CN106329910A - 一种高精度可控电源 - Google Patents

Abstract

一种高精度可控电源属于电学领域，具体的是涉及一种电源***的改进。本发明提供一种电流可控、效率高且体积小的一种高精度可控电源。本发明包括PC机、电流反馈电路、PWM生成电路、电源开关电路、继电器、降压型开挂电源、单片机、电压控制电路、升压电路、功率放大器和滤波电路，其特征在于：PC机通过电路反馈电路连接PWM生成电路，PWM生成电路连接降压型开关电源；PC机输出端连接电源开关一端，电源开关电路输出端通过继电器连接降压型开关电源；单片机连接电压控制电路，电压控制电路输出端连接升压电路，升压电路输出端通过功率放大器连接滤波电路，滤波电路连接降压型开关电源。

Description

一种高精度可控电源

技术领域

本发明属于电学领域，具体的是涉及一种电源***的改进。

背景技术

直流电源有正、负两个电极，正极的电位高，负极的电位低，当两个电极与电路连通后，能够使电路两端之间维持恒定的电位差，从而在外电路中形成由正极到负极的电流。靠水位高低之差不能维持稳恒的水流，而借助于水泵持续地把水由低处送往高处就能维持一定的水位差而形成稳恒的水流。与此类似，单靠电荷所产生的静电场不能维持稳恒的电流，而借助于直流电源，就可以利用非静电作用（简称为“非静电力”）使正电荷由电位较低的负极处经电源内部返回到电位较高的正极处，以维持两个电极之间的电位差，从而形成稳恒的电流。因此，直流电源是一种能量转换装置，它把其他形式的能量转换为电能供给电路，以维持电流的稳恒流动。

直流电源中的非静电力是由负极指向正极的。当直流电源与外电路接通后，在电源外部（外电路），由于电场力的推动，形成由正极到负极的电流。而在电源内部（内电路），非静电力的作用则使电流由负极流到正极，从而使电荷的流动形成闭合的循环。线性可调稳压稳流直流电源。数控可调电源是指可以通过程序对输出电压、输出电流在一定的范围内进行配置的电源。通过程序配置，数控可调电源可以被配置为恒压源或者恒流源。配置为恒压源时，电源输出电压恒定，最大输出电流可被程序控制；配置为恒流源时，电源输出电流恒定，最大输出电压可被程序控制。因为使用灵活、适应性高，数控可调电源在工业测试以及各类实验室中具有广泛的应用。数控可调电源常见的方案有两种，一是线性电源的方案，另一种是开关电源的方案。目前市面上常见的数控可调电源采用线性电源的方案。采用线性电源方案的数控可调电源虽然输出纹波小、成本相对较低，但是其输出电流有限、效率低、发热量大、体积大、重量大等特点决定了在电压、电流输出幅度要求较高、具有便携性要求等场合中难以满足实际需求。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种电流可控、效率高且体积小的一种高精度可控电源。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括PC机、电流反馈电路、PWM生成电路、电源开关电路、继电器、降压型开挂电源、单片机、电压控制电路、升压电路、功率放大器和滤波电路，其特征在于：PC机通过电路反馈电路连接PWM生成电路，PWM生成电路连接降压型开关电源；PC机输出端连接电源开关一端，电源开关电路输出端通过继电器连接降压型开关电源；单片机连接电压控制电路，电压控制电路输出端连接升压电路，升压电路输出端通过功率放大器连接滤波电路，滤波电路连接降压型开关电源。

作为本发明的一种优选方案，在电流反馈电路与PWM生成电路之间连接功率放大器。

作为另一种优选方案，所述的单片机为AT89S52单片机。

本发明有益效果。

本发明采用开关电源方案的数控可调电源具备输出电流电压范围大、易于携带等特点，但其成本相对较高，且不容易调试。本设计采用极低成本的器件LM2575、LM324设计制作了一款低成本、易于调试的基于开关电源方案的数控可调电源，解决了传统的数控可调开关电源成本较高、不易调试等问题，可以满足一般的工业测试以及实验室应用的需求。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

具体实施方式

如图所示，本发明包括PC机、电流反馈电路、PWM生成电路、电源开关电路、继电器、降压型开挂电源、单片机、电压控制电路、升压电路、功率放大器和滤波电路，其特征在于：PC机通过电路反馈电路连接PWM生成电路，PWM生成电路连接降压型开关电源；PC机输出端连接电源开关一端，电源开关电路输出端通过继电器连接降压型开关电源；单片机连接电压控制电路，电压控制电路输出端连接升压电路，升压电路输出端通过功率放大器连接滤波电路，滤波电路连接降压型开关电源。

作为本发明的一种优选方案，在电流反馈电路与PWM生成电路之间连接功率放大器。

作为另一种优选方案，所述的单片机为AT89S52单片机。

一种高精度可控电源由4大部分组成：电压控制电路、电流控制电路、PWM生成电路以及降压型开关电源电路。其中电压控制电路将外部的控制信号与输出电压的反馈量做作比较，输出给PWM生成电路，用以驱动后级降压型开关电源电路产生与设定电压相同的电压。同样的，电流控制电路将外部的控制信号与输出电流的反馈量作比较，输出给PWM生成电路，用以驱动后级降压型开关电源电路产生与设定电流相同的电流。反馈及PWM生成电路通过接收电压控制电路以及电流控制电路的输入，给降压型开关电源电路提供满足设定电压以及设定电流的PWM波形。降压型开关电源电路通过BUCK拓扑，实现了最高100V输入，最大5A输出的降压型电路。

理想的开关电源的效率为100%，可实际的开关电源效率永远不可能到100%，其中MOS75管的导通电阻便是损耗来源之一。MOS管完全导通之后的电阻一般较小，但功率MOS一般栅极电容较大，Vgs改变时需要较长的充放电时间。较长的充放电时间意味着MOS管有较长的时间工作在导通电阻较大的放大区，导致MOS管发热严重。为了尽可能的减小工作在放大区的时间，加快栅极的充放电，使用Q701与Q702组成了推挽电路，足够大的驱动电流可以保证开关时间在几十纳秒之内。在器件选型方面，因为按照输入电压100V的指标进行设计，所以Q701、Q702、Q704都要选择VCEO不小于100V的晶体管2N5401以及2N5551。Q702选择VDSS绝对值不小于85100V、导通电阻尽可能小、ID大于5A且具有足够散热能力封装的PMOS管IRF5210。D703选择IAF不小于5A、导通压降较小且具有足够散热能力封装的二极管SP20150。L701选择150mH/10A的环形电感。C702选择1000uF的电解电容。

Claims (3)

1.一种高精度可控电源，包括PC机、电流反馈电路、PWM生成电路、电源开关电路、继电器、降压型开挂电源、单片机、电压控制电路、升压电路、功率放大器和滤波电路，其特征在于：PC机通过电路反馈电路连接PWM生成电路，PWM生成电路连接降压型开关电源；PC机输出端连接电源开关一端，电源开关电路输出端通过继电器连接降压型开关电源；单片机连接电压控制电路，电压控制电路输出端连接升压电路，升压电路输出端通过功率放大器连接滤波电路，滤波电路连接降压型开关电源。

2.根据权利要求1所述一种高精度可控电源，其特征在于：在电流反馈电路与PWM生成电路之间连接功率放大器。

3.根据权利要求1所述一种高精度可控电源，其特征在于：所述的单片机为AT89S52单片机。