專利名稱：雙向連續(xù)可調(diào)的穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及穩(wěn)壓電源，具體涉及高性能的雙向連續(xù)可調(diào)的穩(wěn)壓電源。
背景技術(shù)：
根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài)，我們常把穩(wěn)壓電源分成兩類線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓電源，是指調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下的穩(wěn)壓電源。而在開關(guān)電源中則不一樣，開關(guān)管(在開關(guān)電源中，我們一般把調(diào)整管叫做開關(guān)管)是工作在開、關(guān)兩種狀態(tài)下的開——電阻很??；關(guān)——電阻很大。開關(guān)電源是一種比較新型的電源。它具有效率高，重量輕，可升、降壓，輸出功率大等優(yōu)點(diǎn)。但是由于電路工作在開關(guān)狀態(tài)，所以噪聲比較大。為滿足一些設(shè)備的特殊需求，例如B超探頭等醫(yī)療設(shè)備，常常需要使用正負(fù)雙向 的穩(wěn)壓電源。目前市面上的已有的正負(fù)雙向線性穩(wěn)壓電源一般是輸入電壓固定，通?？烧{(diào)范圍在十幾伏內(nèi)。由于其輸入電壓固定，如果可調(diào)范圍較大的話，效率則變得很低，不能實(shí)現(xiàn)正負(fù)雙向大范圍的可調(diào)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種雙向連續(xù)可調(diào)的穩(wěn)壓電源，實(shí)現(xiàn)電壓正負(fù)雙向大范圍的可調(diào)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的主要思路是通過(guò)單片機(jī)控制，將開關(guān)電源和線性穩(wěn)壓電源兩者有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，使之既有開關(guān)電源高效，隔離和多路輸出實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，又有線性穩(wěn)壓紋波小，電氣性能好的特點(diǎn)；同時(shí)通過(guò)單片機(jī)的管理，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源輸出電壓(即線性穩(wěn)壓模塊的輸入電壓)和線性穩(wěn)壓模塊的輸出電壓同步可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)了高效率；另外通過(guò)單片機(jī)對(duì)開關(guān)電源輸出的正負(fù)兩路電壓進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了高效率的正負(fù)雙向大范圍的電壓調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種雙向連續(xù)可調(diào)的穩(wěn)壓電源，接于輸入電源，包括開關(guān)電源模塊，其輸入端電連接于輸入電源，用于將輸入電源的電壓轉(zhuǎn)化為正負(fù)兩路可變電壓；第一線性穩(wěn)壓模塊，用于將開關(guān)電源模塊輸出的正負(fù)兩路可變電壓中的負(fù)電壓進(jìn)
一步穩(wěn)壓；第二線性穩(wěn)壓模塊，用于將開關(guān)電源模塊輸出的正負(fù)兩路可變電壓中的正電壓進(jìn)
一步穩(wěn)壓；單片機(jī)控制模塊，用于檢測(cè)和控制第一線性穩(wěn)壓模塊和/或第二線性穩(wěn)壓模塊的輸入和輸出電壓；隔離模塊，用于對(duì)第一線性穩(wěn)壓模塊的可變負(fù)電壓控制信號(hào)進(jìn)行隔離；所述單片機(jī)控制模塊通過(guò)隔離模塊與第一線性穩(wěn)壓模塊電連接以進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整控制；所述單片機(jī)控制模塊與第二線性穩(wěn)壓模塊電連接以進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整控制；所述單片機(jī)控制模塊與開關(guān)電源模塊電連接以進(jìn)行電壓調(diào)整控制。