CN1828467A - 可调稳压电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种可调稳压电源装置，包括例如一电子电位装置、一稳压装置与一控制装置。电子电位装置包括具有多数个电位器的一电子电位器。稳压装置包括一稳压器，该稳压器连接到一输入电源以及该些电位器至少其中之一第一电位器，该第一电位器构成一可变电阻，该可变电阻可调整该稳压器所输出的一输出电压。而控制装置包括一微处理器与一控制输入器，该控制输入器用以接收一设定值的输入，该微处理器连接到该控制输入器与该电子电位器，用以接收该设定值，并依据该设定值来控制该电子电位器。

Description

可调稳压电源装置

技术领域

本发明涉及一种稳压电源装置，特别是涉及一种可调稳压电源装置，其电压和电流的调节精度相当高并且系统体积较小。

背景技术

在传统技术中，稳压电源的输出电压大多是固定的。而对于输出电压可调的稳压电源，多半是加上调节电位器来实现，或者是使用电阻阵列分压器来实现分档调节，但是上述这些方法通常只用在简单的低档产品中。其缺点是，上述这些电路都是完全模拟(analog)的控制方式，其中如果想要调节输出电压，就必须将输出电压显示在电压表头上，再经由使用者调节电位器使输出电压达到要求的值，因此对使用者相当不方便。此外，更容易出问题的是，若在使用过程中不小心碰到了调节电位器，其输出电压值会跟着改变，因此此种方式不够安全，甚至错误的输出电压会损坏所连接的负载装置。

为了改善上述传统技术中的缺点，近年来也发展出使用单片机(SingleChip Microcomputer)来控制的数字式直流稳压电源。一般而言，多采用单片机控制数字转模拟转换器(Digital to Analog Converter，DAC)来输出与目标电压值所对应的电压，再将电源输出与其作比较后反馈(feedback)到电压调节系统，以达到控制电源输出来得到稳压电源输出的目的。但是此种方式的缺点是电路结构庞大、成本较高，而难以普遍应用。

综上所述，对于现有传统稳压电源的缺点，一种成本低、安全性高、可靠性高、功能齐全、操作方便、电压和电流的调节精度高，以及电路结构与系统体积小的稳压电源是相当有必要的。

由此可见，上述现有的稳压电源在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决稳压电源存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。

有鉴于上述现有的稳压电源存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的可调稳压电源装置，能够改进一般现有的稳压电源，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的稳压电源存在的缺陷，而提供一种新型结构的可调稳压电源装置，所要解决的技术问题是使其可以例如通过键盘来实现数字化输入功能，及微处理器来控制电子电位器实现电压调节、反馈控制、限流保护、限流和恒流值调节等功能；也可以通过显示器来显示出目标电压值和限流值，从而更加适于实用。

本发明的另一目的在于，提供一种可调稳压电源装置，所要解决的技术问题是使其适用于例如可调开关稳压电源装置，也可以例如通过键盘来实现数字化输入功能，及微处理器来控制电子电位器实现电压调节、反馈控制、限流保护、限流和恒流值调节等功能；也可以通过显示器来显示出目标电压值和限流值，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。为了达到上述发明目的，依据一实施例，本发明的可调稳压电源装置包括，例如一电子电位装置、一稳压装置与一控制装置。电子电位装置包括具有多数个电位器的一电子电位器。稳压装置包括一稳压器，该稳压器连接到一输入电源以及该些电位器至少其中之一第一电位器，该第一电位器构成一可变电阻，该可变电阻可调整该稳压器所输出的一输出电压。而控制装置包括一微处理器与一控制输入器，该控制输入器用以接收一设定值的输入，该微处理器连接到该控制输入器与该电子电位器，用以接收该设定值，并依据该设定值来控制该电子电位器。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。又，为了达到上述发明目的，依据一实施例，本发明的适用于例如可调开关稳压电源装置的可调稳压电源装置包括，例如一电子电位装置、一输出入级、一开关装置、一稳压装置与一控制装置。电子电位装置包括具有多数个电位器的一电子电位器。输出入级用以接收一输入电源并产生可调整的一输出电压。开关装置连接到该输出入级。稳压装置包括一稳压器，该稳压器连接到该输出入级、该开关装置以及该些电位器至少其中之一第一电位器，该第一电位器构成一可变电阻，用以通过该稳压器来控制该稳压装置与该开关装置中所形成的一闭环反馈回路，以稳定该输出入级的电压。控制装置包括一微处理器与一控制输入器，该控制输入器用以接收一设定值的输入，该微处理器连接到该控制输入器与该电子电位器，用以接收该设定值，并依据该设定值来控制该电子电位器。

