CN208508794U - 一种输出电压可调的直流稳压电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输出电压可调的直流稳压电源电路，属于直流稳压电源技术领域，包括单片机、运算放大器N1、电阻R1、R2、R3、PNP三极管V1、NPN三极管V2、电容C1、C2、输入正极、输入负极、输出正极以及输出负极，所述单片机输出一定占空比的PWM方波信号；所述电阻R1和电容C1构成RC滤波电路，将PMW方波信号的占空比转变为稳定的模拟电压值；所述PNP三极管V1为输出电压控制的功率管；所述运算放大器N1及电阻R2、NPN三极管V2、电阻R3构成输出控制电路；所述电容C2为输出滤波电容，本实用新型能实现稳压电源输出电压可调的功能，具有结构简单、使用方便、安全性高的优点。

Description

一种输出电压可调的直流稳压电源电路

技术领域

本实用新型涉及直流稳压电源技术领域，具体为一种输出电压可调的直流稳压电源电路。

背景技术

目前，绝大部分电子产品的工作都需要电源进行供电。因此，输出可调直流稳压电源是最为常见的电子设备，更是电子产品研发和测试中不可缺少的。可调直流稳压电源常见的电压控制方式有开关电源和线性降压两种，其中采用开关电源方式的优点是转换效率高，产生的热量小，缺点是输出纹波较大，干扰大；采用线性降压的方式优点是输出纹波非常小，在输入和输出电压差较大时电源的效率低，会产生较大热量。

市场上常见的是采用线性降压方式的可调直流稳压电源，其输出电压的控制方式是使用可调电阻来改变电压反馈系数，达到调整输出电压的目的，现有的稳压电源中的可调电阻多为数字电位器，由内部单片机控制数字电位器的阻值大小，从而改变输出电压，使输出电压达到预设值。但是，常用的数字电位器的分辩率为8bit，即输出电压调整的步长值为256分之一，通过设置数字电位器的阻值改变来调整电压反馈值系数，达到调整输出电压的目的，这种控制方式需要占用单片机至少2个IO口或占用单片机的IIC通信口资源，并且需要接有数字电位器，才能实现直流输出电压可调的目的。如果采用这种方式，具有调节分辨率低、占用单片机IO口过多，结构复杂的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种输出电压可调的直流稳压电源电路，具备结构简单、易于实现、占用资源少、成本低廉的优点，解决了现有输出电压可调的直流稳压电源电路调节分辨率低、占用单片机IO口过多，结构复杂的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种输出电压可调的直流稳压电源电路，属于直流稳压电源技术领域，包括单片机、运算放大器N1、电阻R1、R2、R3、PNP三极管V1、NPN三极管V2、电容C1、C2、输入正极、输入负极、输出正极以及输出负极，其特征在于：所述单片机输出一定占空比的PWM方波信号，PWM方波信号输出口与电阻R1的一端连接；电阻R1的另一端与C1电容的一端及运算放大器N1的正输入端连接；运算放大器N1的输出端与电阻R2的一端连接；电阻R2的另一端与NPN三极管V2的基极连接；NPN三极管V2的集电极与电阻R3的一端连接；电阻R3的另一端与V1三极管的基极连接；PNP三极管V1的射极与输入正极连接；PNP三极管V1的集电极为本电路的输出正极，同时连接到电容C2的正极以及运算放大器N1的负输入端；电容C2的负极与NPN三极管V2的射极及电容C1的另一端共同接地，同时也是本电路的输出负极；所述电阻R1和电容C1构成RC滤波电路，将PMW方波信号的占空比转变为稳定的模拟电压值，提供给运算放大器N1作为基准电压；PNP三极管V1为输出电压控制的功率管；运算放大器N1及电阻R2、NPN三极管V2、电阻R3构成输出控制电路，控制PNP三极管V1三极管的导通状态；电容C2为输出滤波电容。

优选的，所述PNP三极管V1可以由P沟道场效应管代替，NPN三极管V2可以由N沟道场效应管代替。

优选的，所述单片机可以由FPGA或者CPLD代替。

优选的，所述输出正极的电压经过2个电阻分压后接到运算放大器N1的负输入端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型具有结构简单、使用方便、维护方便、成本低廉的优点。

2、本实用新型的单片机仅需要一个IO口就可以实现需要，极大的节约了IO口，降低了复杂度，具有结构简单的优点。

3、本实用新型只需要单片机一个通用IO脚加一个普通运算放大器即可实现输出电压可调，省略掉了价格较高的数字电位器，并具有较高的电压调整分辩率(注：PWM分辩率可以达到10bit～16bit,常用的数字电位器只有8bit，更高分辩率的数字电位器则价格昂贵)，电源电路组成简单，成本很低，有良好的实用性和经济性。

