CN112578837A - 一种输出电压线性调节电路、方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种输出电压线性调节电路，包括：电源对外接口J1、限流电阻R3、瞬态二极管D1、电容C1、电阻R1、电阻R2、电流源、电容C2和采样端；电源对外接口J1接输出负极/外部控制***，采样端接MCU的ADC引脚/ADC芯片采样引脚，MCU内置有PID调节程序模块。与现有技术相比，本发明仅通过欧姆定律即可计算所需电阻值，并且可通过简单的外加电路实现输出侧对模块开关机控制。本发明的线性调节电路具有操作简单、精度高、调节快、无功损耗低和安全隐患小的优点，使用效果好。
Description
技术领域
本发明涉及模拟电源技术领域，具体而言，涉及一种输出电压线性调节电路、方法和装置。
背景技术
如图3的常用输出电压调节电路原理图和图4的使用示意图所示，常用的输出电压调节电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、瞬态二极管U1、发光二极管和光信号转换器，该结构的输出电压调节电路针对某一固定的控制对象完成控制电路的参数固化，因此电路很难适应不同输出电压的电源。导致每一种电压输出模块对应一种电路参数，对于使用者对输出电压值计算公式也会相应发生变化。且该现有技术仅可通过外接不同电阻实现线性调节方式，效率低下，且计算较复杂。对于常用的输出电压调节电路若要实现输出电压调节，有需要对输出正极接入电阻的调节方式，对于输出电压较高的电源产品，其接入输出正极接入电阻的调节方式危险系数较高，所接入电阻容易因为所选电阻功率不够而影响容易损坏。因此，现有技术存在计算繁杂、功能单一、无功损耗大和安全隐患大的缺陷。
申请内容
本发明的目的在于，针对现有技术之不足，提供一种操作简单、精度高、调节快和安全隐患小的一种输出电压线性调节电路。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种输出电压线性调节电路，包括：电源对外接口J1、限流电阻R3、瞬态二极管D1、电容C1、电阻R1、电阻R2、电流源、电容C2和采样端；
所述电阻R1一端接电流源，另一端接电阻R2一端、限流电阻R3一端、电容C1一端和瞬态二极管D1阳极，所述MCU接电阻R2另一端和电容C2一端，所述电容C2另一端、电容C1另一端、瞬态二极管D1阴极2均接地，所述限流电阻R3另一端接电源接口J1输出端；
所述电源对外接口J1接输出负极/外部控制***，所述采样端接MCU的ADC引脚/ADC芯片采样引脚，所述MCU内置有PID调节程序模块。
根据一种优选实施方式，所述线性调节电路还包括电阻R4和N_MOS管，所述电流源经电阻R1接电阻R4一端，
所述N_MOS管源端经电阻R4一端接MCU的采样端，漏端接电阻R4另一端，N_MOS管的栅端接外部ON/OFF接线端；
所述N_MOS管源端接电压输出负极端-VO和负电压采样端-S，且经负载电阻LOAD接正电压采样端+S和电压输出正极端+VO；
所述电源对外接口J1与电压输出负极端-VO经电阻R4串联。
相应的，本发明还提供了一种输出电压线性调节装置，所述输出电压线性调节装置包括本发明所述的输出电压线性调节电路。
相应的，本发明还提供了一种输出电压线性调节方法，应用于本发明所述的输出电压线性调节电路中，所述方法包括：电源对外接口J1与电压输出负极端-VO通过电阻R4串联向电源内施加电压，MCU控制电流源产生持续受控的稳恒电流流经所述电阻R4；
所述MCU通过采样端对该电压进行ADC采样，读取该电压值，并根据欧姆定律和所述电阻R4的阻值计算出对应的电压值；
所述MCU将该电压值参与PID调节，从而实现对输出电压的调节。
根据一种优选实施方式，所述方法还包括：将电源对外接口J1与外部控制***对应的DAC输出端连接，通过所述外部控制***对电源对外接口J1施加电压；
该电压通过限流电阻R3和电阻R2传到所述采样端，所述MCU控制采样端对该电压进行ADC采样，读取该电压值；
所述电阻R1、电阻R2、限流电阻R3共同连接处电压等于电源对外接口J1电压；
