CN103440008B - 一种输出调压自适应负载电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种输出调压自适应负载电路，其特征在于：包括电源拾取线圈L1、信号拾取线圈L2、整流电路、运算放大器M1以及调压模块M2，L1拾取电源，经过整流电路后送入M2的输入端，M2的输出端连接负载，在M2的反馈端连接有采样电阻R6，在R6与M2的反馈端之间串接有MOS管Q2，MOS管Q2由M1驱动，M1的正相输入端经过电阻R3获取L2所拾取的信号。其显著效果是：电路结构简单，使用安全、方便，输出的电压可以根据负载变化作自适应调整，负载阻值变大时，输出的电压随着变大，负载阻值变小时，输出的电压随着变小，最终保持前端仪器仪表维持在一个相对稳定的工作状态。

Description

一种输出调压自适应负载电路

技术领域

本发明涉及电子电路技术，具体地说，是一种输出调压自适应负载电路。

背景技术

在工业仪表应用过程中，前端的仪器仪表常常需要后端的设备提供电源输入。现有技术中，后端设备电源输出的电压为额定值，而前端仪器仪表由于设备选型不同其负载阻值往往会发生一定的变化。如果负载阻值大，额定的电压输出就不能满足负载设备的功率需求，导致仪器仪表检测失常。如果负载阻值过小，较大的额定电压输出又容易引起过多的剩余功耗，产生热量较多，既不节能，又会影响器件的寿命。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种输出调压自适应负载电路，希望负载阻值变大时，输出的电压随着变大，负载阻值变小时，输出的电压随着变小，最终保持前端仪器仪表维持在一个相对稳定的工作状态。

为达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种输出调压自适应负载电路，其关键在于：包括电源拾取线圈L1、信号拾取线圈L2、整流电路、运算放大器M1以及调压模块M2，其中：

所述电源拾取线圈L1拾取电源，经过整流电路后送入调压模块M2的输入端，调压模块M2的输出端连接负载，在调压模块M2的反馈端连接有采样电阻R6，在采样电阻R6与调压模块M2的反馈端之间串接有MOS管Q2，MOS管Q2由运算放大器M1驱动，该运算放大器M1的正相输入端经过电阻R3获取信号拾取线圈L2所拾取的信号，电阻R3与信号拾取线圈L2的公共端还经电容C7接地，运算放大器M1的反相输入端经电阻R7接地，在运算放大器M1的输出端与反相输入端之间还连接有电容C8，在运算放大器M1的正相输入端和反相输入端之间还连接有电容C9。

前端仪表作为负载，后端仪表对其提供电源，电源拾取线圈L1从后端仪表的电源输出端拾取电源，经过整流滤波后送入调压模块M2中，调压模块M2的输出端为前端仪表供电，前端仪表的等效负载与采样电阻R6组成一个采样回路，向调压模块M2的反馈端提供反馈电源，调压模块M2可以根据反馈端的电源电压值调节其输出电压的大小，达到输出电压自适应负载的目的。

由于在采样电阻R6的采样回路上串接有MOS管Q2，MOS管Q2由运算放大器M1驱动，运算放大器M1输出电压的大小可以控制MOS管Q2的导通电流，运算放大器M1的输出电压可以根据信号拾取线圈L2所拾取的信号等级确定，通常信号为4～20mA的直流信号，信号等级可以对应前端仪表的型号，根据信号等级确定MOS管Q2的钳制电流，从而为调压模块M2的反馈端设定了一个阈值电压，防止电压输出过高损坏前端仪表，提高系统的安全性能。

作为进一步描述，所述整流电路为二极管D1、二极管D2、电容C1以及电容C2组成的倍压整流电路，以满足调压模块M2的输入电压需求。

作为另一种实施方式，所述信号拾取线圈L2与接地端之间串接有MOS管Q1，所述电源拾取线圈L1输出的电压经过电阻R4和电阻R5分压后驱动所述MOS管Q1。通常电源拾取线圈L1拾取的电源信号为方波信号，利用该信号驱动MOS管Q1，从而对信号达到整流的目的。整流后送入运算放大器M1中，可以减少系统功耗。

为了实现运算放大器M1输出信号的调整，所述电阻R7为可变电阻。

作为优选，所述调压模块M2包括电源芯片MCP16301，该芯片的VIN管脚输入的电压经过电阻R1和电阻R2分压后为运算放大器M1供电，从而减化运算放大器M1的供电电路。

本发明的显著效果是：电路结构简单，使用安全、方便，输出的电压可以根据负载变化作自适应调整，负载阻值变大时，输出的电压随着变大，负载阻值变小时，输出的电压随着变小，最终保持前端仪器仪表维持在一个相对稳定的工作状态。

