CN208158429U - 基于微处理器技术的微功率恒流恒压可调电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于微处理器技术的微功率恒流恒压可调电源，其特征在于，包括：电源单元，通过电源公座引入220V市电，并产生两组直流电源，其中一组输入直流电源提供给可调电源主电路，另一组直流电源一方面产生电源供微处理器工作，一方面产生隔离电源供通讯电路所使用；可调电源主电路，采用DC_DC转换芯片，通过设定值与输出取样的偏差，借助算法实时改变芯片反馈端的控制值，实现恒压输出或恒流输出调节。本实用新型的优点在于实现0mA~700mA的任意设定值的恒流调节，且调节精度小于500μA，实现0V~8V的任意设定值的恒压调节，且调节精度小于50mV。

Description

基于微处理器技术的微功率恒流恒压可调电源

技术领域

本实用新型涉及电源领域，具体为一种基于微处理器技术的微功率恒流恒压可调电源。

背景技术

传统意义上的直流电源多只具有恒压限流等功能，在某些典型的工业应用场合，按照产品生产工艺的不同，既要求具有恒压又具有恒流功能且电压电流恒定值能适时远程变更设置的直流电源，同时还需要实时监测直流电源，这类直流电源具有着特殊的应用场合。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于微处理器技术的微功率恒流恒压可调电源。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下方案。

基于微处理器技术的微功率恒流恒压可调电源，其特征在于，包括：

电源单元，通过电源公座引入220V市电，并产生两组直流电源，其中一组输入直流电源提供给可调电源主电路，另一组直流电源一方面产生电源供微处理器工作，一方面产生隔离电源供通讯电路所使用；

可调电源主电路，采用DC_DC转换芯片，通过设定值与输出取样的偏差，借助算法实时改变芯片反馈端的控制值，实现恒压输出或恒流输出调节；

微处理器，提供6个接口，分别实现程序下载、蓝牙串口设置、555按键设置、LCD显示、485通讯、串口通讯，并采集可调电源主电路输出端三个点的电压值，与输出电流、电压的设定值进行比较，产生对应的控制信号，通过微处理器的DAC输出或改变PWM的占空比，实现可调电源主电路输出电流或电压的恒定调节；

通讯电路，包括485通讯电路，其中485通讯电路实现可调电源主电路与PC机或PLC信息交换。

优选地，可调电源主电路包括输入直流电源、DC_DC转换芯片、恒流芯片，其中输入直流电源分两路分别给DC_DC转换芯片、恒流芯片供电，在DC_DC转换芯片的第一引脚与第五引脚之间连接有两个并联设置的第一电容和第二电容；在DC_DC转换芯片的第四引脚与第五引脚连接有第三电容；DC_DC转换芯片的第三引脚接电感后分两路：一路接第一电阻、第二电阻后接地，一路经三个第三电容接地后接负载；DC_DC转换芯片的第二引脚接第三电阻后接在第一电阻与第二电阻之间，且在DC_DC转换芯片的第二引脚与第三电阻之间通过第一二极管后作为微处理器DAC反馈信号调节点；恒流芯片的第三引脚串联调节电阻、第四电阻后一路接负载，一路接地；恒流芯片的第二引脚接在调节电阻与第四电阻之间；其中恒流芯片的第二引脚接入调节电阻与第四电阻之间的接入点、位于电感与负载之间且靠近负载端的那个第三电容的接入点，以及恒流芯片第四电阻与接地之间的接点作为微处理器采集的三个点。

上述DC_DC转换芯片，采用BUCK型DC_DC转换芯片，如XL4016、LM2596等；恒流芯片采用SM2082D，通过改变调节电阻的阻值达到提供不同固定的偏置电流值。

上述微处理器采取ARM Cortex-M内核的32位微控制器，如STM32F103RCT6，这类微处理器具有资源丰富，性能高，实时性强，功耗低等特点，正是同时具备足够分辨率的ADC、DAC以及PWM等功能，使得可调电源的设计在硬件可靠性以及成本具有突出的优势。

本实用新型的优点在于：1、实现0mA~700mA的任意设定值的恒流调节，且调节精度小于500μA，满足生产工艺要求；2、实现0V~8V的任意设定值的恒压调节，且调节精度小于50mV，满足生产工艺要求；3、实现了MODBU-通讯协议的485总线通讯；4、支持555键盘或手机蓝牙通讯功能的人机交互接口。

