專利名稱：數(shù)字控制可調(diào)直流電壓源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及小功率直流電壓源，尤其是涉及用數(shù)字信號輸入來控制輸出直流電壓，使其大范圍可調(diào)整的電源裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)可調(diào)整輸出電壓的小功率直流電壓源，通常都用模擬方法給出參考電壓Vref，將其在比較環(huán)節(jié)中同采樣電壓Vsam相減，利用得到的誤差電壓ΔV進行調(diào)節(jié)。例如借助手動調(diào)節(jié)的電位器，或者用可調(diào)電阻來給出模擬電壓Vref。此方法的缺點是可靠性差，誤差較大，并且容易受環(huán)境影響；另一種方法是使用線性電源，但使用該方法的后果是裝置體積大、效率低，人機接口不友好，而且調(diào)節(jié)不方便，也不靈活。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種輸出電壓大小可以通過輸入二進制數(shù)字信號來控制的直流電壓源。本實用新型的目的可以通過采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)設(shè)計制造一種數(shù)字控制可調(diào)直流電壓源，包括AC/DC變換電路、DC/DC升壓變換電路及其PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制電路，以及濾波采樣電路，它們順序電連接。尤其是，還包括連接至所述PWM控制電路的數(shù)字控制電路，該數(shù)字控制電路又包括數(shù)據(jù)緩沖器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和運算電路，它們也是順序電連接的；來自上位機的二進制數(shù)字控制信號Vdig引至所述數(shù)據(jù)緩沖器輸入端，從運算電路輸出的參考電壓Vref引至所述PWM控制電路的相應輸入端。
同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型直流電壓源的優(yōu)點在于它不僅體積小、效率高和精度高，而且調(diào)節(jié)方便，人機接口友好，使用靈活。


圖1所示是本實用新型直流電壓源的整體原理框圖；圖2是所述電壓源DC/DC升壓變換電路20的原理電路圖；圖3是本實用新型電壓源數(shù)字控制電路60的原理電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合各附圖所示最佳實施例對本實用新型的數(shù)字控制可調(diào)直流電壓源作進一步詳述所述電壓源如圖1所示，包括AC/DC變換電路10、DC/DC升壓變換電路20及其PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制電路40，以及濾波采樣電路30，它們順序電連接，尤其是，還包括連接至所述PWM控制電路40的數(shù)字控制電路60，該數(shù)字控制電路60又包括數(shù)據(jù)緩沖器61(D1)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器63(N3)和運算電路64(N4)、65(N5)，它們也是順序電連接的；來自上位機的二進制數(shù)字控制信號Vdig引至所述數(shù)據(jù)緩沖器61(D1)輸入端，從運算電路的65(N5)輸出的參考電壓Vref引至所述PWM控制電路40的調(diào)制器41(N1)相應輸入端。
本實用新型電壓源的AC/DC變換電路10采用傳統(tǒng)的開關(guān)電源，此處不再贅敘。所述DC/DC升壓變換電路20，是現(xiàn)有技術(shù)常見的BOOST電路，參見圖2，包括儲能電感L01，開關(guān)晶體管VT1、整流二極管VD1、PWM調(diào)制器N1以及濾波器C01。N1工作于一定頻率下，輸出一系列矩形脈沖電壓來驅(qū)動VT1，使其處于開關(guān)狀態(tài)，此處選用f＝100KHz。VT1與VD1輪流導通，所得到的方波經(jīng)C01濾波為直流電壓；R02、R03對輸出電壓采樣，采樣所得信號Vsam與N1的2腳參考電壓Vref進行比較，比較結(jié)果通過N1內(nèi)部處理后，用來改變驅(qū)動VT1的電壓脈沖寬度，使VT1的導通/關(guān)斷時間比改變，從而使輸出電壓隨之改變，達到控制目的。所述升壓變換電路20輸入電壓直流20伏，輸出電壓為直流30至140伏可調(diào)整。
所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換器N3及電壓放大器N4、模擬減法器N5實現(xiàn)從數(shù)字信號Vdig到恰當?shù)哪M控制信號Vref的形成，如圖3所示。所述數(shù)字控制電路60中，數(shù)據(jù)緩沖器61(D1)不少于6位二進制數(shù)的輸出線連接至數(shù)/模轉(zhuǎn)換器63(N3)的相應輸入端，該數(shù)/模轉(zhuǎn)換器63(N3)的輸出端Io又連接至電壓放大器64(N4)的反相輸入端“-”，該電壓放大器64(N4)的輸出端除經(jīng)電阻R01反饋至本身的輸入端“-”之外，還經(jīng)電阻R02接至模擬減法器65(N5)的反相輸入端“-”，所述模擬減法器65(N5)的同相輸入端“+”則經(jīng)電阻R03接+5V電源和經(jīng)電阻R04接地，該模擬減法器65(N5)的輸出端除經(jīng)電阻R05反饋至本身的輸入端“-”之外，又經(jīng)電阻R06接至PWM控制電路40的調(diào)制器41(N1)的Vref輸入端。