附图说明

图1是本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1所示，一种输出调压自适应负载电路，包括电源拾取线圈L1、信号拾取线圈L2、整流电路、运算放大器M1以及调压模块M2，电源拾取线圈L1实现电源拾取，拾取所得的电源经过整流电路送入调压模块M2的输入端，实施过程中，整流电路为二极管D1、二极管D2、电容C1以及电容C2组成的倍压整流电路，调压模块M2主要选择电源芯片MCP16301，该芯片的外围扩展电路如下：

整流电路的高电平输出端连接在电源芯片MCP16301的VIN管脚上，整流电路的低电平输出端连接在电源芯片的GND管脚上，VIN管脚还经过电容C3接地，VIN管脚与EN管脚连接，EN管脚依次连接电阻R1、二极管D4后与BOOST管脚相连，电阻R1与二极管D4的公共端经电容C6接地，电阻R1与二极管D4的公共端还经稳压二极管D5接地，BOOST管脚与SW管脚之间连接电容C4,SW管脚与二极管D3的负极连接，二极管D3的正极接地，SW管脚还经过电感L3和电容C5接地，电感L3和电容C5的公共端作为一个输出端，调压模块M2的反馈端FB管脚作为另一个输出端，负载设备的电源线即连接在上述两个输出端上，调压模块M2的反馈端FB管脚还经过稳压二极管D6接地。

为了实现反馈电压的采集，在调压模块M2的反馈端连接有采样电阻R6，在采样电阻R6与调压模块M2的反馈端之间串接有MOS管Q2，MOS管Q2由运算放大器M1驱动，该运算放大器M1的正相输入端经过电阻R3获取信号拾取线圈L2所拾取的信号，电阻R3与信号拾取线圈L2的公共端还经电容C7接地，运算放大器M1的反相输入端经电阻R7接地，本例这电阻R7为可变电阻，其阻值可以根据运算放大器M1输出端的电压需求做调整，在运算放大器M1的输出端与反相输入端之间还连接有电容C8，在运算放大器M1的正相输入端和反相输入端之间还连接有电容C9。

为了便于实现运算放大器M1的电源供电，电源芯片MCP16301的VIN管脚输入的电压经过电阻R1和电阻R2分压后为运算放大器M1供电。

为了更好的实现信号处理，所述信号拾取线圈L2与接地端之间串接有MOS管Q1，所述电源拾取线圈L1输出的电压经过电阻R4和电阻R5分压后驱动所述MOS管Q1。

本发明的工作原理是：

利用电源芯片MCP16301自适应调压能力，负载设备的等效电阻与采样电阻R6组成一个采样电路，电阻R6上的电压反馈到电源芯片的反馈端，负载阻值大，则反馈电压小，负载阻值小，则反馈的电压大，调压模块M2可以根据反馈端的电压值调节其输出电压的大小，达到输出电压自适应负载的目的。

本设计的关键在于采样电阻R6中的电流由MOS管Q2限定，而MOS管Q2的驱动电压又是负载设备中的信号转化而来，不同的负载可以对应不同的信号，因此实现电源的匹配。

尽管这里参照本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对电路组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (5)

1.一种输出调压自适应负载电路，其特征在于：包括电源拾取线圈L1、信号拾取线圈L2、整流电路、运算放大器M1以及调压模块M2，其中：

所述电源拾取线圈L1拾取电源，经过整流电路后送入调压模块M2的输入端，调压模块M2的输出端连接负载，在调压模块M2的反馈端连接有采样电阻R6，负载与采样电阻R6组成一个采样回路,在采样电阻R6与调压模块M2的反馈端之间串接有MOS管Q2，MOS管Q2由运算放大器M1驱动，该运算放大器M1的正相输入端经过电阻R3获取信号拾取线圈L2所拾取的信号，电阻R3与信号拾取线圈L2的公共端还经电容C7接地，运算放大器M1的反相输入端经电阻R7接地，在运算放大器M1的输出端与反相输入端之间还连接有电容C8，在运算放大器M1的正相输入端和反相输入端之间还连接有电容C9。

2.根据权利要求1所述的一种输出调压自适应负载电路，其特征在于：所述整流电路为二极管D1、二极管D2、电容C1以及电容C2组成的倍压整流电路。

3.根据权利要求1所述的一种输出调压自适应负载电路，其特征在于：所述信号拾取线圈L2与接地端之间串接有MOS管Q1，所述电源拾取线圈L1输出的电压经过电阻R4和电阻R5分压后驱动所述MOS管Q1。

4.根据权利要求1所述的一种输出调压自适应负载电路，其特征在于：所述电阻R7为可变电阻。

5.根据权利要求1至4任意一条权利要求所述的一种输出调压自适应负载电路，其特征在于：所述调压模块M2包括电源芯片MCP16301，该芯片的VIN管脚输入的电压经过电阻R1和电阻R2分压后为运算放大器M1供电。