進(jìn)一步的，所述第一線性穩(wěn)壓模塊至少包括負(fù)端基準(zhǔn)電壓模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、負(fù)端比較放大模塊和調(diào)整模塊，所述的負(fù)端基準(zhǔn)電壓模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、負(fù)端比較放大模塊和調(diào)整模塊順次連接；所述單片機(jī)控制模塊向第一線性穩(wěn)壓模塊發(fā)送片選及DAC信號(hào)進(jìn)行第一線性穩(wěn)壓模塊穩(wěn)壓控制，所述單片機(jī)控制模塊發(fā)送的片選及DAC信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離模塊隔離后，發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，同時(shí)負(fù)端基準(zhǔn)電壓模塊從開關(guān)電源模塊的輸出端取負(fù)端的基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、負(fù)端比較放大模塊和調(diào)整模塊進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整；具體的，單片機(jī)控制模塊向第一線性穩(wěn)壓模塊發(fā)送片選及DAC信號(hào)以進(jìn)行穩(wěn)壓控制，是先將片選信號(hào)置為低電平(默認(rèn)情況下，該片選信號(hào)是高電平)，使能數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊，然后數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊接收DAC信號(hào)中的時(shí)鐘信號(hào)以及DAC信號(hào)的數(shù)據(jù)信息，然后數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊對(duì)新數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存，這樣就改變了基準(zhǔn)電壓，并通過(guò)負(fù)端比較放大模塊和調(diào)整模塊進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整。所述第二線性穩(wěn)壓模塊至少包括正端基準(zhǔn)電壓模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、正端比 較放大模塊和調(diào)整模塊，所述的正端基準(zhǔn)電壓模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、正端比較放大模塊和調(diào)整模塊順次連接；所述單片機(jī)控制模塊向第二線性穩(wěn)壓模塊發(fā)送片選及DAC信號(hào)進(jìn)行第二線性穩(wěn)壓模塊穩(wěn)壓控制，所述單片機(jī)控制模塊將片選及DAC信號(hào)發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，同時(shí)正端基準(zhǔn)電壓模塊從開關(guān)電源模塊的輸出端取正端的基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、正端比較放大模塊和調(diào)整模塊進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整；單片機(jī)控制模塊對(duì)第二線性穩(wěn)壓模塊進(jìn)行穩(wěn)壓控制的具體步驟同對(duì)第一線性穩(wěn)壓模塊的穩(wěn)壓控制。所述開關(guān)電源模塊包括輸入電路、PWM控制器模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、輸出電壓采樣電路、基準(zhǔn)比較放大電路、輸出電路，所述輸入電路、PWM控制器模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、輸出電壓采樣電路、基準(zhǔn)比較放大電路、輸出電路順次連接；所述輸出電路通過(guò)正激電路和反激電路輸出正負(fù)兩路可變電壓；所述單片機(jī)控制模塊通過(guò)向開關(guān)電源模塊發(fā)送電源開關(guān)、片選及DAC信號(hào)進(jìn)而對(duì)該開關(guān)電源模塊進(jìn)行電壓調(diào)整控制。本實(shí)用新型的開關(guān)電源模塊采用推挽電路，其PWM控制器模塊是具有可編程斜率補(bǔ)償?shù)碾娏髂Ｊ酵仆霵WM，具體型號(hào)是UCC28084。單片機(jī)控制模塊對(duì)開關(guān)電源模塊進(jìn)行穩(wěn)壓控制的具體步驟同對(duì)第一線性穩(wěn)壓模塊的穩(wěn)壓控制。進(jìn)一步的，上述的數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊包括DAC芯片、第I電阻、第2電阻、第3電阻、第4電阻、第5電阻、第6電阻、第I電容，DAC芯片的VOUT引腳接基準(zhǔn)比較放大電路輸出的基準(zhǔn)電壓，DAC芯片的GND引腳接地、第I電容的一端、第2電阻的一端、第3電阻的一端、第4電阻的一端，DAC芯片的AVDD/VREF引腳接電源和第I電容的另一端，DAC芯片的DIN引腳接第6電阻的一端和第3電阻的另一端，第6電阻的另一端接單片機(jī)控制模塊的TRCCLK引腳，DAC芯片的SCLK引腳接第5電阻的一端和第4電阻的另一端，第5電阻的另一端接單片機(jī)控制模塊的TRCIOC引腳，DAC芯片的SYNC引腳接第I電阻的一端和第2電阻的另一端，第I電阻的另一端接單片機(jī)控制模塊的TXDl引腳。