CN204304780U - 一种改进的可调稳压开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源装置技术领域，尤其是一种改进的可调稳压开关电源。它包括单片机、驱动电路、A/D转换电路和电源,所述单片机根据预设电压与A/D转换电路反馈的电压的电压差来调整输出PWM波占空比，所述驱动电路接收单片机输出的PWM波并根据PWM波来调节其输出电压，所述A/D转换电路实时测量驱动电路的输出电压并将电压数据反馈至单片机,所述电源通过单片机向驱动电路和A/D转换电路供电。本实用新型利用单片机产生PWM波通过驱动电路调节输出电压，再通过A/D转换电路把数据送到单片机，单片机不停地调节PWM波的占空比，对输出电压进行精密调节，解决了传统稳压电源电压调整精度不高、调节范围不大的缺点。

Description

一种改进的可调稳压开关电源

技术领域

本实用新型涉及电源装置技术领域，尤其是一种改进的可调稳压开关电源。

背景技术

可调稳压开关电源是电子设备的重要组成部分之一，广泛应用于教学、科研和电子产品的检修等领域，在电源技术中占有十分重要的地位。传统的可调稳压开关电源采用的电源变压器，存在电压调整精度不高、调节范围不大的缺点。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种电路结构简单、电压调整精度高的改进的可调稳压开关电源。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种改进的可调稳压开关电源，它包括单片机、驱动电路、A/D转换电路和电源；所述单片机根据预设电压与A/D转换电路反馈的电压的电压差来调整输出PWM波占空比，所述驱动电路接收单片机输出的PWM波并根据PWM波来调节其输出电压，所述A/D转换电路实时测量驱动电路的输出电压并将电压数据反馈至单片机；所述电源通过单片机向驱动电路和A/D转换电路供电。

优选地，所述单片机为MSP430F413型单片机。

优选地，所述驱动电路包括三极管放大器Q2、三极管放大器Q3、二极管D5、二极管D6、MOS开关管Q1、滤波电感L1、电阻R1、电阻R2、 电阻R3、电容C1O、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14；所述三极管放大器Q2的基极通过电阻R1连接所述单片机的PWM波输出端，所述三极管放大器Q2的发射极通过二极管D6分别与所述MOS开关管Q1的栅极、所述三极管放大器Q3的发射极连接，所述三极管放大器Q2的发射极还直接连接三极管放大器Q3的基极并通过电阻R3与三极管放大器Q3的集电极连接，所述MOS开关管Q1的栅极和源极之间连接电容C12，所述MOS开关管Q1的漏极分别通过滤波电感L1、二极管D5连接于电容C13的两端，所述电容C14连接于电容C13的两端。

优选地，所述A/D转换电路包括运算放大器U5-B、比较器U5-A、电阻R4、电阻R5、电阻R6、可变电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10以及电容C20、电容C21、电容C22、电容C23；所述运算放大器U5-B的同相输入端依次通过电阻R5、电阻R4连接驱动电路4的输出端，所述运算放大器U5-B的同相输入端与反相输入端之间依次连接电阻R5、电容C20,所述电容C21的一端连接在运算放大器U5-B的同向输入端与电阻R5之间，另一端与地相连，所述比较器U5-A的反相输入端与所述运算放大器U5-B输出端连接,所述比较器U5-A的同相输入端与可变电阻R7相连，所述电容C22的一端与比较器U5-A的电压输入端相连，另一端与地相连，所述电容C23的一端与比较器U5-A同向输入端相连，另一端与地相连。

优选地，所述单片机还连接有预设电压和输出电压可同时显示的LCD显示屏，所述LCD显示屏上设置有两个按键。

由于采用了上述方案，本实用新型采用单片机产生PWM波来驱动 MOS开关管调节输出电压，通过A/D转换电路把数据送到单片机，单片机不停调节调整PWM波的占空比，对输出电压进行精密调节，解决了传统稳压电源电压调整精度不高、调节范围不大的缺点。

