CN207010549U - 一种结合buck电路和电流传感器的数控电源 - Google Patents
一种结合buck电路和电流传感器的数控电源 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种结合buck电路和电流传感器的数控电源，包括智能控制模块、电流传感器、显示模块、按键输入模块、AC‑DC电路模块、Buck电路、DC‑DC模块，将普通buck电路与智能控制器及电流传感器相结合，电流传感器分别测得所在节点的电流值，并反馈给智能控制模块，智能控制模块读取反馈信号，智能控制模块输出的PWM，通过光耦模块，将PWM信号转换成高电平为12v的PWM信号，高电平为12v的PWM信号，驱动mos管IRF540，控制其开启或关闭，显示模块实时显示电压、电流和时间，按键键入设定整个结合buck电路和电流传感器的数控电源的模式及功能，本实用新型稳定性好、结构简单，实现智能控制和实时显示且易于操作。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种数控电源，特别是一种结合buck电路和电流传感器的数控电源。
背景技术
数控电源以数字信号处理器(DSP)或微控制器(MCU)为核心，将数控电源驱动器、PWM控制器等作为控制对象，能实现控制、管理和监测功能的电源产品。它是通过设定开关电源的内部参数来改变其外在特性，将电源有效地分配给系统的不同组件，最大限度地降低损耗。
专利号为CN 204349800 U公开了一种高精度低功耗的数控电源，包括混合信号处理器，所述混合信号处理器连接触点开关阵列、LCD显示、过流过压保护电路、开关电源转换芯片、主电路以及D/A转换器；所述开关电源转换芯片连接单刀双掷开关S的动端，所述单刀双掷开关S的两个不动端分别连接稳压电路与稳流电路；所述主电路连接稳压电路与稳流电路；所述D/A转换器连接稳压电路与稳流电路。它具有高效率，高精度，低功耗的优点，同时该数控电源的瞬态响应好。但其结构过复杂，且不能设置电源输出电压、电流的各种控制参数。当前对电源的要求也不再仅仅局限在转换效率，体积大小、控制精度等性能参数上，还提出了许多诸如对电源的运行情况能够进行实时监控和实时显示电源运行参数，对电源的输出电压电流可以进行灵活配置，甚至当电源发生故障时能够自我诊断修复等一系列新的功能要求。
实用新型内容
针对上述问题和不足，本实用新型提供一种稳定性好、结构简单，实现智能控制和实时显示且易于操作的结合buck电路和电流传感器的数控电源。
本实用新型采用的技术方案为：
一种结合buck电路和电流传感器的数控电源，包括智能控制模块、电流传感器、显示模块、按键输入模块、AC-DC电路模块、Buck电路、DC-DC模块；显示模块实时显示电压、电流和时间；通过按键输入模块键入设定整个结合buck 电路和电流传感器的数控电源的模式及功能；AC-DC电路模块通过变压器将220V 交流电降压并经过整流桥和滤波电容将交流电变为直流电；Buck电路实现电压值变换；电流传感器测得所在节点的电流值，并反馈给智能控制模块，智能控制模块读取反馈信号，并根据控制算法调节PWM的占空比，智能控制模块输出的PWM，通过光耦模块，将PWM信号转换成高电平为12v的PWM信号，高电平为 12v的PWM信号，驱动mos管IRF540，控制其开启或关闭，所述智能控制模块为430F149单片机，控制阈值为3v和0.3v。当实际反馈值与设定值的差值大于 3v时，PWM占空比的调节步进值为10％，当实际反馈值与设定值的差值小于3v， PWM占空比的调节步进值为1％，当实际反馈值与设定值的差值小于0.3v，PWM 占空比的调节步进值为0.1％。
结合buck电路和电流传感器的数控电源的变压器输入端与输出端的线圈匝数比为9:1，结合buck电路和电流传感器的数控电源中还含有LM7812模块、 LM7805模块和LM117模块，直接引出12v、5v和3.3v。
电流传感器为ACS712电流传感器，测量电流范围为正负30安，对应模拟量输出为66mV/A。
电流传感器至少为两个。
Buck电路实现电压值的变换范围为0-30v。
智能控制模块可采用智能控制器最小系统。
相比现有技术，本实用新型具有如下优点：
本实用新型利用buck基本电路，进行DC-DC转换，配合电流传感器及单片机430F149，从而实现智能控制和实时显示。
本实用新型将普通buck电路与智能控制器及电流传感器相结合，使之成为一个完整的闭环系统，消除了传统DC-DC转换电路开环系统的缺点，可以应用在对稳定性要求比较高的系统中；因本实用新型基本电路相对简单，减少了电阻的使用数量，同时也增强了其稳定性；传统DC-DC转化电路需要手动调节电阻阻值，其调节方法较繁琐复杂，本实用新型采用按键式，将设定值传送给控制器，从而控制器输出相应的脉冲信号，相比较而言，简单易操作。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图
图2为一路buck电路示意图
图3为AC-DC电路模块
图4为智能控制模块系统控制流程图
具体实施方式
结合buck电路和电流传感器的数控电源包括智能控制模块、电流传感器、显示模块、按键输入模块、AC-DC电路模块、DC-DC模块和Buck电路，结构示意图如图1所示。