本實(shí)用新型的DAC芯片采用型號(hào)為DAC6311的DAC芯片。進(jìn)一步的，所述單片機(jī)控制模塊控制第一線性穩(wěn)壓模塊和/或第二線性穩(wěn)壓模塊的輸入和輸出電壓，具體是設(shè)置單片機(jī)控制模塊的電壓設(shè)置信號(hào)輸入端口的參數(shù)，對(duì)比檢測(cè)到的第一線性穩(wěn)壓模塊和/或第二線性穩(wěn)壓模塊的輸入和輸出電壓，并通過(guò)單片機(jī)控制模塊輸出的片選及DAC信號(hào)對(duì)該輸入和輸出電壓進(jìn)行控制,保證第一線性穩(wěn)壓模塊和/或第二線性穩(wěn)壓模塊的輸入電壓比第一線性穩(wěn)壓模塊和/或第二線性穩(wěn)壓模塊的輸出電壓始終高于一設(shè)定值。為考慮效率和性能，優(yōu)選的，該設(shè)定值為5V。進(jìn)一步的，所述隔離模塊是由光耦及其外圍電路組成，對(duì)片選及DAC信號(hào)進(jìn)行隔離。具體是采用光耦和/或光耦隔離芯片進(jìn)行隔離，本實(shí)用新型中為了以最小的成本獲得最大的效果，采用光耦PS2701和光耦隔離芯片IS07220A共同對(duì)片選及DAC信號(hào)進(jìn)行隔離。本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)I.本實(shí)用新型將開關(guān)電源和線性穩(wěn)壓電源兩者有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，使之既有開關(guān) 電源高效，隔離和多路輸出實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，又有線性穩(wěn)壓紋波小，電氣性能好的特點(diǎn)，具體來(lái)說(shuō)，與傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源比較，工作效率較高，發(fā)熱量少，有助于電源的小型化；與一般的開關(guān)電源相比，輸出紋波小，在輸出100V時(shí)，電壓紋波可以在幾十mV內(nèi)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，且電源信號(hào)干擾小，適用于對(duì)電源性能要求較高的系統(tǒng)；2.本實(shí)用新型中，由開關(guān)電源輸出正負(fù)兩路的可變電壓，通過(guò)單片機(jī)輸出的片選及DAC信號(hào)對(duì)這兩路可變電壓進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)高效率的正負(fù)雙向大范圍的電壓調(diào)節(jié)；3.本實(shí)用新型通過(guò)單片機(jī)的管理，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源輸出電壓(即線性穩(wěn)壓模塊的輸入電壓)和線性穩(wěn)壓模塊的輸出電壓同步可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)了高效率；4.本實(shí)用新型的寬輸入電壓電源，可以滿足主流適配器和電池供電系統(tǒng)需求；5.本實(shí)用新型的單片機(jī)控制模塊對(duì)輸出電壓進(jìn)行檢測(cè)，在電路出現(xiàn)異常，如輸出短路，過(guò)壓等，可以及時(shí)關(guān)閉電源，進(jìn)行自我保護(hù)。

圖I是本實(shí)用新型的雙向連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的原理框圖。圖2是本實(shí)用新型的雙向連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的開關(guān)電源模塊的電路原理圖。圖3是本實(shí)用新型的雙向連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的線性穩(wěn)壓模塊和隔離模塊的電路原理圖。圖4是本實(shí)用新型的雙向連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的單片機(jī)控制模塊的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I所示，本實(shí)用新型的一種雙向連續(xù)可調(diào)的穩(wěn)壓電源，接于輸入電源，包括開關(guān)電源模塊I，其輸入端電連接于輸入電源，用于將輸入電源的電壓轉(zhuǎn)化為正負(fù)兩路可變電壓；第一線性穩(wěn)壓模塊2，用于將開關(guān)電源模塊I輸出的正負(fù)兩路可變電壓中的負(fù)電壓進(jìn)一步穩(wěn)壓；第二線性穩(wěn)壓模塊3，用于將開關(guān)電源模塊I輸出的正負(fù)兩路可變電壓中的正電壓進(jìn)一步穩(wěn)