CN201917840U - 一种电压调节器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电压调节器，包括：电路供电模块，输出电压调控模块，转换控制模块，降压模块，第一稳压模块，升压模块，第二稳压模块，其中，电路供电模块获取各模块的供电电源，转换控制模块与输出电压调控模块、降压模块以及升压模块相连接，转换控制模块根据输出电压调控模块设置的需求电压，选择降压模块进行电压降压处理或者选择升压模块进行电压升压处理，第一稳压模块与降压模块相连接，其用于稳定经降压模块降压处理后的电压，第二稳压模块与升压模块相连接，其用于稳定经升压模块升压处理后的电压。采用本实用新型，可高效率地对输入的低电压进行调节处理，扩大输出电压值的范围，且可降低成本。

Description

一种电压调节器

技术领域

本实用新型涉及电子设备供电应用技术领域，尤其涉及一种电压调节器。

背景技术

目前，包括低电压输入大范围输出可调电路的电压调节器大多采用市场上比较成熟的半导体芯片来实现，但是由于半导体芯片的成本高，且驱动能力不足，调节输出的电压值的范围较小，不能按需求实现工业现场的机械可调输出，从而大大地限制了电压调节器的推广应用。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电压调节器，可高效率地对输入的低电压进行调节处理，扩大输出电压值的范围，且可降低成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种电压调节器，包括：电路供电模块，输出电压调控模块，转换控制模块，降压模块，第一稳压模块，升压模块，第二稳压模块，其中，所述电路供电模块获取各模块的供电电源，所述转换控制模块与所述输出电压调控模块、所述降压模块以及所述升压模块相连接，所述转换控制模块根据所述输出电压调控模块设置的需求电压，选择所述降压模块进行电压降压处理或者选择所述升压模块进行电压升压处理，所述第一稳压模块与所述降压模块相连接，其用于稳定经所述降压模块降压处理后的电压，所述第二稳压模块与所述升压模块相连接，其用于稳定经所述升压模块升压处理后的电压。

其中，所述降压模块包括降压式变换BUCK电路，所述第一稳压模块包括低压差线性稳压器LDO构成的稳压电路。

其中，所述降压模块的输出电压的范围为0~21伏特，当所述电压调控模块设置的需求电压的电压值在0~21伏特范围内时，所述转换控制模块输出控制电压关闭所述升压模块，同时控制开启所述降压模块，选择所述降压模块进行电压降压处理。

其中，所述第一稳压模块的稳压电路还包括与所述低压差线性稳压器LDO相连接的放大电路和分压电阻。

其中，所述升压模块包括BOOST电路，所述第二稳压模块包括可编程反馈除法器和给所述可编程反馈除法器提供变化的反馈电压的反馈电路。

其中，所述升压模块的输出电压的范围为22~210伏特，所述降压模块包括的电路中包括二极管，当所述电压调控模块设置的需求电压的电压值在22~210伏特范围内时，所述转换控制模块输出控制电压开启所述降压模块，所述降压模块包括的电路中的二极管用于保护所述降压模块，同时控制开启所述升压模块，并选择所述升压模块进行电压升压处理。

其中，所述反馈电路包括放大电路和与所述放大电路相连接的分压电阻。

实施本实用新型实施例，具有以下有益效果：

采用由已经普及，且价格低廉的可编程反馈除法器、放大器、电阻等电子元器件设计而成的电路取代价格昂贵的半导体芯片构成电压调节器中相应的电路供电模块、输出电压调控模块、转换控制模块、降压模块、第一稳压模块、升压模块以及第二稳压模块，可高效率地对输入的低电压进行调节处理，扩大输出电压值的范围，降低成本；同时，在第一稳压模块和第二稳压模块对应电路中设计有采用放大电路与分压电阻相结合的方式构成的反馈电路，用于稳定输出电压，从而提高输出电压的精确度，效率较高。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电压调节器的结构组成示意图；

图2是本实用新型实施例的电压调节器的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，是本实用新型实施例的电压调节器的结构组成示意图，并请一并参见图2，是本实用新型实施例的电压调节器的电路结构示意图；该电压调节器包括：电路供电模块1，输出电压调控模块2，转换控制模块3，降压模块4，第一稳压模块5，升压模块6，第二稳压模块7。

本实施例中的输入电压为24伏特，通过对24伏特的输入电压进行调节，用户可得到所需的在0~210伏特范围内的输出电压。

所述电路供电模块1用于在电压调节器上电后，对输入电源电压进行处理得到稳定的本电压调节器中各模块电路的供电电压VCC电压，以给本电压调节器中各电子元器件供电。具体的，如图2所示，本电压调节器上电后，可采用3端子1.5安可调节正电压稳压器U4，对电压调节器电源进行调节以输出稳定的VCC电压。

