CN101577500A - 一种液压伺服控制器用稳压电源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液压伺服控制器用稳压电源。其技术方案是：集成稳压芯片7815[U1]和7915[U5]的输入端VIN分别与相应的整流滤波电路输出端±27V相连，该输出端VOUT分别输出±15V电压；集成稳压芯片7810[U2]和7910[U6]的输入端VIN分别与相应的±15V相连，该输出端VOUT分别输出±10V电压；集成稳压芯片7805[U3]和7905[U7]的输入端VIN分别与相应的±10V相连，该输出端VOUT分别输出±5V电压；集成稳压芯片LM317[U4]和LM337[U8]的输入端VIN分别与相应的整流滤波电路输出端±27V相连，该输出端VOUT分别输出0～±24V电压。本发明同时提供±15V、±10V、±5V和0～±24V稳定电压源，具有信号精度高、结构简单和可靠性高的优点。
Description
技术领域
本发明属于稳压电源技术领域。具体涉及一种液压伺服控制器用稳压电源。
背景技术
液压伺服控制器用于对给定信号进行运算处理后驱动液压伺服系统中的伺服阀或比例阀，并对传感器信号进行调理转换，是液压伺服系统的关键部件。由于液压伺服控制器是一种高精度的信号处理仪器，其内部包含有运算放大器、功率放大器、波形发生器等不同元件。这些电子元器件要求电源必须同时提供±15V、±10V、±5V和0～±24V的不同电压源，并对电源信号精度、稳定性和可靠性有着极高的要求。现有的稳压电源应用在液压伺服系统控制及测试方面存在以下几个方面的问题：
(1)仅能提供+5V、+10V、-5V和0～+15V电压源，未能同时提供±15V、±10V、±5V和0～±24V电压源；
(2)普遍采用开关电源作为伺服控制器电源，虽然开关电源体积较小，但其波纹系数较大，信号精度低，容易对伺服控制器信号带来干扰；
(3)电源稳压功能一般采用分立的器件实现，结构复杂，输出信号的稳定性差，达不到液压伺服控制器的要求；
(4)当外接负载短路时，电源内部元件容易烧毁。
发明内容
本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种能同时提供±15V、±10V、±5V和0～±24V信号的精度高、结构简单、可靠性强的液压伺服控制器用稳压电源。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：将220V交流电与变压器相连，变压器与整流滤波电路相连，整流滤波电路输出端+27V与集成稳压芯片7815的输入端VIN相连，集成稳压芯片7815的输出端VOUT输出+15V电压；集成稳压芯片7810的输入端VIN与+15V相连，集成稳压芯片7810的输出端VOUT输出+10V电压；集成稳压芯片7805的输入端VIN与+10V相连，集成稳压芯片7805的输出端VOUT输出+5V电压；整流滤波电路输出端+27V与集成稳压芯片LM317的输入端VIN相连，集成稳压芯片LM317的输出端VOUT输出0～+24V电压。
整流滤波电路输出端-27V与集成稳压芯片7915的输入端VIN相连，集成稳压芯片7915的输出端VOUT输出-15V电压；集成稳压芯片7910的输入端VIN与-15V相连，集成稳压芯片7910的输出端VOUT输出-10V电压；集成稳压芯片7905的输入端VIN与-10V相连，集成稳压芯片7905的输出端VOUT输出-5V电压；整流滤波电路输出端-27V与集成稳压芯片LM337的输入端VIN相连，集成稳压芯片LM337的输出端VOUT输出0～-24V电压。
本技术方案中：集成稳压芯片7815的输入端VIN还与电容C1的一端相连，集成稳压芯片7815的输出端VOUT还与电容C2和二极管D1的一端相连，电容C1、电容C2和二极管D1的另一端及集成稳压芯片7815的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
集成稳压芯片7810的输入端VIN与电容C3的一端相连，集成稳压芯片7810的输出端VOUT与电容C4和二极管D2的一端相连，电容C3、电容C4和二极管D2的另一端及集成稳压芯片7810的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