所述數(shù)據(jù)緩沖器61(D1)適應輸入數(shù)字控制電壓Vdig的數(shù)據(jù)格式，采用8位二進制數(shù)的“反相緩沖器”芯片，在本實用新型的最佳實施例中使用了日本國TOSHIBA的TC4049BP芯片。所述PWM控制電路40的調(diào)制器41(N1)采用電壓控制型PWM芯片，具體地說，是ONSEMI公司的TL494芯片。設(shè)定其外圍電路參數(shù)，令其在f＝100KHz左右固定頻率下工作，由輸入的參考電壓Vref控制作脈沖寬度調(diào)制。該芯片價格便宜，可靠性高，參考電壓Vref可以從外部給定。所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換器63(N3)使用的是美國NATIONALSEMICONDUCTOR公司DAC 0808八位芯片。
本實用新型的設(shè)計方案和實現(xiàn)方法可應用于需要不同功率和電壓的場合，需要提高電壓精度的場合可以選擇位數(shù)更多的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。本實用新型是一種簡單可靠、實用性強、變換效率高的電源裝置。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字控制可調(diào)直流電壓源，包括AC/DC變換電路(10)、DC/DC升壓變換電路(20)及其PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制電路(40)，以及濾波采樣電路(30)，它們順序電連接；其特征是還包括連接至所述PWM控制電路(40)的數(shù)字控制電路(60)，該數(shù)字控制電路(60)又包括數(shù)據(jù)緩沖器(61，D1)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(63，N3)和運算電路(64，N4)、(65，N5)，它們也是順序電連接的；來自上位機的二進制數(shù)字控制信號Vdig引至所述數(shù)據(jù)緩沖器(61，D1)輸入端，從運算電路的(65，N5)輸出參考電壓Vref引至所述PWM控制電路(40)的調(diào)制器(41，N1)相應輸入端。
2.按照權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制可調(diào)直流電壓源，其特征在于所述數(shù)字控制電路(60)中，數(shù)據(jù)緩沖器(61，D1)不少于6位二進制數(shù)的輸出線連接至數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(63，N3)的相應輸入端，該數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(63，N3)的輸出端Io又連接至運算電路的電壓放大器(64，N4)的反相輸入端“-”，該電壓放大器(64，N4)的輸出端除經(jīng)電阻R01反饋至本身的輸入端“-”之外，還經(jīng)電阻R02接至模擬減法器(65，N5)的反相輸入端“-”，所述模擬減法器(65，N5)的同相輸入端“+”則經(jīng)電阻R03接+5V電源和經(jīng)電阻R04接地，該模擬減法器(65，N5)的輸出端除經(jīng)電阻R05反饋至本身的輸入端“-”之外，又經(jīng)電阻R06接至PWM控制電路(40)的調(diào)制器(41，N1)的Vref輸入端。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字控制可調(diào)直流電壓源，其特征在于所述數(shù)據(jù)緩沖器(61，D1)適應輸入數(shù)字控制電壓Vdig的數(shù)據(jù)格式，采用8位二進制數(shù)的“反相緩沖器”芯片。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字控制可調(diào)直流電壓源，其特征在于所述PWM控制電路(40)的調(diào)制器(41，N1)采用電壓控制型PWM芯片，設(shè)定其外圍電路參數(shù)令其在f＝100KHz左右固定頻率下工作，由輸入的參考電壓Vref控制作脈沖寬度調(diào)制。
專利摘要一種數(shù)字控制可調(diào)直流電壓源，包括AC/DC變換電路10、DC/DC升壓變換電路20及其PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制電路40，以及濾波采樣電路30，它們順序電連接，尤其是，還包括連接至所述PWM控制電路40的數(shù)字控制電路60，該數(shù)字控制電路60又包括數(shù)據(jù)緩沖器61(D1)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器63(N3)和運算電路64(N4)、65(N5)，它們也是順序電連接的；來自上位機的二進制數(shù)字控制信號V
文檔編號H02M7/02GK2571060SQ0227304
公開日2003年9月3日 申請日期2002年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月4日
發(fā)明者嚴百平, 李勁松 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司