在本发明的一实施例中，上述的可调稳压电源装置更可包括，例如一比较装置，其中包括一采样器与一比较器，该采样器可用以对该输出电压的电流采样以获得一采样信号，该比较器连接到该些电位器其中之一第二电位器与该采样器，用以接收并比较来自该第二电位器的一基准电压与来自该采样器的该采样信号，并输出一比较结果。

借由上述技术方案，本发明可调稳压电源装置至少具有下列优点：

本发明可调稳压电源装置具有成本低、安全性与可靠性高、功能齐全、操作方便、电压和电流的调节精度高和体积小等优点。

综上所述，本发明特殊结构的可调稳压电源装置，可以例如通过键盘来实现数字化输入功能，及微处理器来控制电子电位器实现电压调节、反馈控制、限流保护、限流和恒流值调节等功能。也可以通过显示器来显示出目标电压值和限流值。此外，本发明另一种可调稳压电源装置，适用于例如可调开关稳压电源装置，也可以例如通过键盘来实现数字化输入功能，及微处理器来控制电子电位器实现电压调节、反馈控制、限流保护、限流和恒流值调节等功能。也可以通过显示器来显示出目标电压值和限流值。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在装置结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的稳压电源具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明的一实施例所绘示的一可调稳压电源的示意电路图。

图1B为本发明的另一实施例所绘示的一可调稳压电源的示意电路图。

图1C为本发明的又一实施例所绘示的一可调稳压电源的示意电路图。

图1D为本发明的更一实施例所绘示的一可调稳压电源的示意电路图。

图2为本发明的更一实施例所绘示的一可调稳压电源的示意电路图。

100a，100b，100c，100d，200：可调稳压电源

102，162：电子电位装置    182，202：电子电位装置

104，152：稳压装置        172，204：稳压装置

106，206：比较装置        108，208：控制装置

112，164：电子电位器      184，242：电子电位器

122，154：稳压器          174，232：稳压器

132：采样器               134：比较器

136：放大器                   142：微处理器

144：控制输入器               146：显示器

156，176，196，198：晶体管    178：运算放大器

210：开关装置                 212：输出入级

222：输入级                   224：变压器级

226：输出级                   Vin：输入电源

Vout：输入电源

W1，W2，W3，W4，W5，W6，W7，W11，W12，W13：电位器

R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8：电阻

R11，R12，R13，R14，R15，R16，R21，R22，R23：电阻

Ss：采样信号                  Vcs：基准电压

Vcy：采样电压                 Vref：参考电压

Vfb：信号

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的可调稳压电源装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1A为依据本发明的一实施例所绘示的一可调稳压电源的示意电路图。请参阅图1A所示，可调稳压电源100a包括，例如电子电位装置102、稳压装置104、比较装置106，以及控制装置108。

电子电位装置102包括，例如电子电位器112。在本发明的一实施例中，电子电位器112，例如包括华邦(Winbond)电子股份有限公司所生产的电子电位器WMS7204(如图1A所示，其具有4组电位器)。此外，也可以使用华邦电子公司的电子电位器WMS7202(其具有2组电位器)，或者是其他任何种类的电子电位器，而不应受限于本发明图示中所绘示的任何实施例。电子电位器WMS7204或WMS7202是为256级线性可调，其分级精度很高(以下将有详细说明)。请参阅图1A所示，其中电位器W1的中间抽头端连接到其一端以形成可变电阻，并且连接到稳压装置104，而电位器W1的另一端接地。电位器W2一端接地，另一端连接到参考电压Vref，而其中间抽头端则连接到比较装置106，用以输出基准电压Vcs到比较装置106。

稳压装置104包括，例如稳压器122以及电阻R1。在本发明的一实施例中，稳压器包括，例如是稳压集成电路LM317，其输入端Vi连接到输入电源Vin，输出端+Vo连接到输出电压Vout，而参考端ADJ连接到电位器W1。电阻R1的一端连接到输出电压Vout，而另一端与电位器W1所形成的可变电阻串联。

