CN104242650B - 一种电源电路及电源 - Google Patents
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Abstract
本发明属于稳流控制领域，提供了一种电源电路及电源。在本发明实施例中，通过检测模块、BOOST升压模块、消噪模块、对比模块以及微处理器对电源的输出电流进行检测，斩波处理以及消噪降噪处理，同时通过对比模块将消噪后的直流信号与预设电流值进行比较，并将比较结果发送给所述微处理器，使输出的电流更稳定，同时保证了电源的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于稳流控制领域，尤其涉及一种电源电路及电源。
背景技术
随着电的发现及利用，各种各样的电源也出现在我们的学习、生产、生活和工作中，为人们的物质精神享受奠定了一部分基础。
但是，现在的电源内的电源电路一般输出电流不稳定，时高时低，或者长时间太高，亦或长时间太低，容易造成用电设备的损害，甚至造成人身安全问题。为了稳定电源的输出电流，厂家一般采用廉价的元器件，但是廉价的元器件容易损坏，而稳流电路一般设计在电源内，当稳流电路损坏时，影响电源的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电源电路，以解决现有技术方案中电源输出的电流不稳定，易造成电源使用寿命减短的问题。
本发明实施例提供一种电源电路，与电源连接，用于稳定电源的输出电流，包括检测模块、BOOST升压模块、消噪模块、对比模块以及微处理器；
所述检测模块的输入端连接电源，所述检测模块的输出端连接所述BOOST升压模块的输入端，所述检测模块的受控端连接所述微处理器的输出端，所述检测模块用于根据所述微处理器所输出的控制信号采集电流信号并发送给所述BOOST升压模块；
所述BOOST升压模块的输出端连接所述消噪模块的输入端，所述BOOST升压模块的受控端连接所述微处理器的输出端，所述BOOST升压模块用于根据所述微处理器所输出的控制信号将所述电流信号按照预定的占空比进行斩波处理以得到脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给所述消噪模块；
所述消噪模块的输出端连接所述对比模块的输入端，所述消噪模块用于将所述脉冲信号转换成直流信号并发送给所述对比模块；
所述对比模块的输出端连接所述微处理器的输入端，所述对比模块用于将所述直流信号与预设电流值进行比较，并将比较结果发送给所述微处理器；
所述微处理器的输出端连接所述电源的控制端，所述微处理器根据所述比较结果调节所述电源的输出电流。
所述检测模块包括：
第一开关、第二开关、第一电阻、第一电容以及第一运算放大器；
所述第二开关的输入端为所述检测模块的输入端，所述第二开关的输出端连接所述第一电阻的第一端和所述第一开关的输入端，所述第一开关的受控端和所述第二开关的受控端连接所述微处理器的输出端，所述第一电阻的第二端接地，所述第一开关的输出端连接所述第一电容的第一端和所述第一运算放大器的同相输入端，所述第一电容的第二端接地，所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的输出端为所述检测模块的输出端。
所述BOOST升压模块包括：第三开关和第四开关，所述第三开关的输入端为所述BOOST升压模块的输入端，所述第三开关的输出端连接所述第四开关的输入端，所述第三开关的受控端和所述第四开关的受控端连接所述微处理器的输出端，所述第四开关的输出端接地，所述第三开关的输出端为所述BOOST升压模块的输出端。
所述消噪模块包括：第二电阻和第二电容，所述第二电阻的第一端为所述消噪模块的输入端，所述第二电阻的第二端连接所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端接地，所述第二电阻的第二端为所述消噪模块的输出端。
所述对比模块包括第二比较器，所述第二比较器的同相输入端为所述对比模块的输入端，所述第二比较器的反相输入端为基准电压输入端，所述第二比较器的输出端为所述对比模块的输出端。
所述微处理器为单片机。
所述微处理器为逻辑电路，根据所述电源内功率管的导通与关断信号发出相应的控制信号。
本发明的目的还在于提供一种电源，所述电源包括上述所述的电源电路。
本发明提供的电源电路，通过检测模块、BOOST升压模块、消噪模块、对比模块以及微处理器对电源的输出电流进行检测，斩波处理以及消噪降噪处理，同时通过对比模块将消噪后的直流信号与预设电流值进行比较，并将比较结果发送给所述微处理器，使输出的电流更稳定，同时保证了电源的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种电源电路的模块结构图；
图2是本发明实施例提供的一种电源电路中的检测模块的电路结构图；
图3是本发明实施例提供的一种电源电路的电路结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本发明实施例提供一种电源电路，请参阅图1，与电源100连接，用于稳定电源100的输出电流，包括检测模块101、BOOST升压模块102、消噪模块103、对比模块104以及微处理器105；
检测模块101的输入端连接电源100，检测模块101的输出端连接BOOST升压模块102的输入端，检测模块101的受控端连接微处理器105的输出端，检测模块101用于根据微处理器105所输出的控制信号采集电流信号，并将所述脉冲信号发送给BOOST升压模块102；
