CN219800039U - 一种电压远端补偿电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子电力技术领域，公开了一种电压远端补偿电路，该电压远端补偿电路包括：远端电压采样电路，单片机控制器，解调电路，电压环路；其中，远端电压采样电路，用于采样大功率电源的远端输出电压；单片机控制器，用于获取远端采样的电压信号，生成已调制的PWM信号并发送给解调电路；解调电路，用于将接收到的PWM调制信号进行解调输出；电压环路，用于控制电源的输出电压。本实用新型是由数字芯片控制补偿电压的，相较于常规的模拟采样补偿远端线路损失电压，它具有更强的抗干扰能力。

Description

一种电压远端补偿电路

技术领域

本实用新型涉及电子电力技术领域，具体涉及一种电压远端补偿电路。

背景技术

在大功率电源应用场合中，随着电源电流的不断输出，电源到负载之间的供电线缆的分压也会不断增加，特别是电缆较长时，分得的电压越大。当用电设备对输入的电压的比较敏感时，电缆的分压将对用电设备产生较大影响。

为了减轻电缆分压对设备造成的危害。需要对线缆上存在的电压降进行修正补偿，以达到修正点的电压，维持电路的稳定的状态。目前的技术一般会进行远端补偿，而远端补偿是通过模拟采样电压的方式补偿远端线路损失的电压。

针对上述相关技术，发明人认为常规的模拟采样远端电压补偿的方式容易干扰电源电压的环路，进一步会容易导致电源的输出电压产生振荡。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电压远端补偿电路，旨在优化传统技术中模拟远端补偿电源环路容易受到干扰和输出电压容易产生振荡的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种电压远端补偿电路，所述电压远端补偿电路包括：远端电压采样电路、单片机控制器、解调电路和电压环路。

远端电压采样电路连接单片机控制器，单片机控制器连接解调电路，解调电路连接电压环路；远端电压采样电路，用于采样大功率电源的远端输出电压；单片机控制器，用于获取远端采样的电压并和单片机内部设定的电压进行比较及数学运算处理，生成一个调制的PWM信号并发送给解调电路；解调电路，用于将输入的PWM调制信号进行解调输出；电压环路，用于控制大功率电源的输出电压。

通过采用上述方案，各个电路、控制器和电源负载连接成了一个闭合的回路，当远端电压有任何变化时，电路和控制器之间相互配合，实时处理变化的远端电压。所以该电路模块具有很高的实时处理效率，采用了单片机对采样电压进行处理，构成的数字电压补偿回路具有更强的抗干扰能力，提高了电路的稳定性。

可选的，所述远端电压采样电路包括：第一电阻器R1，第三电阻器R3；所述第一电阻器R1一端与电源负载的正极连接，另一端与单片机控制器的第一输入接口连接，所述第三电阻器R3一端与电源负载的负极连接，另一端与单片机控制器的第二输入接口连接。

远端电压采样电路用于采样远端负载正负极的电压值，采样负载正极的支路为正向远端补偿采样支路，采样负载负极的支路为负向远端采样补偿采样支路。

通过采用上述方案，第一电阻器R1和第三电阻器R3对两条支路采样电压进行了分压，提高了整条回路的安全性，对于负载引起的电压异常，也能减弱其对整条回路的影响。

可选的，所述远端电压采样电路还包括：第二电阻器R2、第一电容器C1和第二电容器C2；所述第一电容器C1与第二电阻器R2并联，第一电容器C1与第二电阻器R2一端均接地，另一端均连接单片机控制器的第一输入接口；所述第二电容器C2一端接地，另一端与单片机控制器的第二输入接口连接。

通过采用上述方案，第一电容器C1与第二电阻器R2的并联电路和第二电容器C2都对相应支路的采样信号进行滤波，减少了电压信号的高频分量对采样结果的影响，提高采样信号的准确性，也降低了单片机控制器的工作负荷。