壓；[0034]單片機(jī)控制模塊4，用于檢測(cè)和控制第一線性穩(wěn)壓模塊2和/或第二線性穩(wěn)壓模塊3的輸入和輸出電壓；隔離模塊5，用于對(duì)第一線性穩(wěn)壓模塊2的可變負(fù)電壓控制信號(hào)進(jìn)行隔離；所述單片機(jī)控制模塊4通過(guò)隔離模塊5與第一線性穩(wěn)壓模塊2電連接，以向第一線性穩(wěn)壓模塊2發(fā)送片選及DAC信號(hào)以進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整控制；所述單片機(jī)控制模塊4與第二線性穩(wěn)壓模塊3電連接，以向第二線性穩(wěn)壓模塊3發(fā)送片選及DAC信號(hào)以進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整控制；所述單片機(jī)控制模塊4與開關(guān)電源模塊I電連接，以向開關(guān)電源模塊I發(fā)送電源開關(guān)、片選及DAC信號(hào)以進(jìn)行電壓調(diào)整控制。片選信號(hào)包括-CS3、+CS3、CS2，分別控制第一線性穩(wěn)壓模塊2、第二線性穩(wěn)壓模塊3、開關(guān)電源模塊I ;DAC信號(hào)包括時(shí)鐘信號(hào)SCL和SDA數(shù)據(jù)。圖2是本實(shí)用新型的開關(guān)電源模塊的電路原理圖，所述開關(guān)電源模塊I包括輸入電路、PWM控制器模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、輸出電壓采樣電路、基準(zhǔn)比較放大電路、輸出 電路，所述輸入電路、PWM控制器模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、輸出電壓采樣電路、基準(zhǔn)比較放大電路、輸出電路順次連接；所述輸出電路包括第一變壓器T301、第二變壓器T304、電容C315、電容 C316、電容 C311、電容 C312、電容 C323、電容 C324、二極管 D322、二極管 D323、二極管D316、二極管D317，并由上述器件彼此連接組成正激電路和反激電路，通過(guò)正激電路和反激電路輸出正負(fù)兩路可變電壓；所述單片機(jī)控制模塊4通過(guò)向開關(guān)電源模塊I發(fā)送電源開關(guān)、片選及DAC信號(hào)進(jìn)而對(duì)該開關(guān)電源模塊I進(jìn)行電壓調(diào)整控制。具體的，單片機(jī)控制模塊4對(duì)開關(guān)電源模塊I進(jìn)行穩(wěn)壓控制，是先將片選信號(hào)(CS2)置為低電平(默認(rèn)情況下，該片選信號(hào)是高電平)，使能數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊，然后數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊接收DAC信號(hào)中的時(shí)鐘信號(hào)以及DAC信號(hào)的數(shù)據(jù)信息，然后數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊對(duì)新數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存，這樣就改變了基準(zhǔn)電壓，從而改變PWM控制器模塊的脈寬比，進(jìn)而改變輸入電路的電壓，并最終通過(guò)正激和反激電路生成正負(fù)兩路電壓。本實(shí)用新型的開關(guān)電源模塊I采用推挽電路，其PWM控制器模塊是具有可編程斜率補(bǔ)償?shù)碾娏髂Ｊ酵仆霵WM，具體型號(hào)是UCC28084。所述數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊包括DAC芯片、電阻R549、電阻R553、電阻R558、電阻R561、電阻R554、電阻R559、電容C529，DAC芯片的VOUT引腳接基準(zhǔn)比較放大電路輸出的基準(zhǔn)電壓，DAC芯片的GND引腳接地、電容C529的一端、電阻R553的一端、電阻R558的一端、電阻R561的一端，DAC芯片的AVDD/VREF引腳接電源和C529的另一端，DAC芯片的DIN引腳接電阻R559的一端和電阻R558的另一端，電阻R559的另一端接單片機(jī)控制模塊4的TRCCLK引腳，DAC芯片的SCLK引腳接電阻R554的一端和R561的另一端，電阻R554的另一端接單片機(jī)控制模塊4的TRCIOC引腳，DAC芯片的SYNC引腳接電阻R549的一端和電阻R553的另一端，電阻R549的另一端接單片機(jī)控制模塊4的TXDl引腳。本實(shí)用新型的DAC芯片采用型號(hào)為DAC6311的DAC芯片，當(dāng)然可以采用實(shí)現(xiàn)同樣功能的其他型號(hào)的DAC芯片。圖3是本實(shí)用新型的線性穩(wěn)壓模塊和隔離模塊的電路原理圖，所述隔離模塊5是由光耦及其外圍電路組成，對(duì)片選及DAC信號(hào)進(jìn)行隔離。