比较装置106包括，例如采样器132与比较器134。采样器132可用以对输出电压Vout的电流作采样，其可包括，例如电阻R2连接在输出接地GND与接地之间，因此输出电压的电流的采样信号Ss从输出接地GND取出，而输入到比较器134中。比较器134用以接收并比较采样信号Ss与基准电压Vcs，以输出一比较结果到控制装置108。此外，比较装置106更可包括，例如放大器136，连接于采样器132与比较器134之间，用以接收采样信号Ss并将其放大以输入到比较器134。

控制装置108包括，例如微处理器142，以及控制输入器144。微处理器142的输入/输出端(Input/Output port，I/O port)连接到电子电位器112，可用来设置电子电位器112的值，并且存取电子电位器112中记忆体的值。控制输入器144连接到微处理器142，可用来作为可调稳压电源100a的输入或控制装置。控制输入器144可包括，例如键盘、按键、滑鼠、光笔或其他输入装置。此外，控制装置108更可包括，例如一显示器146，连接到微处理器142，以显示例如由控制输入器144输入的数位值、设定的输出电压值、限流值与工作状态等。此外，显示器146包括，例如液晶显示器(liquid crystal display，LCD)、发光二极管(light emitting diode)显示器，或荧幕等。

请参阅图1A所示，若稳压器122为稳压集成电路LM317，输出电压Vout可表示为以下方程式(1)：

$\mathrm{Vout}=1.25V\×\frac{R1+W1}{R1}=1.25V+1.25V\×\frac{W1}{R1}---\left(1\right)$

其中，W1为电位器W1所形成的可变电阻的电阻值，R1为电阻R1的电阻值。在本发明的一实施例中，W1的值可从0到电子电位器112的额定(nominal)最大值之间分为256级来作线性调节，因此每一个输出电压Vout的值与电位器的值W1成线性比例。因此，只要选择合适的R1值和额定最大值，就可实现输出电压Vout在所需要的范围内为线性可调。

例如，当选取额定最大值为10KOhm，而R1为3.3KOhm，依据方程式(1)，当W1的值大约为0时输出电压Vout的最小值约为1.25V，而当W1的值大约为0时输出电压Vout的最大值约为Vout＝1.25V+1.25V×10/3.3＝5.04V。

因此，输出电压Vout在1.25V到5V范围内为256级线性可调。

在本发明的一实施例中，当使用者从控制输入器144输入一个电压值时，微处理器142就根据方程式(1)计算出对应的W1值，然后通过电子电位器112的接口(例如图1A中所示的/CS，CLK，SDI等)来设置W1。接着，稳压装置104就会将输出电压Vout控制在所输入的值上，同时，微处理器142会将所输入的电压值显示在显示器146上。另一方面，采样器132会对输出电压，例如其电流进行采样，为了减小采样器132对输出电路的输出电阻的影响，采样器132的采样电阻值(如图中电阻R2的值)必须很小(例如为0.1Ohm)。因此采样信号Ss也会很小，而可以藉由放大器136来放大采样信号Ss到适当的幅度。

在本发明的一实施例中，电位器W2可用以产生，例如与设定的限流电流值成比例的基准电压Vcs。如图1A所示，为了提高控制精度，电位器W2的一端连接到参考电压Vref，另一端接地，而中间抽头端用以输出基准电压Vcs。因此，基准电压Vcs只与电子电位器112的分段精度以及参考电压Vref值有关，而与其他参数无关。在本发明中，由于电子电位器112具有很高精度的分段，所以输出的基准电压Vcs的精度很高。

如前所述，比较器134同时接收并比较采样信号Ss以及基准电压Vcs。在本发明的一实施例中，当采样信号Ss的值达到基准电压Vcs的值时，比较器134输出的比较结果会反相。此时，当微处理器142检测到比较装置106的输出信号反相时，会调整减少电位器W1的值，而使输出电压Vout减小，因此输出电压的电流亦随之减少，结果采样信号Ss的值也会随之减小。另外，此时也可以控制显示器146，使其显示恒流标志。一直到比较装置106比较采样信号Ss与基准电压Vcs的比较结果不再为反相时，微处理器142就不再减少电位器W1的值，因此输出电压Vout就可以限定，而输出电压的电流亦随之限定，因而实现了限流的功能。