所述输出电压调控模块2用于获取用户设置的需求电压，即外部控制输出电压的输入端，所述需求电压为用户设置的需要本电压调节器调节输出的输出电压值。

所述降压模块4所对应的电路可对输入的电压进行调节，实现0~21伏特范围电压的可调输出。所述第一稳压模块5与所述降压模块4相连接，其对应的电路用于稳定所述降压模块4输出的电压。所述降压模块4可为降压式变换BUCK电路，所述第一稳压模块5可为LDO（low dropout regulator，低压差线性稳压器）构成的稳压电路，该稳压电路中还包括与所述低压差线性稳压器LDO相连接的放大电路和分压电阻，用于稳定输出电压，提高输出电压的精确度。

所述升压模块6所对应的电路可对输入的电压进行调节，实现22~210伏特范围的输出电压的可调输出。所述第二稳压模块7与所述升压模块6相连接，其对应的电路用于稳定所述升压模块6输出的电压。所述升压模块6可以为BOOST（the boost converter，开关直流升压电路）电路，所述第二稳压模块7包括可编程反馈除法器U1和给所述可编程反馈除法器U1提供变化的反馈电压的反馈电路，所述反馈电路包括放大电路和与所述放大电路相连接的分压电阻，放大电路由两个通用运算放大器U2A和U2B组成，分压电阻包括图2中的R17、R18以及R19，各电子元件的连接关系如图2所示，采用放大电路与分压电阻相结合的方式构成反馈电路，使得输出电压更加精确，效率较高。

所述转换控制模块3与所述输出电压调控模块2、所述降压模块4以及所述升压模块5相连接。所述转换控制模块3根据所述输出电压调控模块2设置的需求电压，选择所述降压模块4进行电压降压处理或者选择所述升压模块6进行电压升压处理。

具体的，如图2所示，在本电压调节器上电后，所述输出电压调控模块2首先判断用户设置的要求输出的需求电压即输出电压值所处的电压范围，如果判断的结果为：要求的输出电压在0~21伏特的范围内时，可由所述转换控制模块3在图2中的对应电路中的比较器U3B的第7脚输出控制电压，该控制电压控制0~21伏特的降压模块4开启，同时通过所述升压模块6在图2中对应电路中的三极管Q1实现22~210伏特升压回路即升压电路6关闭。

如果判断的结果为：要求的输出电压在22~210V的范围内时，则所述降压模块4在图2中对应的降压电路中包括的二极管D5起保护作用，使得降压模块4不再输出电压；同时，所述转换控制模块3在图2中对应电路中的比较器U3B第7脚输出控制电压，该控制电压通过控制升压模块6在图2中电路中的三极管Q1实现22~210伏特的升压模块6的升压电路工作，对输入电压进行调节，输出用户所需的输出电压。

0~21伏特的降压模块4的可调降压输出电路的工作原理：在所述输出电压调控模块2确定输出电压为0~21伏特之间的某一个电压值以后，0~21伏特降压模块4的BUCK降压电路开始工作，电路供电模块1首先给0~21伏特的降压模块4的电路中的各个IC供电，以便于进行降压处理。J2端子外接信号输入源，从J2端子可以输入0~5伏特的可调输入，输入的可以是电位器等一系列的可调电压源，在通过J2端子输入0~5伏特的可调输入以后，BUCK降压电路进行降压处理，相应的电流流经R35和R36两个电流感测电阻，可锁存正高电压功率有限热插拔控制器U6通过所述两个电流感测电阻两端的电压与场效应管Q6端的电压来控制所述第一稳压模块6中的低压差线性稳压器LDO构成的稳压电路中的3端子1.5安可调节正电压稳压器U5的电源，电流流经U5进而通过U5稳定输出的所需要的电压。稳压后输出的输出电压通过电路输出端子J1输出。

22~210伏特的升压模块7的可调电压模块工作原理：当需要的电压达到22~210伏特之间时，0~21伏特的降压模块4对应电路继续处于工作状态，但是采用二极管D5起保护电路的作用，截断所述降压模块4的输出的电压。J2端子外接信号输入源，从J2端子可以输入0~5伏特的可调输入，输入的可以是电位器等一系列的可调电压源，在通过J2端子输入0~5伏特的可调输入以后，比较器U3B输出的相应的控制电压控制22~210伏特的升压模块6开始工作，电流流经场效应管Q4，进入到升压部分，可编程反馈除法器U1通过输出PWM信号控制BOOST电路拓扑实现电压升压过程，可编程反馈除法器U1控制升压电压，当输出电压出现波动时，由通用运算放大器U2A与U2B组成的反馈电路为可编程反馈除法器U1提供变化的反馈电压，通过可编程反馈除法器U1芯片控制升压电压的稳定。稳压后输出的输出电压通过电路输出端子J1输出。

同时，由上可知，在整个电压调节工作过程中，本电压调节器内的0-22伏特的降压模块4的降压电路始终处于工作状态，转换控制模块3可随时在降压模块4或者升压模块6之间选择切换，从而实现输出电压的无缝输出衔接。