可选的，所述单片机控制器获取远端电压采样电路的获取的电压值，并产生已调制PWM信号从输出端输出。

通过采用上述方案，单片机控制器用于将采集的模拟电压信号转换为数字信号并进行相关数学运算处理，最终从输出端输出PWM调制信号，所述PWM调制信号包含了需要补偿电压的相关信息。通过单片机的数字电压补偿的方式，能够更精确地计算出需要补偿的电压大小，相较于常规的模拟远端补偿电源的方式，该方案的补偿效果更加精确。

可选的，所述解调电路包括：第四电阻器R4、第五电阻器R5、第一运算放大器和第三电容器C3；所述第四电阻器R4一端连接单片机控制器的输出端，另一端连接第一运算放大器的输入端；所述第三电容器C3一端接地，另一端连接第一运算放大器的输入端；所述第五电阻器R5一端连接第一运算放大器的输出端和第一运算放大器的输入端，另一端接电压环路的输入端。

通过采用上述方案，解调电路解调单片机控制器产生的PWM信号，将PWM信号转为稳定的电平信号，即PWM电压信号的平均值，解调电路采用的连接方式是和单片机控制器输出端直接有线连接，避免了无线连接可能出现信号失真等因素带来的影响，从最大程度上保护了信号传输的稳定性。

可选的，所述电压环路包括：第六电阻器R6和基准电源VREF；所述第六电阻器R6一端连接基准电源VREF，另一端接电压环路的输入端。

通过采用上述方案，基准电压调节电路调节基准电压，所述基准电压将影响电压环路的基准值。基准电压由已解调的PWM信号的电压和基准电源的电压共同组成，输入到第二运算放大器的输入端。基准电源能提高解调电路解调的电压值，使得输入到电压环路的基准电压更好地改变电压环路的基准值，提高了电压补偿的效率。

可选的，所述电压环路还包括：第七电阻器R7、第八电阻器R8、第九电阻器R9、第四电容器C4和第二运算放大器；所述第七电阻器R7一端连接地和第二运算放大器的输入端，另一端接第八电阻器R8和第九电阻器R9；所述第八电阻器R8一端连接功率变换器的输出端，另一端连接第七电阻器R7和第九电阻器R9；所述第九电阻器R9与第四电容器C4串联，第九电阻器R9一端连接第七电阻器R7和第八电阻器R8，第四电容器C4的一端连接第二运算放大器的输出端；所述第二运算放大器的输出端连接功率变换器的输入端，第二运算放大器的输入端为电压环路的输入端。

所述电压环路还包括：功率变换器；所述功率变换器的输入端与第二运算放大器的输出端连接，功率变换器与第二运算放大器并联；功率变换器的输出端为电源的正负输出端。

电压环路由第二级放大电路和功率变换器并联组成，用于控制电源的远端输出电压。所述第二级放大电路用于接收第一级放大电路输出的基准电压，作用于电压环路的基准值，从而可以调整输出电压，基准值大，输出电压会调高，基准值小，输出电压会调小。所述输出电压的大小调节是由电压环路根据基准值调节的，基准值大小也是根据接收的基准电压控制的。功率变换器通过作用于电源功率控制电源电压的输出。

通过采用上述方案，电源的输出电压是由功率变换器控制的，对于输出电压的控制更加稳定和精确。第四电容器C4为电压环路的积分电容，用于稳定电压环路的电压和电流，保障了电压环路的正常工作。在电压环路不可避免地受到一些物理影响时，也能对电压环路起到较大保护的作用。

可选的，所述远端电压采样电路与电源负载采用有线连接方式，电压远端补偿电路为闭合的回路。

通过采用上述方案，远端电压采样电路与电源负载采用有线连接方式，电压远端补偿电路为闭合的回路。负载的远端电压信号用长线引到远端电压采样电路中，减少了无线连接会受到电磁波信号干扰等因素，提高了电压采样信号的准确性。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