在本发明的一实施例中，当进入限流状态后，微处理器142除了会检查输出电压Vout的电流是否达到或超过限流值Iset之外，还可以控制电位器W2来产生一个比限流值Iset对应的基准电压Vcs稍低的基准电压(以下称为第二基准电压Vcs2)，其对应的输出电流值以下称为第二电流设定值Iset2，其比限流值Iset低Δ。在本发明中，第二电流设定值Iset2可根据具体情况来决定，例如当Δ＝0.05A，并且所设定的限流值Iset为1A时，第二电流设定值Iset2为0.95A。当电位器W2输出第二基准电压Vsc2时，微处理器142会检查比较装置106的输出结果，若其为反相，则表示输出电压Vout的电流大于第二电流设定值Iset2。当输出电压Vout降得太低或负载变化使得输出电流降到低于第二电流设定值Iset2时，比较装置106的输出结果就不会反相，而微处理器142会增加电位器W1的值使输出电压Vout增大，因此，采样信号Ss的值也会随之增大。当增大到使比较装置106比较第二基准电压Vcs2与采样信号Ss的比较结果为反相时，微处理器142就不再增加电位器W1的值。因此，输出电流可以被控制在限流值Iset与第二电流设定值Iset2之间，而可以实现恒流的功能。在本发明的一实施例中，如果继续增大输出电压Vout到设定的输出电压值时仍不能使输出电流达到第二电流设定值Iset2，此时就不再增加Vout，而可以进入恒压状态。

此外，输出电压Vout的调节范围可以下列方式决定。例如，若电子电位器112的最高工作电压为，例如5.5V，而稳压器122的最低输出电压为，例如1.25V，可以得到此种组合的输出电压Vout的调节范围是从1.25V到6.75V。

在本发明的一实施例中。电子电位器112中，例如包括有闪存(FlashMemory)来储存资料。因此，即使在断电后使用者的资料也不会遗失。此外，因为本发明中使用了微处理器142，还可以具有常用输出电压值和限流值的记忆和速查功能，也可以很方便地增加其他的附加功能。

图1B为依据本发明的另一实施例所绘示的一可调稳压电源的示意电路图。请参阅图1B所示，可调稳压电源100b包括，例如与图1A所示相同的电子电位装置102、比较装置106与控制装置108，以及与图1A不同的稳压装置152。

请参阅图1B所示，稳压装置152包括，例如稳压器154、晶体管156、电阻R3、R4与R5。在本发明的一实施例中，稳压器154可以包括，例如稳压集成电路TL431，其阳极接地，阴极则连接到电阻R5和晶体管156的基极，电阻R5的另一端和晶体管156的集极共同连接到输入电源Vin上，晶体管156的射极则连接到输出电压Vout。

请参阅图1B所示，若稳压器146为TL431，输出电压Vout可表示为以下方程式(2)：

$\mathrm{Vout}=2.5V\×\frac{R3+R4+W1}{R4+W1}=2.5V+2.5V\×\frac{R3}{R4+W1}---\left(2\right)$

其中，W1为电位器W1所形成的可变电阻的电阻值，R3与R4则表示电阻R3与R4的电阻值。在本发明的一实施例中，例如，当选取电子电位器112的额定最大值为10KOhm，而R3与R4各为12.5KOhm与2.5KOhm，依据方程式(2)，当W1约为10KOhm时输出电压Vout的最小值约为Vout＝2.5V+2.5V×12.5/12.5＝5V。而当W1约为0时输出电压Vout的最大值约为Vout＝2.5V+2.5V×12.5/2.5＝15V。因此，可以实现输出电压Vout从5V到15V的范围内分256级可调。与图1A所示的可调稳压电源100a不同的是，可调稳压电源100b的输出电压的电压不受电子电位器112的最高工作电压的限制，而可输出较高的电压。

图1C为依据本发明的又一实施例所绘示的一可调稳压电源的示意电路图。请参阅图1C所示，可调稳压电源100c包括，例如与图1A所示相同的比较装置106与控制装置108，以及与图1A不同的电子电位装置162与稳压装置172。