下面结合图2对本实用新型的电压调节器中各模块对应电路之间的连接关系进行说明。

电压调节器上电后，通过所述电路供电模块1中的3端子1.5安可调节正电压稳压器U4对本电压调节器的电源进行调节以输出稳定的VCC电压，以向各模块电路中的电子元件提供工作电源。通过作为降压模块4的降压式变换BUCK电路中的24伏特电源输入端子J3输入电压为24伏特的输入电压，并通过场效应管Q6的源极输出，输出端分别连接到第一稳压模块5中U5的第三脚和所述转换控制模块3的场效应管Q4的源极。

输出电压调控模块2对应电路中的J2端子第一脚连接到所述转换控制模块3对应电路中的比较器U3B的第5脚、降压模块4和第一稳压模块5、升压模块6和第二稳压模块7。所述转换控制模块3对应电路中的比较器U3B的第7脚连接到升压模块6对应电路的Q1端，以控制所述升压模块6的开启或关闭。

若输出电压调控模块2判断用户设置的需求电压的电压值在0~21伏特范围内时，所述转换控制模块3对应电路中的比较器U3B控制所述升压模块6关闭。24伏特输入电压进入0~21伏特的BUCK电路的降压模块4以及第一稳压模块5进行降压和稳压调节后，输出电压通过U5的第二脚连接D5输出接到电路模块的电路输出端子J1的第一脚输出。

若输出电压调控模块2判断用户设置的需求电压的电压值在22~210伏特范围内时，所述转换控制模块3对应电路中的比较器U3B控制所述升压模块6开启。24伏特输入电压进入作为升压模块6的BOOST电路中Q4的源极后，进入22~210伏特升压模块部分连接电感L1，进行BOOST升压控制，并通过D3进入第二稳压模块7，由分压电阻R17、R18、R19组成的输出取样电路进行电压取样后经过放大器放大输出送给BOOST电路U1的FB引脚反馈控制输出电压的稳定。

可以理解的是，图中标示有相同电信号的线路之间是相互连接的，例如，比较器U3B的第7脚的BOOT-EN与电阻R7上的BOOT-EN相连接。

实施本实用新型实施例，具有以下有益效果：

采用由已经普及，且价格低廉的可编程反馈除法器、放大器、电阻等电子元器件设计而成的电路取代价格昂贵的半导体芯片构成电压调节器中相应的电路供电模块、输出电压调控模块、转换控制模块、降压模块、第一稳压模块、升压模块以及第二稳压模块，可高效率地对输入的低电压进行调节处理，扩大输出电压值的范围，降低成本；同时，在第一稳压模块和第二稳压模块对应电路中设计有采用放大电路与分压电阻相结合的方式构成的反馈电路，用于稳定输出电压，从而提高输出电压的精确度，效率较高。

Claims (7)

1.一种电压调节器，其特征在于，包括：电路供电模块，输出电压调控模块，转换控制模块，降压模块，第一稳压模块，升压模块，第二稳压模块，其中，所述电路供电模块获取各模块的供电电源，所述转换控制模块与所述输出电压调控模块、所述降压模块以及所述升压模块相连接，所述转换控制模块根据所述输出电压调控模块设置的需求电压，选择所述降压模块进行电压降压处理或者选择所述升压模块进行电压升压处理，所述第一稳压模块与所述降压模块相连接，其用于稳定经所述降压模块降压处理后的电压，所述第二稳压模块与所述升压模块相连接，其用于稳定经所述升压模块升压处理后的电压。

2.如权利要求1所述的电压调节器，其特征在于，所述降压模块包括降压式变换BUCK电路，所述第一稳压模块包括低压差线性稳压器LDO构成的稳压电路。

3.如权利要求2所述的电压调节器，其特征在于，所述降压模块的输出电压的范围为0~21伏特，当所述电压调控模块设置的需求电压的电压值在0~21伏特范围内时，所述转换控制模块输出控制电压关闭所述升压模块，同时控制开启所述降压模块，选择所述降压模块进行电压降压处理。

4.如权利要求3所述的电压调节器，其特征在于，所述第一稳压模块的稳压电路还包括与所述低压差线性稳压器LDO相连接的放大电路和分压电阻。

5.如权利要求1所述的电压调节器，其特征在于，所述升压模块包括BOOST电路，所述第二稳压模块包括可编程反馈除法器和给所述可编程反馈除法器提供变化的反馈电压的反馈电路。

6.如权利要求3所述的电压调节器，其特征在于，所述升压模块的输出电压的范围为22~210伏特，所述降压模块包括的电路中包括二极管，当所述电压调控模块设置的需求电压的电压值在22~210伏特范围内时，所述转换控制模块输出控制电压开启所述降压模块，所述降压模块包括的电路中的二极管用于保护所述降压模块，同时控制开启所述升压模块，并选择所述升压模块进行电压升压处理。

7.如权利要求6所述的电压调节器，其特征在于，所述反馈电路包括放大电路和与所述放大电路相连接的分压电阻。

Images