智能控制模块可采用智能控制器最小系统，智能控制器为TI公司的430F149 单片机，此块单片机内部集合了12位ADC转换器，转化精度较高，可以同时输出8路PWM，具有16个中断源，此外，这款单片机还具有低功耗的特点，正常工作电压仅为3.3v。
电流传感器为ACS712电流传感器，电流传感器可以测量正负30安电流，对应模拟量输出66mV/A。
显示模块实时显示电压、电流和时间等信息。
按键输入模块的独立按键可以键入设定整个结合buck电路和电流传感器的数控电源的模式及功能。
图2为一路buck电路示意图，用该电路常用的降压电路。Buck电路由MOS 管IRF540、电感、电容和续流二极管组成，其中二极管主要防止电流反向流入，电感和电容组成了一个低通滤波器。当开关管通态时，输入端经开关管和电感构成电流通道，提供能量给电感，二极管反向偏置，电感电流增大，负载电流由电容器上储存的能量提供。当开关管断开时，电感中的自感电势使二极管导通，储存在电感中的能量经二极管传递给电容和输出负载。
图3为AC-DC电路模块，通过变压器的降压，可将220V交流电按一定的比例降低，经过整流桥，交流电变为直流电，滤波电容使直流电压更平稳。变压器输入端与输出端的线圈匝数比为9:1。
参见图3，AC-DC电路模块的输出电压作为Buck电路的输入电压。
两个电流传感器分别测得所在节点的电流值，并反馈给单片机。
单片机读取反馈信号，并根据控制算法调节PWM的占空比。
单片机输出的PWM，通过光耦模块，将PWM信号转换成高电平为12v的PWM 信号。
高电平为12v的PWM信号，驱动mos管IRF540，控制其开启或关闭。
根据Buck电路原理，实现电压的变换0-30v。
整体电路中含有LM7812模块、LM7805模块和LM117模块，可以直接引出 12v、5v和3.3v。
控制系统流程图如图4所示。
数据处理采用滤除突变值，多项取均值。读取5组数据，每组10个数据，每组分别球品均值，把每一组绝对偏差值较大的5个数据舍去，保留偏差值较小的5个数据。五组共25个数据，将这25个数据再次求取平均值。
将阈值设为3v和0.3v。当实际反馈值与设定值的差值大于3v时，PWM占空比的调节步进值为10％，当实际反馈值与设定值的差值小于3v，PWM占空比的调节步进值为1％，当实际反馈值与设定值的差值小于0.3v，PWM占空比的调节步进值为0.1％。
本实用新型具有自我保护功能，出现意外情况自动停止工作。工作原理是电流传感器测得所在节点的电流值，意外情况将导致电流值出现异常，电流传感器将异常的电流值反馈给智能控制模块，智能控制模块读取反馈信号，并根据控制算法调节PWM的占空比，智能控制模块输出的PWM，通过光耦模块，将 PWM信号转换成高电平为12v的PWM信号，高电平为12v的PWM信号，驱动mos管IRF540，控制其切断电源而停止工作。
Claims (3)
1.一种结合buck电路和电流传感器的数控电源，其特征是：包括智能控制模块、电流传感器、显示模块、按键输入模块、AC-DC电路模块、Buck电路和DC-DC模块；显示模块实时显示电压、电流和时间；通过按键输入模块键入设定整个结合buck电路和电流传感器的数控电源的模式及功能；AC-DC电路模块通过变压器将220V交流电降压并经过整流桥和滤波电容将交流电变为直流电；所述Buck电路实现电压值变换范围为0-30v；电流传感器分别测得所在节点的电流值，并反馈给智能控制模块，智能控制模块读取反馈信号，智能控制模块输出的PWM，通过光耦模块，将PWM信号转换成高电平为12v的PWM信号，高电平为12v的PWM信号，驱动mos管IRF540，控制其开启或关闭；所述的电流传感器为ACS712电流传感器，至少为2个，测量电流范围为正负30安，对应模拟量输出为66mV/A。
2.根据权利要求1所述的结合buck电路和电流传感器的数控电源，其特征是：所述结合buck电路和电流传感器的数控电源的变压器输入端与输出端的线圈匝数比为9:1；所述结合buck电路和电流传感器的数控电源中还含有LM7812模块、LM7805模块和LM117模块，直接引出12v、5v和3.3v。
3.根据权利要求1所述的结合buck电路和电流传感器的数控电源，其特征是：智能控制模块为智能控制器最小系统。
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| CN201720351611.XU CN207010549U (zh) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | 一种结合buck电路和电流传感器的数控电源 |
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|---|---|---|---|---|
| CN110339495A (zh) * | 2019-08-14 | 2019-10-18 | 南昌元合泽众科技有限公司 | 一种超声刀主机控制装置 |
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