具體是采用光耦和/或光耦隔離芯片進(jìn)行隔離，本實(shí)用新型中為了以最小的成本獲得最大的效果，采用光耦PS2701和光耦隔離芯片IS07220A共同對(duì)片選及DAC信號(hào)進(jìn)行隔離。其中采用光耦PS2701對(duì)片選CS3信號(hào)進(jìn)行隔離，光耦隔離芯片IS07220A對(duì)DAC芯片的SCL、SDA信號(hào)進(jìn)行隔離。所述第一線性穩(wěn)壓模塊2至少包括負(fù)端基準(zhǔn)電壓模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、負(fù)端比較放大模塊和調(diào)整模塊，所述的負(fù)端基準(zhǔn)電壓模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、負(fù)端比較放大模塊和調(diào)整模塊順次連接；所述單片機(jī)控制模塊4向第一線性穩(wěn)壓模塊2發(fā)送片選及DAC信號(hào)進(jìn)行第一線性穩(wěn)壓模塊2穩(wěn)壓控制，所述單片機(jī)控制模塊4發(fā)送的片選及DAC信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離模塊5隔離后，發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，同時(shí)負(fù)端基準(zhǔn)電壓模塊從開關(guān)電源模塊I的輸出端取負(fù)端的基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、負(fù)端比較放大模塊和調(diào)整模塊進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整。具體的，單片機(jī)控制模塊4向第一線性穩(wěn)壓模塊2發(fā)送片選及DAC信號(hào)以進(jìn)行穩(wěn)壓控制，是先將片選信號(hào)(-CS3)置為低電平(默認(rèn)情況下，該片選信號(hào)是高電平)，使能數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊，然后數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊接收DAC信號(hào)中的時(shí)鐘信號(hào)以及DAC信號(hào)的數(shù)據(jù)信息，然后數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊對(duì)新數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存，這樣就改變了基準(zhǔn)電壓，并通過(guò)負(fù)端比較放大模塊和調(diào)整模塊進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整。其中負(fù)端基準(zhǔn)電壓模塊包括穩(wěn)壓二極管D602、三端穩(wěn)壓管N612、芯片TL783、電阻 R642、電阻R645、電阻R646、電阻R639、電阻R643、電阻R647、電阻R648、電阻R649、電容C619、電容C620、電容C622、電容C625、電容C628、三極管V604 ;穩(wěn)壓二極管D602的負(fù)極電連接于芯片TL783的VIN端、電容C619的一端、電容C620的一端，穩(wěn)壓二極管D602的正極電連接于TL783的VOUT端、電阻R642的一端、電容C622的一端、電容C625的一端、電阻R645的一端，電阻R645的另一端連接三極管V604的C極和電阻R646的一端，三極管V604的B極電連接電阻R646的另一端、電阻R647的一端，三極管V604的E極連接電阻R648的一端、電容C628的一端，電容C628的另一端連接電阻R649的一端、三端穩(wěn)壓管N612的陽(yáng)極、電容C622的另一端、電容C625的另一端、電阻R643的一端、電阻R639的一端、電容C619的另一端、電容C620的另一端，電阻R642的另一端連接芯片TL783的中間端、電阻R643的另一端、電阻R639的另一端，電阻R649的另一端連接三端穩(wěn)壓管N612的控制極和電阻R648的另一端，三端穩(wěn)壓管N612的陰極連接電阻R647的一端，電阻R647的另一端連接電阻R646的另一端。數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊同開關(guān)電源模塊的電路原理圖，也是由DAC芯片及其跟隨電路組成，這里不再贅述。負(fù)端比較放大模塊和調(diào)整模塊具體是由比較器N619及其跟隨電路、以及芯片TL783及其跟隨電路組成。