由于本实用新型对采集电压是通过单片机控制器进行处理的，构成的数字电压补偿回路具有更强的抗干扰能力和更高的实时处理效率，提高了电路的稳定性和安全性。

附图说明

图1是本申请实施例的电压远端补偿电路应用原理示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

为了达到本实用新型的目的，如图1所示，在本实施例提供一种电压远端补偿电路，包括远端电压采样电路、单片机控制器、解调电路和电压环路。

远端电压采样电路包括：第一电阻器R1和第三电阻器R3；第一电阻器R1一端与电源负载的正极连接，另一端与单片机控制器的第一输入接口连接，第三电阻器R3一端与电源负载的负极连接，另一端与单片机控制器的第二输入接口连接。

远端电压采样电路还包括：第二电阻器R2、第一电容器C1和第二电容器C2；第一电容器C1与第二电阻器R2并联，第一电容器C1与第二电阻器R2一端均接地，另一端均连接单片机控制器的第一输入接口；第二电容器C2一端接地，另一端与单片机控制器的第二输入接口连接。

远端电压采样电路用于采样远端负载正负极的电压值，采样正极的支路为正向远端补偿采样支路，采样负极的支路为负向远端采样补偿采样支路。第一电阻器R1和第三电阻器R3将两条支路采样电压进行分压。

第一电容器C1与第二电阻器R2并联和第二电容器C2分别对正向远端补偿采样支路和负向远端采样补偿采样支路进行滤波。

单片机控制器，将采集的模拟电压信号转换为数字电压信号，并与单片机内部设定的数字电压进行比较，最终从输出端输出PWM调制信号，PWM调制信号包含了需要补偿电压的相关信息。需要说明的是，本方案中所提到的单片机控制器为现有的芯片，型号可以为PIC16F1938T-E/MV 单片机，芯片内烧录的相关程序也均为现有的程序，在此不作过多阐述。

解调电路包括：第四电阻器R4、第五电阻器R5、第一运算放大器和第三电容器C3；第四电阻器R4一端连接单片机控制器的输出端，另一端连接第一运算放大器的输入端；第三电容器C3一端接地，另一端连接第一运算放大器的输入端；第五电阻器R5一端连接第一运算放大器的输出端和第一运算放大器的输入端，另一端接电压环路的输入端。

解调电路用于解调单片机控制器产生的PWM信号，将PWM信号转为稳定的电平信号，即PWM电压信号的平均值。

电压环路包括：第六电阻器R6和基准电源VREF；第六电阻器R6一端连接基准电源VREF，另一端接电压环路的输入端。

基准电压调节电路用于调节基准电压，基准电压将影响电压环路的基准值。基准电压由已解调的PWM信号的电压和基准电源的电压共同组成，输入到第二运算放大器的输入端。

电压环路还包括：第七电阻器R7、第八电阻器R8、第九电阻器R9、第四电容器C4和第二运算放大器；第七电阻器R7一端连接地和第二运算放大器的输入端，另一端接第八电阻器R8和第九电阻器R9；第八电阻器R8一端连接功率变换器的输出端，另一端连接第七电阻器R7和第九电阻器R9；第九电阻器R9与第四电容器C4串联，第九电阻器R9一端连接第七电阻器R7和第八电阻器R8，第四电容器C4的一端连接第二运算放大器的输出端；第二运算放大器的输出端连接功率变换器的输入端，第二运算放大器的输入端为电压环路的输入端。

电压环路还包括：功率变换器；功率变换器的输入端与第二运算放大器的输出端连接，功率变换器与第二运算放大器并联；功率变换器的输出端为电源的正负输出端。

电压环路由第二级放大电路和功率变换器并联组成，用于控制电源的远端输出电压。第二级放大电路用于接收第一级放大电路输出的基准电压，作用于电压环路的基准值，从而可以调整输出电压，基准值大，输出电压会调高，基准值小，输出电压会调小。输出电压的大小调节是由电压环路根据基准值调节的，基准值大小也是根据接收的基准电压控制的。功率变换器通过作用于电源功率控制电源电压的输出。第四电容器C4为电压环路的积分电容，用于稳定电压环路的电压和电流。