附图说明

图1是本实用新型实施例的系统组成框图；

图2是本实用新型实施例的驱动电路结构图；

图3是本实用新型实施例的A/D转换电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，本实施例的一种改进的可调稳压开关电源，它包括单片机、驱动电路、A/D转换电路和电源；单片机根据预设电压与A/D转换电路反馈的电压的电压差来调整输出PWM波占空比，驱动电路接收单片机输出的PWM波并根据PWM波来调节其输出电压，A/D转换电路实时测量驱动电路的输出电压并将电压数据反馈至单片机；电源通过单片机2向驱动电路4和A/D转换电路5供电。

单片机2采用MSP430F413型单片机，当输出电压在2-15V之间，单片机2输出的PWM波占空比取为10/200-190/200，若在输入18V电压的情况下，理论输出直流电压为0.9-17.1V。增加了输出电压的调节范围。

单片机2接收电源1电压信号后输出占空比可调的高分辨率的PWM波，传送给驱动电路4，经驱动放大后再驱动MOS开关管Q1，进而调节输出电压。A/D转换电路5实时测量输出电压，并把测量的数据送回到单片机2，单片机2比较预设电压和实际输出电压，通过 比较电压差不停地调整PWM的占空比，以达到精密调整输出电压，使输出电压与预设电压一致,预设电压和输出电压可同时显示在与单片机2连接的字段式LCD显示屏3上；LCD显示屏3上设置了两个调整输出电压的按键。若只查看预设电压值，点按任一按键就会显示预设电压值，2S后会返回显示输出电压值；若只是对输出电压值做小幅改变，按键时间稍长即可，预设电压值慢速变化，到达预期输出值后，放开按键即可，不会超调；若要对输出电压值做大范围的调整，长时间按键，预设电压值快速改变，以达到提高电源效率与节省调解时间的目的。

如图2所示，本实施例的驱动电路4所述驱动电路包括三极管放大器Q2、三极管放大器Q3、二极管D5、二极管D6、MOS开关管Q1、滤波电感L1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1O、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14；

三极管放大器Q2的基极通过电阻R1连接单片机的PWM波输出端，三极管放大器Q2的发射极通过二极管D6分别与所述MOS开关管Q1的栅极、三极管放大器Q3的发射极连接，三极管放大器Q2的发射极还直接连接三极管放大器Q3的基极并通过电阻R3与三极管放大器Q3的集电极连接，MOS开关管Q1的栅极和源极之间连接电容C12，MOS开关管Q1的漏极分别通过滤波电感L1、二极管D5连接于电容C13的两端，电容C14连接于电容C13的两端。

本实施例的驱动电路4具体工作过程如下：当Q2饱和导通时，A点的电压是Q2的饱和电压，约O.3V，经二极管D6后接MOS开关管Q1的栅极G,G点电压约为1V，此处选用的是P沟道的MOS开关管Q1,所以P沟 道MOS开关管Q1的栅极G比源极S低约18V—lV＝17V，MOS开关管Q1导通，电流经源极S，流向漏极D，再经电感流向负载。如图2中虚线①所示，此时MOS开关管Q1栅源极之间的寄生电容会充电到l7V，电压极性如图2中所示，S为正，G为负，由于二极管D6的存在，Q2导通时，Q3是截止的，因为此时Q3的基极电压比发射极的电压低0.7V，而Q3是NPN型的管子，所以三极管Q3截止。当Q2截止时，Q2的集电极A点相当于与地断开。为了让MOS开关管Q1尽快截止，必须让MOS开关管Q1栅源极之间的寄生电容C12尽快放电。图中R3和Q3是放电电路，虚线④是Q3基极电流流向，寄生电容C12的放电电流如虚线③所示，此时二极管D6反压截止，电感L1电流不会突变，MOS开关管Q1截止时，滤波电感Ll通过续流二极管D5继续向负载供电，电流方向如图中虚线②所示。采用此种连接方式具有加快MOS开关管Q1的开关速度的作用，以达到快速精确调节输出电压的效果。