集成稳压芯片7805的输入端VIN与电容C5的一端相连，集成稳压芯片7805的输出端VOUT与电容C6和二极管D3的一端相连，电容C5、电容C6和二极管D3的另一端及集成稳压芯片7805的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
集成稳压芯片LM317的输入端VIN与电容C7的一端相连，集成稳压芯片LM317的输出端VOUT与电阻R2、二极管D4和电容C9的一端相连，集成稳压芯片LM317的调整端ADJ与可调电阻R1、电容C8、电阻R2和二极管D4相连，电容C7、电容C8、电容C9和可调电阻R1的另一端与整流滤波电路接地端GND相连。集成稳压芯片LM317的输出电压由可调电阻R1和电阻R2的阻值共同决定，计算公式为：输出电压＝1.25(1+R1/R2)。电阻R2选用220欧姆的高精度金属膜电阻，改变可调电阻R1阻值的大小，输出电压将在0～+24V之间变化。电容C7用于提供旁路电流，从而改善滤波效果。电容C8用于降低调节可调电阻R1时所产生的波纹。电容C9用于改善输出电压的响应特性。这种多个电容和电阻所组成的滤波电路，能够保证波纹电压不超过2mV。
集成稳压芯片7915的输入端VIN与电容C10的一端相连，集成稳压芯片7915的输出端VOUT与电容C11和二极管D5的一端相连，电容C10、电容C11和二极管D5的另一端及集成稳压芯片7915的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
集成稳压芯片7910的输入端VIN与电容C12的一端相连，集成稳压芯片7910的输出端VOUT与电容C13和二极管D6的一端相连，电容C12、电容C13和二极管D6的另一端及集成稳压芯片7910的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
集成稳压芯片7905的输入端VIN与电容C14的一端相连，集成稳压芯片7905的输出端VOUT与电容C15和二极管D7的一端相连，电容C14、电容C15和二极管D7的另一端及集成稳压芯片7905的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
集成稳压芯片LM337的输入端VIN与电容C16的一端相连，集成稳压芯片LM337的输出端VOUT与电阻R4、二极管D8和电容C18的一端相连，集成稳压芯片LM337的调整端ADJ与可调电阻R3、电容C17、电阻R4和二极管D8相连，电容C16、电容C17、电容C18和可调电阻R3的另一端与整流滤波电路接地端GND相连。集成稳压芯片LM337的输出电压由可调电阻R3和电阻R4的阻值共同决定，计算公式为：输出电压＝-1.25(1+R3/R4)。电阻R4选用220欧姆的高精度金属膜电阻，改变可调电阻R3阻值的大小，输出电压将在0～-24V之间变化。电容C16用于提供旁路电流，从而改善滤波效果。电容C17用于降低调节可调电阻R3时所产生的波纹。电容C18用于改善输出电压的响应特性。这种多个电容和电阻所组成的滤波电路，能够保证波纹电压不超过2mV。
上述各个集成稳压芯片最大输出电流可达到1.5安培，足以驱动伺服控制器所控制的大电流伺服阀和比例阀。集成稳压芯片均采用直插式封装，芯片表面装配散热片，保证在大电流状态下工作时的芯片散热效果。
为了防止外接负载短路时损坏稳压电源，在±15V、±10V、±5V和0～±24V输出电源VOUT和地之间连接有二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7和D8。当外接负载短路或反接时，二极管能够起到保护电源的作用。
由于采用上述技术方案，本发明完全满足液压伺服控制器中的运算放大器、功率放大器和波形发生器多种有源器件对±15V、±10V和±5V电源的需求，以及液压伺服控制器内部的比例、积分和微分电路对0～±24V范围内某个稳定电压源的需求，保证了液压伺服控制器的输出信号质量和液压伺服系统控制精度。具体表现在：
1、采用集成稳压芯片得到±15V、±10V、±5V和0～±24V共8种不同的稳定电压源；
2、采用多个电容和电阻构成滤波电路，波纹电压不超过2mV，提高了信号精度；
