CN203416168U - 多阶式恒流型可调开关电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多阶式恒流型可调开关电源，本装置通过调节连接到电流反馈比较控制电路的多阶基准电压电路的电压值，控制电流反馈比较控制电路的输出信号，再通过电压反馈比较控制电路与电流反馈比较控制电路与设定值的比较，控制脉冲产生电路输出脉冲的占空比，经主回路输出电路输出稳定电流，体积小，输出电流稳定，经济实用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电源，尤其涉及一种多阶式恒流型可调开关电源。
背景技术
可调恒流电源一般都使用于特殊行业，需要工作过程中电源输出的电流保持稳定。现有的很多可调恒流开关电源都采用模拟电源，体积较大，功耗也大，不利于节能；同时，也存在一些效率高、体积小的开关电源，得到了越来越广泛的应用，但其输出电压不便于调节，使得开关电源的使用范围得到一定的限制。而可调恒流型的开关电源品种很少，价格很贵，不利于推广使用。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种多阶式恒流型可调开关电源，多阶式恒流型开关电源由于可以按台阶式的控制电流，达到多时段多种电流控制的目的，体积小，输出电流稳定，经济实用。
本实用新型采用的技术方案为：
一种多阶式恒流型可调开关电源，包括电源电路、脉冲开关电路、反馈比较控制电路、主回路开关电路和主回路输出电路，所述的电源电路包括强电电源电路和弱电电源电路，弱电电源电路的输出端为反馈比较控制电路和脉冲开关电路提供电源，强电电源电路的输出端连接主回路开关电路的输入端，主回路开关电路的输出端通过开关变压器连接主回路输出电路的输入端，所述的反馈比较控制电路包括电压反馈比较控制电路和电流反馈比较控制电路，电压反馈比较控制电路的输出端和电流反馈比较控制电路的输出端均连接脉冲开关电路的反馈信号输入端，电压反馈比较控制电路的反馈电压输入端和电流反馈比较控制电路的反馈电流输入端分别连接主回路输出电路的电压输出端和电流取样电路的输出端，电压反馈比较控制电路的反馈电压输入端和电流反馈比较控制电路的反馈电流输入端还连接有可调电阻，所述的电流反馈比较控制电路的比较输入端连接多阶基准电压电路。
所述的脉冲开关电路包括脉冲产生电路和脉冲推动电路，脉冲产生电路的输出端连接脉冲推动电路的输入端，脉冲推动电路的输出端通过推动变压器连接主回路开关电路的控制端。
所述的电压反馈控制电路的第一输入端通过由调节主回路输出电路电压大小的滑动电阻与分压电阻组成的第一分压电路连接主回路输出电路的反馈电压输出端，电压反馈控制电路的第二输入端用于接入基准电压，电压反馈控制电路的输出端连接脉冲产生电路的反馈信号输入端。
所述的电流反馈控制电路包括反相放大电路，反相放大电路的输入端连接串联于主回路输出电路的取样电阻，反相放大电路的输出端通过调节主回路输出电路电流大小的滑动电阻连接比较电路的反相输入端，比较电路的同相输入端连接多阶基准电压电路，比较电路的输出端连接脉冲产生电路的反馈信号输入端。
所述的多阶基准电压电路包括用于连接基准电压的第一电压跟随电路，第一电压跟随电路的输出端连接电阻网络的输入端，电阻网络的输出端通过电子开关电路连接单片机，单片机控制端口用于传输外部控逻辑信号，电子开关电路的输出端通过第二电压跟随电路连接电流比较电路的输入端。
还包括电压显示表头和电流显示表头，电压显示表头通过第二分压电路连接主回路输出电路的反馈电压输出端，电流显示表头输入端连接校准电流电路。
本实用新型通过调节连接到电流反馈比较控制电路的多阶基准电压电路的电压值，控制电流反馈比较控制电路的输出信号，再通过电压反馈比较控制电路与电流反馈比较控制电路与设定值的比较，控制脉冲产生电路输出脉冲的占空比，经主回路输出电路输出稳定电流，体积小，输出电流稳定，经济实用。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图；
图2为本实用新型的电源电路、脉冲开关电路和主回路开关电路的电路原理图；
图3为本实用新型的反馈比较控制电路和主回路输出电路的电路原理图；
