CN107579669A - 一种ac/dc输出电压可调电源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种AC/DC输出电压可调电源，主要包括输入滤波整流模块、功率因数校正模块、DC‑DC变换模块、辅助电源及控制保护模块，单相交流输入分别经输入滤波整流模块、功率因数校正模块、DC‑DC变换模块、输出连接器连接负载，控制保护电路接收外部输入的占空比，并从DC‑DC变换模块输出端采样电压电流，调节DC‑DC变换模块的占空比，调节输出电压。本发明可根据外部输入占空比，宽范围调节输出电压；通过合理设置各功能模块位置，增大电源内部空间，电源散热性能好；每一功能模块外围由金属框固定，并进行灌封，电源抗震效果好，适用于恶劣工作环境。
Description
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种AC/DC输出电压可调电源。
背景技术
AC/DC电源，能使电路中形成恒定电流的装置，具有广泛的运用。在不同的场合，对输出电压的需求不同。为了满足这种需求，通常采用以下两种方法：(1)构建并联电源系统，输出不同电压，但这种方法电源系统复杂，控制难度大，且需要大量的附加电路来实现EMC；(2)搭建输出电压可调的AC/DC电源，但通常输出电压范围较小，且不能根据需要灵活调节输出电压。
此外，开关电源的设计大部分均会采用功能模块就近原理，但目前大部分开关电源中功率流向的设计譬如U字型功率流向，使得电源内部空间较小，散热效果不好，且控制板、驱动板等印制板均是直接焊接在功率板上，这样不适合长时间处于振动状态的场合，譬如舰艇等。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种AC/DC输出电压可调电源，可根据外部输入占空比，灵活宽范围调节输出电压，且输出电压与占空比成线性关系，而且通过设置各功能模块的位置以及固定方式，提高电源散热、抗震性能。
为实现上述技术问题，本发明的目的在于提供一种AC/DC输出电压可调电源，包括机壳以及设置于机壳内部的输入连接器1、输入滤波整流模块2、功率因数校正模块3、DC-DC变换模块4、辅助电源6、输出连接器5和控制保护模块7，所述输入滤波整流模块2输入端经输入连接器1连接单相交流输入，其输出端连接功率因数校正模块3，所述功率因数校正模块3输出端分别连接辅助电源6和DC-DC变换模块4，所述辅助电源6为控制保护模块7提供工作电压，所述DC-DC变换模块4连接输出连接器5；所述控制保护模块7输入端分别接入PMW信号和DC-DC变换模块4的输出端，控制保护模块7输出端连接DC-DC变换模块4，控制保护模块7接收外部PMW信号调节DC-DC变换模块4的占空比，调节输出电压。
具体地说，所述控制保护电路7包括PWM信号变换电路、反馈控制比较电路以及SG3525芯片，所述PMW信号经过PWM信号变换电路变换为电压信号，所述电压信号和输出采样电压输入反馈控制比较电路，反馈控制比较电路输出端连接SG3525芯片补偿端。
具体地说，所述PWM信号变换电路包括光耦U1、电容C1和C2以及电阻R1、R2、R3、R4，所述PWM信号经电阻R1输入到光耦U1的阳极，光耦U2的阴极接地，其集电极接电源电压，其发射极经电阻R2接地、经电阻R3、R4连接反馈控制电路的输入端；电容C1一端连接电阻R3、R4之间的节点，其另一端接地；电容C2一端连接R4与反馈控制电路输入端之间的节点，其另一端接地。
具体地说，反馈控制比较电路包括运算放大器U2A，所述运算放大器U2A正供电端连接电源电压，电容C3一端连接运算放大器U2A正供电端，其另一端接地；运算放大器U2A的同相输入端经电阻R5连接PWM信号变换电路的输出端，其反相输入端连接电源输出端的采样电压信号；运算放大器U2A输出端经电阻R8与芯片SG3525补偿端连接，电容C6并联于运算放大器U2A反相输入端和输出端之间；电阻R7并联于电容C6两端，电阻R6一端连接运算放大器U2A反相输入端，其另一端经电容C5与运算放大器U2A输出端连接，运算放大器U2A负供电端连接-15V电源电压，电容C4一端连接运算放大器U2A负供电端，其另一端接地。
