CN103166463A - 一种多通道可调直流电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道可调直流电源，属于多通道直流电源领域。该直流电源主要包括信号发生电路、功率放大电路、信号提取电路、整流滤波电路、采样电路和控制电路，信号发生电路输出多频带的脉冲信号，该信号经过功率放大电路后进入信号提取电路，信号提取电路将多个频带的信号分别提取出来，然后经整流滤波电路实现各频带信号所对应的直流输出，该输出经采样电路分压并通过控制电路后反馈至信号发生电路，控制电路用于实现电压调节。本发明使用单个变压器即可实现多路可调直流输出，简化了电路设计，同时避免了交叉调节问题。

Description

一种多通道可调直流电源

技术领域

本发明涉及一种多通道可调直流电源，属于多通道直流电源领域。

背景技术

为满足电器设备的要求，往往采用几个独立的DC/DC电源拼合在一起对电器设备进行供电。该方法设计简单，但成本较高、电路复杂，而且会大大增加供电系统的体积和重量，因此多通道直流电源的研发日益受到关注。经过不断研究与探索，出现了多种多通道直流电源的拓扑结构，常用的多通道输出直流电源技术主要有：单变压器多绕组多路输出技术、耦合电感多路输出技术、磁放大器的后置调节技术、同步开关的后置调节技术。

单变压器多绕组多路输出技术采用脉宽调制方式进行精确稳压，但输出不进行反馈调节，只是通过变压器的交叉调节方式对输出电压进行调整。由于变压器存在一定的漏感及绕组电阻，所以交叉调节误差大，输出电压波动比较大。

耦合电感多路输出技术是基于常规的单变压器多绕组多路输出模式进行改进的。与变压器的交叉调节方式相比较，耦合电感的多通道输出直流电源工作稳定，不足之处依然是变压器与耦合电感存在一定的漏感及绕组电阻，存在一定的交叉调节问题。

针对传统多路输出DC/DC变换器的一系列缺陷，研究发现，在辅助输出部分加入磁放大器后级调整模块能够对辅助端的输出电压进行有效调节，从而得到性能较高的辅路输出电压。磁放大器是利用电感能够饱和的特性来实现开关功能，它的作用就相当于一个功率开关器件。虽然磁放大器应用在多路输出变换器中各路输出电压的稳压精度较高，但是磁放大器环路与主输出环路会出现互扰现象，当电路的工作频率较高时，其磁芯损耗较大，所以这种多通道输出直流电源只适用于工作频率较低的场合。

同步开关后置调节技术是对磁放大器后置调节方式的不足加以改善，把后级电路的磁放大器换成了功率开关。其工作原理与磁放大器后置调节方式相同，同样是利用开关管的开关功能对后级的输出电压进行二次调节，以提高输出电压的精确度与稳定性，但这种调节技术的可调范围较窄。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷，而提出一种控制简单、应用灵活的多通道可调直流电源，以满足多路直流输出的使用需要。

该多通道可调直流电源包括信号发生电路、功率放大电路、信号提取电路、整流滤波电路、采样电路和控制电路，其中：信号提取电路包括n个子信号提取电路，整流滤波电路包括n个子整流滤波电路，采样电路包括n个子采样电路，信号发生电路的输出信号经过功率放大电路后进入n个子信号提取电路，n个子信号提取电路的输出依次对应串接n个子整流滤波电路和n个子采样电路，n个子采样电路的输出通过控制电路后反馈至信号发生电路。

进一步地，所述信号发生电路采用单片机或DSP实现，用于输出多频带的脉冲信号；所述功率放大电路采用变压器功率放大电路或放大器功率放大电路；所述子整流滤波电路是由全桥整流电路串接LC低通滤波电路构成；所述子采样电路是通过电阻串联分压实现电压反馈；所述控制电路是通过按键电路实现电压调节，从而控制信号发生电路工作。

作为方案优化，本多通道可调直流电源中还包括显示模块，显示模块与信号发生电路连接，用于显示直流输出电压值。

技术效果：

1、电路中使用单个变压器即可实现多路可调直流输出，大大简化了电路设计。

2、通过调节各频带信号的占空比即可实现各频带相应电压的调节，避免了传统多通道可调直流电源的交叉调节问题，同时还解决了相互干扰、损耗大、调节范围窄等问题。

3、控制简单、灵活，可适用于多种输出场合，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构框图，图中标号名称：1、信号发生电路；2、功率放大电路；3、信号提取电路；4、整流滤波电路；5、采样电路；6、显示模块；7、控制电路。

