CN203193508U

CN203193508U - 低功耗可控稳压电源电路

Info

Publication number: CN203193508U
Application number: CN 201220755422
Authority: CN
Inventors: 张腾翔; 叶鹏; 陈冲; 黄锋勇
Original assignee: Zhejiang Deling Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Deling Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2022-12-31

Abstract

本实用新型涉及一种低功耗可控稳压电源电路，由压控PWM电路、采样反馈电路、驱动合成电路、调整电路及微处理器组成；其中：压控PWM电路由电容C1、C2、电阻R4、R5、稳压二极管D2、D3和施密特触发器U2组成；采样反馈电路由电阻R6、R7和电容C3组成；驱动合成电路由单或门U1A、电阻R2、R3组成；调整电路由开关管Q1、正向二极管D1、电容CE1和电阻R1组成。该稳压电源电路由于采用由微处理器与硬件电路双重监视系统电源的变化，进行实时PWM精确稳压，保证了系统电源电压的可控性、稳定性和可靠性。由于调整电路中开关管工作在导通、截止状态，其热损耗极少，使电路的温升得到改善，保证了电源电路的工作稳定性。

Description

低功耗可控稳压电源电路

技术领域

本发明涉及一种高可靠、低功耗的稳压电源电路，尤其适合于智能断路器的电源管理系统。

背景技术

目前应用于智能断路器中的电源电路大体上有二种：

1、如图1，利用稳压二极管D1、电阻R1和功率晶体管Q1来稳定系统电源电压VDC。该方式，功率晶体管不能完全工作在开关状态。此方案功耗大、可靠性差、系统电压不可控。

2、如图2，通过驱动信号CTRL控制开关管Q1对前端整流的电压进行斩波，再经过单向二极管D1向电容CE1充电，由该电容向系统供电。通过采样电容C1上的电压来反馈给微处理器，控制驱动信号，使得系统的供电达到稳定。但当微处理器失控未能控制驱动信号时，将导致系统崩溃，电源VDC电压无法稳定。此方案可靠性差。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低功耗可控稳压电源电路，作智能断路器的主电源之用。

为实现上述目的，本发明采用一种低功耗可控稳压电源电路，它包括压控PWM电路、采样反馈电路、驱动合成电路、调整电路及微处理器，其中：压控PWM电路由电容C1、C2、电阻R4、R5、稳压二极管D2、D3和施密特触发器U2组成；采样反馈电路由电阻R6、R7和电容C3组成；驱动合成电路由单或门U1A、电阻R2、R3组成；调整电路由开关管Q1、正向二极管D1、电容CE1和电阻R1组成，微处理器包括A/D输入模块端口和SPWM输出模块端口。

本发明进一步设置为调整电路中，开关管Q1的漏极和正向二极管D1的正极相连后接前端整流电源Vi输出的正极，开关管Q1的源极接前端整流电源Vi输出的负极，开关管Q1的栅极接驱动合成电路的单或门UIA的输出极3和电阻R1。

本发明进一步设置为驱动合成电路中，单或门UIA的逻辑功能极2接压控PWM电路中施密特触发器U2的输出端1和电阻R3，单或门UIA的逻辑功能极1接微处理器的SPWM输出模块端口和电阻R2。

本发明进一步设置为压控PWM电路中，施密特触发器U2的源极2接电阻R3和电阻R5构成施密特触发器的源极电压VDD，施密特触发器的U2的接地极3与稳压电源的接地端GND相连，电容C1并联于施密特触发器U2的2、3极之间，电阻R4、稳压二极管D2、电阻R5串联后并联于稳压电源输出电压端VDC与稳压电源接地端GND之间，电容C2的二端并联于稳压二极管D2的二极，同时，稳压二极管D3的二端并联于电阻R5的二端。

本发明进一步设置为所述的采样反馈电路中，电阻R6、R7串联后并联于稳压电源输出电压端VDC与稳压电源的接地端GND之间，电容C3与电阻R7并联后从电阻R6、电阻R7的连接点接至微处理器的A/D输入模块端。

本发明再进一步设置为所述的调整电路的正向二极管D2的负极与电容CEI的正极和压控PWM电路中电阻R4、电阻R6相连后成为稳压电源输出端VDC，调整电路中电容CEI的负极、开关管Q1的源极、电阻R1、驱动合成电路中电阻R2、压控PWM电路中施密特触发器U2的接地极3、电容C1、电阻R5、正向二极管D3的正极、采样反馈电路中电阻R7、电容C3和前端整流电源Vi的负极相连成为稳压电源接地端GND。

电路工作时，在启动阶段，微处理器还未正常工作时SPWM输出端为低电平，此时：V_CE1↑→V_R5↑超过限值→U2输出高电平→U1A输出高电平→Q1导通→V_CE1↓；V_CE1↓→V_R5↓低于限值→U2输出低电平→U1A输出低电平→Q1截止→V_CE1↑。由此，压控PWM电路通过实时控制开关管Q1，弥补了微处理器失控时的稳压空白。

