CN201450455U

CN201450455U - 智能型输出电压可调的电源适配器

Info

Publication number: CN201450455U
Application number: CN2009200604561U
Authority: CN
Inventors: 黄挺
Original assignee: Individual
Current assignee: GUANGDONG STIGER ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2010-05-05
Anticipated expiration: 2019-07-14

Abstract

本实用新型涉及一种利用单片机控制实现输出电压可调的电源适配器，它包括用于将交流电转换成直流电的开关电源电路，以及与所述开关电源电路连接的供电回路。开关电源电路包括EMI滤波电路、全桥整流电路、开关变压器、次级整流滤波电路、PWM控制电路和光耦反馈控制电路；供电回路包括输出线、输出转换头、显示电路和单片机主控电路，单片机主控电路接入到开关电源电路，智能控制PWM控制电路的电压输出，另外还可以在不同转换头上配以不同阻值的反馈电阻，通过反馈电阻的不同实现PWM控制电路电压输出的可调。本实用新型可控输出电压范围更广，控制精度更高，另外，可以实现自感应输出电压调节，有效保证外部设备的供电，更加安全和人性化。

Description

智能型输出电压可调的电源适配器

技术领域

本实用新型涉及一种家用电器和办公设备的供电设备，具体来说，涉及一种智能型输出电压可调的电源适配器。

背景技术

随着个人数码设备与笔记本电脑的普及，外供电源也成了必备物品。通常每个个人数码产品与笔记本电脑都会提自己专有的电源适配器，但是这样浪费资源，有时候电源适配器因为不好区分，往往会因为接错而烧毁办公设备或者家用电器。虽然，现在也有一些通用电源适配器，主要是通过手工调节电子元件参数获得需要的供电电压和电流，这种控制技术存在明显的缺陷，控制不灵活，而且没法准确知道调节出的数值，也容易导致烧坏设备或者供电不足，使用不安全，缺乏人性化。

实用新型内容

针对以上不足，本实用新型提供了一种智能型输出电压可调的电源适配器，它能够通过简单的操作获得精确的输出电压，使用安全，更加人性化。

智能型输出电压可调的电源适配器，包括用于将交流电转换成直流电的开关电源电路，以及与所述开关电源电路连接的供电回路，所述供电回路包括输出线和输出转换头，供电回路还包括单片机主控电路，所述单片机主控电路接入到开关电源电路，智能控制开关电源电路的电压输出。

所述开关电源电路包括：用于滤除输入交流电中的EMI干扰杂波的EMI滤波电路；用于将交流电转换成直流电的全桥整流电路；在PWM控制下将整流出来的直流电转换成用户所需的电压的开关变压器；用于滤除开关变压器输出的直流电的纹波的次级整流滤波电路；通过改变PWM信号的频率控制开关变压器变换出不同电压值的输出电压的PWM控制电路；用于将次级反馈和前级PWM控制隔离防止信号干扰到前级PWM控制开关变压器进行变压器变换的光耦反馈控制电路。

所述单片机主控电路包括：用于连接开关电源电路，提供主控MCU工作电压、电压采样和电流采用信号，以及接收主控MCU电压调整控制和过流过压保护控制信号的控制接口；用于综合按键调整电路、电压采样和电流采用的信号，发送电压调整信号的主控MCU；用于提供主控MCU稳定工作电压的MCU供电电路；用于控制不同的MOS导通，改变PWM反馈端电阻阻值来控制开关电源电路电压输出的电压调整电路；用于输入不同输出电压电压值到主控MCU的按键调节电路；用于将开关电源电路的输出电压反馈给主控MCU的电压采样电路；用于将开关电源电路的输出电流反馈给主控MCU的电流采样电路。

所述单片机主控电路还包括用于显示输出电压的电压值的显示电路，所述显示电路连接到主控MCU。

所述输出转换头含有反馈电阻Rf，所述反馈电阻Rf一端连接到光耦反馈控制电路的RX端，另一端连接到次级整流滤波电路的GND端，用于控制电压输出。

本实用新型智能型输出电压可调的电源适配器通过单片机主控电路，可以控制关变压器实现输出电压范围更广，输出电压值精度更高，另外通过在输出转换头连接反馈电阻Rf，可以实现自感应输出电压调节，从而有效保证外部设备的供电；此外，通过显示电路实时显示输出电压，可以有效避免误接造成设备的损坏，更加安全和人性化。

