CN108183610A

CN108183610A - 一种高精度的恒功率直流电源

Info

Publication number: CN108183610A
Application number: CN201810164328.5A
Authority: CN
Inventors: 胡升平
Original assignee: Shenzhen Constant Source Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Constant Source Electronics Co Ltd
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2018-06-19

Abstract

本发明公开了一种高精度的恒功率直流电源，包括固定直流稳压电源、BUCK降压式变换电路、放电电路、驱动电路、脉冲控制电路、电流采样电路、电压采样电路、MCU控制电路、ADC电路、DAC电路、电流差分电路和电压差分电路。本发明可以实现恒功率输出，还可以高电压低电流或高电流低电压的输出特性，且利用ADC和DAC可以实现高精度输出采集和高精度控制输出，同时满足对电源远端负载调节的高精度要求。

Description

一种高精度的恒功率直流电源

技术领域

本发明涉及一种直流电源，具体是一种高精度的恒功率直流电源。

背景技术

在电子实验室中，由于需要用于测试多种不同的产品，通常选用的电源需要有一定的余量，因为在通常情况下很难预料到将来可能出现的各种测试要求。所以，目前市场上现状就是，很多实验室必须备多个型号的电源来实现测试需求，因为常规的DC电源包括线性电源和开关电源，线性电源使用低频隔离变压器、线性调整电路，具有输出纹波低、控制精度高，但效率低，体积大的缺点的特性，开关电源使用高频变压器，开关调整电路，具有效率高，体积小，但输出纹波大、控制精度低的特性，其功率输出能力都是正比于它的磁芯截面积和绕线窗口的面积，对于确定的变压器，其传递的最大功率受限于磁芯的有效截面积和绕线窗口的面积，这个最大功率限制了其输出电压电流的乘积，如果一定的输出电压下需要更大的输出电流，就必须更大的变压器，而更换更大的变压器需要更高的成本，且需要更大的机箱来放置，即占用实验室空间、浪费测试成本，又造成接线的麻烦，且控制精度不高，因为对于工程师意味着，每测试一种产品，就需要更换一种电源。总体来说，目前市场上的此类电源产品在一定功率范围内的电压/电流量程范围窄的缺陷造成客户需要购买多台不同功率的电源实现测试要求，造成了购置电源成本的提高和资源浪费，同时频繁更换电源操作十分的不便。

实用新型内容

本发明的目的在于提供一种高精度的恒功率直流电源实现方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高精度的恒功率直流电源，包括固定直流稳压电源、BUCK降压式变换电路、放电电路、驱动电路、脉冲控制电路、电流采样电路、电压采样电路、MCU控制电路、ADC电路、DAC电路、电流差分电路和电压差分电路，所述固定直流稳压电源输出端连接BUCK降压式变换电路输入端，BUCK降压式变换电路的输出端经正负负载线RL连接到负载Load，BUCK降压式变换电路还连接驱动电路，驱动电路的另一端连接脉冲控制电路的一端，脉冲控制电路另一端连接电流采样电路和电压采样电路，电流采样电路另一端连接电阻R1的一端，电压采样电路的另一端连接电源输出正极OUT+端，脉冲控制电路还连接DAC电路，DAC电路的另一端连接MCU控制电路，MCU控制电路的另一端连接ADC电路的一端，ADC电路的另一端连接电流差分电路和电压差分电路，电流差分电路输入端跨接在电阻R1上；电压差分电路的输入端经正负SENSE线连接负载Load，放电电路一端连接C1的正极，另一端连接C1的负极。

