一種適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)，包括：電源單元用以輸出電流；電流保護(hù)單元的電流輸入端連接電源單元，用以輸出電流；功率放大器的電流輸入端連接電流保護(hù)單元的電流輸出端，用以輸出功率；電壓保護(hù)單元連接電流保護(hù)單元的電壓輸出端，用以采集電流保護(hù)單元的輸出電壓，并輸出電壓；控制單元的電壓采集端連接電壓保護(hù)單元，控制單元的控制端連接電流保護(hù)單元的控制端，控制單元的信號(hào)輸出端連接功率放大器的信號(hào)輸入端，用以根據(jù)電壓控制電流保護(hù)單元的開啟或關(guān)斷以及功率放大器輸出相應(yīng)的功率。通過控制單元可取動(dòng)態(tài)范圍較大電源的輸出功率較高值，優(yōu)化電源利用率；保護(hù)單元之間相互保護(hù)。
【專利說明】
一種適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力線載波通信(Power Line Communicat1n，簡稱PLC)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于大動(dòng)態(tài)范圍電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的對(duì)供電電源使用的功率控制系統(tǒng)中，由于供電系統(tǒng)的不一致性(較大動(dòng)態(tài)范圍)，出于可靠性的考慮，大多對(duì)電源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)測試時(shí)，取電源的輸出功率最小值，并以最小功率為基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)與之匹配的固定輸出功率控制系統(tǒng)。如圖1所示，普通供電系統(tǒng)大多采用火零線整流濾波后，加線性電源給后級(jí)多個(gè)系統(tǒng)供電，當(dāng)自身系統(tǒng)負(fù)載較重，導(dǎo)致經(jīng)整流濾波器后的電壓過低時(shí)，由于來自同樣的源，將會(huì)導(dǎo)致其他系統(tǒng)的線性電源無法正常工作。例如在智能電表領(lǐng)域中，由于不同的電表或者集中器所使用的變壓器或者開關(guān)電源之間存在著一定的差異，在不同的輸出電壓下，輸出功率存在著較大差異，傳統(tǒng)的功率控制策略是通過獲取大多數(shù)電源的最低值，發(fā)送固定的信號(hào)幅度，以適應(yīng)電源最低輸出功率的需求，大多數(shù)采用了單純的限流方式串聯(lián)限流電阻的形式進(jìn)行限流。
[0003]目前還可采用對(duì)電壓跌落進(jìn)行控制的手段實(shí)現(xiàn)輸出功率的調(diào)整，如圖2所示，當(dāng)輸入電壓跌落到一定程度時(shí)，電阻Rl與電阻R2形成分壓，當(dāng)電阻Rl上的壓降較低時(shí)，三極管VTl開始處于微關(guān)斷狀態(tài)，這樣通過對(duì)電壓跌落的檢測起到了一定的保護(hù)作用。
[0004]綜上所述，傳統(tǒng)的功率控制方法總體存在著如下幾個(gè)問題:
[0005]—、根據(jù)電源的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取功率的最小值，這將導(dǎo)致大多數(shù)的電源潛力不能被挖掘，造成一定的浪費(fèi)；二、傳統(tǒng)功率控制系統(tǒng)基本采取固定輸出功率的策略，以配合電源最低功率使用，此時(shí)在電源供電發(fā)生變化的情況下，不能自適應(yīng)不同電源的需求，最終造成電源損壞的情況發(fā)生?’三、傳統(tǒng)方法大多采用單一的電壓控制或者單獨(dú)的電流控制方法，保護(hù)手段過于單一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有的功率控制方法的上述問題，現(xiàn)提供一種旨在實(shí)現(xiàn)適用于供電系統(tǒng)輸出大功率范圍的能夠根據(jù)不同的電源自調(diào)節(jié)輸出功率的適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)。
[0007]具體技術(shù)方案如下:
[0008]—種適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)，包括:
[0009]電源單元，用以輸出電流；
[0010]電流保護(hù)單元，所述電流保護(hù)單元的電流輸入端連接所述電源單元，用以輸出所述電流；
