CN211557147U - 一种程控可调升压电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种程控可调升压电源电路，包括数模转换器、CPU控制模块、升压输出模块和RC振荡电路，其中，所述数模转换器将输入的CPU基准电压信号进行数模转换，所述CPU控制模块将转换后基准电压与采集的反馈电压进行比较，并将比较后的电平信号输出至升压输出模块；所述RC振荡电路产生PWM信号并将产生的PWM信号输出至升压输出模块；所述升压输出模块依据PWM信号和电平信号进行逻辑运算，依据逻辑运算结果控制NMOS管的导通或截止，通过NMOS管的导通或截止控制升压输出模块的电压输出。

Description

一种程控可调升压电源电路

技术领域

本实用新型属于电学技术领域，具体为一种程控可调升压电源电路。

背景技术

目前的程控电源电路的价格较昂贵，体型大，电路复杂，稳定性差，不适宜实时更换升级，随着社会经济的发展，越来越不能满足日益增长的高科技设备对电源的需求，因此必须寻求一些新的产品来取代这种复杂而工作不稳定的程控电源电路系统。

现有技术中，已有针对程控电源电路的上述至少一个缺陷进行改进的专利文献，如，

公开号CN207994709U的中国专利公开了一种程控电源电路系统，包括电池模块、升压电路模块、降压电路模块、单板机模块、USB充电插口模块和RJ45接口模块；所述电池模块包括能多次充电、放电的锂电池组，该电池的输入端连接有太阳能光伏板及其充电电路，用太阳能进行充电；所述电池的输出端连接有升压电路模块、降压电路模块和电池电压低电检测模块，各降压电路分别输出三组12V和两组5V直流电压，三组12V直流电压的输出端分别与LED显示器、路由器和一个预留接口的输出端相连接，两组5V电源的输出端分别与两个USB插口模块和单板机模块的充电检测输入端相连接。该专利克服了现有程控电源电路价格较昂贵，体型大的缺陷。

公开号CN207542995U的中国专利公开了一种简易降压型程控电源电路，包括一个运算放大器、一个PMOS管、两个电阻、一个电容以及一个低通滤波器。所述的低通滤波器LPF的一端输入PWM信号，低通滤波器LPF的另一端与运算放大器N的反相端连接；运算放大器N的输出端接PMOS管Q的栅极，PMOS管Q的源极接入一个电压较高的直流输入电源VCC IN。滤波电容C1的一端、电阻R1的一端与PMOS管Q的漏极连接后作为稳定可调的电源输出端VCCOUT。电阻R1的另一端、电阻R2的一端连接后接运算放大器N的同相端。滤波电容C1的另一端、电阻R2的另一端接地。该专利克服了现有程控电源电路价格较昂贵，电路复杂的缺陷。

因此，本实用新型提供一种新的程控可调升压电源电路，以克服现有程控电源电路的缺陷。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种程控可调升压电源电路，该电源电路的输出稳定可靠，电路体积小，电路元件易得，电路成本低，可广泛应用于需要调节输出电压的程控电源电路。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种程控可调升压电源电路，其特征在于，包括数模转换器、CPU控制模块、升压输出模块和RC振荡电路，所述数模转换器将输入的CPU基准电压信号进行数模转换，所述CPU控制模块将转换后基准电压与采集的反馈电压进行比较，并将比较后的电平信号输出至升压输出模块；所述RC振荡电路产生PWM信号并将产生的PWM信号输出至升压输出模块；所述升压输出模块依据PWM信号和电平信号进行逻辑运算，依据逻辑运算结果控制NMOS管的导通或截止，通过NMOS管的导通或截止控制升压输出模块的电压输出。

优选地，所述数模转换器包括CPU信号基准源和DAC转换器，所述CPU信号基准源输入的基准电压信号经过DAC转换器转换后接入CPU控制模块；所述CPU信号基准源程控可调。

优选地，所述CPU控制模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和比较器；所述第一电阻一端接入输出电压，一端与第二电阻连接形成串联分压；第二电阻另一端与比较器反向端连接；第三电阻一端与比较器的输出端连接，另一端上拉接入比较器的供电电压。

优选地，所述增压输出模块包括与门电路、NMOS管、电感、电容和二极管；所述与门电路的输入端分别接入RC振荡电路输出的PWM信号和CPU控制模块输出的电平信号，输出端连接至NMOS管的栅极；所述NMOS管的漏极经电感连接至供电电压，源极接地。

优选地，当NMOS管断开，电感通过二极管对电容充电，同时电感通过二极管对第一电阻和第二电阻放电；当NMOS管闭合，电感开始储能，且充完电的电容开始对第一电阻和第二电阻放电。