请参阅图1C所示，电子电位装置162中包括，例如电子电位器164。而稳压装置172可包括，例如稳压器174、晶体管176、运算放大器178，以及电阻R6、R7与R8。电位器W3的中间抽头端连接到其另一端而形成可变电阻，并与电阻R7串联，以及连接到稳压器174的参考端，而R7的另一端接地。电位器W5的中间抽头端连接到其另一端而形成可变电阻，并连接到运算放大器178的同相输入端与电阻R6，而电位器W5的另一端接地。电位器W4的一端接地，另一端连接到参考电压Vref，而其中间抽头端则连接到比较装置106，用以输出基准电压Vcs到比较装置106。

在本发明的一实施例中，稳压器174可以包括，例如稳压集成电路TL431，其阳极接地，阴极则连接到电阻R8和晶体管176的基极，电阻R8的另一端和晶体管176的集极共同连接到输入电源Vin，晶体管176的射极则连接到输出电压Vout。运算放大器178的输出端连接到其反相输入端而形成一随耦器(follower)，并且连接到电位器W3的另一端。电阻R6的另一连接到输出电压Vout。

请参阅图1C所示，由电阻R6和电位器W5构成一个对输出电压Vout的采样电路，可以产生一个与输出电压Vout成比例的采样电压Vcy。因此，电压Vcy可以表示成：

$\mathrm{Vcy}=\mathrm{Vout}\×\frac{W5}{R6+W5}=\frac{\mathrm{Vout}}{K1}---\left(3\right)$

其中K1＝(R6+W5)/W5＝(1+R6/W5)，为比例系数。应当注意，在设置时须保证电压Vcy的最大值不能达到或超过电子电位器154的电源电压。

运算放大器178在此可作为电压随耦器，其输出电压与输入电压相同。因此，若稳压器174为TL431，输出电压Vout可表示为以下方程式(4)：

$\mathrm{Vout}=2.5V\×K1\×(1+\frac{W3}{R7})=2.5V\×(1+\frac{R6}{W5})\×(1+\frac{W3}{R7})---\left(4\right)$

请参阅图1C与方程式(4)所示，由于同时采用了两个可调电位器W3与W5，因此可得到足够的调整精度与更大的输出电压调整范围。在本发明的一实施例中，例如取电子电位器164的额定最大值是10KOhm、R6为5KOhm，以及R7为10KOhm。依据方程式(4)，当W3与W5的值约为0与10KOhm时输出电压Vout的最小值约为Vout＝2.5V×1.5×1＝3.75V，而当W3与W5的值约为10KOhm与1KOhm时输出电压Vout的最大值为Vout＝2.5V×6×2＝30V。可以发现，输出电压越低时其调整精度越高，但即使在输出电压达到30V时，比例系数K1值已达到6，其调整精度为2.5V×6/256＝0.059V，仍然是很高的。与图1A或1B的实施例相较之下，图1C的实施例的输出电压电压调整范围更大且精度高。

图1D为依据本发明的更一实施例所绘示的一可调稳压电源的示意电路图。请参阅图1D所示，可调稳压电源100d包括，例如与图1A所示相同的比较装置106与控制装置108，以及与图1A不同的电子电位装置182与稳压装置192。

请参阅图1D所示，电子电位装置182中包括，例如电子电位器184。而稳压装置192可包括，例如运算放大器194、晶体管196与198，以及电阻R11到R16。电位器W6的一端连接到参考电压Vref，另一端接地，而中间抽头端连接到(或通过补偿电阻R13连接到)运算放大器194的反相输入端。电位器W7的一端连接到参考电压Vref，另一端接地，而中间抽头端与图1A相同，同样连接到比较器134。

在本发明的一实施例中，稳压装置192中的电阻R11和R12串联，R11的另一端连接到输出电压Vout，R12的另一端接地，它们的串联节点连接到运算放大器194的同相输入端。运算放大器149的输出端连接到电阻R14的一端，晶体管198的基极连接到电阻R14的另一端与电阻R15，其射极连接到R15的另一端并且接地，而其集极连接到电阻R16与晶体管196的基极。晶体管196的集极与电阻R16的另一端共同连接到输入电源Vin，而其射极连接到输出电压Vout。