[0011]功率放大器，所述功率放大器的電流輸入端連接所述電流保護(hù)單元的電流輸出端，用以輸出功率；
[0012]電壓保護(hù)單元，連接所述電流保護(hù)單元的電壓輸出端，用以采集所述電流保護(hù)單兀的輸出電壓，并輸出所述電壓；
[0013]控制單元，所述控制單元的電壓采集端連接所述電壓保護(hù)單元，所述控制單元的控制端連接所述電流保護(hù)單元的控制端，所述控制單元的信號(hào)輸出端連接所述功率放大器的信號(hào)輸入端，用以根據(jù)所述電壓控制所述電流保護(hù)單元的開啟或關(guān)斷以及所述功率放大器輸出相應(yīng)的功率。
[0014]優(yōu)選的，所述電流保護(hù)單元采用帶有反饋的控制電路，用以使輸出的所述電流在預(yù)設(shè)電流閾值范圍內(nèi)。
[0015]優(yōu)選的，所述控制單元包括:
[0016]檢測電路，所述檢測電路的電壓輸入端形成所述控制單元的電壓采集端，連接所述電壓保護(hù)單元，用以檢測所述電壓是否跌落，并輸出檢測結(jié)果。
[0017]優(yōu)選的，所述控制單元還包括:
[0018]單片機(jī)，連接所述檢測電路，用以根據(jù)所述檢測結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。
[0019]優(yōu)選的，所述單片機(jī)中預(yù)設(shè)有多個(gè)固定間隔幅度的控制信號(hào)。
[0020]優(yōu)選的，所述控制單元還包括:
[0021]數(shù)字邏輯電路，所述數(shù)字邏輯電路的信號(hào)輸入端連接所述單片機(jī)的控制信號(hào)輸出端，所述數(shù)字邏輯電路的第一信號(hào)輸出端形成所述控制單元的控制端，連接所述電流保護(hù)單元的控制端，用以控制所述電流保護(hù)單元的開啟或關(guān)斷，并輸出數(shù)字信號(hào)。
[0022]優(yōu)選的，所述控制單元還包括:
[0023]模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，連接所述數(shù)字邏輯電路的數(shù)字信號(hào)輸出端，用以將所述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并輸出。
[0024]優(yōu)選的，所述控制單元還包括:
[0025]輸出放大器，連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的模擬信號(hào)輸出端，所述輸出放大器的模擬信號(hào)輸出端形成所述控制單元的信號(hào)輸出端，連接所述功率放大器的信號(hào)輸入端，所述輸出放大器的數(shù)字信號(hào)輸入端連接所述數(shù)字邏輯電路的第二信號(hào)輸出，用以將所述模擬信號(hào)放大并發(fā)送至所述功率放大器，以控制所述模擬信號(hào)的輸出幅度。
[0026]優(yōu)選的，所述檢測電路用以判斷所述電壓是否跌落至預(yù)設(shè)電壓閾值，并輸出檢測結(jié)果。
[0027]優(yōu)選的，當(dāng)所述電壓跌落至預(yù)設(shè)電壓閾值，所述檢測電路輸出中斷信號(hào)至所述單片機(jī)。
[0028]上述技術(shù)方案的有益效果:
[0029]在本技術(shù)方案中通過控制單元可取動(dòng)態(tài)范圍較大電源的輸出功率較高值，盡可能的挖掘電源潛力，優(yōu)化電源利用率；通過兩個(gè)保護(hù)單元同時(shí)保護(hù)了電壓和電流；保護(hù)單元之間相互保護(hù)，使系統(tǒng)更加安全。
【附圖說明】
[0030]圖1為現(xiàn)有的普通供電系統(tǒng)框圖；
[0031 ] 圖2為傳統(tǒng)功率控制的電壓跌落檢測電路圖；
[0032]圖3為本發(fā)明所述適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)的模塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0034]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0035]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0036]如圖3所示，一種適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)，包括:
[0037]電源單元1，用以輸出電流；
[0038]電流保護(hù)單元2，電流保護(hù)單元2的電流輸入端連接電源單元1，用以輸出電流；
[0039]功率放大器5，功率放大器5的電流輸入端連接電流保護(hù)單元2的電流輸出端，用以輸出功率；