图4为本实用新型的多阶基准电压电路的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括电源电路、脉冲开关电路、反馈比较控制电路、主回路开关电路和主回路输出电路，所述的电源电路包括强电电源电路和弱电电源电路，弱电电源电路的输出端为反馈比较控制电路和脉冲开关电路提供电能，强电电源电路的输出端连接主回路开关电路的输入端，主回路开关电路的输出端通过开关变压器连接主回路输出电路的输入端，所述的反馈比较控制电路包括电压反馈比较控制电路和电流反馈比较控制电路，电压反馈比较控制电路的输出端和电流反馈比较控制电路的输出端均连接脉冲开关电路的反馈信号输入端，电压反馈比较控制电路的反馈电压输入端和电流反馈比较控制电路的反馈电流输入端分别连接主回路输出电路的电压输出端和电流取样电路的输出端，电压反馈比较控制电路的反馈电压输入端和电流反馈比较控制电路的反馈电流输入端还连接有可调电阻，所述的电流反馈比较控制电路的比较输入端连接多阶基准电压电路。
如图2、图3和图4所示，图2中的I11、I21、I31分别连接图3中的I12、I22、I32，图3中的I41、51、I61分别连接图4中的I42、I52、I62，本实用新型的工作原理：
电源电路由两部分组成，一部分组成弱电电源部分，供反馈比较控制电路、脉冲开关电路和电压显示表头使用。另外一部分是强电电源部分，供主回路输出电路使用。弱电电源部分由变压器T1、D1--D4整流、稳压芯片7812、7912、7805及外围器件组成的正负12V、正5V直流电源，其中5V电源供直流电压显示表头使用。强电电源部分是由桥式整流BG1、热敏电阻NTC10D13、滤波电容C10组成，产生近300V的直流电压加到场效应管Q4的漏极上面，热敏电阻NTC10D13可以起到缓冲电流的作用。
脉冲产生电路由芯片UC3845及外围器件组成。电阻R15、电容C18与芯片内部电路组成阻容充放电电路，产生一个固定频率（100KHZ左右)的脉冲供芯片使用。芯片3脚为电流取样输入端，芯片1脚为输出/补偿，内部误差放大器的输出端。在电路中，芯片UC3845的1脚连接到了反馈比较控制电路的信号输出端，而芯片UC3845的1脚的控制电压经电阻R11、R13分压后通过电阻R12加到芯片UC3845的3脚上面，作为电流取样之用。芯片UC3845的1脚电压的高低决定了芯片输出脉冲占空比的大小。芯片UC3845的6脚为输出端，6脚通过电阻R14加到脉冲推动电路的三极管Q1的基极上面。
脉冲推动电路由三极管Q1和Q2及外围器件组成。二极管D5、D6为续流二极管。电容C11、C12为脉冲耦合电容，将脉冲信号传递到推动变压器T2的初极上面。当脉冲为高电平时，Q1迅速导通，12v电压经Q1的集电极到发射极再通过耦合电容加到变压器T2的初极上面，变压器迅速产生并输出脉冲电流。当芯片输出低电平时，Q1截止，Q2导通，变压器迅速停止输出脉冲电流，因此该电路将芯片UC3845产生的脉冲信号功率放大很大。
在主回路开关电路中，变压器输出的脉冲信号可以直接推动两个场效应管Q3、Q4迅速导通截止，在开关变压器T3上形成很高的脉冲电压。采用两个场效应管是为了增加电路的可靠性而设计的。
电压反馈比较控制电路，该电路是为了限制在负载空载的情况下，电压最高的输出范围。芯片U5(LM324)的1、2、3脚与外围器件组成了一个比较器电路，其中U5的3脚接到稳压芯片（TL431)的上面，得到稳定的2.5V基准电压。芯片U5的2脚通过滑动电阻W1连接到了主回路输出电路的输出端OUT+上。电阻R5与滑动电阻W1组成分压电路。当U5的2脚电压低于3脚电压（2.5V)时，U5的1脚就会输出+12V，反之就会输出-12V。该电压经二极管D8、电阻R23加到芯片UC3845的1脚上面，芯片UC3845的1脚的电位由反馈比较控制电路决定，芯片UC3845的1脚电压高的时候输出脉冲信号，低于零伏则停止输出脉冲信号。调整滑动电阻W1就可以改变在空载情况下，后级输出电压的高低范围。
电流反馈比较控制电路，芯片LM324的8、9、10三个脚与外围器件组成反向放大电路，将取样电阻R4上的电压进行放大，电阻R21、R22决定了该放大器的放大倍数。反向放大电路的输出端连接到可调电阻W3的上面，经W3分压后传输给芯片LM324的12、13、14脚组成的比较器电路的反向输入端（13脚），芯片LM324的12脚连接到多阶基准电压电路，电路根据不同的数据选择结果可以得到不同的电压供比较器使用。当LM324的12脚电压高于13脚电压时，14脚输出端就会输出+12V，反之就会输出-12V，此电压经二极管D7、电阻R23加到UC3845的1脚上面。电流比较器和电压比较器的输出电位两者混合后产生的电位决定着UC3845芯片1脚的电位，由此来控制芯片UC3845是否输出脉冲信号。可调电阻W3可以调整负载输出电流大小的范围。
在主回路输出电路中，器件D9由两个二极管组成，其中前面一个起到半波脉冲整流的作用，后面一个消除负向脉冲的作用。电阻R2、R3电容C6、C7组成了两个阻容吸收电路，是为了吸收尖脉冲而设置的。高频线圈L2是滤除高频脉冲而设置的，电容C8、C9为滤波电容。取样电阻R4为输出电流取样电阻，输出电流越大，取样电阻R4上面的电压越高，取样电阻R4上面的电压就会知道负载电流的大小。
