CN208834204U - 一种数字可调电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电源领域，公开了一种数字可调电源，通过脉冲编码器根据用户输入生成预设个数的原始正交方波电压信号；整形模块根据原始正交方波电压信号生成正交方波电压信号；电平升降控制模块根据正交方波电压信号的相位差状态生成电平升降控制信号；电压幅值控制模块根据正交方波电压信号生成控制脉冲；目标电压生成模块根据原自身输出电压、电平升降控制信号以及控制脉冲生成目标电压；驱动模块对目标电压进行放大以生成目标电源，由于通过脉冲编码器接收用户输入，故克服了采用旋钮式可调电位器，从而易机械型变或者接触面的磨损，无法提供可靠的可调电源的缺陷，提高了数字可调电源的可靠性。

Description

一种数字可调电源

技术领域

本实用新型属于电源领域，尤其涉及一种数字可调电源。

背景技术

传统的可调电源采用传统的旋钮式可调电位器产生可调电源，通常旋钮式可调电位器采用弹片接触式结构，在使用过程中由于弹片的机械型变或者接触面的磨损容易出现接触不良，特别是在变频器应用领域，部分用户使用旋钮式电位器生成可调电源进而调节频率以设定电机转速，当旋钮式可调电位器发生故障，输出设定频率会产生跳变。引起电机转速不稳的设备故障，最终造成较大的经济损失。

故传统的可调电源存在旋钮式可调电位器易机械型变或者接触面的磨损容易进而无法提供可靠的可调电源的缺陷。

实用新型内容

本实用新型提供了一种数字可调电源，旨在解决传统的数字可调电源存在旋钮式可调电位器易机械型变或者接触面的磨损容易进而无法提供可靠的可调电源的问题。

本实用新型是这样实现的，一种数字可调电源，所述数字可调电源包括：

用于根据用户输入生成预设个数的原始正交方波电压信号的脉冲编码器；与所述脉冲编码器连接，用于根据所述原始正交方波电压信号生成正交方波电压信号的整形模块；

与所述脉冲编码器连接，根据所述正交方波电压信号的相位差状态生成电平升降控制信号的电平升降控制模块；

与所述脉冲编码器连接，用于根据所述正交方波电压信号生成控制脉冲的电压幅值控制模块；

与所述电平升降控制模块和所述电压幅值控制模块连接，用于根据原自身输出电压、所述电平升降控制信号以及所述控制脉冲生成目标电压的目标电压生成模块；及

与所述目标电压生成模块连接，用于对所述目标电压进行放大以生成目标电源的驱动模块。

进一步地，所述电压幅值控制模块包括：

与所述脉冲编码器连接，用于根据所述正交方波电压信号生成控制脉冲的调整参数生成模块；

与所述调整参数生成模块连接，用于传输控制脉冲的传输模块。

进一步地，所述电压幅值控制模块还包括：

与所述调整参数生成模块和所述传输模块连接，用于对所述控制脉冲进行降频的降频模块；

所述传输模块用于传输降频后的所述控制脉冲。

进一步地，所述降频模块包括第一D触发器；

所述第一D触发器的设置端与第一电源连接，所述第一D触发器的数据输入端D与所述第一D触发器的反相数据输出端连接，所述第一D触发器的时钟端为所述降频模块的输入端，所述第一D触发器的正相数据输出端为所述降频模块的输出端。

进一步地，所述调整参数生成模块包括第一与非门。

进一步地，所述电平升降控制模块包括第二D触发器；

所述第二D触发器的设置端与第二电源连接，所述第二D触发器的数据输入端为所述电平升降控制模块的第一输入端，所述第二D触发器的时钟端为所述电平升降控制模块的第二输入端，所述第二D触发器的正相数据输出端为所述电平升降控制模块的输出端。

进一步地，所述目标电压生成模块包括数字电位器；

所述数字电位器的电源端和所述数字电位器的高电位端共接于第三电源，所述数字电位器的增量端为所述目标电压生成模块的控制脉冲输入端，所述数字电位器的调整方向端为所述目标电压生成模块的电平升降控制信号输入端，所述数字电位器的可调电位端为所述目标电压生成模块的输出端，所述数字电位器的片选端、所述数字电位器的低电位端以及所述数字电位器的接地端共接于电源地。

进一步地，所述驱动模块包括放大器、第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻；

所述放大器的正相输入端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电阻的第一端为所述驱动模块的输入端，所述放大器的反相输入端与所述第二电阻的第一端、所述第三电阻的第一端以及所述第一电容的第一端连接，所述放大器的输出端与所述第四电阻的第一端、所述第三电阻的第二端以及所述第一电容的第二端连接，所述第四电阻的第二端为所述驱动模块的输出端，所述第二电阻的第二端与电源地连接。

