專利名稱：智能型輸出電壓可調的電源適配器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種家用電器和辦公設備的供電設備，具體來說，涉及一種智能
型輸出電壓可調的電源適配器。
背景技術：
隨著個人數碼設備與筆記本電腦的普及，外供電源也成了必備物品。通常每個個 人數碼產品與筆記本電腦都會提自己專有的電源適配器，但是這樣浪費資源，有時候電源 適配器因為不好區分，往往會因為接錯而燒毀辦公設備或者家用電器。雖然，現在也有一些 通用電源適配器，主要是通過手工調節電子元件參數獲得需要的供電電壓和電流，這種控 制技術存在明顯的缺陷，控制不靈活，而且沒法準確知道調節出的數值，也容易導致燒壞設 備或者供電不足，使用不安全，缺乏人性化。
實用新型內容針對以上不足，本實用新型提供了一種智能型輸出電壓可調的電源適配器，它能 夠通過簡單的操作獲得精確的輸出電壓，使用安全，更加人性化。 智能型輸出電壓可調的電源適配器，包括用于將交流電轉換成直流電的開關電源 電路，以及與所述開關電源電路連接的供電回路，所述供電回路包括輸出線和輸出轉換頭， 供電回路還包括單片機主控電路，所述單片機主控電路接入到開關電源電路，智能控制開 關電源電路的電壓輸出。 所述開關電源電路包括用于濾除輸入交流電中的EMI干擾雜波的EMI濾波電路； 用于將交流電轉換成直流電的全橋整流電路；在P麗控制下將整流出來的直流電轉換成用 戶所需的電壓的開關變壓器；用于濾除開關變壓器輸出的直流電的紋波的次級整流濾波電 路；通過改變P麗信號的頻率控制開關變壓器變換出不同電壓值的輸出電壓的P麗控制電 路；用于將次級反饋和前級P麗控制隔離防止信號干擾到前級P麗控制開關變壓器進行變 壓器變換的光耦反饋控制電路。 所述單片機主控電路包括用于連接開關電源電路，提供主控MCU工作電壓、電壓 采樣和電流采用信號，以及接收主控MCU電壓調整控制和過流過壓保護控制信號的控制接 口 ；用于綜合按鍵調整電路、電壓采樣和電流采用的信號，發送電壓調整信號的主控MCU; 用于提供主控MCU穩定工作電壓的MCU供電電路；用于控制不同的M0S導通，改變P麗反饋 端電阻阻值來控制開關電源電路電壓輸出的電壓調整電路；用于輸入不同輸出電壓電壓值 到主控MCU的按鍵調節電路；用于將開關電源電路的輸出電壓反饋給主控MCU的電壓采樣 電路；用于將開關電源電路的輸出電流反饋給主控MCU的電流采樣電路。 所述單片機主控電路還包括用于顯示輸出電壓的電壓值的顯示電路，所述顯示電 路連接到主控MCU。 所述輸出轉換頭含有反饋電阻Rf ，所述反饋電阻Rf —端連接到光耦反饋控制電 路的RX端，另一端連接到次級整流濾波電路的GND端，用于控制電壓輸出。[0009] 本實用新型智能型輸出電壓可調的電源適配器通過單片機主控電路，可以控制關 變壓器實現輸出電壓范圍更廣，輸出電壓值精度更高，另外通過在輸出轉換頭連接反饋電 阻Rf，可以實現自感應輸出電壓調節，從而有效保證外部設備的供電；此外，通過顯示電路 實時顯示輸出電壓，可以有效避免誤接造成設備的損壞，更加安全和人性化。
圖1為本實用新型電源適配器的系統框架圖； 圖2為本實用新型電源適配器的開關電源電路原理圖； 圖3為本實用新型電源適配器的單片機主控電路原理圖； 圖4為本實用新型電源適配器輸出轉換頭的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行進一步闡述。 如圖1 、 2和3所示，本實用新型的智能型輸出電壓可調的電源適配器包括用于將 交流電轉換成直流電的開關電源電路，以及與所述開關電源電路連接的供電回路。 開關電源電路包括用于濾除輸入交流電中的EMI干擾雜波的EMI濾波電路11 ; 用于將交流電轉換成直流電的全橋整流電路12 ;在P麗控制下將整流出來的直流電轉換成 用戶所需的電壓的開關變壓器13 ;用于濾除開關變壓器輸出的直流電的紋波的次級整流 濾波電路14 ;通過改變P麗信號的頻率控制開關變壓器變換出不同電壓值的輸出電壓的 P麗控制電路15 ;用于將次級反饋和前級P麗控制隔離防止信號干擾到前級P麗控制開關 變壓器進行變壓器變換的光耦反饋控制電路16。 