请参阅图1D所示，电阻R11和R12可用于对输出电压Vout采样，其串联节点具有采样电压Vcy1。而基准电压Vvs1可由电位器W6产生。因此，可通过调整基准电压Vvs1的值来调整输出电压Vout的值。在本发明的一实施例中，如果输出电压Vout比目标值低，则电压Vcy1会低于基准电压Vvs1，因此运算放大器194的输出变小，电压Vadj变大，因而输出电压Vout会变大。反之，如果输出电压Vout比目标值高，则电压Vcy1会高于基准电压Vvs1，因此运算放大器194的输出变大，电压Vadj变小，因而输出电压Vout变小。因此，输出电压Vout由以下方程式(5)决定：

$\mathrm{Vout}=\mathrm{Vvs}1\×(1+\frac{R11}{R12})=\mathrm{Vvs}1\×K2---\left(5\right)$

其中K2＝(1+R11/R12)，为比例系数。此外，基准电压Vvs1的值与电位器W6的值成比例，而其可调范围是从0V到参考电压Vref。在本发明的一实施例中，使用者可通过控制输入器144输入欲设定的电压值，其控制方法与前述图1A的实施例类似或相同。

请参阅方程式(5)，在本发明的一实施例中，例如若设置参考电压Vref为5.12V，则电位器W6调整基准电压Vvs1的精度为5.12V/256＝20mV。如果设置电阻R11和R12的值使得K2＝5，则输出电压Vout的调整精度就是20mV×5＝0.1V，而此时输出电压Vout的最大值可达到5.12V×5＝25.6V，可见其调整范围和精度都够佳。此外，如果还需要提高调整精度或增大调整范围，可以再增加一个电位器与电位器W6串联，如此基准电压Vvs1的调整精度可以提高一倍。

图2为依据本发明的更一实施例所绘示的一可调稳压电源的示意电路图。请参阅图2所示，可调稳压电源200可适用于例如包括11V、220V或其他电压的交流市电输入的可调开关稳压电源。可调稳压电源200包括，例如电子电位装置202、稳压装置204、比较装置206、控制装置208、开关装置210，以及输出入级212。

在本发明的一实施例中，输出入级212可包括，例如输入级222、变压器级224，以及输出级226。输入级222例如可用以将输入的交流电源转成直流电，变压器级224在开关装置210的控制下，将输入的直流电源变成交流电源再耦合到输出级226，而输出级226接收变压器级224的输入，并将其整流、滤波，最后变成直流电源输出。在输出入级212中，由于安全的需要，功率传输方面使用了变压器级224来隔离输入级222和输出级226。

在本发明的一实施例中，稳压装置204可用以对输出电压Vout采样，并与基准电压比较，并输出信号Vfb到开关装置210中，以控制开关装置210来调整输出电压Vout，使整个闭环反馈回路(close feedback loop)呈负反馈(negative feedback)，而可以达到稳定输出电压Vout的目的。由于安全的需要，在反馈回路中，使用了光电耦合器IC1将稳压装置204与开关装置210隔离开来。

在本发明的一实施例中，稳压装置204中主要包括，例如光电耦合器(IC1)、稳压器232，以及运算放大器234。此外，稳压器232包括，例如稳压集成电路TL431。开关装置210中主要包括，例如开关电源控制IC(IC2)。电子电位装置202可包括，例如电子电位器242，其中电位器W11的中间抽头端连接到其另一端组成可变电阻，其与电阻R21串联，并且连接到运算放大器234的正相输入端，而电位器W11的另一端接地，电阻R21的另一端连接到输出电压Vout上。电位器W13的中间抽头端连接到其另一端形成可变电阻，并连接到运算放大器156的反相输入端以及输出端，因此运算放大器156形成一随耦器，而电位器W11的另一端与电阻R22串联，并且连接到TL431的参考端。电阻R22的另一端连接到TL431的阳极并且接地，TL431的阴极则连接到光电耦合器(IC1)中的发光二极管的阴极，而发光二极管的阳极则通过串联一个限流电阻R23连接到输出电压Vout。IC1的光电接收管的射极连接到功率部分的公共接地，其集极则连接到开关电源控制IC(IC2)的反馈控制端FB。如图2所示，IC1的连接方法可参考典型的应用连接方法。

