一种宽范围高分辨率和大功率的程控电源装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种宽范围高分辨率和大功率的程控电源装置，属于程控电源装置技术领域，包括控制电路、开关型电源电路、反馈采集电路、供电电路；其中，所述反馈采集电路，用于采集开关型电源电路的输出电压后反馈至控制电路；所述控制电路，用于对开关型电源电路的输出电压进行PI控制，输出PWM占空比调节信号；所述开关型电源电路，用于根据控制电路的调节信号调节输出电压；所述供电电路，用于进行电路供电。本实用新型专利技术具有宽范围电压、高分辨率电压输出调节和大功率的输出，体积小，输出稳定，使用方便等优点。

A wide range, high resolution and high power programmable power supply device

The utility model relates to a wide range, high resolution and high power programmable power supply device, belonging to the technical field of the programmable power supply device, including a control circuit, a switching power supply circuit, a feedback acquisition circuit and a power supply circuit, wherein the feedback acquisition circuit is used for acquiring the output voltage of the switching power supply circuit and feedback. To the control circuit, the control circuit is used for PI control of the output voltage of the switching power supply circuit and PWM duty cycle regulating signal; the switching power supply circuit is used for adjusting the output voltage according to the regulating signal of the control circuit; and the power supply circuit is used for circuit power supply. The utility model has the advantages of wide range voltage, high resolution voltage output regulation and high power output, small volume, stable output and convenient use.

【技术实现步骤摘要】
一种宽范围高分辨率和大功率的程控电源装置
本技术涉及一种宽范围高分辨率和大功率的程控电源装置，属于程控电源

技术介绍
程控稳压电源装置是一种常用的电子仪器，随着电子技术的发展，各种电子电器设备对电源的性能要求越来越高，电源装置不断朝着数字化、智能化和高效率等方向发展，但目前的电源装置普遍存在输出电压范围小，转换效率低、功率小、调节分辨率低等不足。例如，比较主流的电源装置是使用数控电位器代替可调直流电源芯片周边相匹配的调节电阻和使用数模转换器结合功放的装置，这些装置较难同时做到宽范围电压、高分辨率电压输出调节和大功率的输出。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对电源装置输出电压范围小，转换效率低、功率小、调节分辨率低等难题，提出一种宽范围高分辨率和大功率的程控电源装置，能够有效的起到宽范围电压、高分辨率电压输出调节和大功率输出的作用。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本技术提出一种宽范围高分辨率和大功率的程控电源装置，包括控制电路、开关型电源电路、反馈采集电路、供电电路；所述反馈采集电路的输出端与控制电路的输入端连接，控制电路的输出端与开关型电源电路的输入端连接，开关型电源电路的输出端与反馈采集电路的输入端连接，所述供电电路的输出端分别与控制电路的输入端、开关型电源电路输入端连接；其中，所述反馈采集电路，用于采集开关型电源电路的输出电压后反馈至控制电路；所述控制电路，用于对开关型电源电路的输出电压进行PI控制，输出PWM占空比调节信号；所述开关型电源电路，用于根据控制电路的调节信号调节输出电压；所述供电电路，用于进行电路供电。进一步，作为本技术的优化方案，所述控制电路包括PI控制器、数模转换器、模数转换器，其中，模数转换器用于将反馈采集电路采集的开关型电源电路的输出电压信号进行模数转换并传输至PI控制器，PI控制器通过PI计算得到PWM占空比调节信号后传输至数模转换器，数模转换器用于将PWM占空比调节信号进行数模转换后输出。进一步，作为本技术的优化方案，所述开关型电源电路包括电压调节器、第一二极管、第二二极管、第一至第三电阻、电感、第一至第三电容；所述第一二极管的阳极与控制电路的输出端连接，所述第一二极管的阴极与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与电压调节器的一端、第一电阻的一端、第二电阻的一端、第一电容的正极连接，第一电阻的另一端接地连接，第二电阻的另一端分别与第一电容的负极、第二电容的正极、电感的一端、开关型电源电路的电压输出端连接，第二电容的负极接地连接，电感的另一端分别与第二二极管的阴极、电压调节器的输出端连接，第二二极管的阳极接地连接，电压调节器的输入端分别与电源电路的输出端、第三电容的正极连接，第三电容的负极接地连接。进一步，作为本技术的优化方案，在所述控制电路的输出端还设置有电压跟随器作为其驱动电路，用于增强信号输出至开关型电源电路。进一步，作为本技术的优化方案，所述程控电源装置还包括外层保护装置。进一步，作为本技术的优化方案，所述PI控制器为STM32F103VET6微控制器。进一步，作为本技术的优化方案，所述模数转换器为12位的模数转换器，所述数模转换器为12位的数模转换器。进一步，作为本技术的优化方案，第一二极管是低导通压降的肖特基二极管。进一步，作为本技术的优化方案，所述电压调节器为LM2596S-ADJ降压电压调节器。进一步，作为本技术的优化方案，所述供电电路包括依次连接的24伏供电输入单元、LM317电源电路、AMS1117电源电路；其中，所述24伏供电输入单元分别输出24V电压至开关型电源电路、LM317电源电路，所述LM317电源电路用于将电压调节为5.0V分别输出至AMS1117电源电路、驱动电路，所述AMS1117电源电路用于将电压调节为3.3V输出至控制电路。本技术采用以上技术手段，具有以下技术效果：本技术具备宽范围电压、高分辨率电压输出调节和大功率的输出，体积小，输出稳定，使用方便等优点。附图说明图1为本技术的装置结构图；图2为本技术的开关型电源电路图。具体实施方式下面结合附图对本技术的技术方案做进一步的详细说明：如图1所示，本技术提出了一种宽范围高分辨率和大功率的程控电源装置，包括控制电路、开关型电源电路、反馈采集电路；控制电路，用于将开关型电源电路的输出电压通过PI算法进行调节并控制输出电压，控制电路的一路与开关型电源电路的一路连接；开关型电源电路，用于调节输出电压，开关型电源电路的另一路与反馈采集电路的一路连接；反馈采集电路，用于采集开关型电源电路的输出电压后反馈至控制电路，反馈采集电路的另一路与控制电路的另一路连接。控制电路包括PI控制器、数模转换器、模数转换器，模数转换器用于将开关型电源电路的输出电压进行模电数电转换并传输至PI控制器，PI控制器通过PI算法程序调节电压后传输至数模转换器并对数模转换器回传的电压进行控制输出，数模转换器用于将电压进行数电模电转换并传输至微处理器。程控电源装置的控制电路以STM32F103VET6作为控制核心，其片内集成了12位的模数转换器和12位的数模转换器，可以不外增相关模数、数模器就能方便的进行高分辨率的电压的采集和输出电压的控制。考虑到其片内的数模转换器输出驱动能力较弱，所以在其输出后又增加了电压跟随器作为其驱动电路，并接一个低导通压降的肖特基二极管，防止大电流误灌入运放。装置中的开关型电源电路采用了基于LM2596S-ADJ搭建的开关型电源电路。利用开关降压电源管理单片电压调节器LM2596S-ADJ进行DC-DC变换，能够输出3A的驱动电流,同时具有很好的线性和负载调节特性。该器件具有功率大和线性较好的特点，并且具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等。此外，为了更好的监控和调节输出电压，此方案采用了闭环控制，即电源输出经过采集反馈回路后送至模数转换器，之后交至微处理器分析处理，再不断通过PI调节控制算法去调节输出电压。如图2所示，本技术的开关型电源电路图，图2中的C点为STM32片内的数模转换器经过电压跟随器的输出点，将此点的输出电压设为Vdac，将D1肖特基二极管的导通压降记为Vd1，正常工作时在0.2V左右。B点为程控电源的电压输出点，将此点的输出电压设为Vout，将LM2596S-ADJ的片内基准电压记为Vref，正常工作情况下为1.23V。当二极管正向导通时，即当Vdac＞Vd1+Vref＝1.43V时，若采用12位的数模转换器，即当数模转换器的数字量值大于1775时，起到调节电压的作用，程控直流电源处于正常工作状态。对图2中的A点使用基尔霍夫电流定律进行分析，易得式(1)经过整理得式(2)：从上面的式(2)中可以得知Vout的值受到了Vdac的控制。由于此装置用的STM32F103VET6片内的数模转换器是12位的，所以输出电压的调节可以较容易达到高分辨率。根据式(2)通过合理的设置R1，R2，R27的电阻值，就可以设定相应的输出电压调节范围。假如输入电源Vin采用普通24V固定直流电源，当Vdac取最大值输出3.3V时，代入式(2)可得电源最小输出电压Vout为2.52V；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽范围高分辨率和大功率的程控电源装置，其特征在于：包括控制电路、开关型电源电路、反馈采集电路、供电电路；所述反馈采集电路的输出端与控制电路的输入端连接，控制电路的输出端与开关型电源电路的输入端连接，开关型电源电路的输出端与反馈采集电路的输入端连接，所述供电电路的输出端分别与控制电路的输入端、开关型电源电路输入端连接；其中，所述反馈采集电路，用于采集开关型电源电路的输出电压后反馈至控制电路；所述控制电路，用于对开关型电源电路的输出电压进行PI控制，输出PWM占空比调节信号；所述开关型电源电路，用于根据控制电路的调节信号调节输出电压；所述供电电路，用于进行电路供电。