供電回路包括輸出線21、輸出轉換頭22和單片機主控電路，單片機主控電路接入 到開關電源電路，智能控制開關電源電路的電壓輸出。單片機主控電路包括用于連接開關 電源電路，提供主控MCU工作電壓、電壓采樣和電流采用信號，以及接收主控MCU電壓調整 控制和過流過壓保護控制信號的控制接口 23 ;用于綜合按鍵調整電路、電壓采樣和電流采 用的信號，發送電壓調整信號的主控MCU25 ;用于提供主控MCU穩定工作電壓的MCU供電電 路29 ;用于控制不同的M0S導通，改變P麗反饋端電阻阻值來控制開關電源電路電壓輸出 的電壓調整電路24 ;用于輸入不同輸出電壓電壓值到主控MCU的按鍵調節電路20 ;用于將 開關電源電路的輸出電壓反饋給主控MCU的電壓采樣電路27;用于將開關電源電路的輸出 電流反饋給主控MCU的電流采樣電路28 ;用于顯示輸出電壓的電壓值的顯示電路26。 這樣每次調整出電壓的電壓值的時候，只需要通過按鍵調節電路20輸入電壓值 的數值，就可以實現主控MCU25控制電壓的輸出。 其中，開關電源電路的EMI濾波電路包括共模電感Ll與X電容組成低通濾波器， 用于抑制外界高頻干擾信號進入內部電路；全橋整流電路利用DB1對輸入AC交流電壓整流 轉換成DC直流電壓；開關變壓器通過T1對高電壓和低電壓實行隔離，符合安全規范；P麗 控制電路的U1通過PIN6電流采樣和PIN2的電壓控制信號改變P麗的占空比，實現輸出電 壓的控制；光耦反饋控制電路的U3采樣輸出電壓后通過0P1為Ul提供一個電壓控制信號； 次級輸出濾波電路通過共模電感L2抑制高頻信號對外部設備干擾，U4通過采樣Q6的Vds 電壓在Ql關閉時開通Q6來實現同步整流。[0020] 供電回路的輸出線21采用標注的DC輸出線，輸出轉換頭22為DC轉換頭，單片機 主控電路包括控制接口 23是開關電源電路和單片機主控電路的接口，其中CTL是調節輸 出電壓P麗反饋控制線，PRO是單片機保護信號輸出線，I-IN是電流采樣線，VIN是電壓采 樣線；MCU供電電路29將VIN輸入的直流電變換成穩定的VCC，給智能芯片MCU提供電源， 其中DZ1是VCC過壓保護，R33、R34組成輸出電壓采樣反饋，C5、C11濾除紋波，D3隔離二極 管，Ll為儲能電感，D2為續流二極管，Ql電壓調整開關管；按鍵調整電路20由Sl、 S2、 R6、 R27、 R23、 R29組成，Sl， S2為用戶選擇功能按鈕，R23、 R29上拉偏置電阻，R26、 R27為限流 隔離電阻；顯示電路26為三位數碼顯示電路，它由R25、R46、R47、R48、R45、R44、R35、R52、 R49、R51、R50、三位共陰極數碼管、U2、Q14、Q15和Q16組成，其中Q14、Q15和Q16作為陽極 驅動分別用單片機控制I/O 口 Pin21、 Pin22和Pin23驅動，R30、 R31和R32為三個驅動管 的限流電阻，顯示串并轉換由U2實現，將單片機從I/O 口 Pinl7、 Pinl8輸出的8位串行數 據轉換為8位并行數據，R48、 R45、 R44、 R35、 R52、 R49、 R51、 R50為限流電阻；電流采樣電路 28由運算U5A(LM358)、放大反饋電阻R20及外圍R17、 R18、 R19、 R21、 C7、 C12、 Cll、單片機 A/D 口 Pin7組成，R17、R18分壓線路將電流信號減半，Cll、C7和C12中頻濾波，R21隔離電 阻，R20放大反饋，R19運放正端對地偏置電阻，Pin7實現放大后的電流信號采樣；電壓采樣 電路24由R15、R16、C3、單片機A/D 口 Pin2組成，其中，R15、R16電壓信號串聯分壓到單片 機I/O可以接受的安全電壓，C3濾波電容，Pin2實現采樣電壓；電壓調整電路24由8個開 關M0S(M1 M8)及外圍驅動電阻、單片機控制I/O 口 Pin2 Pin6、 PinlO Pinl2組成， 其中Rl R8是開關電源部分電壓反饋調整電阻，通過單片機在控制I/O 口 Pin2 Pin6、 PinlO Pinl2輸出不同的電平組合，從而改變反饋電阻的阻值，例如Pin2輸出"l"驅動 Ml導通，可使R8電阻通過控制接口的RX腳反饋到開關電源的P麗控制部分；主控MCU電 路25核心單片機PIC16FXXX及外圍復位電路C4、 R24組成。 