BOOST升压模块102的输出端连接消噪模块103的输入端，BOOST升压模块102的受控端连接微处理器105的输出端，BOOST升压模块102用于根据微处理器105的控制信号将电流信号按照预定的占空比进行斩波得到脉冲信号并发送给消噪模块103；
消噪模块103的输出端连接对比模块104的输入端，消噪模块103用于将脉冲信号转换成直流信号并发送给对比模块104；
对比模块104的输出端连接微处理器105的输入端，对比模块104用于将直流信号与预设值进行比较，并将比较结果发送给微处理器105，微处理器105根据比较结果调节输出电流。
检测模块101可以采用电流传感器或者开关、电阻和电容等元件组成的采样电路获取采样电流，检测模块101用于获取系统的平均输入电流Ii。可以通过以下方法获取采样电流，例如通过在低电平脉冲期间采样电流，获得系统的平均输入电流Ii的方法至少有两种，其中一种方法是在低电平脉冲期间的中点时刻采样并保持电感电流；另外一种方法是在整个低电平脉冲期间采样电感电流并积分以获得平均输入电流。
BOOST升压模块102可以通过控制开关的闭合和断开实现斩波运算，BOOST升压模块102用于将输入平均电流Ii按照预定的占空比进行斩波，以获得脉冲形式的Ii*(1-D)信号。其具体的实现方法可以为：在高电平脉冲期间将Ii信号与输出连接，在低电平脉冲期间将输出接地，因此BOOST升压模块102的输出是脉冲信号，其均值与Ii*(1-D)相等。消噪模块103的作用是将BOOST升压模块102输出的脉冲信号转换成直流信号。消噪模块可以采用低通滤波器，低通滤波器由电阻和电容构成。低通滤波器可以是无源滤波器，也可以是有源滤波器。
对比模块104可以采用比较器等比较器件，对比模块104用于接收参考基准电流信号IREF和输出电流的信号Ii*(1-D)信号，并根据二者的相对大小将比较结果发送给微处理器，微处理器调节系统的占空比。具体来说，即当Ii*(1-D)大于IREF时微处理器减小系统的占空比从而减小系统的输入功率，实现限制最大输出电流的目的。
作为本发明一实施例，微处理器105为单片机。
微处理器105也可以为逻辑电路，根据所述电源电路内功率管的导通与关断信号发出相应的控制信号。
微处理器105也可以为可编程逻辑器件，例如复杂可编程逻辑器件（CPLD）或者现场可编程门阵列（FPGA）。
本发明的限制输出电流的原理是微处理器105通过采样电路采样电感电流并通过BOOST升压模块102和消噪模块103来间接地获取输出电流信号，并与基准电流信号比较来实现稳定输出电流功能。
下面描述获取输出电流的原理。对于BOOST升压电路，通常会检测电感电流信号，例如为了稳定输出电流目的或者为了电流模式控制的需要，电感电流即系统的输入电流Ii，因此易于得到输入电流信号Ii。
根据能量守恒原理，输入功率等于输出功率：；其中等式左边代表输入功率，等式右边代表输出功率。因此，可以得到：对于BOOST升压电路, 占空比D为：；因此，可以得到：。
根据上面的等式，对Ii信号按照一定的占空比进行斩波运算，即可得到输出电流信号，然后将输入电流信号与基准电流信号比较来实现稳定输出电流功能。
在本发明实施例中，通过检测模块、BOOST升压模块、消噪模块、对比模块以及微处理器对电源的输出电流进行检测，斩波处理以及消噪降噪处理，同时通过对比模块将消噪后的直流信号与预设电流值进行比较，并将比较结果发送给所述微处理器，使输出的电流更稳定，同时保证了电源的使用寿命。
如图2-图3所示，作为本发明的另一种实施例，检测模块101包括：
第一开关S1、第二开关S2、第一电阻R1、第一电容C1以及第一运算放大器U1；
第二开关S2的输入端为检测模块101的输入端，第二开关S2的输出端连接第一电阻R1的第一端和第一开关S1的输入端，第一开关S1的受控端和第二开关S2的受控端连接微处理器105的输出端，第一电阻R1的第二端接地，第一开关S1的输出端连接第一电容C1的第一端和第一运算放大器U1的同相输入端，第一电容C1的第二端接地，第一运算放大器U1的反相输入端连接第一运算放大器U1的输出端，第一运算放大器U1的输出端为检测模块101的输出端。
BOOST升压模块102包括：第三开关S3和第四开关S4，第三开关S3的输入端为BOOST升压模块102的输入端，第三开关S3的输出端连接第四开关S4的输入端，第三开关S3的受控端和第四开关S4的受控端连接微处理器105的输出端，第四开关S4的输出端接地，第三开关S3的输出端为BOOST升压模块102的输出端。
消噪模块103包括：第二电阻R2和第二电容C2，第二电阻R2的第一端为消噪模块103的输入端，第二电阻R2的第二端连接第二电容C2的第一端，第二电容C2的第二端接地，第二电阻R2的第二端为消噪模块103的输出端。
对比模块104包括第二比较器U2，第二比较器U2的同相输入端为对比模块104的输入端，第二比较器U2的反相输入端为基准电压输入端，第二比较器U2的输出端为对比模块104的输出端。
检测模块101在TON期间，第二开关S2导通，第二开关S2可以选择采用NMOS管，电感电流流过电流检测电阻第一电阻R1，第一电阻R1上的电压包含了输入电流Ii的信息。微处理器105控制在1/2TON的时间点采样第一电阻R1上的电压并保持，则第一电容C1上的电压等于Ii*Rs，此电压经过运算放大器缓冲以便送到BOOST升压模块102继进行处理。