【技术特征摘要】
1.一种宽范围高分辨率和大功率的程控电源装置，其特征在于：包括控制电路、开关型电源电路、反馈采集电路、供电电路；所述反馈采集电路的输出端与控制电路的输入端连接，控制电路的输出端与开关型电源电路的输入端连接，开关型电源电路的输出端与反馈采集电路的输入端连接，所述供电电路的输出端分别与控制电路的输入端、开关型电源电路输入端连接；其中，所述反馈采集电路，用于采集开关型电源电路的输出电压后反馈至控制电路；所述控制电路，用于对开关型电源电路的输出电压进行PI控制，输出PWM占空比调节信号；所述开关型电源电路，用于根据控制电路的调节信号调节输出电压；所述供电电路，用于进行电路供电。2.根据权利要求1所述的宽范围高分辨率和大功率的程控电源装置，其特征在于：所述控制电路包括PI控制器、数模转换器、模数转换器，其中，模数转换器用于将反馈采集电路采集的开关型电源电路的输出电压信号进行模数转换并传输至PI控制器，PI控制器通过PI计算得到PWM占空比调节信号后传输至数模转换器，数模转换器用于将PWM占空比调节信号进行数模转换后输出。3.根据权利要求1所述的宽范围高分辨率和大功率的程控电源装置，其特征在于：所述开关型电源电路包括电压调节器、第一二极管、第二二极管、第一至第三电阻、电感、第一至第三电容；所述第一二极管的阳极与控制电路的输出端连接，所述第一二极管的阴极与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与电压调节器的一端、第一电阻的一端、第二电阻的一端、第一电容的正极连接，第一电阻的另一端接地连接，第二电阻的另一端分别与第一电容的负极、第二电容的正极、电感的一端、开关型电源电路的电压输出端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐玮巍，高颂，孙晨晨，徐寅林，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32