所述第二線性穩(wěn)壓模塊3至少包括正端基準(zhǔn)電壓模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、正端比較放大模塊和調(diào)整模塊，所述的正端基準(zhǔn)電壓模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、正端比較放大模塊和調(diào)整模塊順次連接；所述單片機(jī)控制模塊4向第二線性穩(wěn)壓模塊3發(fā)送片選及DAC信號(hào)進(jìn)行第二線性穩(wěn)壓模塊3穩(wěn)壓控制，所述單片機(jī)控制模塊4將片選及DAC信號(hào)發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，同時(shí)正端基準(zhǔn)電壓模塊從開關(guān)電源模塊I的輸出端取正端的基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、正端比較放大模塊和調(diào)整模塊進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整。具體的，單片機(jī)控制模塊4向第二線性穩(wěn)壓模塊3發(fā)送片選及DAC信號(hào)以進(jìn)行穩(wěn)壓控制，是先將片選信號(hào)(+CS3)置為低電平(默認(rèn)情況下，該片選信號(hào)是高電平)，使能數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊，然后數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊接收DAC信號(hào)中的時(shí)鐘信號(hào)以及DAC信號(hào)的數(shù)據(jù)信息，然后數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊對(duì)新數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存，這樣就改變了基準(zhǔn)電壓，并通過(guò)負(fù)端比較放大模塊和調(diào)整模塊進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整。其中正端基準(zhǔn)電壓模塊包括三極管V602、三端穩(wěn)壓管N605、電阻R602、電阻R607、電阻R610、電阻R613、電阻R614、電容C604、電容C611，電阻R602的一端連接電容C604的一端、電阻R607的一端和三極管V602的C極，電容C604的另一端接地，三極管V602的B極連接電阻R607的另一端、電阻R610的另一端，電阻R610的另一端連接三端穩(wěn)壓管N605的陰極，三端穩(wěn)壓管N605的陽(yáng)極接地，三端穩(wěn)壓管N605的控制極連接電阻R613的一端、電阻R614的一端，電阻R614的另一端接地，電阻R613的另一端連接三極管V602的E極和電容C611的一端，電容C611的另一端接地。數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊同開關(guān)電源模塊的電路原理圖，也是由DAC芯片及其跟隨電路組成，這里不再贅述。正端比較放大模塊和調(diào)整模塊由比較器N620及其跟隨電路、以及芯片TL783及其跟隨電路組成。圖4是本實(shí)用新型的單片機(jī)控制模塊4的電路原理圖，單片機(jī)控制模塊4向開關(guān)電源模塊I、第一線性穩(wěn)壓模塊2、第二線性穩(wěn)壓模塊3、隔離模塊5發(fā)送片選及DAC信號(hào)以對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行控制和電壓調(diào)整。片選及DAC信號(hào)包括CS2、-CS3、+CS3、SCL、SDA信號(hào)。單片機(jī)控制模塊4對(duì)第一線性穩(wěn)壓模塊2和/或第二線性穩(wěn)壓模塊3的輸入和輸出電壓進(jìn)行控制調(diào)整，一般來(lái)說(shuō)如果第一線性穩(wěn)壓模塊2和第二線性穩(wěn)壓模塊3的輸入輸出電壓相同，則單片機(jī)控制模塊4可以僅對(duì)第一線性穩(wěn)壓模塊2或第二線性穩(wěn)壓模塊3的輸入輸出電壓采集和調(diào)整，如果第一線性穩(wěn)壓模塊2和第二線性穩(wěn)壓模塊3的輸入電壓不同，并且希望分別對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，則單片機(jī)控制模塊4可以對(duì)第一線性穩(wěn)壓模塊2和第二線性穩(wěn)壓模 塊3的輸入輸出電壓采集和調(diào)整。本實(shí)施例中，開關(guān)電源模塊I輸出正負(fù)兩路的等值的電壓，故選擇僅對(duì)第二線性穩(wěn)壓模塊3進(jìn)行電壓采集和調(diào)整，當(dāng)然也可以選擇第一線性穩(wěn)壓模塊2進(jìn)行采集和調(diào)整。上述采集和調(diào)整的具體過(guò)程是設(shè)置單片機(jī)控制模塊4的電壓設(shè)置信號(hào)輸入(SPI)端口的參數(shù)，對(duì)比檢測(cè)到的第二線性穩(wěn)壓模塊3的輸入和輸出電壓，并通過(guò)單片機(jī)控制模塊4輸出的片選及DAC信號(hào)對(duì)該輸入和輸出電壓進(jìn)行控制,保證第二線性穩(wěn)壓模塊3的輸入電壓比輸出電壓始終高于一設(shè)定值。為考慮效率和性能，本實(shí)用新型將該設(shè)定值設(shè)置為5V?