优选地，所述RC振荡电路的电容电阻可调，通过调节电容电阻来调节输出PWM信号的频率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过所述数模转换器将输入CPU的基准电压信号进行数模转换，通过CPU控制模块将转换后基准电压与采集的反馈电压进行比较，将比较后的电平信号输出至升压输出模块的与门电路；该电平信号与RC振荡电路产生的PWM信号进行逻辑与运算，控制NMOS管的导通或截止，NMOS管不停的导通或截止，致使电感储能，电容不断的充放电，从而达到输出升压的目的；由于CPU基准电压是程控可调的，从而实现输出电压的程控可控。

(2)本实用新型电路可实时监测系统输出电压的状态，将实时的输出电压反馈至比较器并与CPU基准电压进行比对，并将比对结果与PWM信号进行逻辑运算，通过逻辑运算结果控制输出电压。由于CPU基准电压程控可调，从而实现输出电压程控可控。相比其他类型的程控电源电路，本实用新型采用的硬件材料通用易得，电路结构简单，成本较低，控制简单，有着较为出色的性能，可应用在需要调节输出电源的电路中。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构示意图。

图2为本实用新型的N型MOS管断开模型示意图。

图3为本实用新型的N型MOS管闭合模型示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种程控可调升压电源电路，包括数模转换器、CPU控制模块、升压输出模块和RC振荡电路，其中，所述数模转换器将输入的CPU基准电压信号进行数模转换，所述CPU控制模块将转换后基准电压与采集的反馈电压进行比较，并将比较后的电平信号输出至升压输出模块；所述RC振荡电路产生PWM信号并将产生的PWM信号输出至升压输出模块；所述升压输出模块依据PWM信号和电平信号进行逻辑运算，依据逻辑运算结果控制NMOS管的导通或截止，通过NMOS管的导通或截止控制升压输出模块的电压输出。本实用新型中，所述数模转换器将输入CPU的基准电压信号进行数模转换，CPU控制模块将转换后基准电压与比较器反向端采集的反馈电压进行比较，并将比较后的电平信号EN输出至与门电路；由于RC振荡电路产生PWM信号与EN信号相互作用的逻辑关系，使NMOS管Q1不停的开关状态，致使电感L储能，电容C1不断的充放电，从而达到VOUT升压的目的；由于CPU基准电压是程控可调的，从而实现VOUT电压程控可控。

具体地，如图1所示，第一电阻R1一端与Vout连接，另一端与电阻R2串联，同时比较器U2的反向输入端接入R2一端,R2另一端接地：CPU控制的基准电压数字信号经数模转换后接入比较器同向输入端。比较器U2输出端与与与门电路U4的第二输入端连接：PWM信号从与与门电路U4第一输入端连接。与门电路U4输出端与NMOS管Q1的栅极连接；NMOS管的源极与接地端连接，NMOS管的漏极与电压输入端VIN相连。

所述数模转换器包括CPU信号基准源和DAC转换器，所述CPU信号基准源输入端经过模数转换接入比较器U2同向端，由于CPU信号基准源程控可调，实现比较器U2输出端EN信号翻转，改变与门电路U4输出，从而实现VOUT电压程控可控。

所述CPU控制模块是由第一电阻R1,第二电阻R2、第三电阻R3与比较器N组成。第一电阻R1一端接入Vout，一端与第二电阻R2连接形成串联分压。第二电阻R2另一端与比较器反向端连接，用于反馈分压电压。所述第三电阻R3一端与比较器U2的输出端连接，另一端上拉接入比较器的供电电压VCC。采集的反馈电压与比较器U2反相端连接，比较器U2对反馈的电压和基准电压进行比对，实现比较输出高低电平。比较器U2的输出端经上拉电阻R3接入U2的供电电压VCC，使得EN端高电平稳定且达到最小输出高电平。

所述增压输出模块包括与门电路U4，N型MOS管Q1、电感L、电容C1以及二极管D1组成BOOST电路。PWM信号接入与门电路U4第一输入端，比较器U2输出端接入与门电路U4第二输入端。NMOS管Q1的栅极G与与门电路U4输出端连接，VIN连接NMOS管Q的漏级，NMOS管的源极接地。与门电路U4通过PWM信号与比较器U2输出的EN信号经过“&”计算使门电路输出高低信号控制NMOS管开关，从而使BOOST电路增压输出。如图2所示，当N型MOS管断开，储能电感L通过二极管D1对电容C1充电，同时电感L通过二极管D1对电阻R1和R2放电。如图3所示，当N型MOS管闭合，电感L开始储能，且充完电的电容C1开始对电阻R1和R2放电。