进一步地，所述整形模块包括第二与非门、第三与非门、第二电容、第三电容、第五电阻以及第六电阻；

所述第二与非门的第一输入端、所述第二与非门的第二输入端、所述第五电阻的第一端以及所述第二电容的第一端共同构成所述整形模块的第一输入端，所述第三与非门的第一输入端、所述第三与非门的第二输入端、所述第六电阻的第一端以及所述第三电容的第一端共同构成所述整形模块的第二输入端，所述第二与非门的输出端为所述整形模块的第一输出端，所述第三与非门的输出端为所述整形模块的第二输出端，所述第五电阻的第二端以及所述第六电阻的第二端共接于第四电源，所述第二电容的第二端和所述第三电容的第二端共接于电源地。

本实用新型实施例通过脉冲编码器根据用户输入生成预设个数的原始正交方波电压信号；整形模块根据原始正交方波电压信号生成正交方波电压信号；电平升降控制模块根据正交方波电压信号的相位差状态生成电平升降控制信号；电压幅值控制模块根据正交方波电压信号生成控制脉冲；目标电压生成模块根据原自身输出电压、电平升降控制信号以及控制脉冲生成目标电压；驱动模块对目标电压进行放大以生成目标电源，由于通过脉冲编码器接收用户输入，故克服了采用旋钮式可调电位器，从而易机械型变或者接触面的磨损无法提供可靠的可调电源的缺陷，提高了数字可调电源的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术实用新型，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的数字可调电源的一种模块结构图；

图2为本实用新型实施例提供的数字可调电源电压幅值控制模块的一种模块结构图；

图3为本实用新型实施例提供的数字可调电源电压幅值控制模块的另一种模块结构图；

图4为本实用新型实施例提供的数字可调电源的示例电路结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

图1示出了本实用新型实施例提供的数字可调电源的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

上述数字可调电源包括脉冲编码器01、整形模块02、电平升降控制模块03、电压幅值控制模块04、目标电压生成模块05以及驱动模块06。

脉冲编码器01用于根据用户输入生成预设个数的原始正交方波电压信号；整形模块02与脉冲编码器01连接，用于根据原始正交方波电压信号进行反相和整形以生成正交方波电压信号；电平升降控制模块03与脉冲编码器01连接，根据正交方波电压信号的相位差状态生成电平升降控制信号；电压幅值控制模块04与脉冲编码器01连接，用于根据正交方波电压信号生成控制脉冲；目标电压生成模块05与电平升降控制模块03和电压幅值控制模块04连接，用于根据原自身输出电压、电平升降控制信号以及控制脉冲生成目标电压；驱动模块 06与目标电压生成模块05连接，用于对目标电压进行放大以生成目标电源。

其中，用户输入包括旋转方向和旋转圈数，预设个数与旋转圈数相等，正交方波电压信号的相位差状态与旋转方向相关；相位差状态包括相位差超前状态和相位差滞后状态。

其中，控制脉冲的个数与目标电压调整的步数相关，控制脉冲的频率与目标电压调整的步长相关；电平升降控制信号与调整方向相关，调整方向包括降低目标电压和增大目标电压。

如图2所示，电压幅值控制模块04包括调整参数生成模块041和传输模块 042。

调整参数生成模块041与脉冲编码器01连接，用于根据正交方波电压信号生成控制脉冲；传输模块042与调整参数生成模块041连接，用于传输控制脉冲。

调整参数生成模块041根据正交方波电压信号生成控制脉冲，由于控制脉冲的个数为用户输入的旋转圈数且与目标电压调整的步数相关，控制脉冲的频率与目标电压调整的步长相关，使得目标电压生成模块05可以根据步数和步长步进调整自身输出电压。

如图3所示，电压幅值控制模块04还可以包括降频模块043。

降频模块043与调整参数生成模块041和传输模块042连接，用于对控制脉冲进行降频；传输模块042用于传输降频后的控制脉冲。

降频模块043对控制脉冲进行降频，即增大了目标电压调整的步长，故实现了对目标电压步进调整的精度的设置。

图4示出了本实用新型实施例提供的数字可调电源的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

降频模块043包括第一D触发器U1。

第一D触发器U1的设置端SET与第一电源VAA连接，第一D触发器U1 的数据输入端D与第一D触发器U1的反相数据输出端/Q连接，第一D触发器 U1的时钟端CLK为降频模块043的输入端，第一D触发器U1的正相数据输出端Q为降频模块043的输出端。