作为本发明的进一步技术方案：所述固定直流稳压电源的输出正极连接开关管（Q1）的D极，开关管（Q1）的S极和二极管（D1）的阴极、电感（L1）的一端连接，电感（L1）的另一端和电容（C1）的正极、放电电路的一端、输出电容（C2）的一端连接，固定直流稳压电源的输出负极和二极管（D1）的阳极、放电电路的另一端、电容（C2）的负极、电流取样电阻（R1）的一端连接，电流取样电阻（R1）的另一端和输出电容（C2）的另一端连接，驱动电路的输出端连接开关管的（Q1）的G极，开关管（Q1）上跨接有RC吸收电路，电阻（R2）串联电容（C3）后并联在开关管（Q1）的D、S极两端，放电电路一端连接电容（C1）的正极，另一端连接电容（C1）的负极，脉冲控制电路中电流误差放大器（U5）的输入负端连接电流采样电路（U3）的输出端，电流采样电路（U3）的输入端连接电流采样电阻（R1）和电容（C2）相交的一端，电流误差放大器（U5）的输入正端连接接收DAC电路的电流基准信号Iref，电流基准信号Iref由MCU控制电路提供的，电流误差放大器（U5）的输出端输入PWM电路（U7）的输入端后，再由PWM电路（U7）的输出端输出到驱动电路的输入端，再由驱动电路的输出端连接开关管（Q1）的G极，脉冲控制电路中电压误差放大器（U6）的输入负端连接电压采样电路（U4）的输出端，电压采样电路（U4）的输入端连接电源输出正极OUT+，电压误差放大器（U6）的输入正端连接接收DAC电路的电压基准信号Vref，电压基准信号Vref由MCU控制电路提供的，电压误差放大器（U6）的输出端输入PWM电路（U7）的输入端后，再由PWM电路（U7）的输出端输出到驱动电路的输入端，再由驱动电路的输出端连接开关管（Q1）的G极，电流差分电路（U1）的输入端并联在电流采样电阻（R1）的两端，采集电流信号后经ADC电路输出到MCU控制电路，再由MCU控制电路处理后经DAC电路的输出端输出电流基准信号Iref，电压差分电路（U2）的输入端经正负SENSE线并连接负载LOAD两端，采集电压信号后经ADC电路输出到MCU控制电路，再由MCU控制电路处理后经DAC电路的输出端输出电压基准信号Vref。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以实现恒功率输出，还可以高电压低电流或高电流低电压的输出特性，且利用ADC和DAC可以实现高精度输出采集和高精度控制输出，同时满足对电源远端负载调节的高精度要求。

附图说明

图1为本发明的功能简图。

图2为实施例电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，一种高精度的恒功率直流电源，包括固定直流稳压电源、BUCK降压式变换电路、放电电路、驱动电路、脉冲控制电路、电流采样电路、电压采样电路、MCU控制电路、ADC电路、DAC电路、电流差分电路和电压差分电路。

固定直流稳压电源的输出正极连接开关管Q1的D极，开关管Q1的S极和二极管D1的阴极、电感L1的一端连接，电感L1的另一端和电容 C1的正极、放电电路的一端、输出电容C2 的一端连接，用于作为恒功率直流电源的输出正极OUT+。

固定直流稳压电源的输出负极和二极管D1的阳极、放电电路的另一端、电容C1的负极、电流取样电阻R1的一端连接，电流取样电阻R1的另一端和输出电容C2的另一端连接，用于作为恒功率直流电源的输出负极OUT-。

驱动电路的输出端连接开关管的Q1的G极，控制开关管 Q1的通断。

开关管Q1上跨接有RC吸收电路，电阻R2串联电容C3后并联在开关管Q1的D、S极两端。

放电电路一端连接电容C1的正极，另一端连接电容C1的负极。

脉冲控制电路中电流误差放大器U5的输入负端连接电流采样电路U3的输出端，电流采样电路U3的输入端连接电流采样电阻R1和电容C2相交的一端，电流误差放大器U5的输入正端连接接收DAC电路的电流基准信号Iref，电流基准信号Iref由MCU控制电路提供的，电流误差放大器U5的输出端输入PWM电路U7的输入端后，再由PWM电路U7的输出端输出到驱动电路的输入端，再由驱动电路的输出端连接开关管Q1的G极，控制开关管Q1的通断。

脉冲控制电路中电压误差放大器U6的输入负端连接电压采样电路U4的输出端，电压采样电路U4的输入端连接电源输出正极OUT+，电压误差放大器U6的输入正端连接接收DAC电路的电压基准信号Vref，电压基准信号Vref由MCU控制电路提供的，电压误差放大器U6的输出端输入PWM电路U7的输入端后，再由PWM电路U7的输出端输出到驱动电路的输入端，再由驱动电路的输出端连接开关管Q1的G极，控制开关管 Q1的通断。