3、由于主要功能由各个集成稳压芯片实现，因此电路整体集成度高，结构简单；
4、各个电源通道和地之间连接有二极管，当外接负载短路时不会烧毁电源，可靠性高。
因此，本发明不仅能够同时提供±15V、±10V、±5V和0～±24V稳定电压源，且具有信号精度高、结构简单和可靠性高的优点。
附图说明
图1为本发明的一种电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，并非对保护范围的限制。
液压伺服控制器中一般包含有运算放大器、功率放大器和波形发生器多种有源器件，这些元器件(如TL084、OPA547、MAX038等)需要使用±15V、±10V和±5V的电源，并要求电源波纹系数低，稳定性好，否则将影响液压伺服控制器的输出信号质量，从而导致液压伺服系统控制精度下降。另外，在液压伺服控制器内部的比例、积分和微分电路中，还需要0～±24V范围内某个稳定电压源。因此，和液压伺服控制器所配套的电源应当能够同时提供±15V、±10V、±5V和0～±24V稳压电信号。
一种液压伺服控制器用稳压电源，如图1所示：将220V交流电与变压器相连，变压器与整流滤波电路相连，整流滤波电路输出端+27V与集成稳压芯片7815U1的输入端VIN相连，集成稳压芯片7815U1的输出端VOUT输出+15V电压；集成稳压芯片7810U2的输入端VIN与+15V相连，集成稳压芯片7810U2的输出端VOUT输出+10V电压；集成稳压芯片7805U3的输入端VIN与+10V相连，集成稳压芯片7805U3的输出端VOUT输出+5V电压；整流滤波电路输出端+27V与集成稳压芯片LM317U4的输入端VIN相连，集成稳压芯片LM317U4的输出端VOUT输出0～+24V电压。
整流滤波电路输出端-27V与集成稳压芯片7915U5的输入端VIN相连，集成稳压芯片7915U5的输出端VOUT输出-15V电压；集成稳压芯片7910U6的输入端VIN与-15V相连，集成稳压芯片7910U6的输出端VOUT输出-10V电压；集成稳压芯片7905U7的输入端VIN与-10V相连，集成稳压芯片7905U7的输出端VOUT输出-5V电压；整流滤波电路输出端-27V与集成稳压芯片LM337U8的输入端VIN相连，集成稳压芯片LM337U8的输出端VOUT输出0～-24V电压。
在本具体实施方式中：集成稳压芯片7815U1的输入端VIN还与电容C1的一端相连，集成稳压芯片7815U1的输出端VOUT还与电容C2和二极管D1的一端相连，电容C1、电容C2和二极管D1的另一端及集成稳压芯片7815U1的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
集成稳压芯片7810U2的输入端VIN与电容C3的一端相连，集成稳压芯片7810U2的输出端VOUT与电容C4和二极管D2的一端相连，电容C3、电容C4和二极管D2的另一端及集成稳压芯片7810U2的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
集成稳压芯片7805U3的输入端VIN与电容C5的端相连，集成稳压芯片7805U3的输出端VOUT与电容C6和二极管D3的一端相连，电容C5、电容C6和二极管D3的另一端及集成稳压芯片7805U3的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
集成稳压芯片LM317U4的输入端V1N与电容C7的一端相连，集成稳压芯片LM317U4的输出端VOUT与电阻R2、二极管D4和电容C9的一端相连，集成稳压芯片LM317U4的调整端ADJ与可调电阻R1、电容C8、电阻R2和二极管D4相连，电容C7、电容C8、电容C9和可调电阻R1的另一端与整流滤波电路接地端GND相连。集成稳压芯片LM317U4的输出电压由可调电阻R1和电阻R2的阻值共同决定，计算公式为：输出电压＝1.25(1+R1/R2)。电阻R2选用220欧姆的高精度金属膜电阻，改变可调电阻R1阻值的大小，输出电压将在0～+24V之间变化。电容C7用于提供旁路电流，从而改善滤波效果。电容C8用于降低调节可调电阻R1时所产生的波纹。电容C9用于改善输出电压的响应特性。这种多个电容和电阻所组成的滤波电路，能够保证波纹电压不超过2mV。