图2为变压器升压电路原理图。

图3为三种无源滤波器电路原理图，其中：图3（a）为低通滤波器；图3（b）为带通滤波器；图3（c）为高通滤波器。

图4为三种有源滤波器电路原理图，其中：图4（a）为低通滤波器；图4（b）为带通滤波器；图4（c）为高通滤波器。

具体实施方式

本发明多通道可调直流电源的结构如图1所示，主要包括信号发生电路1、功率放大电路2、信号提取电路3、整流滤波电路4、采样电路5和控制电路7，其中：信号提取电路3包括n个子信号提取电路，整流滤波电路4包括n个子整流滤波电路，采样电路5包括n个子采样电路。信号发生电路1输出多频带的脉冲信号，各频带之间无重叠，该脉冲信号进入功率放大电路2进行功率放大，放大后的信号进入n个子信号提取电路进行各频带的信号提取，提取后输出n个不同频带的信号对应进入n个子整流滤波电路，实现各频带信号所对应的直流输出，n个子整流滤波电路的直流输出再对应进入n个子采样电路，实现电压反馈，各反馈输出通过控制电路7后反馈至信号发生电路1，控制电路7用于实现电压调节。本直流电源还包括与信号发生电路1相连的显示模块6，显示模块6用于显示直流输出电压值。

信号发生电路采用单片机或DSP控制脉冲信号的发生，输出的脉冲信号的频率与占空比均可灵活调节，整个信号发生电路简单可靠；子整流滤波电路是由全桥整流电路串接LC低通滤波电路构成，以实现最后的直流输出；子采样电路是通过电阻串联分压实现电压反馈，反馈输出通过控制电路后反馈至信号发生电路的AD端；控制电路是通过按键电路来向信号发生电路传输调压指令，按指令控制信号发生电路工作；显示模块通过液晶屏将直流输出显示于界面上，使整个电源更加直观。对于电压的调节，通过单独调节各频带脉冲信号的占空比即可实现各频带所对应电压值的调节，避免了交叉调节的问题。

根据不同的应用场合，功率放大电路和信号提取电路选用不同的方案：

（一）对于较高直流输出场合，考虑到耐压要求，功率放大电路采用变压器功率放大电路，这里采用如图2所示的变压器升压电路作为功率放大电路，信号提取电路采用如图3所示的无源滤波器电路，在n个子信号提取电路中，第1个是如图3（a）所示的低通滤波器，第n个是如图3（c）所示的高通滤波器，其余的是如图3（b）所示的带通滤波器。

（二）对于输出电压较低场合，功率放大电路采用放大器功率放大电路，信号提取电路与方案（一）相同，也是采用无源滤波器电路。由于放大器输出线性度好，所以可实现较高精度的调压。该种实施方式对功率放大电路的频带要求较宽，跨度大，相对于方案（一），本方案电路较复杂，成本较高。

（三）对于输出电压较低、调压精度要求高的场合，功率放大电路仍采用放大器功率放大电路，信号提取电路采用如图4所示的有源滤波器电路，在n个子信号提取电路中，第1个是如图4（a）所示的低通滤波器，第n个是如图4（c）所示的高通滤波器，其余的是如图4（b）所示的带通滤波器。与无源滤波器相比，有源滤波器滤波效果较好，可以更好地避免由于交叉调节而带来的各输出之间的相互干扰问题。相对于方案（二），本方案精度更高，电路也更复杂，成本也更高。

Claims (7)

1.一种多通道可调直流电源，其特征在于：包括信号发生电路（1）、功率放大电路（2）、信号提取电路（3）、整流滤波电路（4）、采样电路（5）和控制电路（7），其中：信号提取电路（3）包括n个子信号提取电路，整流滤波电路（4）包括n个子整流滤波电路，采样电路（5）包括n个子采样电路，信号发生电路（1）的输出信号经过功率放大电路（2）后进入n个子信号提取电路，n个子信号提取电路的输出依次对应串接n个子整流滤波电路和n个子采样电路，n个子采样电路的输出通过控制电路（7）后反馈至信号发生电路（1）。

2.根据权利要求1所述的多通道可调直流电源，其特征在于：所述信号发生电路（1）采用单片机或DSP实现，用于输出多频带的脉冲信号。

3.根据权利要求1所述的多通道可调直流电源，其特征在于：所述功率放大电路（2）采用变压器功率放大电路或放大器功率放大电路。

4.根据权利要求1所述的多通道可调直流电源，其特征在于：所述子整流滤波电路是由全桥整流电路串接LC低通滤波电路构成。

5.根据权利要求1所述的多通道可调直流电源，其特征在于：所述子采样电路是通过电阻串联分压实现电压反馈。

6.根据权利要求1所述的多通道可调直流电源，其特征在于：所述控制电路（7）是通过按键电路实现电压调节，从而控制信号发生电路（1）工作。

7.根据权利要求1所述的多通道可调直流电源，其特征在于：还包括显示模块（6），显示模块（6）与信号发生电路（1）连接，用于显示直流输出电压值。

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