检测模块101输出Ii*Rs，微处理器105控制BOOST升压模块102中的第三开关S3和第四开关S4实现斩波运算，第三开关S3在TOFF期间导通，第四开关S4在TON期间导通。消噪模块103中的第二电阻R2和第二电容C2构成低通滤波器。节点X是斩波运算单元的输出。节点Y是低通滤波器的输出，节点Y的电压等于Ii*Rs*(1-D)，包含了输出电流均值信息，输出电流均值等于Ii*(1-D)。比较器比较节点Y的电压与基准电压的相对大小，当比较器输出为高电平时则减小系统的占空比从而减小系统的输入功率，因此限制了输出电流的均值不超过VREF/Rs。
作为本发明一实施例，本发明实施例还提供了电源电路稳定电源输出电流的方法，包括以下步骤：
A.检测电流信号。方式一：控制采样电路在低电平脉冲期间的中点时刻采样并保持电感电流；方式二：控制采样电路在整个低电平脉冲期间采样电感电流并积分以获得平均输入电流。
B．将电流信号按照预定的占空比进行斩波得到脉冲信号。控制电流信号在高电平脉冲期间与输出端连接，控制电流信号在低电平脉冲期间与地连接。
C．将脉冲信号转换成直流信号。具体地，当直流信号大于预设值时控制电源电路减小占空比以减小输入功率。
D．将直流信号与预设值进行比较并根据比较结果调节输出电流。
本发明实施例还提出了一种电源，该电源包括上述实施例中的电源电路
在本发明实施例中，通过检测模块、BOOST升压模块、消噪模块、对比模块以及微处理器对电源的输出电流进行检测，斩波处理以及消噪降噪处理，同时通过对比模块将消噪后的直流信号与预设电流值进行比较，并将比较结果发送给所述微处理器，使输出的电流更稳定，同时保证了电源的使用寿命。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (7)
1.一种电源电路，与电源连接，用于稳定电源的输出电流，其特征在于，所述电源电路包括检测模块、BOOST升压模块、消噪模块、对比模块以及微处理器；
所述检测模块的输入端连接电源，所述检测模块的输出端连接所述BOOST升压模块的输入端，所述检测模块的受控端连接所述微处理器的输出端，所述检测模块用于根据所述微处理器所输出的控制信号采集电流信号并发送给所述BOOST升压模块；
所述BOOST升压模块的输出端连接所述消噪模块的输入端，所述BOOST升压模块的受控端连接所述微处理器的输出端，所述BOOST升压模块用于根据所述微处理器所输出的控制信号将所述电流信号按照预定的占空比进行斩波处理以得到脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给所述消噪模块；
所述消噪模块的输出端连接所述对比模块的输入端，所述消噪模块用于将所述脉冲信号转换成直流信号并发送给所述对比模块；
所述对比模块的输出端连接所述微处理器的输入端，所述对比模块用于将所述直流信号与预设电流值进行比较，并将比较结果发送给所述微处理器；
所述微处理器的输出端连接所述电源的控制端，所述微处理器根据所述比较结果调节所述电源的输出电流；
所述检测模块包括：
第一开关、第二开关、第一电阻、第一电容以及第一运算放大器；
所述第二开关的输入端为所述检测模块的输入端，所述第二开关的输出端连接所述第一电阻的第一端和所述第一开关的输入端，所述第一开关的受控端和所述第二开关的受控端连接所述微处理器的输出端，所述第一电阻的第二端接地，所述第一开关的输出端连接所述第一电容的第一端和所述第一运算放大器的同相输入端，所述第一电容的第二端接地，所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的输出端为所述检测模块的输出端。
2.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述BOOST升压模块包括：第三开关和第四开关，所述第三开关的输入端为所述BOOST升压模块的输入端，所述第三开关的输出端连接所述第四开关的输入端，所述第三开关的受控端和所述第四开关的受控端连接所述微处理器的输出端，所述第四开关的输出端接地，所述第三开关的输出端为所述BOOST升压模块的输出端。
3.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述消噪模块包括：第二电阻和第二电容，所述第二电阻的第一端为所述消噪模块的输入端，所述第二电阻的第二端连接所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端接地，所述第二电阻的第二端为所述消噪模块的输出端。
4.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述对比模块包括第二比较器，所述第二比较器的同相输入端为所述对比模块的输入端，所述第二比较器的反相输入端为基准电压输入端，所述第二比较器的输出端为所述对比模块的输出端。
5.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述微处理器为单片机。
6.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述微处理器为逻辑电路，根据所述电源内功率管的导通与关断信号发出相应的控制信号。
7.一种电源，其特征在于，所述电源包括如权利要求1-6任一项所述的电源电路。
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