所述RC振荡电路为常见的文氏电桥振荡电路，该电路通过调节电容电阻来调节输出频率。

本实用新型的程控可调升压电源电路中，RC振荡电路频率可调，频率fo＝1/2πRC，基准电压可通过CPU输出调节。第一电阻R1与第二电阻R2串联分压(Vout*(R1+R2)/R2)，在电源接通后，采集Vout在第二电阻R2上的分压并反馈至比较器N的反向输入端；CPU模拟电压信号通过DAC模块输出参考电压Vref接入比较器的同相端，比较结果通过比较器输出端接到与门，与RC振荡电路输出的PWM信号连接，从而控制与门U输出的高低电平，使NMOS管Q1为导通或截止状态，控制电路的开关频率，因NMOS管为低端驱动，所以当与门电路输出为高电平时NMOS管导通，电流经过储能电感L，通过NMOS流到地；反之，当与门电路输出为低电平时NMOS截止，由于电流不能突变，储能电感L中的电流通过二极管D1流到电容C1正极，即给电容C1充电。

当CPU设定电压信号Vref高于采集的反馈电压信号时，比较器输出高电平。CPU模拟信号低于采集的反馈电压信号时，比较器输出低电平。

当比较器对比之后输出的信号为高电平时，该高电平与RC振荡电路输出的PWM信号同时接入与门电路，PWM信号则可以控制NMOS的开关频率，从而实现增压输出。

进一步地，在增压输出电路中，当EN为低电平，PWM也为低时，NMOS管关闭，若Vout<VIN,则VIN通过电感L，二极管D1对电容C1充电，使得Vout＝VoutIN，若Vout>VIN,则VIN不对电容C1充电；当EN为低电平时，PWM为高时，NMOS管关闭，若Vout<VIN,则VIN通过电感L，二极管D1对电容C1充电使得Vout＝VoutIN，若Vout>VIN,则VIN不对电容C1充电；当EN为高电平时，PWM也为高时，NMOS管打开，VIN通过电感L到地，此时二极管D1没有电流通过，电流储存在电感L中；当EN为高电平时，PWM为低时，NMOS管关闭，由于电流无法突变，电感L中的电流通过二极管D1对电容C1充电。

因此，电路只有在Vout的采集电压Vout*(R1+R2)/R2<Vref时，NMOS才处于工作状态，其开关频率等于RC振荡振荡频率，振荡信号为高时，对电感进行储能，振荡信号为低时，通过二极管对电容进行充电，直至Vout的采集电压Vout*(R1+R2)/R2>Vref，因此本电路的输出电压Vout＝Vref*R2/(R1+R2),可以通过CPU调整DAC的输出电压Vref既可以获得相对应的电压。

本实用新型针对现有程控电源电路的缺陷，提供一种程控可调升压电源电路，该电路具有可控稳定且可靠的输出，并且减小了电路体积，使用的电路元件可轻易获得，减小了电路的成本。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种程控可调升压电源电路，其特征在于，包括数模转换器、CPU控制模块、升压输出模块和RC振荡电路，所述数模转换器将输入的CPU基准电压信号进行数模转换，所述CPU控制模块将转换后基准电压与采集的反馈电压进行比较，并将比较后的电平信号输出至升压输出模块；所述RC振荡电路产生PWM信号并将产生的PWM信号输出至升压输出模块；所述升压输出模块依据PWM信号和电平信号进行逻辑运算，依据逻辑运算结果控制NMOS管的导通或截止，通过NMOS管的导通或截止控制升压输出模块的电压输出。

2.根据权利要求1所述的程控可调升压电源电路，其特征在于，所述数模转换器包括CPU信号基准源和DAC转换器，所述CPU信号基准源输入的基准电压信号经过DAC转换器转换后接入CPU控制模块；所述CPU信号基准源程控可调。

3.根据权利要求1所述的程控可调升压电源电路，其特征在于，所述CPU控制模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和比较器；所述第一电阻一端接入输出电压，一端与第二电阻连接形成串联分压；第二电阻另一端与比较器反向端连接；第三电阻一端与比较器的输出端连接，另一端上拉接入比较器的供电电压。

4.根据权利要求1所述的程控可调升压电源电路，其特征在于，所述升压输出模块包括与门电路、NMOS管、电感、电容和二极管；所述与门电路的输入端分别接入RC振荡电路输出的PWM信号和CPU控制模块输出的电平信号，输出端连接至NMOS管的栅极；所述NMOS管的漏极经电感连接至供电电压，源极接地。

5.根据权利要求1所述的程控可调升压电源电路，其特征在于，所述RC振荡电路的电容电阻可调，通过调节电容电阻来调节输出PWM信号的频率。

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