CN205544936U

CN205544936U - 一种智能变频降压变换器

Info

Publication number: CN205544936U
Application number: CN201620109543.1U
Authority: CN
Inventors: 高锵源; 郑雪钦
Original assignee: Xiamen University of Technology
Current assignee: Xiamen University of Technology
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2026-02-03

Abstract

本实用新型公开一种智能变频降压变换器，包括主控制器、调频电路、DA电路、AD电路、PWM脉冲发生器电路、电压采样调理电路及直流降压电路；主控制器的输出端连接调频电路和DA电路的输入端；调频电路和DA电路的输出端连接PWM脉冲发生器电路的输入端；PWM脉冲发生器电路的输出端连接直流降压电路的输入端；直流降压电路的输出端连接负载；电压采样调理电路的输入端连接负载；电压采样调理电路的输出端连接PWM脉冲发生器电路和AD电路的输入端；AD电路的输出端连接主控制器。本新型系统实现在保证输出电源质量的前提下，主控制器根据不同的负载，自动调节降压变换器的开关频率，降低了降压变换器的开关损耗，达到实现节能和减小降压变换器体积的目的。

Description

一种智能变频降压变换器

技术领域

本实用新型涉及直流电源降压技术领域，具体是指一种智能变频降压变换器。

背景技术

降压型开关电源广泛应用于直流电源领域，现有的降压变型开关电源多数采用恒频PWM控制方式，如TL494、SG3524是典型的恒频控制集成电路，已广泛用于各种开关电源中。但是对于恒频控制方式来说，一旦开关频率定下来后就会面临一个问题，若开关频率设定过高，对于重载来说，可以减轻电源体积和提高电源质量，但是对于轻载来说，过高的开关频率，会增加开关损耗，影响系统的转换效率，浪费能源；若开关频率设定过低，在保证电源质量的前提下，对于重载来说又将面临电源体积过大的问题；虽然可以根据不同的负载，人为手动的改变开关频率的设定，但是费时费力，而在能源日益减少的今天，如何提高能源转换效率，已成为开关电源未来发展的趋势。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能变频降压变换器，系统采用输出电源闭环控制，实现在保证输出电源质量的前提下，主控制器根据不同的负载，自动调节降压变换器的开关频率，使得降压变换器始终工作在最优化的开关频率状态，降低降压变换器的开关损耗，达到实现节能和减小降压变换器体积的目的。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种智能变频降压变换器，包括主控制器、调频电路、DA电路、AD电路、PWM脉冲发生器电路、电压采样调理电路及直流降压电路；主控制器的输出端连接调频电路和DA电路的输入端；调频电路和DA电路的输出端连接PWM脉冲发生器电路的输入端；PWM脉冲发生器电路的输出端连接直流降压电路的输入端；直流降压电路的输出端连接负载；电压采样调理电路的输入端连接负载；电压采样调理电路的输出端连接PWM脉冲发生器电路和AD电路的输入端；AD电路的输出端连接主控制器。

所述电压采样调理电路包括电压采样电路和电压滤波电路；电压采样电路的输入端与负载电连接；电压采样电路的输出端连接电压滤波电路的输入端；电压滤波电路的输出端连接PWM脉冲发生器电路和AD采样电路的输入端。

所述主控制器采用STM32f103RC芯片。

所述调频电路为基于MCP41050芯片的数字电位器。

所述PWM脉冲发生器电路采用L6506芯片。

所述调频电路为基于MCP41050芯片的数字电位器，PWM脉冲发生器电路采用L6506芯片；其中，MCP41050芯片的PA0脚接入5V电源，PW0脚连接一个10K电阻的输入端，电阻的输出端连接L6506芯片的R/C脚；电压采样调理电路的输出端与L6506芯片的VSENSE1脚相连接；DA电路的输出端与L6506芯片的REF1脚相连接。

所述直流降压电路包括光耦隔离芯片6N137芯片、电力电子开关IRF530、滤波电解电容C1、二极管D1、电感L1；光耦隔离芯片6N137芯片的ANODE脚与L6506芯片的OUT1脚连接；6N137芯片的CATHODE脚接地； 6N137芯片的OUTPUT脚经电阻与12V直流电压源正极连接；电力电子开关IRF530的G脚经电阻与6N137芯片的OUTPUT脚连接；电力电子开关IRF530的S脚与电感L1的输入端连接；电感L1的输出端与滤波电解电容C1的正极连接；滤波电解电容C1的负极与直流电源的地相连接；二极管D1的阴极与电力电子开关IRF530的S脚连接；二极管D1的阳极与直流电源的地相连接。