远端电压采样电路与电源负载采用有线连接方式，电压远端补偿电路为闭合的回路。负载的远端电压信号用长导线引到远端电压采样电路中，减少了无线连接会受到电磁波信号干扰等因素，提高电压采样信号的准确性。

当远端电压低于负载设备的正常工作电压时，单片机控制器通过远端电压采样电路采集到远端电压，通过数学运算处理，输出占空比调大后的PWM信号。然后经过解调电路解调出的PWM信号的平均值就会变大，对应输出的基准电压变大，从而提高电压环路的基准值，电源的输出电压由于基准上调从而也跟随上调，直到远端电压接近负载设备正常工作电压。

以上者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种电压远端补偿电路，其特征在于，所述电压远端补偿电路包括：远端电压采样电路、单片机控制器、解调电路和电压环路；所述远端电压采样电路连接单片机控制器，单片机控制器连接解调电路，解调电路连接电压环路；

所述远端电压采样电路，用于采样大功率电源的远端输出电压；

所述单片机控制器，用于获取远端采样的电压，生成调制的PWM信号并发送给解调电路；

所述解调电路，用于将输入的PWM调制信号进行解调输出；

所述电压环路，用于控制大功率电源的输出电压。

2.根据权利要求1所述的电压远端补偿电路，其特征在于，所述远端电压采样电路包括：第一电阻器R1和第三电阻器R3；所述第一电阻器R1一端与电源负载的正极连接，另一端与单片机控制器的第一输入接口连接，所述第三电阻器R3一端与电源负载的负极连接，另一端与单片机控制器的第二输入接口连接。

3.根据权利要求1所述的电压远端补偿电路，其特征在于，所述远端电压采样电路还包括：第二电阻器R2、第一电容器C1和第二电容器C2；所述第一电容器C1与第二电阻器R2并联，第一电容器C1与第二电阻器R2一端均接地，另一端均连接单片机控制器的第一输入接口；所述第二电容器C2一端接地，另一端与单片机控制器的第二输入接口连接。

4.根据权利要求1所述的电压远端补偿电路，其特征在于，所述单片机控制器采集第一电阻器R1和第三电阻器R3的电压值，并产生已调制PWM信号从单片机控制器的输出端输出。

5.根据权利要求1所述的电压远端补偿电路，其特征在于，所述解调电路包括：第四电阻器R4、第五电阻器R5、第一运算放大器和第三电容器C3；所述第四电阻器R4一端连接单片机控制器的输出端，另一端连接第一运算放大器的输入端；所述第三电容器C3一端接地，另一端连接第一运算放大器的输入端；所述第五电阻器R5一端连接第一运算放大器的输出端和第一运算放大器的输入端，另一端接电压环路的输入端。

6.根据权利要求1所述的电压远端补偿电路，其特征在于，所述电压环路包括：第六电阻器R6和基准电源VREF；所述第六电阻器R6一端连接基准电源VREF，另一端接电压环路的输入端。

7.根据权利要求1所述的电压远端补偿电路，其特征在于，所述电压环路还包括：第七电阻器R7、第八电阻器R8、第九电阻器R9、第四电容器C4和第二运算放大器；所述第七电阻器R7一端连接地和第二运算放大器的输入端，另一端接第八电阻器R8和第九电阻器R9；所述第八电阻器R8一端连接功率变换器的输出端，另一端连接第七电阻器R7和第九电阻器R9；所述第九电阻器R9与第四电容器C4串联，第九电阻器R9一端连接第七电阻器R7和第八电阻器R8，第四电容器C4的一端连接第二运算放大器的输出端；所述第二运算放大器的输出端连接功率变换器的输入端，第二运算放大器的输入端为电压环路的输入端。

8.根据权利要求7所述的电压远端补偿电路，其特征在于，所述电压环路还包括：功率变换器；所述功率变换器的输入端与第二运算放大器的输出端连接，功率变换器与第二运算放大器并联；功率变换器的输出端为电源的正负输出端。

9.根据权利要求1所述的电压远端补偿电路，其特征在于，所述远端电压采样电路与电源负载采用有线连接方式，电压远端补偿电路为闭合的回路。