附图说明

图1为本实用新型结构原理图。

图2为本实用新型所述可调电源主电路图。

图3为本实用新型所述微处理器控制电路图。

图4为本实用新型所述RS485通讯电路图。

图5为本实用新型所述工作电源电路图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型进行详细描述。

如图1所示，基于微处理器技术的微功率恒流恒压可调电源，包括：

电源单元，通过电源公座引入220V市电，并产生两组直流电源DC12V和DC5V，其中一组12V输入直流电源提供给可调电源主电路，另一组5V直流电源为工作电源，其中5V工作电源一方面产生3.3V电源（共地）供微处理器工作，一方面通过隔离电源模块BS0505产生隔离的5V电源供RS485通讯电路所使用；

可调电源主电路，采用BUCK型DC_DC转换芯片，通过设定值与输出取样的偏差，借助算法实时改变芯片反馈端的控制值，实现恒压输出或恒流输出调节；

微处理器，提供6个接口，分别实现程序下载、蓝牙串口设置、555按键设置、LCD显示、485通讯、串口通讯，并采集可调电源主电路输出端A、B、C三个点的电压值，与输出电流、电压的设定值进行比较，产生对应的控制信号，通过微处理器的DAC输出或改变PWM的占空比，实现可调电源主电路输出电流或电压的恒定调节；

通讯电路，包括485通讯电路，其中485通讯电路实现可调电源主电路与PC机或PLC信息交换。

如图2所示，可调电源主电路包括12V的输入直流电源、BUCK型DC_DC转换芯片XL4016、恒流芯片SM2082D，输入直流电源分两路分别给BUCK型DC_DC转换芯片、恒流芯片供12V电源，在BUCK型DC_DC转换芯片XL4016的第一引脚（GND引脚）与第五引脚（VIN引脚）之间连接有两个并联设置的第一电容C101和第二电容C102；在BUCK型DC_DC转换芯片XL4016的第四引脚（VC引脚）与第五引脚（VIN引脚）连接有第三电容C103；BUCK型DC_DC转换芯片XL4016的第三引脚（SW引脚）接电感L100后分两路：一路接第一电阻R105、第二电阻R106后接地，一路经三个第三电容C104、C105、C106接地后接负载；BUCK型DC_DC转换芯片XL4016的第二引脚（FB引脚）接第三电阻R104后接在第一电阻R105与第二电阻R106之间，且BUCK型DC_DC转换芯片XL4016的第二引脚(FB引脚)与第三电阻R104之间通过第一二极管V102后作为微处理器DAC反馈信号调节接入点；恒流芯片SM2082D的第三引脚（REXT引脚）串联调节电阻R103、第四电阻R102后一路接负载，一路接地；恒流芯片SM2082D的第二引脚（GND引脚）接在调节电阻R103与第四电阻R102之间；其中恒流芯片SM2082D的第二引脚（GND引脚）接入调节电阻R103与第四电阻R102之间的接入点A、BUCK型DC_DC转换芯片XL4016的电感L100与负载之间且靠近负载端的那个第三电容C106的接入点C，以及恒流芯片SM2082D第四电阻R102与接地电阻R101之间的接点B作为微处理器采集的三个点。

上述BUCK型DC_DC转换芯片还可选用 LM2596等。

可调电源主电路具有两个反馈回路：一方面，输出电压通过电阻R104、R105和R106接入XL4016的FB端构成硬件反馈回路，为XL4016的反馈端提供一个基准反馈电压值；另一方面，借助微处理器的ADC功能，实现在输出端通过A、B、C三点电压的检测，实现输出电流、电压的抽取，并借助微处理器的DAC功能或PWM功能使专用芯片获得反馈调节信号的软件反馈方式，对负载进行恒流与恒压调节。电路中加入恒流芯片SM2082D的目的是产生固定的取样偏置电流，确保恒定输出电流为0值时的电压调节。恒流芯片N102的REXT端与调节电阻R103相连后接至负载，通过改变R103的阻值达到提供不同的固定的偏置电流值。电路中的电容起滤波作用，二极管V101是续流二极管，电位器RP100和RP101用来改变输出电压电流的分压比例。