集成稳压芯片7915U5的输入端VIN与电容C10的一端相连，集成稳压芯片7915U5的输出端VOUT与电容C11和二极管D5的一端相连，电容C10、电容C11和二极管D5的另一端及集成稳压芯片7915U5的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
集成稳压芯片7910U6的输入端VIN与电容C12的一端相连，集成稳压芯片7910U6的输出端VOUT与电容C13和二极管D6的一端相连，电容C12、电容C13和二极管D6的另一端及集成稳压芯片7910U6的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
集成稳压芯片7905U7的输入端VIN与电容C14的一端相连，集成稳压芯片7905U7的输出端VOUT与电容C15和二极管D7的一端相连，电容C14、电容C15和二极管D7的另一端及集成稳压芯片7905U7的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
集成稳压芯片LM337U8的输入端VIN与电容C16的一端相连，集成稳压芯片LM337U8的输出端VOUT与电阻R4、二极管D8和电容C18的一端相连，集成稳压芯片LM337U8的调整端ADJ与可调电阻R3、电容C17、电阻R4和二极管D8相连，电容C16、电容C17、电容C18和可调电阻R3的另一端与整流滤波电路接地端GND相连。集成稳压芯片LM337U8的输出电压由可调电阻R3和电阻R4的阻值共同决定，计算公式为：输出电压＝-1.25(1+R3/R4)。电阻R4选用220欧姆的高精度金属膜电阻，改变可调电阻R3阻值的大小，输出电压将在0～-24V之间变化。电容C16用于提供旁路电流，从而改善滤波效果。电容C17用于降低调节可调电阻R3时所产生的波纹。电容C18用于改善输出电压的响应特性。这种多个电容和电阻所组成的滤波电路，能够保证波纹电压不超过2mV。
上述各个集成稳压芯片最大输出电流可达到1.5安培，足以驱动伺服控制器所控制的大电流伺服阀和比例阀。集成稳压芯片均采用直插式封装，芯片表面装配散热片，保证在大电流状态下工作时的芯片散热效果。
为了防止外接负载短路时损坏稳压电源，在±15V、±10V、±5V和0～±24V输出电源VOUT和地之间连接有二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7和D8。当外接负载短路或反接时，二极管能够起到保护电源的作用。
本具体实施方式不仅能够同时提供±15V、±10V、±5V和0～±24V稳定电压源，且具有信号精度高、结构简单和可靠性高的优点。具体表现在：
1、采用集成稳压芯片得到±15V、±10V、±5V和0～±24V共8种不同的稳定电压源；
2、采用多个电容和电阻构成滤波电路，波纹电压不超过2mV，提高了信号精度；
3、由于主要功能由各个集成稳压芯片实现，因此电路整体集成度高，结构简单；
4、各个电源通道和地之间连接有二极管，当外接负载短路时不会烧毁电源，可靠性高。
本具体实施方式完全满足液压伺服控制器中的运算放大器、功率放大器和波形发生器多种有源器件对±15V、±10V和±5V电源的需求和液压伺服控制器内部的比例、积分和微分电路对0～±24V范围内某个稳定电压源的需求，保证了液压伺服控制器的输出信号质量和液压伺服系统控制精度。
Claims (9)
1、一种液压伺服控制器用稳压电源，220V交流电与变压器相连，变压器与整流滤波电路相连，其特征在于：整流滤波电路输出端+27V与集成稳压芯片7815[U1]的输入端VIN相连，集成稳压芯片7815[U1]的输出端VOUT输出+15V电压；集成稳压芯片7810[U2]的输入端VIN与+15V相连，集成稳压芯片7810[U2]的输出端VOUT输出+10V电压；集成稳压芯片7805[U3]的输入端VIN与+10V相连，集成稳压芯片7805[U3]的输出端VOUT输出+5V电压；整流滤波电路输出端+27V与集成稳压芯片LM317[U4]的输入端VIN相连，集成稳压芯片LM317[U4]的输出端VOUT输出0～+24V电压；