附图说明

图1为本实用新型电源适配器的系统框架图；

图2为本实用新型电源适配器的开关电源电路原理图；

图3为本实用新型电源适配器的单片机主控电路原理图；

图4为本实用新型电源适配器输出转换头的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步阐述。

如图1、2和3所示，本实用新型的智能型输出电压可调的电源适配器包括用于将交流电转换成直流电的开关电源电路，以及与所述开关电源电路连接的供电回路。

开关电源电路包括：用于滤除输入交流电中的EMI干扰杂波的EMI滤波电路11；用于将交流电转换成直流电的全桥整流电路12；在PWM控制下将整流出来的直流电转换成用户所需的电压的开关变压器13；用于滤除开关变压器输出的直流电的纹波的次级整流滤波电路14；通过改变PWM信号的频率控制开关变压器变换出不同电压值的输出电压的PWM控制电路15；用于将次级反馈和前级PWM控制隔离防止信号干扰到前级PWM控制开关变压器进行变压器变换的光耦反馈控制电路16。

供电回路包括输出线21、输出转换头22和单片机主控电路，单片机主控电路接入到开关电源电路，智能控制开关电源电路的电压输出。单片机主控电路包括：用于连接开关电源电路，提供主控MCU工作电压、电压采样和电流采用信号，以及接收主控MCU电压调整控制和过流过压保护控制信号的控制接口23；用于综合按键调整电路、电压采样和电流采用的信号，发送电压调整信号的主控MCU25；用于提供主控MCU稳定工作电压的MCU供电电路29；用于控制不同的MOS导通，改变PWM反馈端电阻阻值来控制开关电源电路电压输出的电压调整电路24；用于输入不同输出电压电压值到主控MCU的按键调节电路20；用于将开关电源电路的输出电压反馈给主控MCU的电压采样电路27；用于将开关电源电路的输出电流反馈给主控MCU的电流采样电路28；用于显示输出电压的电压值的显示电路26。

这样每次调整出电压的电压值的时候，只需要通过按键调节电路20输入电压值的数值，就可以实现主控MCU25控制电压的输出。

其中，开关电源电路的EMI滤波电路包括共模电感L1与X电容组成低通滤波器，用于抑制外界高频干扰信号进入内部电路；全桥整流电路利用DB1对输入AC交流电压整流转换成DC直流电压；开关变压器通过T1对高电压和低电压实行隔离，符合安全规范；PWM控制电路的U1通过PIN6电流采样和PIN2的电压控制信号改变PWM的占空比，实现输出电压的控制；光耦反馈控制电路的U3采样输出电压后通过OP1为U1提供一个电压控制信号；次级输出滤波电路通过共模电感L2抑制高频信号对外部设备干扰，U4通过采样Q6的Vds电压在Q1关闭时开通Q6来实现同步整流。

供电回路的输出线21采用标注的DC输出线，输出转换头22为DC转换头，单片机主控电路包括：控制接口23是开关电源电路和单片机主控电路的接口，其中CTL是调节输出电压PWM反馈控制线，PRO是单片机保护信号输出线，I-IN是电流采样线，VIN是电压采样线；MCU供电电路29将VIN输入的直流电变换成稳定的VCC，给智能芯片MCU提供电源，其中DZ1是VCC过压保护，R33、R34组成输出电压采样反馈，C5、C11滤除纹波，D3隔离二极管，L1为储能电感，D2为续流二极管，Q1电压调整开关管；按键调整电路20由S1、S2、R6、R27、R23、R29组成，S1，S2为用户选择功能按钮，R23、R29上拉偏置电阻，R26、R27为限流隔离电阻；显示电路26为三位数码显示电路，它由R25、R46、R47、R48、R45、R44、R35、R52、R49、R51、R50、三位共阴极数码管、U2、Q14、Q15和Q16组成，其中Q14、Q15和Q16作为阳极驱动分别用单片机控制I/O口Pin21、Pin22和Pin23驱动，R30、R31和R32为三个驱动管的限流电阻，显示串并转换由U2实现，将单片机从I/O口Pin17、Pin18输出的8位串行数据转换为8位并行数据，R48、R45、R44、R35、R52、R49、R51、R50为限流电阻；电流采样电路28由运算U5A(LM358)、放大反馈电阻R20及外围R17、R18、R19、R21、C7、C12、C11、单片机A/D口Pin7组成，R17、R18分压线路将电流信号减半，C11、C7和C12中频滤波，R21隔离电阻，R20放大反馈，R19运放正端对地偏置电阻，Pin7实现放大后的电流信号采样；电压采样电路24由R15、R16、C3、单片机A/D口Pin2组成，其中，R15、R16电压信号串联分压到单片机I/O可以接受的安全电压，C3滤波电容，Pin2实现采样电压；电压调整电路24由8个开关MOS(M1～M8)及外围驱动电阻、单片机控制I/O口Pin2～Pin6、Pin10～Pin12组成，其中R1～R8是开关电源部分电压反馈调整电阻，通过单片机在控制I/O口Pin2～Pin6、Pin10～Pin12输出不同的电平组合，从而改变反馈电阻的阻值，例如：Pin2输出“1”驱动M1导通，可使R8电阻通过控制接口的RX脚反馈到开关电源的PWM控制部分；主控MCU电路25核心单片机PIC16FXXX及外围复位电路C4、R24组成。

