CN106026698A - 电压可调的数控开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电压可调的数控开关电源，涉及电源领域，包括输入滤波电路、抗电磁干扰电路、整流滤波电路、功率变换电路、输出整流滤波电路、稳压电路、采样电压比较放大电路、参考电压电路、反馈控制电路、比较器电路、PWM产生电路、模数转换电路、可逆计数器和输入电路。本发明提供的电压可调的数控开关电源实现对5～40V范围内电压的步加、步减调节，步进精度为0.2V，并且通过双向反馈电路提高电压稳定性。

Description

电压可调的数控开关电源
技术领域
本发明涉及开关电源领域，特别是涉及电压可调的数控开关电源。
背景技术
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。为了提高功率因数，避免谐波污染，开关电源中通常设置有前级功率因数校正电路和后级直流-直流变换电路，以共同来完成功率变换。
开关电源工作时，在功率因数电路中的开关管关闭的情况下，能量注入到储能电容器里，在功率因数电路中的开关管开启的情况下，停止向储能电容器里存储能量；变换电路中的开关管开启时，从储能电容器中吸取能量，变换电路中的开关管关闭时，停止从储能电容器中吸取能量。
随着电源电子技术的高速发展，普通的开关电源逐渐显示出了其在现代高科技产品设计中的众多不足之处，尤其是开关电源的智能化要求。然而，数字控制开关电源却在这方面突现了优势，数字控制易于采用先进的控制方法和智能控制策略，可以从根本上提高系统的性能指标,减少控制电路的元器件数量，缩小控制板体积，提高系统的抗干扰能力。
发明内容
本发明需要解决的是现有开关电源抗干扰能力差的问题，提供一种电压可调的数控开关电源。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
电压可调的数控开关电源，包括输入滤波电路、抗电磁干扰电路、整流滤波电路、功率变换电路、输出整流滤波电路、稳压电路、采样电压比较放大电路、参考电压电路、反馈控制电路、比较器电路、PWM产生电路、模数转换电路、可逆计数器和输入电路；
输入滤波电路的输出端经抗电磁干扰电路和整流滤波电路与功率变换电路的输入端连接；功率变换电路的输出端分别与输出整流滤波电路和稳压电路连接；输出整流滤波电路的输出端为电压输出端；采样电压比较放大电路的输入端均与输出整流滤波电路和稳压电路的输出端连接；参考电压电路的输出端与采样电压比较放大电路连接；采样电压比较放大电路的输出端经馈控制电路与比较器电路连接；输入电路经可逆计数器与比较器电路连接；比较器电路的输出端经PWM产生电路与功率变换电路连接。
上述方案中，优选的是采样电压比较放大电路包括多路A/D采样电路、比较器和放大器，A/D采样电路的输入端分别与输出整流滤波电路和稳压电路连接；A/D采样电路的输出端与比较器连接；比较器的输出端与放大器连接；比较器还与参考电压电路的输出端连接。
上述方案中，优选的是模数转换电路主要使用型号为ADC6080作为数模转换主要芯片，把模拟信号转为数字信号。
上述方案中，优选的是功率变换电路主要使用集成芯片型号为TOPSwitch-FX，TOPSwitch-FX主要由门驱动级和输出级、控制电压源、带隙基准电压源、频率抖动振荡器、并联调整器/误差放大器、脉宽调整器等主要部分组成。
上述方案中，优选的是输入电路为触摸屏，具有输入和显示功能。
本发明的优点与效果是：
1.本发明能够实现对5～40V范围内电压的步加、步减调节，步进精度为0.2V，并且通过双向反馈电路提高电压稳定性；
2.本发明中的参考电压电路使用CMOS基准电源，从而使其产生的基准电压更加准确，进一步提高比较放大电路中产生的误差信号，从产生更准确的控制信号，现有开关电源电路反馈控制误差大的问题；
3.本发明通过减少反馈控制的误差，从而使得开关电源的输出端的电流或电压更加准确，更加稳定。
附图说明
图1为本发明原理框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
电压可调的数控开关电源，如图1所示，包括输入滤波电路、抗电磁干扰电路、整流滤波电路、功率变换电路、输出整流滤波电路、稳压电路、采样电压比较放大电路、参考电压电路、反馈控制电路、比较器电路、PWM产生电路、模数转换电路、可逆计数器和输入电路。本发明中也可以分为模拟部分和数字控制部分；模拟部分实现开关电源电压的整流、滤波、功率变换、限流保护等功能；数字控制部分主要是通过计数调压控制信号调节PWM占空比来改变电压输出值并控制反馈信号以保持电压输出值的稳定。
输入滤波电路的输出端经抗电磁干扰电路和整流滤波电路与功率变换电路的输入端连接；功率变换电路的输出端分别与输出整流滤波电路和稳压电路连接；输出整流滤波电路的输出端为电压输出端；采样电压比较放大电路的输入端均与输出整流滤波电路和稳压电路的输出端连接；参考电压电路的输出端与采样电压比较放大电路连接；采样电压比较放大电路的输出端经馈控制电路与比较器电路连接；输入电路经可逆计数器与比较器电路连接；比较器电路的输出端经PWM产生电路与功率变换电路连接。
采样电压比较放大电路包括多路A/D采样电路、比较器和放大器，A/D采样电路的输入端分别与输出整流滤波电路和稳压电路连接；A/D采样电路的输出端与比较器连接；比较器的输出端与放大器连接；比较器还与参考电压电路的输出端连接。
模数转换电路主要使用型号为ADC6080作为数模转换主要芯片，把模拟信号转为数字信号。
功率变换电路主要使用集成芯片型号为TOPSwitch-FX，TOPSwitch-FX主要由门驱动级和输出级、控制电压源、带隙基准电压源、频率抖动振荡器、并联调整器/误差放大器、脉宽调整器等主要部分组成。
模拟部分对输入交流市电进行滤波、抗电磁干扰处理、整流、功率变换和稳压等。数字控制部分的数字器件要求提供的电源基本保持不变，但输出电压会随数控调节不断改变，所以开关功率变换次级输出只能在经过稳压处理才能用作内部电源，这里在电压不超过最大值的情况下采用三端稳压器。
开关电源反馈采用输出电压的双向控制。调压控制信号和反馈信号采用比较器作比较放大后送PWM控制器，使两者不会产生冲突，也不会漏掉其中任一控制信号，两者同时控制开关脉冲的占空比来调节和稳定电压。控制信号的电压与输出电压的关系是由PWM控制器实现线性控制，故PWM控制器必须用线性PWM控制器件。
反馈控制电路中，若输出电压偏高，误差放大反馈信号进入比较器经比较输出的电压也偏高。转化后的反馈信号电压与脉冲调制器前置的比较器的计数调压控制电压比较后的电压偏低，导致占空比的宽度变窄，引起输出电压下降；反之亦然。调压控制的原理与反馈控制原理相似，但这里集成在TOP芯片中。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。