整流滤波电路输出端-27V与集成稳压芯片7915[U5]的输入端VIN相连，集成稳压芯片7915[U5]的输出端VOUT输出-15V电压；集成稳压芯片7910[U6]的输入端VIN与-15V相连，集成稳压芯片7910[U6]的输出端VOUT输出-10V电压；集成稳压芯片7905[U7]的输入端VIN与-10V相连，集成稳压芯片7905[U7]的输出端VOUT输出-5V电压；整流滤波电路输出端-27V与集成稳压芯片LM337[U8]的输入端VIN相连，集成稳压芯片LM337[U8]的输出端VOUT输出0～-24V电压。
2、根据权利要求1所述的液压伺服控制器用稳压电源，其特征在于所述的集成稳压芯片7815[U1]的输入端VIN与电容C1的一端相连，集成稳压芯片7815[U1]的输出端VOUT与电容C2和二极管D1的一端相连，电容C1、电容C2和二极管D1的另一端及集成稳压芯片7815[U1]的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
3、根据权利要求1所述的液压伺服控制器用稳压电源，其特征在于所述的集成稳压芯片7810[U2]的输入端VIN与电容C3的一端相连，集成稳压芯片7810[U2]的输出端VOUT与电容C4和二极管D2的一端相连，电容C3、电容C4和二极管D2的另一端及集成稳压芯片7810[U2]的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
4、根据权利要求1所述的液压伺服控制器用稳压电源，其特征在于所述的集成稳压芯片7805[U3]的输入端VIN与电容C5的一端相连，集成稳压芯片7805[U3]的输出端VOUT与电容C6和二极管D3的一端相连，电容C5、电容C6和二极管D3的另一端及集成稳压芯片7805[U3]的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
5、根据权利要求1所述的液压伺服控制器用稳压电源，其特征在于所述的集成稳压芯片LM317[U4]的输入端VIN与电容C7的一端相连，集成稳压芯片LM317[U4]的输出端VOUT与电阻R2、二极管D4和电容C9的一端相连，集成稳压芯片LM317[U4]的调整端ADJ与可调电阻R1、电容C8、电阻R2和二极管D4相连，电容C7、电容C8、电容C9和可调电阻R1的另一端与整流滤波电路接地端GND相连。
6、根据权利要求1所述的液压伺服控制器用稳压电源，其特征在于所述的集成稳压芯片7915[U5]的输入端VIN与电容C10的一端相连，集成稳压芯片7915[U5]的输出端VOUT与电容C11和二极管D5的一端相连，电容C10、电容C11和二极管D5的另一端及集成稳压芯片7915[U5]的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
7、根据权利要求1所述的液压伺服控制器用稳压电源，其特征在于所述的集成稳压芯片7910[U6]的输入端VIN与电容C12的一端相连，集成稳压芯片7910[U6]的输出端VOUT与电容C13和二极管D6的一端相连，电容C12、电容C13和二极管D6的另一端及集成稳压芯片7910[U6]的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
8、根据权利要求1所述的液压伺服控制器用稳压电源，其特征在于所述的集成稳压芯片7905[U7]的输入端VIN与电容C14的一端相连，集成稳压芯片7905[U7]的输出端VOUT与电容C15和二极管D7的一端相连，电容C14、电容C15和二极管D7的另一端及集成稳压芯片7905[U7]的接地端GND分别与整流滤波电路接地端GND相连。
9、根据权利要求1所述的液压伺服控制器用稳压电源，其特征在于所述的集成稳压芯片LM337[U8]的输入端VIN与电容C16的一端相连，集成稳压芯片LM337[U8]的输出端VOUT与电阻R4、二极管D8和电容C18的一端相连，集成稳压芯片LM337[U8]的调整端ADJ与可调电阻R3、电容C17、电阻R4和二极管D8相连，电容C16、电容C17、电容C18和可调电阻R3的另一端与整流滤波电路接地端GND相连。
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