如图3所示，本实施例的A/D转换电路5包括运算放大器U5-B、比较器U5-A、电阻R4、电阻R5、电阻R6、可变电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10以及电容C20、电容C21、电容C22、电容C23。运算放大器U5-B的同相输入端依次通过电阻R5、电阻R4连接驱动电路4的输出端，运算放大器U5-B的同相输入端与反相输入端之间依次连接电阻R5、电容C20,所述电容C21的一端连接在运算放大器U5-B的同向输入端与电阻R5之间，另一端与地相连，比较器U5-A的反相输入端与运算放大器U5-B输出端连接,比较器U5-A的同相输入端与可变电阻R7相连，电容C22的一端与比较器U5-A的电压输入端相连，另一端 与地相连，电容C23的一端与比较器U5-A同向输入端相连，另一端与地相连。

R10可以改善运算放大器输出电压接近0V时的线性，R9可以保护运算放大器防止短路。由运算放大器U5一B和电阻R5、电容C20组成的巴特沃滋二阶低通滤波器能够让测量输出电压值稳定。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种改进的可调稳压开关电源,其特征在于：它包括单片机、驱动电路、A/D转换电路和电源；

所述单片机根据预设电压与A/D转换电路反馈的电压的电压差来调整输出PWM波占空比，所述驱动电路接收单片机输出的PWM波并根据PWM波来调节其输出电压，所述A/D转换电路实时测量驱动电路的输出电压并将电压数据反馈至单片机；

所述电源通过单片机向驱动电路和A/D转换电路供电。

2.如权利要求1所述的一种改进的可调稳压开关电源，其特征在于：所述单片机(2)为MSP430F413型单片机。

3.如权利要求1所述的一种改进的可调稳压开关电源，其特征在于：所述驱动电路(4)包括三极管放大器(Q2)、三极管放大器(Q3)、二极管(D5)、二极管(D6)、MOS开关管(Q1)、滤波电感(L1)、电阻(R1)、电阻(R2)、电阻(R3)、电容(C1O)、电容(C11)、电容(C12)、电容(C13)、电容(C14)；

所述三极管放大器(Q2)的基极通过电阻(R1)连接所述单片机的PWM波输出端，所述三极管放大器(Q2)的发射极通过二极管(D6)分别与所述MOS开关管(Q1)的栅极、所述三极管放大器(Q3)的发射极连接，所述三极管放大器(Q2)的发射极还直接连接三极管放大器(Q3)的基极并通过电阻(R3)与三极管放大器(Q3)的集电极连接，所述MOS开关管(Q1)的栅极和源极之间连接电容(C12)，所述MOS开关管(Q1)的漏极分别通过滤波电感(L1)、二极管(D5)连接于电容(C13)的两端，所述电容(C14)连接于电容(C13)的两端。

4.如权利要求3所述的一种改进的可调稳压开关电源，其特征在于：所述A/D转换电路(5)包括运算放大器(U5-B)、比较器(U5-A)、电阻(R4)、电阻(R5)、电阻(R6)、可变电阻(R7)、电阻(R8)、电阻(R9)、电阻(R10)以及电容(C20)、电容(C21)、电容(C22)、电容(C23)；

所述运算放大器(U5-B)的同相输入端依次通过电阻(R5)、电阻(R4)连接驱动电路(4)的输出端，所述运算放大器(U5-B)的同相输入端与反相输入端之间依次连接电阻(R5)、电容(C20),所述电容(C21)的一端连接在运算放大器(U5-B)的同向输入端与电阻(R5)之间，另一端与地相连，所述比较器(U5-A)的反相输入端与所述运算放大器(U5-B)输出端连接,所述比较器(U5-A)的同相输入端与可变电阻(R7)相连，所述电容(C22)的一端与比较器(U5-A)的电压输入端相连，另一端与地相连，所述电容(C23)的一端与比较器(U5-A)同向输入端相连，另一端与地相连。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种改进的可调稳压开关电源，其特征在于：所述单片机(2)还连接有LCD显示屏(3)。