在本发明的一实施例中，图2中所示的稳压装置204与比较装置206的组成、连接方式与功能可以类似或相同于图1A或1C中所示的稳压装置104与比较装置106，而此二者与电子电位装置202的连接与运作方式亦可类似或相同于图1C中所示的电子电位装置162，因此相似部分不再重述，请参考前述相关叙述。电位器W12的一端连接到稳定精确的参考电压Vref，另一端接地，因此其中间抽头端可输出基准电压Vcs到比较装置206中的比较器134。比较器134会电压Vcs与其采样器132所产生的采样信号作比较，而输出一比较结果到微处理器142。

在本发明的一实施例中，图2中所示的运算放大器234、放大器136和比较装置106可选用一只四运放集成电路(例如LM324)即可。请参阅图2所示，其中电阻R21和电位器W11构成一个初步的输出电压Vout的采样电路，可用以产生一个与输出电压Vout成比例的采样电压Vcy1。因此，电压Vcy1可以表示成：

$\mathrm{Vcy}1=\mathrm{Vout}\×\frac{W11}{R21+W11}=\frac{\mathrm{Vout}}{K3}---\left(6\right)$

其中K3＝(R21+W11)/W11＝(1+R21/W11)，为比例系数。应当注意，在设置时须保证电压Vcy1的最大值不能达到或超过电子电位器242的电源电压。

运算放大器234在此可作为电压随耦器，其输出电压与输入电压相同。电位器W13和电阻R22再形成稳压器232的采样控制电路，因此，若稳压器232为TL431，输出电压Vout可表示为以下方程式(7)：

$\mathrm{Vout}=2.5V\×K3\×(1+\frac{W13}{R22})=2.5V\×(1+\frac{R21}{W11})\×(1+\frac{W13}{R22})---\left(7\right)$

请参阅图2与方程式(7)所示，由于同时采用了两个可调电位器W11与W13，因此可得到足够的调整精度与更大的输出电压调整范围。在本发明的一实施例中，例如取电子电位器164的额定最大值是10KOhm、R21为5KOhm，以及R22为10KOhm。依据方程式(7)，当W11与W13的值约为10KOhm与0时输出电压Vout的最小值约为Vout＝2.5V×1.5×1＝3.75V，而当W11与W13的值约为1KOhm与10KOhm时输出电压Vout的最大值为Vout＝2.5V×6×2＝30V。可以发现，输出电压越低时其调整精度越高，但即使在输出电压达到30V时，比例系数K3值已达到6，其调整精度为2.5V×6/256＝0.059V，仍然是很高的。本实施例的输出电压的电压的调整范围大、精度高，并且调压范围可以仅由稳压装置的设计参数就可决定。可以发现，本实施例的功能及工作原理与图1C的实施例类似或相同。

在本发明的另一实施例中，同样地，前述有关图1A、1B与1D的稳压电源实施例中的电子电位装置与稳压装置，同样也可以稍加修改而适用于如图2所示的开关稳压电源实施例中的电子电位装置与稳压装置。基本上，由于其控制原理为相似或相同的，因此不再重述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (20)

1、一种可调稳压电源装置，其特征在于其包括：

一电子电位装置，包括具有多数个电位器的一电子电位器；

一稳压装置，包括一稳压器，该稳压器连接到一输入电源以及该些电位器至少其中之一第一电位器，该第一电位器构成一可变电阻，该可变电阻可调整该稳压器所输出的一输出电压；以及

一控制装置，包括一微处理器与一控制输入器，该控制输入器用以接收一设定值的输入，该微处理器连接到该控制输入器与该电子电位器，用以接收该设定值，并依据该设定值来控制该电子电位器。

2、根据权利要求1所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中更包括：

一比较装置，包括一采样器与一比较器，该采样器可用以对该输出电压的电流采样以获得一采样信号，该比较器连接到该些电位器其中之一第二电位器与该采样器，用以接收并比较来自该第二电位器的一基准电压与来自该采样器的该采样信号，并输出一比较结果。

3、根据权利要求2所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中该比较装置更包括：

一放大器，连接在该采样器与该比较器之间，用以从该采样器接收并放大该采样信号，并将其输入到该比较器，而该微处理器可用以接收该比较结果，并依据该设定值与该比较结果来控制该电子电位器。

4、根据权利要求1所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中所述的设定值包括一限流值，该微处理器可依据该限流值控制该电子电位器以达成对该输出电压的电流限流的功能，或者是该设定值包括二限流值，该微处理器可依据该二限流值控制该电子电位器以将该输出电压的电流限制在该二限流值之间，以达到恒流的功能。

