CN206790347U - 高效直流稳定电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电源，尤其是一种高效直流稳定电源，属于直流电源的技术领域。按照本实用新型提供的技术方案，所述高效直流稳定电源，包括直流电压源E，所述直流电压源E的正极端与全控型器件VT的漏极端连接，全控型器件VT的源极端与续流二极管VD的阴极端以及电感L的一端连接，电感L的另一端与电容C的一端连接，电容C的另一端与续流二极管VD的阳极端以及直流电压源E的负极端连接；还包括用于对输出电压电流取样的采样电路，所述采样电路与控制器连接，控制器通过PWM驱动电路与全控型器件VT的栅极端连接。本实用新型结构紧凑，功率损耗小，输出稳定，适应范围广，安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电源，尤其是一种高效直流稳定电源，属于直流电源的技术领域。
背景技术
直流稳压电源是各种电子设备不可缺少的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的精度。电源性能对电路、电子仪器和电子设备的使用寿命、使用性能等影响很大，尤其在带有感性负载的电路和设备(如电机)中，对电源的性能要求更高。基于此，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。
目前，市面上的直流稳定电源的主要类型有：220V市电输入直流输出可调、一定范围的直流输入输出不可调(一般使用LM78xx等稳压芯片制作)、一定范围的直流输入输出可调(一般用可调三端稳压集成电路制作，如LM317)，但是输入为直流电压波动且输出电压电流可调的直流电源却不多见。
在实际情况中，不一定能随处找到能为设备持续供电的电源，于是可持续续航的、大容量的蓄电池便成了备用电源首选。但是考虑到成本等原因，大部分蓄电池的输出电压并不稳定，且随着电量的下降其电压也会随之下降；另一方面，蓄电池的规格也不一样。那么为了提高输入的兼容性，设计一款直流输入波动而输出电压、电流可调，并且高精度的直流稳定电源显得尤为必要。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高效直流稳定电源，其结构紧凑，功率损耗小，输出稳定，适应范围广，安全可靠。
按照本实用新型提供的技术方案，所述高效直流稳定电源，包括直流电压源E，所述直流电压源E的正极端与全控型器件VT的漏极端连接，全控型器件VT的源极端与续流二极管VD的阴极端以及电感L的一端连接，电感L的另一端与电容C的一端连接，电容C的另一端与续流二极管VD的阳极端以及直流电压源E的负极端连接；
还包括用于对输出电压电流取样的采样电路，所述采样电路与控制器连接，控制器通过PWM驱动电路与全控型器件VT的栅极端连接。
所述全控型器件VT采用MOSFET器件，续流二极管VD采用肖特基二极管。
所述PWM驱动电路包括依次连接的光耦隔离电路、晶体管放大电路以及栅射极保护电路，晶体管放大电路采用NPN三极管与PNP三极管构成的推挽结构，栅射极保护电路采用瞬态抑制二极管。
所述控制器与用于过压过流保护的保护电路连接，所述保护电路包括中间继电器以及保护三极管，保护三极管采用NPN三极管，保护三极管的基极端与控制器连接，保护三极管通过保护电阻接地，中间继电器的线圈与保护三极管的集电极连接，中间继电器的常开触点与负载连接。
所述控制器上还连接有按键电路以及显示电路。
本实用新型的优点：随时对进行校正，整机效率、精度又高，在电压波动比较大的直流电源(例如蓄电池等)情况下也能够得到高精度的、高效的、稳定的、可调的直流电压源或者电流源。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型PWM驱动电路的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示：为了能实现稳定的直流输出，本实用新型包括直流电压源E，所述直流电压源E的正极端与全控型器件VT的漏极端连接，全控型器件VT的源极端与续流二极管VD的阴极端以及电感L的一端连接，电感L的另一端与电容C的一端连接，电容C的另一端与续流二极管VD的阳极端以及直流电压源E的负极端连接；
还包括用于对输出电压电流取样的采样电路，所述采样电路与控制器连接，控制器通过PWM驱动电路与全控型器件VT的栅极端连接。
具体地，由于MOSFET器件不但有自关断能力，而且有驱动功率小，开关速度高，无二次击穿，安全工作区宽等特点，由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换，开关电源，便携式电子设备，航空航天以及汽车等电子电器设备中，理想开关导通时两端没有电压降，而关断时器件没有电流流通，因此相对于电阻或线性工作晶体管分压方式，效率大大提高了，因此，全控型器件VT采用MOSFET器件。
SMPS(SwitchModePowerSupply)的损耗大部分来自开关器件(MOSFET和二极管)，另外小部分损耗来自电感和电容。因此，为降低开关损耗，应尽量降低工作频率；为避免产生噪声，工作频率不应在音频内。另外一方面，降低工作频率则感抗和容抗都会相应减小，滤波效果也会下降，因此工作频率不能降的太低，应在一个合适的工作范围。通过实践和综合考虑后，把开关频率设定为15kHz。