电流误差放大器U5的输出端、电压误差放大器U6的输出端和 PWM电路U7的输入端相连接。

电流差分电路U1的输入端并联在电流采样电阻R1的两端，采集到电流信号后经ADC电路输出到MCU控制电路，再由MCU控制电路处理后经DAC电路的输出端输出电流基准信号Iref。

电压差分电路U2的输入端经正负SENSE线并连接负载LOAD两端，采集到电压信号后经ADC电路输出到MCU控制电路，再由MCU控制电路处理后经DAC电路的输出端输出电压基准信号Vref。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种高精度的恒功率直流电源，包括固定直流稳压电源、BUCK降压式变换电路、放电电路、驱动电路、脉冲控制电路、电流采样电路、电压采样电路、MCU控制电路、ADC电路、DAC电路、电流差分电路和电压差分电路，其特征在于，所述固定直流稳压电源输出端连接BUCK降压式变换电路输入端，BUCK降压式变换电路的输出端经正负负载线RL连接到负载Load，BUCK降压式变换电路还连接驱动电路的一端，驱动电路的另一端连接脉冲控制电路的一端，脉冲控制电路另一端连接电流采样电路和电压采样电路，电流采样电路另一端连接电阻R1的一端，电压采样电路的另一端连接电源输出正极OUT+端，脉冲控制电路还连接DAC电路的一端，DAC电路的另一端连接MCU控制电路，MCU控制电路的另一端连接ADC电路的一端，ADC电路的另一端连接电流差分电路和电压差分电路，电流差分电路输入端跨接在电阻R1上；电压差分电路的输入端经正负SENSE线连接负载Load，放电电路一端连接C1的正极，另一端连接C1的负极。

2.根据权利要求1所述的一种高精度的恒功率直流电源，其特征在于，所述固定直流稳压电源的输出正极连接开关管（Q1）的D极，开关管（Q1）的S极和二极管（D1）的阴极、电感（L1）的一端连接，电感（L1）的另一端和电容（C1）的正极、放电电路的一端、输出电容（C2）的一端连接，固定直流稳压电源的输出负极和二极管（D1）的阳极、放电电路的另一端、电容（C1）的负极、电流取样电阻（R1）的一端连接，电流取样电阻（R1）的另一端和输出电容（C2）的另一端连接，驱动电路的输出端连接开关管的（Q1）的G极，开关管（Q1）上跨接有RC吸收电路，电阻（R2）串联电容（C3）后并联在开关管（Q1）的D、S极两端，放电电路一端连接电容（C1）的正极，另一端连接电容（C1）的负极，脉冲控制电路中电流误差放大器（U5）的输入负端连接电流采样电路（U3）的输出端，电流采样电路（U3）的输入端连接电流采样电阻（R1）和电容（C2）相交的一端，电流误差放大器（U5）的输入正端连接接收DAC电路的电流基准信号Iref，电流基准信号Iref由MCU控制电路提供的，电流误差放大器（U5）的输出端输入PWM电路（U7）的输入端后，再由PWM电路（U7）的输出端输出到驱动电路的输入端，再由驱动电路的输出端连接开关管（Q1）的G极，脉冲控制电路中电压误差放大器（U6）的输入负端连接电压采样电路（U4）的输出端，电压采样电路（U4）的输入端连接电源输出正极OUT+，电压误差放大器（U6）的输入正端连接接收DAC电路的电压基准信号Vref，电压基准信号Vref由MCU控制电路提供的，电压误差放大器（U6）的输出端输入PWM电路（U7）的输入端后，再由PWM电路（U7）的输出端输出到驱动电路的输入端，再由驱动电路的输出端连接开关管（Q1）的G极，电流误差放大器（U5）的输出端、电压误差放大器（U6）的输出端和 PWM电路7的输入端相连接，电流差分电路（U1）的输入端并联在电流采样电阻（R1）的两端，采集电流信号后经ADC电路输出到MCU控制电路，再由MCU控制电路处理后经DAC电路的输出端输出电流基准信号Iref，电压差分电路（U2）的输入端经正负SENSE线并连接负载LOAD两端，采集电压信号后经ADC电路输出到MCU控制电路，再由MCU控制电路处理后经DAC电路的输出端输出电压基准信号Vref。