5、根据权利要求4所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中当该输出电压的电压值超过该设定值中的一设定的输出电压值时都无法使该输出电压的电流恒流时，则不再增加该输出电压的电压值，而进入一恒压状态。

6、根据权利要求1所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中所述的控制输入器包括键盘、按键、滑鼠、光笔或其他输入装置。

7、根据权利要求1所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中所述的控制装置更包括：

一显示器，连接到该微处理器，可用以显示由控制输入器所输入的该设定值中的一数位值、一输出电压值、一限流值或是该可调稳压电源装置的一工作状态。

8、根据权利要求1所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中所述的稳压装置更包括：

一采样电路，连接到该输出电压与该第一电位器，用以对该输出电压的电压采样以产生一采样电压来控制该该输出电压的电压。

9、根据权利要求1所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中所述的稳压装置更包括：

一采样电路，连接到该输出电压与该些电位器至少其中之一，用以对该输出电压的电压采样以产生一采样电压；以及

一比较电路，连接到该采样电路与该第一电位器，用以根据该采样电压来控制该输出电压的电压。

10、根据权利要求1所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中所述的输出电压的一调整精度，可藉由增加与该稳压器连接的该些电位器的一数量来提高。

11、一种可调稳压电源装置，其特征在于其包括：

一电子电位装置，包括具有多数个电位器的一电子电位器；

一输出入级，用以接收一输入电源并产生可调整的一输出电压；

一开关装置，连接到该输出入级；

一稳压装置，包括一稳压器，该稳压器连接到该输出入级、该开关装置以及该些电位器至少其中之一第一电位器，该第一电位器构成一可变电阻，用以通过该稳压器来控制该稳压装置与该开关装置中所形成的一闭环反馈回路，以稳定该输出入级的电压；以及

一控制装置，包括一微处理器与一控制输入器，该控制输入器用以接收一设定值的输入，该微处理器连接到该控制输入器与该电子电位器，用以接收该设定值，并依据该设定值来控制该电子电位器。

12、根据权利要求11所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中更包括：

一比较装置，包括一采样器与一比较器，该采样器可用以对该输出电压采样以获得一采样信号，该比较器连接到该些电位器其中之一第二电位器与该采样器，用以接收并比较来自该第二电位器的一基准电压与来自该采样器的该采样信号，并输出一比较结果。

13、根据权利要求12所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中所述的比较装置更包括：

一放大器，连接在该采样器与该比较器之间，用以从该采样器接收并放大该采样信号，并将其输入到该比较器，而该微处理器可用以接收该比较结果，并依据该设定值与该比较结果来控制该电子电位器。

14、根据权利要求11所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中所述的设定值包括一限流值，该微处理器可依据该限流值控制该电子电位器以达成对该输出电压的电流限流的功能，或者是该设定值包括二限流值，该微处理器可依据该二限流值控制该电子电位器以将该输出电压的电流限制在该二限流值之间，以达到恒流的功能。

15、根据权利要求14所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中当该输出电压的电压值超过该设定值中的一设定的输出电压值时都无法使该输出电压的电流恒流时，则不再增加该输出电压的电压值，而进入一恒压状态。

16、根据权利要求11所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中所述的控制输入器包括键盘、按键、滑鼠、光笔或其他输入装置。

17、根据权利要求11所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中所述的控制装置更包括一显示器，连接到该微处理器，可用以显示由控制输入器所输入的该设定值中的一数位值、一输出电压值、一限流值或是该可调稳压电源装置的一工作状态。

18、根据权利要求11所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中所述的稳压装置更包括：

一采样电路，连接到该输出电压与该第一电位器，用以对该输出电压的电压采样以产生一采样电压来控制该该输出电压的电压。

19、根据权利要求11所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中所述的稳压装置更包括：

一采样电路，连接到该输出电压与该些电位器至少其中之一，用以对该输出电压的电压采样以产生一采样电压；以及

一比较电路，连接到该采样电路与该第一电位器，用以根据该采样电压来控制该输出电压的电压。

20、根据权利要求11所述的可调稳压电源装置，其特征在于其中所述的输出电压的一调整精度，可藉由增加与该稳压器连接的该些电位器的一数量来提高。

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