所述MCU将该电压值参与PID调节，从而实现对输出电压的调节。
根据一种优选实施方式，所述方法还包括：所述MCU控制采样端进行电压ADC采样，当所述电源对外接口J1引脚电压低于低压阈值时，所述MCU关闭电源电压输出。
根据一种优选实施方式，输出电压调节范围设置为与电压值相对应，便可仅通过欧姆定律计算所需电阻值。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本发明由于使用电流源提供稳恒电流，MCU控制采样端进行ADC采样，并使用N_MOS管配合电阻R4来构成线性调节电路，与现有技术相比，本发明在使用电阻分压时仅通过欧姆定律即可计算所需电阻值，而在外部控制***通过DAC给予一定电压时，可直接通过设置该电压值实现输出电压调节。本发明的线性调节电路具有操作简单、精度高、调节快和安全隐患小的优点；且本发明利用给定微小电流，并通过对负极接入调节电阻，线性地进行调整、提高了轻负载时的整机效率，减小了无功损耗，使用效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1提供的输出电压线性调节电路原理图；
图2为本发明实施例2提供的输出电压线性调节电路使用示意图；
图3为常用输出电压调节电路原理图；
图4为常用输出电压调节电路使用示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参阅图1和图2所示，本发明提供的一种输出电压线性调节电路的一个示例中，包含：
电源对外接口J1，具体的，电源对外接口J1为输出电压调节接口，输出负极或外部控制***对电源对外接口J1施加相应电压；瞬态二极管D1，具体的，瞬态二极管D1用于避免电源对外接口J1灌入高压损坏电源，起到保护端口的作用；限流电阻R3，具体的，限流电阻R3为较小值电阻，在电源对外接口J1灌入极端高压时通过损毁自身来实现电源内部与外部故障的可靠隔离，限流电阻R3与瞬态二极管D1搭配能够有限起到电源保护的作用；滤波电容C1，具体的，滤波电容C1用于提高电源对外接口J1的抗干扰能力；二次滤波电容C2，具体的，二次滤波电容C2用于确保MCU信号无干扰；限流电阻R2，具体的，限流电阻R2用于在外部极端环境持续存在但限流电阻R3尚未烧毁时保护采集端TRIM侧；电流源，具体的，电流源用于提供持续受控的恒定电流；上拉电阻R1，具体的，在电源使用时通过上拉电阻R1能够限制上拉电阻R1、限流电阻R2、滤波电容C1、限流电阻R3和瞬态二极管D1连接到电压不高于MCU耐压值。
具体的，上拉电阻R1一端接电流源，另一端接限流电阻R2一端、限流限流电阻R3一端、滤波电容C1一端和瞬态二极管D1阳极，MCU接限流电阻R2另一端和二次滤波电容C2一端，二次滤波电容C2另一端、滤波电容电容C1另一端、瞬态二极管D1阴极2均接地，限流电阻R3另一端接电源接口J1输出端。
电源对外接口J1接外部控制***对应的DAC输出端，采样端接MCU的ADC引脚/ADC芯片采样引脚，MCU内置有PID调节程序模块，具体的，采样端为图2中的TRIM。通过外部控制***对电源对外接口J1施加一定电压，该电压通过限流电阻R3和限流电阻R2传到采样端，MCU控制采样端对该电压进行ADC采样，读取该电压值，通常在使用时限流电阻R3仅做保护使用，其电阻值对分压无影响；进一步的，可将R1、R2、限流电阻R3共同连接处电压等于电源对外接口J1电压；MCU将该电压值参与PID调节，从而实现对输出电压的调节，保证了调节精度和调节效率。可选的，输出电压调节范围设置为与电压值相对应，便可仅通过欧姆定律计算所需电阻值，以使得本实施例的线性调节电路具有操作简单的优点。
实施例2
以下，参阅图2所示，对实施例2提供的输出电压线性调节电路进行说明。此外，在本实施例中，关于与实施例1相同的结构，省略其说明。
在本实施例中，线性调节电路还包括电阻R4和N_MOS管，具体的，电流源经电阻R1接电阻R4一端，N_MOS管源端经电阻R4一端接MCU的采样端，漏端接电阻R4另一端，N_MOS管的栅端接外部ON/OFF接线端；N_MOS管漏端接电压输出负极端-VO和负电压采样端-S，且经负载电阻LOAD接正电压采样端+S和电压输出正极端+VO；电源对外接口J1与电压输出负极端-VO经电阻R4串联。
