CN201282354Y - 提高mcu控制电源输出精度的电路 - Google Patents

Abstract

一种提高MCU控制电源输出精度的电路，中央控制单元(MCU)并联有精密供电电路；精密基准电压产生电路单元经过MCU后产生精密PWM信号，该信号经过D/A单元电路后生成可调节信号；精密基准电压产生电路通过基础输出电压、电流控制单元电路产生基础电压、电流控制信号；将可调节信号与基础电压电流控制信号经过加法电路后产生精确电压、电流控制信号。该电路能有效地控制电源输出电压、电流，使蓄电池充电电流得以精确控制，并且当蓄电池充满后，电源输出的电池电压能保持在蓄电池浮充电压范围内。该电路简单有效，利用10位PWM的MCU控制电源输出精度到毫伏、毫安级，尤其适用于带有蓄电池的不间断直流供电系统。

Description

提高MCU控制电源输出精度的电路

技术领域

本实用新型涉及不间断直流电源设备，具体是指对于输出端并联备用蓄电池的供电电源系统，由MCU产生的PWM信号来精确控制其电源的输出参数(输出电压、电流)。

背景技术

目前对于输出端并联备用蓄电池的供电电源系统，行业普遍采用模拟信号控制电源输出，为实现通信电源的智能化，使蓄电池充电电流得以精确控制，要求电源的输出电压和电流控制在一个有效的范围内，并且当蓄电池充满后，电源输出的电池电压保持在蓄电池浮充电压范围内。但是，目前使用10位PWM的MCU进行控制，电源输出参数的精度难以达到蓄电池要求，特别是在电池充满转入浮充后，电源电压不精确，会使蓄电池的性能随之下降。如果采用具有12位或更高精度的新型号MCU，则不仅增加了设计成本，也对开发工程师提出了新的要求，会带来增加了开发周期和开发成本等一系列新问题。

实用新型内容

为了解决目前带10位PWM的MCU控制电源输出参数的精度难以达到蓄电池要求的问题，本实用新型提供一种辅助电路以提高带10位PWM的MCU对电源输出电压、电流的控制精度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：中央控制单元(MCU)并联有精密供电电路；精密基准电压产生电路单元经过MCU后产生精密PWMV信号，该信号经过D/A单元电路后生成可调节信号；精密基准电压产生电路通过基础输出电压、电流控制单元电路产生基础电压、电流控制信号；将可调节信号与基础电压、电流控制信号经过加法电路后产生精确电压、电流控制信号。

MCU精密供电电路作用是将不精确的电源电压转换成精确稳定，动态负载调整能力强的电压，为MCU提供供电，使得MCU输出的电平幅度严格控制在要求的范围内。D/A单元对MCU输出的PWM信号进行RC积分，经过一个用于阻抗变换的射随器后产生可调节信号。基础输出电压、电流控制单元将基准电压进行线性变换，生成电源输出最小电压电流控制的参考信号。

本实用新型的有益效果是，通过采用改进后的电路，使电源的输出参数得到精确控制。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构框图；

图2是本实用新型的精密供电单元电路原理图。

图3是输出电压、电流控制信号产生电路原理图。

图4是精密基准电压产生电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图以最佳实施例对本实用新型做进一步详细说明；

在图1中，本实用新型包括1：MCU精密供电部分单元电路，2：D/A单元电路，3：基础输出电压、电流控制单元，4：精密基准电压产生单元电路四个单元电路。中央控制单元(MCU)并联有精密供电电路；精密基准电压产生电路单元产生的电压到中央控制单元(MCU)和基础输出电压、电流控制单元；中央控制单元(MCU)与D/A单元电路串联；基础输出电压、电流控制单元与D/A单元电路通过加法电路后产生精确电压、电流控制信号。

如图2，精密供电单元电路并联在MCU上，为MCU提供精确的供电电源，使MCU输出的PWM信号幅度精度达到要求的范围内。该电路包括一个功率三极管，一个基准源，一个稳定补偿网络和一个反馈网络。精密供电单元电路中功率调整三极管TR35串联于输入电源和MCU之间，功率调整三极管的控制极(基极)和地之间串联基准控制芯片IC31(AZ431)，输出端对地的R242和R243组成串联分压反馈网络，分压信号给IC31的1脚采样，通过IC31的3脚控制调整管的导通状态，进而提高MCU供电电压的精度和动态响应特性。R244和C89构成RC环路稳定网络，并联于IC31的1脚3脚间，提高MCU供电电压的稳定性。

