一种功率仪器电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种功率仪器电源，包括输入端、输出端、AC‑DC模块、DC‑DC模块、控制模块和人机界面模块，所述输入端、AC‑DC模块、DC‑DC模块依次连接，所述DC‑DC模块的输出端的正极连接到控制模块，DC‑DC模块的负极连接到地再经过一个电阻R11连接到输出端；所述控制模块分别与AC‑DC模块、DC‑DC模块、人机界面模块相连。本功率仪器电源具有输出可以调幅、可以调频的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种功率仪器电源
本技术属于电子仪器的
，具体涉及一种功率仪器电源。
技术介绍
随着科技工业的发展，在许多
的研究及生产过程中，需要输出带功率的信号发生器。而现在常见的一种方波输出的信号发生器，电压的可调范围小，输出功率低，无法带功率负载，无法满足需求。因此，根据现有的使用需求，研究设计一款输出电压可调范围很大，输出频率也可调，又能带功率负载的仪器电源具有十分重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的在于设计了一个输出可以调幅、可以调频，具有保护功能的功率仪器电源。为了达到上述技术目的，本技术采用以下技术方案：一种功率仪器电源，包括输入端、输出端、AC-DC模块、DC-DC模块、控制模块和人机界面模块，所述输入端、AC-DC模块、DC-DC模块依次连接，所述DC-DC模块的输出端的正极连接到控制模块，DC-DC模块的负极连接到地再经过一个电阻R11连接到输出端；所述控制模块分别与AC-DC模块、DC-DC模块、人机界面模块相连。进一步的，所述AC-DC模块包括第一整流模块、开关K21、开关K22、光耦U22、比较器U23、控制器U21，隔直电容C21、变压器T21和电阻R21、电阻R22，所述输入端与第一整流模块连接，开关K21、开关K22串接后两端分别接第一整流模块的两输出端，开关K21、开关K22之间的节点接隔直电容C21一端，隔直电容C21另一端、开关K22另一端接在变压器T21的原边侧。更进一步，所述AC-DC模块还包括第二整流模块、电容C22，变压器T21的副边两端和第二整流模块的输入端相连，第二整流模块的输出端与电容C22并联，第二整流模块的输出端之间串接电阻R21、电阻R22，电阻R21、电阻R22之间的节点接比较器U23反向输入端，比较器U23的同相输入端接控制模块产生的REF1信号，比较器U23输出端接光耦U22，光耦U22与控制器U21连接，控制器U21的两输出端分别与开关K21、开关K22连接。更进一步，所述第一整流模块或第二整流模块由四个二极管组成，具体的是两个二极管串联成两组，两组并联设置。进一步的，所述DC-DC模块包括：包括了buck模块、boost模块以及连接两个模块的电感L，所述buck模块与电流输入端连接，所述boost模块设有电流输出端，其特征在于，还包括调制信号产生模块、PWM调制器、所述电流输出端、调制信号产生模块、PWM调制器依次连接；所述调制信号产生模块输出两个调制信号Vc_Buck、Vc_Boost；所述PWM调制器将两个调制信号中的一个或两个同时与一载波信号Vramp进行比较后，输出占空比控制信号d1或占空比控制信号d2或者同时输出占空比控制信号d1、d2。更进一步的，所述调制信号产生模块包括误差放大器、电阻Z1、偏置电压Ubia,所述电流输出端、误差放大器和电阻Z1依次连接，所述误差放大器输出端分为两路，一路直接与所述PWM调制器连接，另一路接所述偏置电压Ubia后与所述PWM调制器连接。更进一步的，所述buck模块包括开关管Q1和开关管Q2,所述开关管Q1漏极接电源输入端VIN，所述开关管Q1栅极与占空比控制信号d1、开关管Q2栅极分别连接，所述开关管Q2的漏极、源极分别接电感、boost模块。更进一步的，所述boost模块包括开关管Q3和开关管Q4,所述开关管Q4与所述开关管Q2是同步整流管；所述开关管Q4源极接电感，所述开关管Q4栅极与占空比控制信号d2、整流管Q3栅极分别连接，所述开关管Q3的源极、漏极分别接电感、buck模块中开关管Q2的源极。进一步的，还包括Ⅲ型补偿器，所述Ⅲ型补偿器的一个输入端分别接误差放大器的基准电压Vref输入端、所述Ⅲ型补偿器另一个输入端接误差放大器的反馈电压VFB输入端、电压输出端，所述Ⅲ型补偿器的输出端与所述调制信号端连接。本技术的有益效果为：1采用本技术的变换器，通过双调制-单载波的三模式调制方式，实现变换器工作模式的平滑切换；2.采用前馈电压模式控制，为了抑制输入电压扰动对输出电压的影响，通过用输入电压构造载波信号方式将输入电压引入到控制环路中；3.在轻载时，采用跳周期控制模式，以提高变换器的轻载效率；4.通过设置补偿器，对变换器进行补充，实现变换器的模式平滑切换和稳定工作；5.通过Buck模式、Buck-Boost模式、Boost模式三模式的切换，模式切换更加平滑可靠，导通损耗更小，变换器可靠性更高，使用寿命也更长。附图说明图1(a)是本技术的系统框图；图1(b)是本技术的工作波形图；图2是AC-DC模块的原理图；图3是DC-DC模块的原理图；图4是DC-DC模块工作模式切换原理图；图5(a)是DC-DC模块在Buck工作模式下的仿真波形图；图5(b)是DC-DC模块在Buck-Boost工作模式下的仿真波形图；图5(c)是DC-DC模块在Boost工作模式下的仿真波形图；图6是DC-DC模块的控制框图；图7是DC-DC模块的Ⅲ型补偿器原理图；图8(a)是DC-DC模块在Buck工作模式下的建模及仿真伯德图；图8(b)是DC-DC模块在Boost工作模式下的建模及仿真伯德图；图9(a)是DC-DC模块在Buck工作模式下输入到输出的闭环传递函数伯德图；图9(b)是DC-DC模块在Boost工作模式下输入到输出的闭环传递函数伯德图；图10(a)是DC-DC模块的系统动态图；图10(b)是DC-DC模块的系统动态图；图11(a)是DC-DC模块在Buck工作模式下的试验波形图；图11(b)是DC-DC模块在Buck-Boost工作模式下的试验波形图；图11(c)是DC-DC模块在Boost工作模式下的试验波形图；图12是DC-DC模块的负载跳变响应波形图；图13是控制模块的原理图；图14是变增益的跟随控制策略。具体实施方式下面通过具体实施例对本技术的技术方案作进一步描述说明，使得本技术方案更加清楚、明白。实施例1：如图1(a)所示，本实施例公开了一种功率仪器电源的原理框图，主要包括输入端、AC-DC模块、DC-DC模块、输出端、控制模块、人机界面模块。输入模块，连接市电电源线。AC-DC模块，是交流-直流变换器，它是将交流电变换为直流电。输出电压受控制模块的控制。DC-DC模块，是直流-直流变换器，它是将直流变换为直流，输出是方波，这种方波也是直流电压，它是在直流电压上叠加了一个交流成份。DC-DC变换器的输出方波电压幅度和频率受控制模块的控制。图3中的Vref是由控制模块中的单片机控制。如果Vref是方波，那么DC-DC模块输出的也是方波。控制模块，是单片机电路，和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率仪器电源，其特征在于，包括输入端、输出端、AC-DC模块、DC-DC模块、控制模块和人机界面模块，所述输入端、AC-DC模块、DC-DC模块依次连接，所述DC-DC模块的输出端的正极连接到控制模块，DC-DC模块的负极连接到地再经过一个电阻R11连接到输出端；所述控制模块分别与AC-DC模块、DC-DC模块、人机界面模块相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率仪器电源，其特征在于，包括输入端、输出端、AC-DC模块、DC-DC模块、控制模块和人机界面模块，所述输入端、AC-DC模块、DC-DC模块依次连接，所述DC-DC模块的输出端的正极连接到控制模块，DC-DC模块的负极连接到地再经过一个电阻R11连接到输出端；所述控制模块分别与AC-DC模块、DC-DC模块、人机界面模块相连。