附图说明

图1为本实用新型电路示意图；

图2为本实用新型实际电路示意图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图2，本实用新型提供的一种实施例：一种输出电压可调的直流稳压电源电路，属于直流稳压电源技术领域，包括单片机、运算放大器N1、电阻R1、R2、R3、PNP三极管V1、NPN三极管V2、电容C1、C2、输入正极、输入负极、输出正极以及输出负极，其特征在于：所述单片机输出一定占空比的PWM方波信号，PWM方波信号输出口与电阻R1的一端连接；电阻R1的另一端与C1电容的一端及运算放大器N1的正输入端连接；运算放大器N1的输出端与电阻R2的一端连接；电阻R2的另一端与NPN三极管V2的基极连接；NPN三极管V2的集电极与电阻R3的一端连接；电阻R3的另一端与V1三极管的基极连接；PNP三极管V1的射极与输入正极连接；PNP三极管V1的集电极为本电路的输出正极，同时连接到电容C2的正极以及运算放大器N1的负输入端；电容C2的负极与NPN三极管V2的射极及电容C1的另一端共同接地，同时也是本电路的输出负极；所述电阻R1和电容C1构成RC滤波电路，将PMW方波信号的占空比转变为稳定的模拟电压值，提供给运算放大器N1作为基准电压；PNP三极管V1为输出电压控制的功率管；运算放大器N1及电阻R2、NPN三极管V2、电阻R3构成输出控制电路，控制PNP三极管V1三极管的导通状态；电容C2为输出滤波电容。

所述PNP三极管V1可以由P沟道场效应管代替，NPN三极管V2可以由N沟道场效应管代替。

所述单片机可以由FPGA或者CPLD代替。

所述输出正极的电压经过2个电阻分压后接到运算放大器N1的负输入端。

工作原理：首先，单片机输出一定占空比的方波脉冲信号，脉冲信号经过电阻R1和电容C1滤波后，成为一个基准电压值Vref，Vref＝单片机的电源电压值×占空比，例如单片机为5V供电，输出方波信号的占空比为66％，则Vref＝5V×0.66＝3.3V，Vref作为运算放大器N1的被比较电压；运算放大器N1的输出通过电阻R2控制三极管V2的导通状态，三极管V2通过电阻R3来控制三极管V1的基极电流大小，从而控制三极管V1的集电极输出电压；由于输出电压接到运算放大器N1的负输入端，形成负反馈，当输出电压过高，高于运算放大器N1的正输入端的Vref电压时，此时负输入端电压高于正输入端电压，运算放大器N1的输出电压会降低，三极管V2会向截止状态转变，会使三极管V1的基极电流减小，从而使输出电压减小；当输出电压值偏低，小于Vref电压时，此时运算放大器N1的负输入端电压低于正输入端电压，运算放大器N1的输出电压会变高，驱动三极管V2的导通程度，并使三极管V1的基极电流增大，输出电压会上升；因此该电源电路的输出电压会处于稳定状态，输出电压＝Vref电压；而由于Vref电压值取决于单片机输出PWM波形的占空比，因此只要改变单片机输出PWM的占空比，就可以调整输出电压值。该电路输出电压调整的最小步进值取决于输出PWM的分辩率，单片机的PWM分辩率可以达到10bit(即1024分之一)以上，如果采用内部16位定时器以软件方式产生PWM，可以达到更高的分辩率。

图2为给出具体电路参数的实际应用电路，与图一不同的是，输出电压经过电阻R4、R5分压后反馈到运算放大器N1的负输入端，电阻R4和R5的阻值比例为3：1，因此输出电压会是Vref电压的4倍。该实际应用电路中，单片机的供电电源Vdd为5V，单片机输出10k频率的PWM脉冲波形，PWM为二进制10bit控制，步进调整分辩率可以达到0.1％，占空比可以从0调节到100％，输出电压值＝单片机电源电压Vdd×占空比×4，即输出电压值＝20V×占空比，因此输出电压为0V～20V可调。实际应用中，单片机的PWM可以采用单片机的内部硬件产生，也可以利用单片机的定时器电路由软件来产生，具有相同的效果。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种输出电压可调的直流稳压电源电路，属于直流稳压电源技术领域，包括单片机、运算放大器N1、电阻R1、R2、R3、PNP三极管V1、NPN三极管V2、电容C1、C2、输入正极、输入负极、输出正极以及输出负极，其特征在于：所述单片机输出一定占空比的PWM方波信号，PWM方波信号输出口与电阻R1的一端连接；电阻R1的另一端与C1电容的一端及运算放大器N1的正输入端连接；运算放大器N1的输出端与电阻R2的一端连接；电阻R2的另一端与NPN三极管V2的基极连接；NPN三极管V2的集电极与电阻R3的一端连接；电阻R3的另一端与V1三极管的基极连接；PNP三极管V1的射极与输入正极连接；PNP三极管V1的集电极为本电路的输出正极，同时连接到电容C2的正极以及运算放大器N1的负输入端；电容C2的负极与NPN三极管V2的射极及电容C1的另一端共同接地，同时也是本电路的输出负极；所述电阻R1和电容C1构成RC滤波电路，将PMW方波信号的占空比转变为稳定的模拟电压值，提供给运算放大器N1作为基准电压；PNP三极管V1为输出电压控制的功率管；运算放大器N1及电阻R2、NPN三极管V2、电阻R3构成输出控制电路，控制PNP三极管V1三极管的导通状态；电容C2为输出滤波电容。

2.根据权利要求1所述的一种输出电压可调的直流稳压电源电路，其特征在于：所述PNP三极管V1可以由P沟道场效应管代替，NPN三极管V2可以由N沟道场效应管代替。

3.根据权利要求1所述的一种输出电压可调的直流稳压电源电路，其特征在于：所述单片机可以由FPGA或者CPLD代替。

4.根据权利要求1所述的一种输出电压可调的直流稳压电源电路，其特征在于：所述输出正极的电压经过2个电阻分压后接到运算放大器N1的负输入端。