具体的，电源对外接口J1与电压输出负极端-VO通过电阻R4串联向电源内施加电压，MCU控制电流源产生持续受控的稳恒电流流经电阻R4；可以理解的是，由欧姆定律可知，电阻R4上产生电压为U＝I*R，即电压值为电阻R4阻值与电流源电流值的乘积，而因电流源电流值为恒定值，所以电阻R4引脚电压与电阻R4阻值成正比。
MCU通过采样端对该电压进行ADC采样，读取该电压值，并根据欧姆定律和电阻R4的阻值计算出对应的电压值；MCU将该电压值参与PID调节，从而实现对输出电压的调节。
实施例3
以下，参阅图1和图2所示，对实施例3提供的输出电压线性调节电路进行说明。此外，在本实施例中，关于与实施例1和实施例2相同的结构，省略其说明。
在本实施例中，MCU控制采样端进行电压ADC采样，当电源对外接口J1引脚电压低于低压阈值时，MCU关闭电源电压输出，从而实现输出侧控制输出的功能；可以理解的是，本发明利用输入电流的大小，线性地进行调整、提高了轻负载时的整机效率，减小了无功损耗。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种输出电压线性调节电路，其特征在于，包括：电源对外接口J1、限流电阻R3、瞬态二极管D1、电容C1、电阻R1、电阻R2、电流源、电容C2和采样端；
所述电阻R1一端接电流源，另一端接电阻R2一端、限流电阻R3一端、电容C1一端和瞬态二极管D1阳极，所述MCU接电阻R2另一端和电容C2一端，所述电容C2另一端、电容C1另一端、瞬态二极管D1阴极2均接地，所述限流电阻R3另一端接电源接口J1输出端；
电源对外接口J1接输出负极/外部控制***，所述采样端接MCU的ADC引脚/ADC芯片采样引脚，所述MCU内置有PID调节程序模块。
2.如权利要求1所述的输出电压线性调节电路，其特征在于，所述线性调节电路还包括电阻R4和N_MOS管，所述电流源经电阻R1接电阻R4一端，
所述N_MOS管源端经电阻R4一端接MCU的采样端，漏端接电阻R4另一端，N_MOS管的栅端接外部ON/OFF接线端；
所述N_MOS管漏端接电压输出负极端-VO和负电压采样端-S，且经负载电阻LOAD接正电压采样端+S和电压输出正极端+VO；
所述电源对外接口J1与电压输出负极端-VO经电阻R4串联。
3.一种输出电压线性调节装置，其特征在于，包括：如权利要求1-2任一项所述的输出电压线性调节电路。
4.一种输出电压线性调节方法，应用于如权利要求1-2任一项所述的输出电压线性调节电路中，其特征在于，所述方法包括：电源对外接口J1与电压输出负极端-VO通过电阻R4串联向电源内施加电压，MCU控制电流源产生持续受控的稳恒电流流经所述电阻R4；
所述MCU通过采样端对该电压进行ADC采样，读取该电压值，并根据欧姆定律和所述电阻R4的阻值计算出对应的电压值；
所述MCU将该电压值参与PID调节，从而实现对输出电压的调节。
5.如权利要4所述的输出电压线性调节方法，其特征在于，所述方法还包括：将电源对外接口J1与外部控制***对应的DAC输出端连接，通过所述外部控制***对电源对外接口J1施加电压；
该电压通过限流电阻R3和电阻R2传到所述采样端，所述MCU控制采样端对该电压进行ADC采样，读取该电压值，
所述电阻R1、电阻R2、限流电阻R3共同连接处电压等于电源对外接口J1电压；
所述MCU将该电压值参与PID调节，从而实现对输出电压的调节。
6.如权利要求4所述的输出电压线性调节方法，其特征在于，所述方法还包括：所述MCU控制采样端进行电压ADC采样，当所述电源对外接口J1引脚电压低于低压阈值时，所述MCU关闭电源电压输出。
7.如权利要求5-6任一项所述的输出电压线性调节方法，其特征在于，输出电压调节范围设置为与电压值相对应，便可仅通过欧姆定律计算所需电阻值。
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