具体地说，所述输入滤波整流模块(2)固定在机壳右侧板8，所述功率因数校正模块(3)固定在机壳底板9，所述DC-DC变换模块4固定在机壳左侧板10，所述控制保护电路7固定在机壳顶板11，每一功能模块外围由金属框固定，并进行灌封。
由以上技术方案可知，本发明提供的一种AC/DC输出电压可调电源，控制保护电路接收外部给定占空比，调节对应输出电压，且输出电压与占空比成线性关系，输出电压范围大；而且将每一个功能模块分别直接独立的固定在每一块机壳板上，并进行灌封，结合各功能模块的设置位置对电源整体进行最优化的结构处理，使其功率流向呈环形，电源内部空间大，散热效果和抗振性较好，适用于恶劣的工作环境。
附图说明
图1是本发明的各功能模块连接图。
图2是本发明中机壳机构示意图。
图3是PWM信号变换电路图。
图4是反馈控制比较电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示的本发明的实施例，包括机壳以及设置于机壳内部的、输入连接器1、输入滤波整流模块/2、功率因数校正模块3、DC-DC变换模块4、辅助电源6、输出连接器/5和控制保护模块7，所述输入滤波整流模块2输入端经输入连接器1连接单相交流输入，其输出端连接功率因数校正模块3，所述功率因数校正模块3输出端分别连接辅助电源6和DC-DC变换模块4，所述辅助电源6为控制保护模块7提供工作电压，所述DC-DC变换模块4连接输出连接器5；所述控制保护模块7输入端分别接入PMW信号和DC-DC变换模块4的输出端，控制保护模块7输出端连接DC-DC变换模块4，控制保护模块7接收外部PMW信号调节DC-DC变换模块4的占空比，调节输出电压。
所述输入滤波整流模块2固定在机壳右侧板8，所述功率因数校正模块3固定在机壳底板9，所述DC-DC变换模块4固定在机壳左侧板10，所述控制保护电路7固定在机壳顶板11。本实施例中，电源内部采取模块化设计，电源稳定性较好，相比传统的各功能模块直接焊接在功率板上的固定方式，本实施例中各功能模块外围先由金属框固定，再进行灌封，更加牢固，更加适用于长时间处于震动状态的场合，譬如车辆、舰艇等。同时，合理统筹安排每一块功能模块的布局，功率流向近似一个环形，电源空间大，散热效果好，且走线路径短。
具体地说，所述控制保护电路7包括PWM信号变换电路、反馈控制比较电路以及SG3525芯片，所述PMW信号经过PWM信号变换电路变换为电压信号，所述电压信号和输出采样电压输入反馈控制比较电路，反馈控制比较电路输出端连接芯片SG3525补偿端。本发明采用经典的控制芯片SG3525产生PWM两路互补的控制信号。芯片SG3525是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片，它简单可靠及使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比，外围电路所用元器件少，通过调节控制输出方波占空比来稳定输出电压。
具体地说，所述PWM信号变换电路包括光耦U1、电容C1和C2以及电阻R1、R2、R3、R4，所述PWM信号经电阻R1输入到光耦U1的阳极，光耦U2的阴极接地，其集电极接12V电源电压，其发射极经电阻R2接地、经电阻R3、R4连接反馈控制电路的输入端；电容C1一端连接电阻R3、R4之间的节点，其另一端接地；电容C2一端连接R4与反馈控制电路输入端之间的节点，其另一端接地。