多阶基准电压电路，包括用于连接基准电压的第一电压跟随电路，第一电压跟随电路的输出端通过分配执行电路连接控制端，分配执行电路的输出端通过第二电压跟随电路连接电流比较电路的第二输入端，该电路是为了设置电流反馈比较控制电路中的不同的基准比较电压而设计的。基准稳压芯片TL431产生2.5V基准电压，多阶可调电阻W2对2.5V电压进行分压，分压后的电压连接到运算放大器U6A的正向输入端上面，运放电路组成第一电压跟随电路向后级传输多阶可调电阻W2上面的分压值。该电压值加到由可调电阻W5、W6、W7、W8、W9、W10、W11、W12组成的电阻网络两端。外部控逻辑信号传输到芯片U9（3选8电子开关）的A、B、C的选择端，芯片U9的8个输出端口就会根据选择逻辑关系给相应的端口输出12V电压加到电子开关U7、U8(CD4066)的控制端上，相应的开关就会导通，分压后的电压值就会传输到运放电路U6B的同相输入端上面，该电路组成第二电压跟随电路。跟随隔离后的电压连接到芯片U5的12脚控制比较器进行工作。可调电阻W5、W6、W7、W8、W9、W10、W11、W12，可以根据实际工作要求需要调整成不同的分压值。需要说明的是R24、R25、R26三个电阻为选择端口的上拉电阻，控制的时候应将相应的端口接地，否则该端口就为高电平。
输出电压、电流显示电路，该电路主要由两个输入电压为5V的数显电压表头组成。在电压显示电路中，电阻R6和可调电阻W4对输出电压分压后送给了电压显示表头。调整W4可以改变显示的电压的高低数值。在电流显示电路中，首先通过运放电路LM324的5、6、7的三个脚及外围器件组成的反向放大电路对取样电阻R4上的电压进行放大，放大后的电压信号传输给电流显示表头进行数值显示。可调电阻W1可以改变显示电流的高低数值。
Claims (6)
1.一种多阶式恒流型可调开关电源，其特征在于：包括电源电路、脉冲开关电路、反馈比较控制电路、主回路开关电路和主回路输出电路，所述的电源电路包括强电电源电路和弱电电源电路，弱电电源电路的输出端为反馈比较控制电路和脉冲开关电路提供电源，强电电源电路的输出端连接主回路开关电路的输入端，主回路开关电路的输出端通过开关变压器连接主回路输出电路的输入端，所述的反馈比较控制电路包括电压反馈比较控制电路和电流反馈比较控制电路，电压反馈比较控制电路的输出端和电流反馈比较控制电路的输出端均连接脉冲开关电路的反馈信号输入端，电压反馈比较控制电路的反馈电压输入端和电流反馈比较控制电路的反馈电流输入端分别连接主回路输出电路的电压输出端和电流取样电路的输出端，电压反馈比较控制电路的反馈电压输入端和电流反馈比较控制电路的反馈电流输入端还连接有可调电阻，所述的电流反馈比较控制电路的比较输入端连接多阶基准电压电路。
2.根据权利要求1所述的多阶式恒流型可调开关电源，其特征在于：所述的脉冲开关电路包括脉冲产生电路和脉冲推动电路，脉冲产生电路的输出端连接脉冲推动电路的输入端，脉冲推动电路的输出端通过推动变压器连接主回路开关电路的控制端。
3.根据权利要求2所述的多阶式恒流型可调开关电源，其特征在于：所述的电压反馈控制电路的第一输入端通过由调节主回路输出电路电压大小的滑动电阻与分压电阻组成的第一分压电路连接主回路输出电路的反馈电压输出端，电压反馈控制电路的第二输入端用于接入基准电压，电压反馈控制电路的输出端连接脉冲产生电路的反馈信号输入端。
4.根据权利要求2所述的多阶式恒流型可调开关电源，其特征在于：所述的电流反馈控制电路包括反相放大电路，反相放大电路的输入端连接串联于主回路输出电路的取样电阻，反相放大电路的输出端通过调节主回路输出电路电流大小的滑动电阻连接比较电路的反相输入端，比较电路的同相输入端连接多阶基准电压电路，比较电路的输出端连接脉冲产生电路的反馈信号输入端。
5.根据权利要求3或4所述的多阶式恒流型可调开关电源，其特征在于：所述的多阶基准电压电路包括用于连接基准电压的第一电压跟随电路，第一电压跟随电路的输出端连接电阻网络的输入端，电阻网络的输出端通过电子开关电路连接单片机，单片机控制端口用于传输外部控逻辑信号，电子开关电路的输出端通过第二电压跟随电路连接电流比较电路的输入端。
6.根据权利要求5所述的多阶式恒流型可调开关电源，其特征在于：还包括电压显示表头和电流显示表头，电压显示表头通过第二分压电路连接主回路输出电路的反馈电压输出端，电流显示表头输入端连接校准电流电路。
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