如图3，D/A变换电路包括两级RC积分电路，串联在MCU与加法电路间。

MCU输出的PWMV信号经过R174和C155后，再经过R310和C154积分生成稳定的直流控制信号，通过由IC14_A构成的射极跟随器进行阻抗变换后产生可调节信号U2。

如图4，精密基准电压产生电路为整个电路的控制产生基准参考信号，该信号既是MCU的A/D转换基准也是基础输出电压、电流控制单元的输入信号。该单元电路为R223与W1串联后并联R224构成微调电路接到输出与地间串联基准控制芯片IC34的1脚，再与R222串联在输出端，构成输出电压分压反馈网络，通过电位器W1的调整使单元电路的输出电压达到精确到毫伏级输出。

如图3，精密基准电压产生电路产生的精密5V电源(网络名为VREF5)经过R175到运算放大器IC14-B的正端，生成基础输出电压、电流控制信号U1。R177作为反馈回路串联于运算放大器IC14-B的6脚和7脚间，运算放大器IC14-B的负端通过R178到地，正端通过C148到地。

基础输出电压、电流控制信号U1和PWMV信号经过D/A变换后的可调节信号U2通过R179和R227进行加法运算后生成电源所需要的精确电压、电流控制信号。

本实用新型的工作原理是：当PWM输出占空比为0时，电源输出的电压电流由基础输出电压、电流控制信号U1控制，控制函数如下：

Vout0＝K＊(U1/2)，当R179＝R227时。

当PWM占空比不为0时，电源输出的电压或电流由U1和U2控制，控制函数如下：

Vout1＝K＊((U1+U2)/2)，当R179＝R227时。

U2＝5＊D/1024，D为占空比计数值，由于MCU的占空比调节的输出电压、电流范围是电源最小输出和最大输出之间的区域，因此占空比D的计数值在0-1024之间变化时，输出电压变化范围变小，因此每一位计数值的变化对应输出电压的变化精度得到有效提高，使得MCU的计数得到充分利用。

Claims (4)

1、一种提高MCU控制电源输出精度的电路，其特征在于中央控制单元(MCU)并联有精密供电电路；精密基准电压产生电路单元经过MCU后产生精密PWM信号，该信号经过D/A单元电路后生成可调节信号；精密基准电压产生电路通过基础输出电压、电流控制单元电路产生基础电压、电流控制信号；将可调节信号与基础电压、电流控制信号经过加法电路后产生精密电压、电流控制信号。

2、如权利要求1所述的提高MCU控制电源输出精度的电路，其特征在于精密供电单元电路中功率调整三极管TR35串联于输入电源和MCU之间；功率调整三极管的控制极(基极)和地之间串联基准控制芯片IC31(AZ431)；输出端对地的R242和R243组成串联分压反馈网络，分压信号给IC31的1脚采样，通过IC31的3脚控制调整管的导通状态；R244和C89构成RC环路稳定网络，并联于IC31的1脚3脚间；功率电阻R204和R89并联后串联于输入电源和TR35间，用于减小TR35的功耗。

3、如权利要求1所述的提高MCU控制电源输出精度的电路，其特征在于将输出特性参数分解两部分，一部分为精密基准电压产生电路的基础信号经过运算放大器IC14-B后产生的基础电压、电流控制信号(U1)，另外一部分由MCU产生的精密PWMV信号，经过多级RC积分变换后再经运算放大器IC14-A进行阻抗变换产生可调节信号U2，U1、U2两路信号通过电阻R179、R227线性加法产生输出所要求的精确电压、电流控制信号。

4、如权利要求1所述的提高MCU控制电源输出精度的电路，其特征在于为整个电路控制产生基准参考信号的精密基准电压产生电路，R223与W1串联后并联R224接到输出与地间串联基准控制芯片IC34的1脚，再与R222串联在输出端。

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