2.根据权利要求1所述的一种功率仪器电源，其特征在于，所述AC-DC模块包括第一整流模块、开关K21、开关K22、光耦U22、比较器U23、控制器U21，隔直电容C21、变压器T21和电阻R21、电阻R22，所述输入端与第一整流模块连接，开关K21、开关K22串接后两端分别接第一整流模块的两输出端，开关K21、开关K22之间的节点接隔直电容C21一端，隔直电容C21另一端、开关K22另一端接在变压器T21的原边侧。


3.根据权利要求2所述的一种功率仪器电源，其特征在于，所述AC-DC模块还包括第二整流模块、电容C22，变压器T21的副边两端和第二整流模块的输入端相连，第二整流模块的输出端与电容C22并联，第二整流模块的输出端之间串接电阻R21、电阻R22，电阻R21、电阻R22之间的节点接比较器U23反向输入端，比较器U23的同相输入端接控制模块产生的REF1信号，比较器U23输出端接光耦U22，光耦U22与控制器U21连接，控制器U21的两输出端分别与开关K21、开关K22连接。


4.根据权利要求3所述的一种功率仪器电源，其特征在于，所述第一整流模块或第二整流模块由四个二极管组成，具体的是两个二极管串联成两组，两组并联设置。


5.根据权利要求1-4任一所述的一种功率仪器电源，其特征在于，所述DC-DC模块包括了buck模块、boost模块以及连接两个模块的电感L，所述buck模块与电流输入端连接，所述boost模块设有电流输出端，还包括调制信号产生模块、PWM调制器、所述电流输出端、调制信号产生模块、PWM调制器依次连接；
所述调制信号产生模块输出两个调制信号Vc_Buck、Vc_Boost；
所述PWM调制器将两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡峻，赵亦林，
申请(专利权)人：杭州东氿科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33