[0040]電壓保護(hù)單元3，連接電流保護(hù)單元2的電壓輸出端，用以采集電流保護(hù)單元2的輸出電壓，并輸出電壓；
[0041]控制單元4，控制單元4的電壓采集端連接電壓保護(hù)單元3，控制單元4的控制端連接電流保護(hù)單元2的控制端，控制單元4的信號(hào)輸出端連接功率放大器5的信號(hào)輸入端，用以根據(jù)電壓控制電流保護(hù)單元2的開啟或關(guān)斷以及功率放大器5輸出相應(yīng)的功率。
[0042]在本實(shí)施例中通過控制單元4可取動(dòng)態(tài)范圍較大電源的輸出功率較高值，盡可能的挖掘電源潛力，最大的優(yōu)化電源利用率；通過兩個(gè)保護(hù)單元同時(shí)保護(hù)了電壓和電流；保護(hù)單元之間相互保護(hù)，使系統(tǒng)更加安全。
[0043]本實(shí)施例不但可應(yīng)用于外部的供電系統(tǒng)，而且在實(shí)際使用中，可在系統(tǒng)中對(duì)外部供電進(jìn)行濾波，去耦處理，以保證在系統(tǒng)工作時(shí)不至于產(chǎn)生較大的紋波，對(duì)后級(jí)的控制系統(tǒng)造成誤判。因此在本實(shí)施例中，可在電源單元I部分，加入了多量級(jí)的電容進(jìn)行逐步平滑濾波，并增加電感控制紋波電流。
[0044]本實(shí)施例與傳統(tǒng)的功率控制系統(tǒng)的區(qū)別還體現(xiàn)在:同時(shí)使用電壓保護(hù)單元3和電流保護(hù)單元2，電流保護(hù)部分對(duì)供電電源進(jìn)行保護(hù)，電壓保護(hù)部分對(duì)電流保護(hù)單元2進(jìn)行保護(hù)的同時(shí)，且可間接的保護(hù)電源單元I。
[0045]在優(yōu)選的實(shí)施例中，電流保護(hù)單元2采用帶有反饋的控制電路，用以使輸出的電流在預(yù)設(shè)電流閾值范圍內(nèi)。
[0046]在本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)電流閾值范圍的最大值取電源單元I的統(tǒng)計(jì)的較大值而不是傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)最小值，這就能盡可能的挖掘了電源系統(tǒng)的供電能力，即使在極限重載(短路)的情況下，電流仍舊不至于無限增加。另外，電流保護(hù)單元2是受控于控制單元4，根據(jù)電壓控制電流保護(hù)單元2的開啟或關(guān)斷，這將為系統(tǒng)節(jié)省較多的能量，使系統(tǒng)處于低功耗狀態(tài)。
[0047]在優(yōu)選的實(shí)施例中，控制單元4包括:
[0048]檢測電路41，檢測電路41的電壓輸入端形成控制單元4的電壓采集端，連接電壓保護(hù)單元3，用以檢測電壓是否跌落，并輸出檢測結(jié)果。
[0049]在優(yōu)選的實(shí)施例中，控制單元4還包括:
[0050]單片機(jī)45，連接檢測電路41，用以根據(jù)檢測結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。
[0051]在優(yōu)選的實(shí)施例中，單片機(jī)45中預(yù)設(shè)有多個(gè)固定間隔幅度的控制信號(hào)。
[0052]在本實(shí)施例中采用放寬電流保護(hù)閾值，使用電壓檢測，并通過內(nèi)部靈活的單片機(jī)45自控制發(fā)送信號(hào)幅度的方式，自適應(yīng)了電源系統(tǒng)，挖掘供電系統(tǒng)的最大潛力，并保護(hù)了供電系統(tǒng)。
[0053]在優(yōu)選的實(shí)施例中，控制單元4還包括:
[0054]數(shù)字邏輯電路42，數(shù)字邏輯電路42的信號(hào)輸入端連接單片機(jī)45的控制信號(hào)輸出端，數(shù)字邏輯電路42的第一信號(hào)輸出端形成控制單元4的控制端，連接電流保護(hù)單元2的控制端，用以控制電流保護(hù)單元2的開啟或關(guān)斷，并輸出數(shù)字信號(hào)。
[0055]在優(yōu)選的實(shí)施例中，控制單元4還包括:
[0056]模數(shù)轉(zhuǎn)換電路43，連接數(shù)字邏輯電路42的數(shù)字信號(hào)輸出端，用以將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并輸出。
[0057]在優(yōu)選的實(shí)施例中，控制單元4還包括:
[0058]輸出放大器44，連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路43的模擬信號(hào)輸出端，輸出放大器44的模擬信號(hào)輸出端形成控制單元4的信號(hào)輸出端，連接功率放大器5的信號(hào)輸入端，輸出放大器44的數(shù)字信號(hào)輸入端連接數(shù)字邏輯電路42的第二信號(hào)輸出，用以將模擬信號(hào)放大并發(fā)送至功率放大器5，以控制模擬信號(hào)的輸出幅度。
[0059]在優(yōu)選的實(shí)施例中，檢測電路41用以判斷電壓是否跌落至預(yù)設(shè)電壓閾值，并輸出檢測結(jié)果。
[0060]在優(yōu)選的實(shí)施例中，當(dāng)電壓跌落至預(yù)設(shè)電壓閾值，檢測電路41輸出中斷信號(hào)至單片機(jī)45。
[0061 ] 在本實(shí)施例中考慮預(yù)設(shè)電流閾值最大值取電源系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)較大值，對(duì)于一些不同的要求的供電電源，供電系統(tǒng)保證能夠推出相應(yīng)的功率，故方案中增加了電壓保護(hù)部分。電壓保護(hù)單元3不但可保護(hù)電流保護(hù)部分本身，而且可間接的采集供電系統(tǒng)的電壓值。電阻分壓采集電流保護(hù)單元輸出的供電電壓，并經(jīng)過濾波連接到單片機(jī)45的中斷引腳上。當(dāng)發(fā)生輸出電流較大，導(dǎo)致供電系統(tǒng)電壓跌落時(shí)，電壓保護(hù)單元3采集到閾值信號(hào)，并送入至控制單元4，控制單元4的檢測電路41將產(chǎn)生中斷信號(hào)送往單片機(jī)45，并進(jìn)行后續(xù)的處理。
[0062]若電壓未跌落至預(yù)設(shè)電壓閾值，單片機(jī)45通過數(shù)字邏輯電路42產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路43及輸出放大器44，最終經(jīng)功率放大器5輸入至負(fù)載。電流保護(hù)單元2可直接作用于功率放大器5，并受控于單片機(jī)45的數(shù)字邏輯部分，而電壓保護(hù)單元3所采集的信號(hào)將送往單片機(jī)45進(jìn)行處理。當(dāng)電壓跌落中斷產(chǎn)生，單片機(jī)45將通過數(shù)字邏輯電路42對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路43之后的信號(hào)放大電路的放大倍數(shù)進(jìn)行控制，從而控制輸出信號(hào)的幅度，當(dāng)輸出信號(hào)幅度降低，到達(dá)負(fù)載的信號(hào)也就相應(yīng)的降低，此時(shí)，負(fù)載消耗的功率也就減少，最終達(dá)到了保護(hù)供電系統(tǒng)的目的。
[0063]當(dāng)電壓跌落中斷發(fā)生后，單片機(jī)45可以采用靈活的調(diào)節(jié)方式對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。如可以將發(fā)送信號(hào)幅度劃分為多個(gè)檔，每個(gè)檔之間的間隔可以靈活的控制，如3dB或者
1.5dB—個(gè)檔位。單片機(jī)45控制發(fā)送信號(hào)每次降低固定的檔次或者采用開始階段以大間隔降低發(fā)送幅度，后面采用小間隔降低發(fā)送幅度的策略，這樣，即保證了系統(tǒng)收斂的速度(以最快速度將發(fā)送信號(hào)降低到供電系統(tǒng)可以承受的范圍)，又保證不至于將發(fā)送信號(hào)降的過低。采用軟件算法的方式控制發(fā)送信號(hào)幅度，將使系統(tǒng)更具靈活性。
[0064]本技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)有:可以取動(dòng)態(tài)范圍較大電源的輸出功率較高值，盡可能的挖掘電源潛力，最優(yōu)化電源利用率；同時(shí)保護(hù)了電壓和電流；保護(hù)單元之間相互保護(hù)，系統(tǒng)更加安全；能夠自適應(yīng)環(huán)境變化，通過調(diào)節(jié)發(fā)送信號(hào)幅度的方式適應(yīng)負(fù)載和電源情況；采用軟硬件組合的方式能夠適應(yīng)較大動(dòng)態(tài)范圍電源的實(shí)際情況，更加靈活；增加了對(duì)后級(jí)系統(tǒng)部分電路的單獨(dú)控制。