，F(xiàn)以輸入電源的電壓為8 30V、輸出為0 +100V/0. 5A和0 -100V/0. 5A正負(fù)兩路的電源為例，本實(shí)用新型的具體工作原理如下穩(wěn)壓電源先通過(guò)開關(guān)電源模塊I將輸入8-30V的直流電壓轉(zhuǎn)化為5 105V和-5 -105V的兩路可變電壓，接著使用第一線性穩(wěn)壓模塊2和第二線性穩(wěn)壓模塊3進(jìn)一步進(jìn)行穩(wěn)壓產(chǎn)生紋波低、無(wú)開關(guān)干擾的0 100V和0 -100V高性能電壓。上述過(guò)程中，通過(guò)單片機(jī)的輸出片選及DAC信號(hào)來(lái)改變開關(guān)電源模塊I、第一線性穩(wěn)壓模塊2和第二線性穩(wěn)壓模塊3的參考電壓，使得第一線性穩(wěn)壓模塊2和第二線性穩(wěn)壓模塊3的輸入電壓始終只比輸出電壓高出一設(shè)定值，為考慮效率和性能本案例設(shè)置為5V，這樣就大大提高了效率。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源與本方案中的電源效率對(duì)比如下
權(quán)利要求1.一種雙向連續(xù)可調(diào)的穩(wěn)壓電源，接于輸入電源，其特征在于包括 開關(guān)電源模塊，其輸入端電連接于輸入電源，用于將輸入電源的電壓轉(zhuǎn)化為正負(fù)兩路可變電壓； 第一線性穩(wěn)壓模塊，用于將開關(guān)電源模塊輸出的正負(fù)兩路可變電壓中的負(fù)電壓進(jìn)一步穩(wěn)壓； 第二線性穩(wěn)壓模塊，用于將開關(guān)電源模塊輸出的正負(fù)兩路可變電壓中的正電壓進(jìn)一步穩(wěn)壓； 單片機(jī)控制模塊，用于檢測(cè)和控制第一線性穩(wěn)壓模塊和/或第二線性穩(wěn)壓模塊的輸入和輸出電壓； 隔離模塊，用于對(duì)第一線性穩(wěn)壓模塊的可變負(fù)電壓控制信號(hào)進(jìn)行隔離； 所述單片機(jī)控制模塊通過(guò)隔離模塊與第一線性穩(wěn)壓模塊電連接以進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整控制；所述單片機(jī)控制模塊與第二線性穩(wěn)壓模塊電連接以進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整控制；所述單片機(jī)控制模塊與開關(guān)電源模塊電連接以進(jìn)行電壓調(diào)整控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的穩(wěn)壓電源，其特征在于 所述第一線性穩(wěn)壓模塊至少包括負(fù)端基準(zhǔn)電壓模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、負(fù)端比較放大模塊和調(diào)整模塊，所述的負(fù)端基準(zhǔn)電壓模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、負(fù)端比較放大模塊和調(diào)整模塊順次串接；所述單片機(jī)控制模塊向第一線性穩(wěn)壓模塊發(fā)送片選及DAC信號(hào)進(jìn)行第一線性穩(wěn)壓模塊穩(wěn)壓控制，所述單片機(jī)控制模塊發(fā)送的片選及DAC信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離模塊隔離后，發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，同時(shí)負(fù)端基準(zhǔn)電壓模塊從開關(guān)電源模塊的輸出端取負(fù)端的基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、負(fù)端比較放大模塊和調(diào)整模塊進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整； 所述第二線性穩(wěn)壓模塊至少包括正端基準(zhǔn)電壓模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、正端比較放大模塊和調(diào)整模塊，所述的正端基準(zhǔn)電壓模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、正端比較放大模塊和調(diào)整模塊順次連接；所述單片機(jī)控制模塊向第二線性穩(wěn)壓模塊發(fā)送片選及DAC信號(hào)進(jìn)行第二線性穩(wěn)壓模塊穩(wěn)壓控制，所述單片機(jī)控制模塊將片選及DAC信號(hào)發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，同時(shí)正端基準(zhǔn)電壓模塊從開關(guān)電源模塊的輸出端取正端的基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、正端比較放大模塊和調(diào)整模塊進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整； 