通过第一D触发器U1实现了对控制脉冲降频1/2。

调整参数生成模块041包括第一与非门U2。

电平升降控制模块03包括第二D触发器U3。

第二D触发器U2的设置端SET与第二电源VBB连接，第二D触发器U2 的数据输入端D为电平升降控制模块03的第一输入端，第二D触发器U2的时钟端CLK为电平升降控制模块03的第二输入端，第二D触发器U2的正相数据输出端Q为电平升降控制模块03的输出端。

通过第二D触发器U3生成电平升降控制信号，实现了对用户输入的旋转方向的识别。

目标电压生成模块05包括数字电位器U4。

数字电位器U4的电源端VCC和数字电位器U4的高电位端VH共接于第三电源VCC，数字电位器U4的增量端/INC为目标电压生成模块05的控制脉冲输入端，数字电位器U4的调整方向端U/D为目标电压生成模块05的电平升降控制信号输入端，数字电位器U4的可调电位端VW为目标电压生成模块05的输出端，数字电位器U4的片选端/CS、数字电位器U4的低电位端VL以及数字电位器U4 的接地端VSS共接于电源地。

驱动模块06包括放大器U5、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4。

放大器U5的正相输入端与第一电阻R1的第一端连接，第二电阻R1的第一端为驱动模块06的输入端，放大器U5的反相输入端与第二电阻R2的第一端、第三电阻R3的第一端以及第一电容C1的第一端连接，放大器U5的输出端与第四电阻R4的第一端、第三电阻R3的第二端以及第一电容C1的第二端连接，第四电阻R4的第二端为驱动模块06的输出端，第二电阻R2的第二端与电源地连接。

通过放大器U5实现了对目标电压的放大，同时增大了目标电压对应的目标电流，提高了目标电源的驱动能力。

整形模块02包括第二与非门U5、第三与非门U6、第二电容C2、第三电容 C3、第五电阻R5以及第六电阻R6。

第二与非门U5的第一输入端、第二与非门U5的第二输入端、第五电阻R5 的第一端以及第二电容C2的第一端共同构成整形模块02的第一输入端，第三与非门U6的第一输入端、第三与非门U6的第二输入端、第六电阻R6的第一端以及第三电容C3的第一端共同构成整形模块02的第二输入端，第二与非门U5 的输出端为整形模块02的第一输出端，第三与非门U6的输出端为整形模块02 的第二输出端，第五电阻R5的第二端以及第六电阻R6的第二端共接于第四电源VDD，第二电容C2的第二端和第三电容C3的第二端共接于电源地。

整形模块02根据原始正交方波电压信号进行反相和整形以生成正交方波电压信号，去除了原始正交方波电压信号的尖峰和毛刺。

传输模块042为第七电阻R7。

以下结合工作原理对图4所示的作进一步说明：

脉冲编码器01根据用户输入生成预设个数的原始正交方波电压信号；第二与非门U5和第三与非门U6对原始正交方波电压信号进行反相和整形以生成正交方波电压信号；第二D触发器U3根据正交方波电压信号生成电平升降控制信号；第一与非门U2对正交方波电压信号进行与非运算生成控制脉冲；控制脉冲可以直接发送至传输模块042以传输控制脉冲；也可以发送至第一D触发器U1 以对控制脉冲进行降频，传输模块042传输降频后的控制脉冲；然后数字电位器U4根据原自身输出电压、电平升降控制信号以及控制脉冲生成目标电压并从数字电位器U4的可调电位端VW输出；其中，控制脉冲的个数与目标电压调整的步数相关，控制脉冲的频率与目标电压调整的步长相关；电平升降控制信号与调整方向相关，调整方向包括降低目标电压和增大目标电压；放大器U5的正相输入端接收目标电压并对目标电压进行放大以生成目标电源。

其中，如果第二D触发器U3的DATA信号超前CLOCK信号90度，则在CLOCK 的每个上升沿，DATA信号都为高电平，则第二D触发器U3输出端Q的电平总为高。同理，如果脉冲编码器旋转方向反向，则第二D触发器U3的CLOCK信号超前DATA信号90度，则在每个CLOCK信号的上升沿，DATA信号都为低电平，则第二D触发器U3正相数据输出端Q电平总是为低。基于以上原理分析，由于脉冲编码器输出两正交方波信号，在脉冲编码器不同的旋转方向，两正交方波信号的相位分别超前或滞后90度，对应第二D触发器U3的正相数据输出端Q输出高电平或低电平，以此作为判断编码器旋转方向的依据。

脉冲编码器输出的两正交信号还发送至第一与非门U2做与非处理，根据与非门逻辑特性，两正交信号只有同时为高电平时，与非门输出才能为低电平，其它情况下输出始终为高电平，第一与非门U2输出的脉冲个数即为正交信号的脉冲个数。