[0065]以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識(shí)到凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 電源單元，用以輸出電流； 電流保護(hù)單元，所述電流保護(hù)單元的電流輸入端連接所述電源單元，用以輸出所述電流； 功率放大器，所述功率放大器的電流輸入端連接所述電流保護(hù)單元的電流輸出端，用以輸出功率； 電壓保護(hù)單元，連接所述電流保護(hù)單元的電壓輸出端，用以采集所述電流保護(hù)單元的輸出電壓，并輸出所述電壓； 控制單元，所述控制單元的電壓采集端連接所述電壓保護(hù)單元，所述控制單元的控制端連接所述電流保護(hù)單元的控制端，所述控制單元的信號(hào)輸出端連接所述功率放大器的信號(hào)輸入端，用以根據(jù)所述電壓控制所述電流保護(hù)單元的開啟或關(guān)斷以及所述功率放大器輸出相應(yīng)的功率。2.如權(quán)利要求1所述適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電流保護(hù)單元采用帶有反饋的控制電路，用以使輸出的所述電流在預(yù)設(shè)電流閾值范圍內(nèi)。3.如權(quán)利要求1所述適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元包括: 檢測電路，所述檢測電路的電壓輸入端形成所述控制單元的電壓采集端，連接所述電壓保護(hù)單元，用以檢測所述電壓是否跌落，并輸出檢測結(jié)果。4.如權(quán)利要求3所述適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元還包括: 單片機(jī)，連接所述檢測電路，用以根據(jù)所述檢測結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。5.如權(quán)利要求4所述適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機(jī)中預(yù)設(shè)有多個(gè)固定間隔幅度的控制信號(hào)。6.如權(quán)利要求5所述適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元還包括: 數(shù)字邏輯電路，所述數(shù)字邏輯電路的信號(hào)輸入端連接所述單片機(jī)的控制信號(hào)輸出端，所述數(shù)字邏輯電路的第一信號(hào)輸出端形成所述控制單元的控制端，連接所述電流保護(hù)單元的控制端，用以控制所述電流保護(hù)單元的開啟或關(guān)斷，并輸出數(shù)字信號(hào)。7.如權(quán)利要求6所述適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元還包括: 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，連接所述數(shù)字邏輯電路的數(shù)字信號(hào)輸出端，用以將所述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并輸出。8.如權(quán)利要求7所述適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元還包括: 輸出放大器，連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的模擬信號(hào)輸出端，所述輸出放大器的模擬信號(hào)輸出端形成所述控制單元的信號(hào)輸出端，連接所述功率放大器的信號(hào)輸入端，所述輸出放大器的數(shù)字信號(hào)輸入端連接所述數(shù)字邏輯電路的第二信號(hào)輸出，用以將所述模擬信號(hào)放大并發(fā)送至所述功率放大器，以控制所述模擬信號(hào)的輸出幅度。9.如權(quán)利要求4所述適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測電路用以判斷所述電壓是否跌落至預(yù)設(shè)電壓閾值，并輸出檢測結(jié)果。10.如權(quán)利要求9所述適用于動(dòng)態(tài)電源的自適應(yīng)功率控制系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述電壓跌落至預(yù)設(shè)電壓閾值，所述檢測電路輸出中斷信號(hào)至所述單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】H02M7/06GK106033937SQ201510109716
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月12日
【發(fā)明人】陳成, 何巍, 潘宇, 潘波
【申請人】鉅泉光電科技(上海)股份有限公司