專利名稱：數字控制可調直流電壓源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及小功率直流電壓源，尤其是涉及用數字信號輸入來控制輸出直流電壓，使其大范圍可調整的電源裝置。
背景技術：
現有技術可調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，將其在比較環節中同采樣電壓Vsam相減，利用得到的誤差電壓ΔV進行調節。例如借助手動調節的電位器，或者用可調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，而且調節不方便，也不靈活。
發明內容
本實用新型的目的在于避免上述現有技術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方案來實現設計制造一種數字控制可調直流電壓源，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控制電路的數字控制電路，該數字控制電路又包括數據緩沖器、數/模轉換器和運算電路，它們也是順序電連接的；來自上位機的二進制數字控制信號Vdig引至所述數據緩沖器輸入端，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。
同現有技術相比較，本實用新型直流電壓源的優點在于它不僅體積小、效率高和精度高，而且調節方便，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字控制電路60的原理電路圖。
具體實施方式
以下結合各附圖所示最佳實施例對本實用新型的數字控制可調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的數字控制電路60，該數字控制電路60又包括數據緩沖器61(D1)、數/模轉換器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字控制信號Vdig引至所述數據緩沖器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采用傳統的開關電源，此處不再贅敘。所述DC/DC升壓變換電路20，是現有技術常見的BOOST電路，參見圖2，包括儲能電感L01，開關晶體管VT1、整流二極管VD1、PWM調制器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動VT1，使其處于開關狀態，此處選用f＝100KHz。VT1與VD1輪流導通，所得到的方波經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，比較結果通過N1內部處理后，用來改變驅動VT1的電壓脈沖寬度，使VT1的導通/關斷時間比改變，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伏可調整。
所述數/模轉換器N3及電壓放大器N4、模擬減法器N5實現從數字信號Vdig到恰當的模擬控制信號Vref的形成，如圖3所示。所述數字控制電路60中，數據緩沖器61(D1)不少于6位二進制數的輸出線連接至數/模轉換器63(N3)的相應輸入端，該數/模轉換器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)的輸出端除經電阻R01反饋至本身的輸入端“-”之外，還經電阻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“+”則經電阻R03接+5V電源和經電阻R04接地，該模擬減法器65(N5)的輸出端除經電阻R05反饋至本身的輸入端“-”之外，又經電阻R06接至PWM控制電路40的調制器41(N1)的Vref輸入端。
所述數據緩沖器61(D1)適應輸入數字控制電壓Vdig的數據格式，采用8位二進制數的“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。設定其外圍電路參數，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/模轉換器63(N3)使用的是美國NATIONALSEMICONDUCTOR公司DAC 0808八位芯片。
本實用新型的設計方案和實現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更多的數/模轉換器。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。
權利要求1.一種數字控制可調直流電壓源，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)的數字控制電路(60)，該數字控制電路(60)又包括數據緩沖器(61，D1)、數/模轉換器(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字控制信號Vdig引至所述數據緩沖器(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)的調制器(41，N1)相應輸入端。
2.按照權利要求1所述的數字控制可調直流電壓源，其特征在于所述數字控制電路(60)中，數據緩沖器(61，D1)不少于6位二進制數的輸出線連接至數/模轉換器(63，N3)的相應輸入端，該數/模轉換器(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)的輸出端除經電阻R01反饋至本身的輸入端“-”之外，還經電阻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“+”則經電阻R03接+5V電源和經電阻R04接地，該模擬減法器(65，N5)的輸出端除經電阻R05反饋至本身的輸入端“-”之外，又經電阻R06接至PWM控制電路(40)的調制器(41，N1)的Vref輸入端。
3.按照權利要求1或2所述的數字控制可調直流電壓源，其特征在于所述數據緩沖器(61，D1)適應輸入數字控制電壓Vdig的數據格式，采用8位二進制數的“反相緩沖器”芯片。
4.按照權利要求1或2所述的數字控制可調直流電壓源，其特征在于所述PWM控制電路(40)的調制器(41，N1)采用電壓控制型PWM芯片，設定其外圍電路參數令其在f＝100KHz左右固定頻率下工作，由輸入的參考電壓Vref控制作脈沖寬度調制。
專利摘要一種數字控制可調直流電壓源，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的數字控制電路60，該數字控制電路60又包括數據緩沖器61(D1)、數/模轉換器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 優先權日2002年9月4日
發明者嚴百平, 李勁松 申請人:深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司