考虑到降低损耗和低压应用的实际，续流二极管VD选择肖特基二极管，肖特基二极管具有低功耗、大电流、超高速半导体器件，其反向恢复时间极短(可以小到几纳秒)，正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流却可达到几千安培。这些优良特性是快恢复二极管所无法比拟的。控制器采取超低功耗DSP TMS320f28035。当电源为负载RL提供能量时，通过采样电路获取通过负载RL的电压电流值，本实用新型实施例中，采用电阻R1以及电阻R2串联分压的形式进行采样，其中电阻R2上的电压作为采样电压，并传输至控制器内。具体实施时，电阻R1的阻值选择20.3W欧姆，电阻R2的阻值选择10K欧姆。
如图2所示，所述PWM驱动电路包括依次连接的光耦隔离电路、晶体管放大电路以及栅射极保护电路，晶体管放大电路采用NPN三极管与PNP三极管构成的推挽结构，栅射极保护电路采用瞬态抑制二极管。
本实用新型实施例中，通过PWM驱动电路能提供控制器的驱动能力，光耦隔离电路可以选择型号TLP250的芯片，晶体管放大电路构成的推挽结构具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
所述控制器与用于过压过流保护的保护电路连接，所述保护电路包括中间继电器以及保护三极管，保护三极管采用NPN三极管，保护三极管的基极端与控制器连接，保护三极管通过保护电阻接地，中间继电器的线圈与保护三极管的集电极连接，中间继电器的常开触点与负载连接。
本实用新型实施例中，保护电路采用中间继电器实现过电流和过电压的保护。作为电流源时，一旦电流超过2A时，中间继电器立即跳闸；当作为电压源时，一旦输出电压超过13V时，中间继电器立即跳闸。
中间继电器的工作原理和特性：当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。
中间继电器是一种电子控制器件，它具有控制***(又称输入回路)和被控制***(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
本实用新型实施例中，为实现上述功能，将继电器与一NPN型三极管的集电极相连。三极管的基极与控制器的I/O口相连接，将这个端口作为控制端口。三极管的射极经一200Ω电阻接地，因为其内部的线圈属于感性负载，加一个接地电阻保证继电器能够可靠断开。正常情况下，I/O口输出高电平，三级管导通中间继电器吸合；当达到限定值的时候，I/O口输出低电平，三极管关断，从而使得中间继电器断开。
所述控制器上还连接有按键电路以及显示电路。本实用新型实施例中，分别通过按键电路和显示电路实现数字设定和显示。按键电路用来设定和调整输出电压；输出电压、输出电流和输入电压的量值通过显示电路显示。
Claims (5)
1.一种高效直流稳定电源，其特征是：包括直流电压源E，所述直流电压源E的正极端与全控型器件VT的漏极端连接，全控型器件VT的源极端与续流二极管VD的阴极端以及电感L的一端连接，电感L的另一端与电容C的一端连接，电容C的另一端与续流二极管VD的阳极端以及直流电压源E的负极端连接；
还包括用于对输出电压电流取样的采样电路，所述采样电路与控制器连接，控制器通过PWM驱动电路与全控型器件VT的栅极端连接。
2.根据权利要求1所述的高效直流稳定电源，其特征是：所述全控型器件VT采用MOSFET器件，续流二极管VD采用肖特基二极管。
3.根据权利要求1所述的高效直流稳定电源，其特征是：所述PWM驱动电路包括依次连接的光耦隔离电路、晶体管放大电路以及栅射极保护电路，晶体管放大电路采用NPN三极管与PNP三极管构成的推挽结构，栅射极保护电路采用瞬态抑制二极管。
4.根据权利要求1所述的高效直流稳定电源，其特征是：所述控制器与用于过压过流保护的保护电路连接，所述保护电路包括中间继电器以及保护三极管，保护三极管采用NPN三极管，保护三极管的基极端与控制器连接，保护三极管通过保护电阻接地，中间继电器的线圈与保护三极管的集电极连接，中间继电器的常开触点与负载连接。
5.根据权利要求1所述的高效直流稳定电源，其特征是：所述控制器上还连接有按键电路以及显示电路。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021234680A1 (en) * | 2019-05-23 | 2021-11-25 | Wine Crush Market BC Ltd. dba Winecrush | System for integration into a fruit processing facility |
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2017
- 2017-05-18 CN CN201720553263.4U patent/CN206790347U/zh not_active Expired - Fee Related
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