在微处理器工作时，由微处理器根据采样反馈电路的A/D输入模块端口信号和微处理器的SPWM输出模块端口信号通过单或门U1A控制开关管Q1的开关状态，通过控制开关管Q1的导通与截止，使V_CE1稳定在一个系统要求的值域内，且通过提高SPWM的调整频率，可以提高稳压精度及稳定度。

采用由微处理器与硬件电路双重管理实时监视系统电源电压的变化，进行PWM控制精确稳压，保证了系统电源电压的可控性、提高了电源的稳定性和可靠性。由于开关管Q1工作在导通与截止状态，其热损耗极少，既降低了电源功耗，同时使电路的温升得到改善，保证了电源电路的工作稳定性。

附图说明

图1是背景技术1智能断路器的电源电路；

图2是背景技术2智能断路器的电源电路；

图3是本实用新型电源电路原理方框图；

图4是本实用新型电源电路原理图。

具体实施方式

以下结合上述图3、图4，对本实用新型公开的“低功耗可控稳压电源电路”作进一步的说明。

参照图1，现有的智能断路器电源电路之一，利用稳压二极管D1、电阻R1和功率晶体管Q1来稳定系统电源电压VDC，该方案功率晶体管不能完全工作在开关状态故功耗大、可靠性差且系统电压不可控。参照图2，现有的智能断路器电源电路之二，通过驱动信号CTRL控制开关管Q1对前端整流的电压进行斩波，再经过单向二极管D1向电容CE1充电，由该电容向系统供电。通过采样电容C1上的电压来反馈给微处理器，控制驱动信号，使得系统的供电达到稳定。但当微处理器失控未能及时控制驱动信号时，将导致系统崩溃，电源VDC电压无法稳定。此方案可靠性差。

图3、4为本发明“一种低功耗可控稳压电源电路”的一种实施方式，它由压控PWM电路、采样反馈电路、驱动合成电路、微处理器和调整电路组成。其中，压控PWM电路由电容C1、C2、电阻R4、R5、稳压二极管D2、D3和施密特触发器U2组成；采样反馈电路由电阻R6、R7和电容C3组成；驱动合成电路由单或门U1A、电阻R2、R3组成；调整电路由开关管Q1、正向二极管D1、电容CE1和电阻R1组成；微处理器包括A/D输入模块端口和SPWM输出模块端口。

整个低功耗可控稳压电源电路各元件按以下布局：调整电路中开关管Q1的漏极和正向二极管D1的正极相连后接前端整流电源Vi输出的正极，开关管Q1的源极接前端整流电源Vi输出的负极，开关管Q1的栅极接驱动合成电路单或门UIA的输出极3和为开关管Q1提供工作电压的电阻R1；驱动合成电路中单或门UIA的逻辑功能极2接压控PWM电路中施密特触发器U2的输出端1和电阻R3，单或门UIA的逻辑功能极1接微处理器的SPWM输出模块端口和电阻R2；压控PWM电路中施密特触发器U2的源极2接电阻R3和为其提供电压的电阻R5构成施密特触发器的源极电压VDD，施密特触发器的U2的接地极3与稳压电源的接地端GND相连，电容C1并联于施密特触发器U2的2、3极之间，电阻R4、稳压二极管D2、电阻R5串联后并联于稳压电源输出电压端VDC与接地端GND之间，电容C2的二端并联于稳压二极管D2的二极，同时，稳压二极管D3的二端并联于电阻R5的二端。采样反馈电路中，电阻R6、电阻R7串联后并联于稳压电源输出端VDC与稳压电源接地端GND之间，电容C3与电阻R7并联后从电阻R6、电阻R7的连接点接至微处理器的A/D输入模块端。调整电路的正向二极管D2的负极与电容CEI的正极和压控PWM电路中电阻R4、R6相连后成为稳压电源输出端VDC，调整电路中电容CEI的负极、开关管Q1的源极、电阻R1、驱动合成电路中电阻R2、压控PWM电路中施密特触发器U2的接地极3、电容C1、电阻R5、正向二极管D3的正极、采样反馈电路中电阻R7、电容C3和前端整流电源Vi的负极相连成为稳压电源接地端GND。

低功耗可控稳压电源电路工作时，在启动阶段，微处理器还未正常工作，微处理器的SPWM输出模块端为低电平，单或门UIA输出亦为低电平，开关管Q1截止，此时：V_CE1↑→V_R5↑超过限值→U2输出高电平→U1A输出高电平→Q1导通→V_CE1↓；V_CE1↓→V_R5↓低于限值→U2输出低电平→U1A输出低电平→Q1截止→V_CE1↑，由此，压控PWM电路通过实时控制Q1，弥补了微处理器失控未正常工作时的稳压空白。