如图3所示，微处理器采取ARM Cortex-M内核的32位微控制器，如STM32F103RCT6，这类微处理器具有资源丰富，性能高，实时性强，功耗低等特点，正是同时具备足够分辨率的ADC、DAC以及PWM等功能，内置72M主频，处理速度使得可调电源的设计在硬件可靠性以及成本具有突出的优势。微处理器接口单元提供6个接口，分别实现程序下载、蓝牙串口设置、555按键设置、LCD显示、RS485通讯接口、串口通讯接口。其中LCD显示用于显示微功率电源的特征参数，如电流、电压；3位平波开关可以设置8个485通讯的终端地址码，如果485通讯终端更多，可以采取更多位的平波开关；555按键设置接口和蓝牙通讯接口分别提供键盘输入和蓝牙串口这两种不同方式的调试配置，串口通讯可以实现多组可调电源的内部信息交换。微处理器控制属于现有技术。

图4是485通讯电路，本电路主要是实现可调电源与PC机或PLC之间的通讯，一方面远程设置参数，一方面采集现场可调电源的工作过程，达到远程监控的性能。485通讯电路属于现有技术。

图5是工作电源电路，5V电源通过ASM1117-3.3产生稳定的3.3V提供给微处理器工作；同时5V电源通过BS0505S-1W产生隔离的5V电源提供给485通讯电路。另外，隔离电源的地与被隔离电源的地通过电容C07耦合，以消除电磁辐射干扰。

Claims (4)

1.基于微处理器技术的微功率恒流恒压可调电源，其特征在于，包括：电源单元，通过电源公座引入220V市电，并产生两组直流电源，其中一组输入直流电源提供给可调电源主电路，另一组直流电源一方面产生电源供微处理器工作，一方面产生隔离电源供通讯电路所使用；可调电源主电路，采用DC_DC转换芯片，通过设定值与输出取样的偏差，借助算法实时改变芯片反馈端的控制值，实现恒压输出或恒流输出调节；微处理器，提供6个接口，分别实现程序下载、蓝牙串口设置、555按键设置、LCD显示、485通讯、串口通讯，并采集可调电源主电路输出端三个点的电压值，与输出电流、电压的设定值进行比较，产生对应的控制信号，通过微处理器的DAC输出或改变PWM的占空比，实现可调电源主电路输出电流或电压的恒定调节；通讯电路，包括485通讯电路，其中485通讯电路实现可调电源主电路与PC机或PLC信息交换。

2.根据权利要求1所述的基于微处理器技术的微功率恒流恒压可调电源，其特征在于，可调电源主电路包括输入直流电源、DC_DC转换芯片、恒流芯片，其中输入直流电源分两路分别给DC_DC转换芯片、恒流芯片供电，在DC_DC转换芯片的第一引脚与第五引脚之间连接有两个并联设置的第一电容和第二电容；在DC_DC转换芯片的第四引脚与第五引脚连接有第三电容；DC_DC转换芯片的第三引脚接电感后分两路：一路接第一电阻、第二电阻后接地，一路经三个第三电容接地后接负载；DC_DC转换芯片的第二引脚接第三电阻后接在第一电阻与第二电阻之间，且在DC_DC转换芯片的第二引脚与第三电阻之间通过第一二极管后作为微处理器DAC反馈信号调节点；恒流芯片的第三引脚串联调节电阻、第四电阻后一路接负载，一路接地；恒流芯片的第二引脚接在调节电阻与第四电阻之间；其中恒流芯片的第二引脚接入调节电阻与第四电阻之间的接入点、位于电感与负载之间且靠近负载端的那个第三电容的接入点，以及恒流芯片第四电阻与接地之间的接点作为微处理器采集的三个点。

3.根据权利要求2所述的基于微处理器技术的微功率恒流恒压可调电源，其特征在于，DC_DC转换芯片，采用BUCK型DC_DC转换芯片；恒流芯片采用SM2082D，通过改变调节电阻的阻值达到提供不同固定的偏置电流值。

4.根据权利要求2所述的基于微处理器技术的微功率恒流恒压可调电源，其特征在于，微处理器采取ARM Cortex-M内核的32位微控制器。