所述開關(guān)電源模塊包括輸入電路、PWM控制器模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、輸出電壓米樣電路、基準(zhǔn)比較放大電路、輸出電路，所述輸入電路、PWM控制器模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊、輸出電壓采樣電路、基準(zhǔn)比較放大電路、輸出電路順次連接；所述輸出電路通過(guò)正激電路和反激電路輸出正負(fù)兩路可變電壓；所述單片機(jī)控制模塊通過(guò)向開關(guān)電源模塊發(fā)送電源開關(guān)、片選及DAC信號(hào)進(jìn)而對(duì)該開關(guān)電源模塊進(jìn)行電壓調(diào)整控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的穩(wěn)壓電源，其特征在于所述PWM控制器模塊是具有可編程斜率補(bǔ)償?shù)碾娏髂Ｊ酵仆霵WM控制器UCC28084。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的穩(wěn)壓電源，其特征在于所述單片機(jī)控制模塊控制第一線性穩(wěn)壓模塊和/或第二線性穩(wěn)壓模塊的輸入和輸出電壓，具體是設(shè)置單片機(jī)控制模塊的電壓設(shè)置信號(hào)輸入端口的參數(shù)，對(duì)比檢測(cè)到的第一線性穩(wěn)壓模塊和/或第二線性穩(wěn)壓模塊的輸入和輸出電壓，并通過(guò)單片機(jī)控制模塊輸出的片選及DAC信號(hào)對(duì)該輸入和輸出電壓進(jìn)行控制，保證第一線性穩(wěn)壓模塊和/或第二線性穩(wěn)壓模塊的輸入電壓比第一線性穩(wěn)壓模塊和/或第二線性穩(wěn)壓模塊的輸出電壓始終高于ー設(shè)定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的穩(wěn)壓電源，其特征在于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊包括DAC芯片、第I電阻、第2電阻、第3電阻、第4電阻、第5電阻、第6電阻、第I電容，DAC芯片的VOUT引腳接基準(zhǔn)比較放大電路輸出的基準(zhǔn)電壓，DAC芯片的GND引腳接地、第I電容的一端、第2電阻的一端、第3電阻的一端、第4電阻的一端，DAC芯片的AVDD/VREF引腳接電源和第I電容的另一端，DAC芯片的DIN引腳接第6電阻的一端和第3電阻的另一端,第6電阻的另一端接單片機(jī)控制模塊的TRCCLK引腳，DAC芯片的SCLK引腳接第5電阻的一端和第4電阻的另一端，第5電阻的另一端接單片機(jī)控制模塊的TRCIOC引腳，DAC芯片的SYNC引腳接第I電阻的一端和第2電阻的另一端，第I電阻的另一端接單片機(jī)控制模塊的TXDl引腳。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的穩(wěn)壓電源，其特征在于所述DAC芯片是型號(hào)為DAC6311的芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的穩(wěn)壓電源，其特征在于所述隔離模塊，由光耦及其外圍電路組成，對(duì)片選及DAC信號(hào)進(jìn)行隔離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的穩(wěn)壓電源，其特征在于對(duì)片選及DAC信號(hào)進(jìn)行隔離，是采用光耦PS2701和/或光耦隔離芯片IS07220A。
專利摘要本實(shí)用新型涉及雙向連續(xù)可調(diào)的穩(wěn)壓電源。本實(shí)用新型的高性能雙向連續(xù)可調(diào)的穩(wěn)壓電源，包括開關(guān)電源模塊，用于將輸入電源的電壓轉(zhuǎn)化為正負(fù)兩路可變電壓；第一線性穩(wěn)壓模塊和第二線性穩(wěn)壓模塊，用于將開關(guān)電源模塊輸出的正負(fù)兩路可變電壓進(jìn)一步穩(wěn)壓；MCU單片機(jī)控制模塊，用于檢測(cè)和控制第一線性穩(wěn)壓模塊和/或第二線性穩(wěn)壓模塊的輸入和輸出電壓；隔離模塊，用于對(duì)第一線性穩(wěn)壓模塊的可變負(fù)電壓進(jìn)行隔離；所述MCU單片機(jī)控制模塊通過(guò)隔離模塊與第一線性穩(wěn)壓模塊電連接，向其發(fā)送片選及DAC信號(hào)；所述MCU單片機(jī)控制模塊與第二線性穩(wěn)壓模塊電連接，向其發(fā)送片選及DAC信號(hào)；所述MCU單片機(jī)控制模塊與開關(guān)電源模塊電連接，向其發(fā)送電源開關(guān)、片選及DAC信號(hào)。
文檔編號(hào)H02M3/156GK202475267SQ20122008052
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者劉杰良, 江華榮, 謝浩琳 申請(qǐng)人:廈門巨益科技有限公司