如图4所示，本实用新型还可以在上述输出电压可调的电源适配器基础上，在每一个输出转换头分别增加一个对应的反馈电阻Rf，反馈电阻Rf一端连接到光耦反馈控制电路的RX端，另一端连接到次级整流滤波电路的GND端，用于控制电压输出。

这种做法是将反馈电组直接做到输出转换头上，图中Vout+、Vout-是输出直流电压，Rf是电压调节反馈电阻，例如：DELL笔记本电脑使用的19.5V转换头上内置的Rf电阻值为3K。与市面上类似的实现方式相比，本产品将信号地GND和大电流地Vout-区分开来，可以有效的避免地线串扰造成输出电压不够精准，从而获得更高的稳定性和精准度；该实现方式简单适用，成本低廉。

Claims

1.一种智能型输出电压可调的电源适配器，包括用于将交流电转换成直流电的开关电源电路，以及与所述开关电源电路连接的供电回路，所述供电回路包括输出线和输出转换头，其特征在于，供电回路还包括单片机主控电路，所述单片机主控电路接入到开关电源电路，智能控制开关电源电路的电压输出。

2.根据权利要求1所述的智能型输出电压可调的电源适配器，其特征在于，所述开关电源电路包括：

用于滤除输入交流电中的EMI干扰杂波的EMI滤波电路；

用于将交流电转换成直流电的全桥整流电路；

在PWM控制下将整流出来的直流电转换成用户所需的电压的开关变压器；

用于滤除开关变压器输出的直流电的纹波的次级整流滤波电路；

通过改变PWM信号的频率控制开关变压器变换出不同电压值的输出电压的PWM控制电路；

用于将次级反馈和前级PWM控制隔离防止信号干扰到前级PWM控制开关变压器进行变压器变换的光耦反馈控制电路。

3.根据权利要求2所述的智能型输出电压可调的电源适配器，其特征在于，所述单片机主控电路包括：

用于连接开关电源电路，提供主控MCU工作电压、电压采样和电流采用信号，以及接收主控MCU电压调整控制和过流过压保护控制信号的控制接口；

用于综合按键调整电路、电压采样和电流采用的信号，发送电压调整信号的主控MCU；

用于提供主控MCU稳定工作电压的MCU供电电路；

用于控制不同的MOS导通，改变PWM反馈端电阻阻值来控制开关电源电路电压输出的电压调整电路；

用于输入不同输出电压电压值到主控MCU的按键调节电路；

用于将开关电源电路的输出电压反馈给主控MCU的电压采样电路；

用于将开关电源电路的输出电流反馈给主控MCU的电压采样电路。

4.根据权利要求3所述的智能型输出电压可调的电源适配器，其特征在于，所述单片机主控电路还包括用于显示输出电压的电压值的显示电路，所述显示电路连接到主控MCU。

5.根据权利要求2所述的智能型输出电压可调的电源适配器，其特征在于，所述输出转换头含有反馈电阻Rf，所述反馈电阻Rf一端连接到光耦反馈控制电路的RX端，另一端连接到次级整流滤波电路的GND端，用于控制电压输出。