所述降压变换器还包括按键模块和指示灯，按键模块与主控制器的控制输入端相电连接，指示灯电连接于主控制器的控制输出端。

采用上述方案后，本新型一种智能变频降压变换器，具有优点如下：

1）本新型智能变频降压变换器，电压采样调理电路对输出电源的电压进行检测和滤波处理；AD电路实现主控制器对输出电源的电压进行实时监测； DA电路通过主控制器控制，产生输出电源电压的基准信息；系统采用输出电源电压闭环控制，通过实时对实际的输出电源电压和系统设定的输出电源电压基准信息进行比较，根据比较结果，实时改变PWM的占空比，通过直流降压电路，实时调节输出电源电压，从而提高了输出电源电压的精度；

2）主控制器通过实时跟踪实际的输出电源电压信息，在保证电源质量的前提下，调频电路在主控制器的控制下，优选通过实时调节的数字电位器的电阻值，达到实时调节开关频率，使得降压变换器始终工作在最优化的开关频率状态，降低降压变换器的开关损耗，达到实现节能和减小降压变换器体积的目的；

3）由于整个系统控制简单有效，可以自动调节开关频率，降低开关损耗，减小系统的体积，提高能源的转换效率和智能化控制，具有很高的研究和推广价值。

附图说明

图1是本新型的电路原理框图；

图2是本新型的变频工作原理图；

图3是本新型直流降压电路电路图。

标号说明

主控制器 1 调频电路 2

DA电路 3 AD电路 4

PWM脉冲发生器电路 5 电压采样调理电路 6

直流降压电路 7 直流电源 8

负载 9。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本案作进一步详细的说明。

本案涉及一种智能变频降压变换器，如图1所示，包括主控制器1、调频电路2、DA电路3、AD电路4、PWM脉冲发生器电路5、电压采样调理电路6及直流降压电路7。

主控制器1的输出端连接调频电路2和DA电路3的输入端；调频电路2和DA电路3的输出端连接PWM脉冲发生器5电路的输入端；PWM脉冲发生器电路5的输出端连接直流降压电路7的输入端；直流降压电路7的输出端连接负载9；直流电源8的输出端连接直流降压电路7的输入端；电压采样调理电路6的输入端连接负载9；电压采样调理电路6的输出端连接PWM脉冲发生器电路5和AD电路4的输入端；AD电路4的输出端连接主控制器1。

所述主控制器1采用STM32f103RC 芯片，调频电路2为基于MCP41050芯片的数字电位器，电阻可调范围为0-50K。PWM脉冲发生器电路5采用具有恒压斩波功能的L6506芯片。

所述电压采样调理电路6的输入端连接负载9，输出端连接AD电路4。电压采样调理电路6将输出电源电压经AD电路4送入主控制器1，实现系统对实际输出电源电压进行实时监测的目的。电压采样调理电路6的输出端与L6506芯片的第12脚（VSENSE1脚）相连接。DA电路3的输入端连接主控制器1，输出端连接L6506芯片的第16脚（REF1脚），PWM脉冲发生器电路5通过DA电路3将系统设定的输出电源电压值与电压采样调理电路6采样的实际系统输出电源电压值进行比较，根据比较结果，实时改变PWM的占空比，通过降压电路，实时调节输出电源电压，提高了输出电源电压的精度。

配合图2所示，本实用新型智能变频降压变换器在工作时，系统在开始工作后，利用电压采样调理电路6，对输出电源电压进行实时采集，主控制器1通过AD电路4实时监测系统实际的输出电源电压，利用主控制器1的技术计算分析，通过控制调频电路2，控制PWM脉冲发生器5的开关频率，在保证输出电源电压质量的前提下，使得降压变换器始终工作在最优化的开关频率状态，降低降压变换器的开关损耗，达到实现节能和减小降压变换器体积的目的。

所述MCP41050芯片的第5脚（PA0脚）接入5V电源，第6脚（PW0脚）连接一个10K电阻的输入端，电阻的输出端连接L6506芯片的第1脚（R/C脚）。主控制器1通过实时跟踪实际的输出电源电压信息，在保证电源质量的前提下，调频电路2在主控制器1的控制下，通过实时调节的数字电位器的电阻值，达到实时调节开关频率，使得降压变换器始终工作在最优化的开关频率状态，降低降压变换器的开关损耗，达到实现节能和减小降压变换器体积的目的。

