磁干擾電路和整流濾波電路與功率變換電路的輸入端連接;功率變換電路的輸出端分別與輸出整流濾波電路和穩(wěn)壓電路連接;輸出整流濾波電路的輸出端為電壓輸出端;采樣電壓比較放大電路的輸入端均與輸出整流濾波電路和穩(wěn)壓電路的輸出端連接;參考電壓電路的輸出端與采樣電壓比較放大電路連接;采樣電壓比較放大電路的輸出端經(jīng)饋控制電路與比較器電路連接;輸入電路經(jīng)可逆計(jì)數(shù)器與比較器電路連接;比較器電路的輸出端經(jīng)PWM產(chǎn)生電路與功率變換電路連接。
[0021]采樣電壓比較放大電路包括多路A/D采樣電路、比較器和放大器，A/D采樣電路的輸入端分別與輸出整流濾波電路和穩(wěn)壓電路連接;A/D采樣電路的輸出端與比較器連接;比較器的輸出端與放大器連接;比較器還與參考電壓電路的輸出端連接。[〇〇22]模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主要使用型號(hào)為ADC6080作為數(shù)模轉(zhuǎn)換主要芯片，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)。[〇〇23] 功率變換電路主要使用集成芯片型號(hào)為T(mén)OPSwitch-FX，TOPSwitch_FX主要由門(mén)驅(qū)動(dòng)級(jí)和輸出級(jí)、控制電壓源、帶隙基準(zhǔn)電壓源、頻率抖動(dòng)振蕩器、并聯(lián)調(diào)整器/誤差放大器、 脈寬調(diào)整器等主要部分組成。
[0024]模擬部分對(duì)輸入交流市電進(jìn)行濾波、抗電磁干擾處理、整流、功率變換和穩(wěn)壓等。 數(shù)字控制部分的數(shù)字器件要求提供的電源基本保持不變，但輸出電壓會(huì)隨數(shù)控調(diào)節(jié)不斷改變，所以開(kāi)關(guān)功率變換次級(jí)輸出只能在經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓處理才能用作內(nèi)部電源，這里在電壓不超過(guò)最大值的情況下采用三端穩(wěn)壓器。
[0025]開(kāi)關(guān)電源反饋采用輸出電壓的雙向控制。調(diào)壓控制信號(hào)和反饋信號(hào)采用比較器作比較放大后送PWM控制器，使兩者不會(huì)產(chǎn)生沖突，也不會(huì)漏掉其中任一控制信號(hào)，兩者同時(shí)控制開(kāi)關(guān)脈沖的占空比來(lái)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定電壓?？刂菩盘?hào)的電壓與輸出電壓的關(guān)系是由PWM控制器實(shí)現(xiàn)線性控制，故PWM控制器必須用線性PWM控制器件。
[0026]反饋控制電路中，若輸出電壓偏高，誤差放大反饋信號(hào)進(jìn)入比較器經(jīng)比較輸出的電壓也偏高。轉(zhuǎn)化后的反饋信號(hào)電壓與脈沖調(diào)制器前置的比較器的計(jì)數(shù)調(diào)壓控制電壓比較后的電壓偏低，導(dǎo)致占空比的寬度變窄，引起輸出電壓下降；反之亦然。調(diào)壓控制的原理與反饋控制原理相似，但這里集成在TOP芯片中。
[0027]以上已對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明創(chuàng)造精神的前提下還可以作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.電壓可調(diào)的數(shù)控開(kāi)關(guān)電源，其特征在于:包括輸入濾波電路、抗電磁干擾電路、整流 濾波電路、功率變換電路、輸出整流濾波電路、穩(wěn)壓電路、采樣電壓比較放大電路、參考電壓 電路、反饋控制電路、比較器電路、PWM產(chǎn)生電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、可逆計(jì)數(shù)器和輸入電路；輸入濾波電路的輸出端經(jīng)抗電磁干擾電路和整流濾波電路與功率變換電路的輸入端 連接;功率變換電路的輸出端分別與輸出整流濾波電路和穩(wěn)壓電路連接;輸出整流濾波電 路的輸出端為電壓輸出端;采樣電壓比較放大電路的輸入端均與輸出整流濾波電路和穩(wěn)壓 電路的輸出端連接;參考電壓電路的輸出端與采樣電壓比較放大電路連接;采樣電壓比較 放大電路的輸出端經(jīng)饋控制電路與比較器電路連接;輸入電路經(jīng)可逆計(jì)數(shù)器與比較器電路 連接;比較器電路的輸出端經(jīng)PWM產(chǎn)生電路與功率變換電路連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓可調(diào)的數(shù)控開(kāi)關(guān)電源，其特征在于:所述采樣電壓比較放 大電路包括多路A/D采樣電路、比較器和放大器，A/D采樣電路的輸入端分別與輸出整流濾 波電路和穩(wěn)壓電路連接;A/D采樣電路的輸出端與比較器連接;比較器的輸出端與放大器連 接;比較器還與參考電壓電路的輸出端連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓可調(diào)的數(shù)控開(kāi)關(guān)電源，其特征在于:所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主 要使用型號(hào)為ADC6080作為數(shù)模轉(zhuǎn)換主要芯片，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓可調(diào)的數(shù)控開(kāi)關(guān)電源，其特征在于:所述功率變換電路主 要使用集成芯片型號(hào)為T(mén)OPSwitch-FX，TOPSwitch-FX主要由門(mén)驅(qū)動(dòng)級(jí)和輸出級(jí)、控制電壓 源、帶隙基準(zhǔn)電壓源、頻率抖動(dòng)振蕩器、并聯(lián)調(diào)整器/誤差放大器、脈寬調(diào)整器等主要部分組 成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓可調(diào)的數(shù)控開(kāi)關(guān)電源，其特征在于:所述輸入電路為觸摸 屏，具有輸入和顯不功能。
【文檔編號(hào)】H02M7/12GK106026698SQ201610606044
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月28日
【發(fā)明人】鐘燏
【申請(qǐng)人】鐘燏