本实用新型实施例通过脉冲编码器根据用户输入生成预设个数的原始正交方波电压信号；整形模块根据原始正交方波电压信号生成正交方波电压信号；电平升降控制模块根据正交方波电压信号的相位差状态生成电平升降控制信号；电压幅值控制模块根据正交方波电压信号生成控制脉冲；目标电压生成模块根据原自身输出电压、电平升降控制信号以及控制脉冲生成目标电压；驱动模块对目标电压进行放大以生成目标电源，由于通过脉冲编码器接收用户输入，故克服了采用旋钮式可调电位器，从而易机械型变或者接触面的磨损无法提供可靠的可调电源的缺陷，提高了数字可调电源的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种数字可调电源，其特征在于，所述数字可调电源包括：

用于根据用户输入生成预设个数的原始正交方波电压信号的脉冲编码器；

与所述脉冲编码器连接，用于根据所述原始正交方波电压信号生成正交方波电压信号的整形模块；

与所述脉冲编码器连接，根据所述正交方波电压信号的相位差状态生成电平升降控制信号的电平升降控制模块；

与所述脉冲编码器连接，用于根据所述正交方波电压信号生成控制脉冲的电压幅值控制模块；

与所述电平升降控制模块和所述电压幅值控制模块连接，用于根据原自身输出电压、所述电平升降控制信号以及所述控制脉冲生成目标电压的目标电压生成模块；及

与所述目标电压生成模块连接，用于对所述目标电压进行放大以生成目标电源的驱动模块。

2.如权利要求1所述的数字可调电源，其特征在于，所述电压幅值控制模块包括：

与所述脉冲编码器连接，用于根据所述正交方波电压信号生成控制脉冲的调整参数生成模块；

与所述调整参数生成模块连接，用于传输控制脉冲的传输模块。

3.如权利要求2所述的数字可调电源，其特征在于，所述电压幅值控制模块还包括：

与所述调整参数生成模块和所述传输模块连接，用于对所述控制脉冲进行降频的降频模块；

所述传输模块用于传输降频后的所述控制脉冲。

4.如权利要求3所述的数字可调电源，其特征在于，所述降频模块包括第一D触发器；

所述第一D触发器的设置端与第一电源连接，所述第一D触发器的数据输入端D与所述第一D触发器的反相数据输出端连接，所述第一D触发器的时钟端为所述降频模块的输入端，所述第一D触发器的正相数据输出端为所述降频模块的输出端。

5.如权利要求2所述的数字可调电源，其特征在于，所述调整参数生成模块包括第一与非门。

6.如权利要求1所述的数字可调电源，其特征在于，所述电平升降控制模块包括第二D触发器；

所述第二D触发器的设置端与第二电源连接，所述第二D触发器的数据输入端为所述电平升降控制模块的第一输入端，所述第二D触发器的时钟端为所述电平升降控制模块的第二输入端，所述第二D触发器的正相数据输出端为所述电平升降控制模块的输出端。

7.如权利要求1所述的数字可调电源，其特征在于，所述目标电压生成模块包括数字电位器；

所述数字电位器的电源端和所述数字电位器的高电位端共接于第三电源，所述数字电位器的增量端为所述目标电压生成模块的控制脉冲输入端，所述数字电位器的调整方向端为所述目标电压生成模块的电平升降控制信号输入端，所述数字电位器的可调电位端为所述目标电压生成模块的输出端，所述数字电位器的片选端、所述数字电位器的低电位端以及所述数字电位器的接地端共接于电源地。

8.如权利要求1所述的数字可调电源，其特征在于，所述驱动模块包括放大器、第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻；

所述放大器的正相输入端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电阻的第一端为所述驱动模块的输入端，所述放大器的反相输入端与所述第二电阻的第一端、所述第三电阻的第一端以及所述第一电容的第一端连接，所述放大器的输出端与所述第四电阻的第一端、所述第三电阻的第二端以及所述第一电容的第二端连接，所述第四电阻的第二端为所述驱动模块的输出端，所述第二电阻的第二端与电源地连接。

9.如权利要求1所述的数字可调电源，其特征在于，所述整形模块包括第二与非门、第三与非门、第二电容、第三电容、第五电阻以及第六电阻；

所述第二与非门的第一输入端、所述第二与非门的第二输入端、所述第五电阻的第一端以及所述第二电容的第一端共同构成所述整形模块的第一输入端，所述第三与非门的第一输入端、所述第三与非门的第二输入端、所述第六电阻的第一端以及所述第三电容的第一端共同构成所述整形模块的第二输入端，所述第二与非门的输出端为所述整形模块的第一输出端，所述第三与非门的输出端为所述整形模块的第二输出端，所述第五电阻的第二端以及所述第六电阻的第二端共接于第四电源，所述第二电容的第二端和所述第三电容的第二端共接于电源地。