优选地，所述直流降压电路7如图3所示，包括光耦隔离芯片6N137芯片、电力电子开关IRF530、滤波电解电容C1、二极管D1、电感L1，所述光耦隔离芯片6N137芯片的第2脚（ANODE脚）与L6506芯片的第14脚（OUT1脚）连接；6N137芯片的第3脚（CATHODE脚）接地；6N137芯片的第6脚（OUTPUT脚）经电阻（阻值15K）与12V直流电压源正极连接；电力电子开关IRF530的G脚经电阻（阻值5K）与6N137芯片的第6脚（OUTPUT脚）连接；电力电子开关IRF530的S脚与电感L1的输入端连接；电感L1的输出端与滤波电解电容C1的正极连接；滤波电解电容C1的负极与直流电源的地相连接；滤波电解电容C1的两端并联负载；二极管D1的阴极与电力电子开关IRF530的S脚连接；二极管D1的阳极与直流电源的地相连接。

优选地，所述电压采样调理电路6包括电压采样电路和电压滤波电路。电压采样电路的输入端与负载9电连接；电压采样电路的输出端连接电压滤波电路的输入端；电压滤波电路的输出端与L6506芯片的第12脚（VSENSE1脚）和AD电路4的输入端相连接。

优选地，所述降压变换器还包括按键模块和指示灯，按键模块与主控制器的控制输入端相电连接，指示灯电连接于主控制器的控制输出端。

以上所述仅为本新型的优选实施例，凡跟本新型权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本新型权利要求的范围。

Claims

1.一种智能变频降压变换器，其特征在于：包括主控制器、调频电路、DA电路、AD电路、PWM脉冲发生器电路、电压采样调理电路及直流降压电路；主控制器的输出端连接调频电路和DA电路的输入端；调频电路和DA电路的输出端连接PWM脉冲发生器电路的输入端；PWM脉冲发生器电路的输出端连接直流降压电路的输入端；直流降压电路的输出端连接负载；电压采样调理电路的输入端连接负载；电压采样调理电路的输出端连接PWM脉冲发生器电路和AD电路的输入端；AD电路的输出端连接主控制器。

2.如权利要求1所述的一种智能变频降压变换器，其特征在于：所述电压采样调理电路包括电压采样电路和电压滤波电路；电压采样电路的输入端与负载电连接；电压采样电路的输出端连接电压滤波电路的输入端；电压滤波电路的输出端连接PWM脉冲发生器电路和AD采样电路的输入端。

3.如权利要求1所述的一种智能变频降压变换器，其特征在于：所述主控制器采用STM32f103RC芯片。

4.如权利要求1所述的一种智能变频降压变换器，其特征在于：所述调频电路为基于MCP41050芯片的数字电位器。

5.如权利要求1所述的一种智能变频降压变换器，其特征在于：所述PWM脉冲发生器电路采用L6506芯片。

6.如权利要求1-5任一项所述的一种智能变频降压变换器，其特征在于：所述调频电路为基于MCP41050芯片的数字电位器，PWM脉冲发生器电路采用L6506芯片；其中，MCP41050芯片的PA0脚接入5V电源，PW0脚连接一个10K电阻的输入端，电阻的输出端连接L6506芯片的R/C脚；电压采样调理电路的输出端与L6506芯片的VSENSE1脚相连接；DA电路的输出端与L6506芯片的REF1脚相连接。

7.如权利要求1-5任一项所述的一种智能变频降压变换器，其特征在于：所述直流降压电路包括光耦隔离芯片6N137芯片、电力电子开关IRF530、滤波电解电容C1、二极管D1、电感L1；光耦隔离芯片6N137芯片的ANODE脚与L6506芯片的OUT1脚连接；6N137芯片的CATHODE脚接地； 6N137芯片的OUTPUT脚经电阻与12V直流电压源正极连接；电力电子开关IRF530的G脚经电阻与6N137芯片的OUTPUT脚连接；电力电子开关IRF530的S脚与电感L1的输入端连接；电感L1的输出端与滤波电解电容C1的正极连接；滤波电解电容C1的负极与直流电源的地相连接；二极管D1的阴极与电力电子开关IRF530的S脚连接；二极管D1的阳极与直流电源的地相连接。

8.如权利要求1所述的一种智能变频降压变换器，其特征在于：所述降压变换器还包括按键模块和指示灯，按键模块与主控制器的控制输入端相电连接，指示灯电连接于主控制器的控制输出端。