在微处理器工作时，由微处理器根据采样反馈电路的A/D输入模块端口信号，和微处理器的SPWM输出模块端口信号通过单或门U1A控制开关管Q1的开关状态，通过控制开关管Q1的导通与截止，使V_CE1稳定在一个系统要求的值域内，且通过提高SPWM的调整频率，可以提高系统的稳压精度及电源的稳定度。

采用由微处理器与硬件电路的双重管理实时监视系统电源电压的变化，进行PWM控制精确稳压，保证了系统电源电压的可控性、提高了电源工作电压的稳定性和可靠性。由于开关管Q1工作在导通、截止状态，其热损耗极少，既降低了电源功耗，同时使电路的温升得到改善，保证了电源电路的工作稳定性。

Claims

1.一种低功耗可控稳压电源电路，它包括压控PWM电路、采样反馈电路、驱动合成电路、调整电路及微处理器，其中：压控PWM电路由电容C1、C2、电阻R4、R5、稳压二极管D2、D3和施密特触发器U2组成；采样反馈电路由电阻R6、R7和电容C3组成；驱动合成电路由单或门U1A、电阻R2、R3组成；调整电路由开关管Q1、正向二极管D1、电容CE1和电阻R1组成，微处理器包括A/D输入模块端口和SPWM输出模块端口。

2.根据权利要求1所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于：所述的压控PWM电路的施密特触发器U2输出1接驱动合成电路的单或门U1A逻辑功能极2，单或门U1A输出3接调整电路的开关管Q1的栅极，采样反馈电路由电容C3取出信号输入到微处理器的A/D输入模块端口，微处理器的SPWM输出模块端口接驱动合成电路中单或门UIA的逻辑功能极1。

3.根据权利要求1或2所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于：所述的调整电路中，开关管Q1的漏极和正向二极管D1的正极相连后接前端整流电源Vi的正极，开关管Q1的源极接前端整流电源Vi的负极，开关管Q1的栅极接驱动合成电路的单或门UIA的输出极3和电阻R1。

4.根据权利要求1或2所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于：所述的驱动合成电路中，单或门UIA的逻辑功能极2接压控PWM电路中施密特触发器U2的输出端1和电阻R3，单或门UIA的逻辑功能极1接微处理器的SPWM输出模块端口和电阻R2。

5.根据权利要求3所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于：所述的驱动合成电路中，单或门UIA的逻辑功能极2接压控PWM电路中施密特触发器U2的输出端1和电阻R3，单或门UIA的逻辑功能极1接微处理器的SPWM输出模块端口和电阻R2。

6.根据权利要求1或2所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于：所述的压控PWM电路中，施密特触发器U2的源极2接电阻R3和电阻R5构成施密特触发器的源极电压VDD，施密特触发器U2的接地极3与稳压电源的接地端GND相连，电容C1并联于施密特触发器U2的2、3极之间，电阻R4、稳压二极管D2、电阻R5串联后并联于稳压电源输出电压VDC与接地端GND之间，电容C2的二端并联接于稳压二极管D2的二极，同时，稳压二极管D3的二端并联于电阻R5的二端。

7.根据权利要求3所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于：所述的压控PWM电路中，施密特触发器U2的源极2接电阻R3和电阻R5构成施密特触发器的源极电压VDD，施密特触发器U2的接地极3与稳压电源的接地端GND相连，电容C1并联于施密特触发器U2的2、3极之间，电阻R4、稳压二极管D2、电阻R5串联后并联于稳压电源输出电压端VDC与接地端GND之间，电容C2的二端并联于稳压二极管D2的二极，同时，稳压二极管D3的二端并联于电阻R5的二端。

8.根据权利要求1或2所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于：所述的采样反馈电路中，电阻R6、电阻R7串联后并联于稳压电源输出端VDC与稳压电源接地端GND之间，电容C3与电阻R7并联后从电阻R6、电阻R7的连接点接至微处理器的A/D输入模块端。

9.根据权利要求3所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于：所述的采样反馈电路中，电阻R6、电阻R7串联后并联于稳压电源输出端VDC与稳压电源接地端GND之间，电容C3与电阻R7并联后从电阻R6、电阻R7的连接点接至微处理器的A/D输入模块端。

10.根据权利要求1或2所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于：所述的调整电路的正向二极管D2的负极与电容CEI的正极和压控PWM电路中电阻R4、电阻R6相连后成为稳压电源输出端VDC，调整电路中电容CEI的负极、开关管Q1的源极、电阻R1、驱动合成电路中电阻R2、压控PWM电路中施密特触发器U2的接地极3、电容C1、电阻R5、正向二极管D3的正极、采样反馈电路中电阻R7、电容C3和前端整流电源Vi的负极相连成为稳压电源接地端GND。