如圖4所示，本實用新型還可以在上述輸出電壓可調的電源適配器基礎上，在每 一個輸出轉換頭分別增加一個對應的反饋電阻Rf ，反饋電阻Rf —端連接到光耦反饋控制 電路的RX端，另一端連接到次級整流濾波電路的GND端，用于控制電壓輸出。 這種做法是將反饋電組直接做到輸出轉換頭上，圖中Vout+、 Vout-是輸出直流電 壓，Rf是電壓調節反饋電阻，例如DELL筆記本電腦使用的19. 5V轉換頭上內置的Rf電阻 值為3K。與市面上類似的實現方式相比，本產品將信號地GND和大電流地Vout-區分開來， 可以有效的避免地線串擾造成輸出電壓不夠精準，從而獲得更高的穩定性和精準度；該實 現方式簡單適用，成本低廉。
權利要求一種智能型輸出電壓可調的電源適配器，包括用于將交流電轉換成直流電的開關電源電路，以及與所述開關電源電路連接的供電回路，所述供電回路包括輸出線和輸出轉換頭，其特征在于，供電回路還包括單片機主控電路，所述單片機主控電路接入到開關電源電路，智能控制開關電源電路的電壓輸出。
2. 根據權利要求1所述的智能型輸出電壓可調的電源適配器，其特征在于，所述開關 電源電路包括用于濾除輸入交流電中的EMI干擾雜波的EMI濾波電路； 用于將交流電轉換成直流電的全橋整流電路；在P麗控制下將整流出來的直流電轉換成用戶所需的電壓的開關變壓器； 用于濾除開關變壓器輸出的直流電的紋波的次級整流濾波電路；通過改變P麗信號的頻率控制開關變壓器變換出不同電壓值的輸出電壓的P麗控制電路；用于將次級反饋和前級P麗控制隔離防止信號干擾到前級P麗控制開關變壓器進行變 壓器變換的光耦反饋控制電路。
3. 根據權利要求2所述的智能型輸出電壓可調的電源適配器，其特征在于，所述單片 機主控電路包括用于連接開關電源電路，提供主控MCU工作電壓、電壓采樣和電流采用信號，以及接收 主控MCU電壓調整控制和過流過壓保護控制信號的控制接口 ；用于綜合按鍵調整電路、電壓采樣和電流采用的信號，發送電壓調整信號的主控MCU ; 用于提供主控MCU穩定工作電壓的MCU供電電路；用于控制不同的MOS導通，改變P麗反饋端電阻阻值來控制開關電源電路電壓輸出的 電壓調整電路；用于輸入不同輸出電壓電壓值到主控MCU的按鍵調節電路； 用于將開關電源電路的輸出電壓反饋給主控MCU的電壓采樣電路； 用于將開關電源電路的輸出電流反饋給主控MCU的電壓采樣電路。
4. 根據權利要求3所述的智能型輸出電壓可調的電源適配器，其特征在于，所述單片 機主控電路還包括用于顯示輸出電壓的電壓值的顯示電路，所述顯示電路連接到主控MCU。
5. 根據權利要求2所述的智能型輸出電壓可調的電源適配器，其特征在于，所述輸出 轉換頭含有反饋電阻Rf，所述反饋電阻Rf—端連接到光耦反饋控制電路的RX端，另一端連 接到次級整流濾波電路的GND端，用于控制電壓輸出。
專利摘要本實用新型涉及一種利用單片機控制實現輸出電壓可調的電源適配器，它包括用于將交流電轉換成直流電的開關電源電路，以及與所述開關電源電路連接的供電回路。開關電源電路包括EMI濾波電路、全橋整流電路、開關變壓器、次級整流濾波電路、PWM控制電路和光耦反饋控制電路；供電回路包括輸出線、輸出轉換頭、顯示電路和單片機主控電路，單片機主控電路接入到開關電源電路，智能控制PWM控制電路的電壓輸出，另外還可以在不同轉換頭上配以不同阻值的反饋電阻，通過反饋電阻的不同實現PWM控制電路電壓輸出的可調。本實用新型可控輸出電壓范圍更廣，控制精度更高，另外，可以實現自感應輸出電壓調節，有效保證外部設備的供電，更加安全和人性化。
文檔編號H02M7/02GK201450455SQ20092006045
公開日2010年5月5日 申請日期2009年7月14日 優先權日2009年7月14日
發明者黃挺 申請人:黃挺