Claims (5)

1.电压可调的数控开关电源，其特征在于：包括输入滤波电路、抗电磁干扰电路、整流滤波电路、功率变换电路、输出整流滤波电路、稳压电路、采样电压比较放大电路、参考电压电路、反馈控制电路、比较器电路、PWM产生电路、模数转换电路、可逆计数器和输入电路；
输入滤波电路的输出端经抗电磁干扰电路和整流滤波电路与功率变换电路的输入端连接；功率变换电路的输出端分别与输出整流滤波电路和稳压电路连接；输出整流滤波电路的输出端为电压输出端；采样电压比较放大电路的输入端均与输出整流滤波电路和稳压电路的输出端连接；参考电压电路的输出端与采样电压比较放大电路连接；采样电压比较放大电路的输出端经馈控制电路与比较器电路连接；输入电路经可逆计数器与比较器电路连接；比较器电路的输出端经PWM产生电路与功率变换电路连接。
2.根据权利要求1所述的电压可调的数控开关电源，其特征在于：所述采样电压比较放大电路包括多路A/D采样电路、比较器和放大器，A/D采样电路的输入端分别与输出整流滤波电路和稳压电路连接；A/D采样电路的输出端与比较器连接；比较器的输出端与放大器连接；比较器还与参考电压电路的输出端连接。
3.根据权利要求1所述的电压可调的数控开关电源，其特征在于：所述模数转换电路主要使用型号为ADC6080作为数模转换主要芯片，把模拟信号转为数字信号。
4.根据权利要求1所述的电压可调的数控开关电源，其特征在于：所述功率变换电路主要使用集成芯片型号为TOPSwitch-FX，TOPSwitch-FX主要由门驱动级和输出级、控制电压源、带隙基准电压源、频率抖动振荡器、并联调整器/误差放大器、脉宽调整器等主要部分组成。
5.根据权利要求1所述的电压可调的数控开关电源，其特征在于：所述输入电路为触摸屏，具有输入和显示功能。
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