具体地说，反馈控制比较电路包括运算放大器U2A，所述运算放大器U2A正供电端连接电源电压，电容C3一端连接运算放大器U2A正供电端，其另一端接地；运算放大器U2A的同相输入端经电阻R5连接PWM信号变换电路的输出端，其反相输入端连接电源输出端的采样电压信号；运算放大器U2A输出端经电阻R8与芯片SG3525补偿端连接，电容C6并联于运算放大器U2A反相输入端和输出端之间；电阻R7并联于电容C6两端，电阻R6一端连接运算放大器U2A反相输入端，其另一端经电容C5与运算放大器U2A输出端连接，运算放大器U2A负供电端连接-15V电源电压，电容C4一端连接运算放大器U2A负供电端，其另一端接地。
选取各个元器件的适当型号后，将幅值为+5V、固定频率为1KHz且占空比可调的一个PWM信号输入PWM信号变换电路，在其输出端得到一个范围0V-10V的电压信号Vg,该电压信号Vg与电源输出端采样电压Vf输入到反馈控制比较电路中，反馈控制比较电路输出端连接芯片SG3525的补偿端，控制芯片SG3525的输出占空比，从而调节DC-DC变换模块，控制输出电压。外界输入的PWM信号占空比为0％-100％时，对应Vg范围为0V-10V，从而可以实现输出电压可以从0V调节。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种AC/DC输出电压可调电源，包括机壳以及设置于机壳内部的输入连接器（1）、输入滤波整流模块(2)、功率因数校正模块（3）、DC-DC变换模块（4）、辅助电源（6）和输出连接器（5），其特征在于：还包括控制保护模块（7），所述输入滤波整流模块（2）输入端经输入连接器（1）连接单相交流输入，其输出端连接功率因数校正模块（3），所述功率因数校正模块（3）输出端分别连接辅助电源（6）和DC-DC变换模块（4），所述辅助电源（6）为控制保护模块（7）提供工作电压，所述DC-DC变换模块（4）连接输出连接器；所述控制保护模块（7）输入端分别接入PMW信号和DC-DC变换模块（4）的输出端，控制保护模块（7）输出端连接DC-DC变换模块（4），控制保护模块（7）接收外部PMW信号调节DC-DC变换模块（4）的占空比，调节输出电压。
2.根据权利要求1所述的AC/DC输出电压可调电源，其特征在于：所述控制保护电路（7）包括PWM信号变换电路、反馈控制比较电路以及SG3525芯片，所述PMW信号经过PWM信号变换电路变换为电压信号，所述电压信号和输出采样电压输入反馈控制比较电路，反馈控制比较电路输出端连接SG3525芯片补偿端。
3.根据权利要求2所述的AC/DC输出电压可调电源，其特征在于：所述PWM信号变换电路包括光耦U1、电容C1和C2以及电阻R1、R2、R3、R4，所述PWM信号经电阻R1输入到光耦U1的阳极，光耦U2的阴极接地，其集电极接电源电压，其发射极经电阻R2接地、经电阻R3、R4连接反馈控制电路的输入端；电容C1一端连接电阻R3、R4之间的节点，其另一端接地；电容C2一端连接Ｒ４与反馈控制电路输入端之间的节点，其另一端接地。
4.根据权利要求2所述的AC/DC输出电压可调电源，其特征在于：反馈控制比较电路包括运算放大器U2A，所述运算放大器U2A正供电端连接电源电压，电容C3一端连接运算放大器U2A正供电端，其另一端接地；运算放大器U2A的同相输入端经电阻R5连接PWM信号变换电路的输出端，其反相输入端连接电源输出端的采样电压信号；运算放大器U2A输出端经电阻R8与芯片SG3525补偿端连接，电容C6并联于运算放大器U2A反相输入端和输出端之间；电阻R7并联于电容C6两端，电阻R6一端连接运算放大器U2A反相输入端，其另一端经电容C5与运算放大器U2A输出端连接，运算放大器U2A负供电端连接-15V电源电压，电容C4一端连接运算放大器U2A负供电端，其另一端接地。
5.根据权利要求1所述的AC/DC输出电压可调电源，其特征在于：所述输入滤波整流模块（2）固定在机壳右侧板（8），所述功率因数校正模块（3）固定在机壳底板（9），所述DC-DC变换模块（4）固定在机壳左侧板（10），所述控制保护电路（7）固定在机壳顶板（11），每一功能模块外围由金属框固定，并进行灌封。
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