一種降壓型直流開關穩壓電源的制作方法

本實用新型屬于直流穩壓電源技術領域，尤其涉及一種降壓型直流開關穩壓電源。

背景技術：

由于電子技術的特性，電子設備對電源電路的要求就是能夠提供持續穩定、滿足負載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩定的直流電能。提供這種穩定的直流電能的電源就是直流穩壓電源。直流穩壓電源在電源技術中占有十分重要的地位。

穩壓電源的分類方法繁多，按調整管的工作狀態分有線性穩壓電源和開關穩壓電源。線性穩定電源有一個共同的特點就是它的功率器件調整管工作在線性區，靠調整管之間的電壓降來穩定輸出。該類電源優點是穩定性高，紋波小，可靠性高，易做成多路，輸出連續可調的成品。線性穩壓電源的缺點是體積大、較笨重、效率相對較低。

與線性穩壓電源不同的一類穩壓電源就是開關型直流穩壓電源，它的電路型式主要有單端反激式，單端正激式、半橋式、推挽式和全橋式。開關電源的優點是體積小，重量輕，穩定可靠。缺點相對于線性電源來說紋波較大。目前絕大部分開關穩壓電源輸出紋波達到150mV，輸出紋波大；同時，轉換效率僅為80％，轉換效率較低，并且電壓調整率為5％，輸出電壓不穩定。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種體積小，重量輕，電源輸出紋波小，轉換效率高，且輸出電壓較為穩定，同時具有過流保護功能和負載識別功能的降壓型直流開關穩壓電源。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種降壓型直流開關穩壓電源，包括兩路輸入電壓，還包括單片機模塊、降壓芯片模塊、控制電路供電模塊、AD數據采樣模塊、反饋回路模塊和負載識別模塊；所述兩路輸入電壓分別連接控制電路供電模塊和降壓芯片模塊，所述控制電路供電模塊為系統供電，所述降壓芯片模塊用于輸出電壓；所述反饋回路模塊分別連接降壓芯片模塊、輸出電壓和AD數據采樣模塊；所述負載識別模塊連接AD數據采樣模塊；所述AD數據采樣模塊連接單片機模塊；所述單片機模塊連接降壓芯片模塊。

在上述的降壓型直流開關穩壓電源中，所述單片機模塊采用MSP430單片機，用于控制所述降壓芯片模塊。

在上述的降壓型直流開關穩壓電源中，所述降壓芯片模塊選用LM5117芯片。

在上述的降壓型直流開關穩壓電源中，所述控制電路供電模塊采用LM317芯片，提供3.3V電壓。

在上述的降壓型直流開關穩壓電源中，所述AD數據采樣模塊采用高精度低功耗16位模數轉換器ADS1118。

在上述的降壓型直流開關穩壓電源中，所述反饋回路模塊包括硬件反饋和軟件反饋；所述硬件反饋是從輸出電壓引出電壓分壓后接入所述LM5117芯片的FB口進行反饋；所述軟件反饋是單片機模塊輸出的不同占空比的PWM波，經低通濾波之后得到的直流電壓，通過所述LM5117芯片的FB口對開關管的導通時間進行控制。

在上述的降壓型直流開關穩壓電源中，所述負載識別模塊采用REF3030芯片提供負載識別模塊的3V基準電壓，REF3030芯片的輸入電壓由控制電路供電模塊提供。

而且，單片機模塊可根據AD數據采樣模塊得到的輸出電壓的大小通過PID算法確定輸出PWM波的占空比從而控制降壓芯片模塊。

而且，降壓芯片模塊帶有模擬電流監視器的同步降壓控制器。

而且，控制電路供電模塊采用LM317芯片提供3.3V電壓。

而且，AD數據采樣模塊使用了高精度的低功耗16位模數轉換器ADS1118的兩個采樣通道采樣輸出電壓和負載識別模塊的電壓，同時使用了單片機的片內10位AD配合降壓芯片模塊輸出電流實現過流保護功能。

而且，反饋回路模塊具有硬件反饋，即從輸出端引出電壓分壓后直接接入LM5117芯片FB口進行反饋，還具有軟件反饋，即單片機模塊輸出的不同占空比的PWM波，經低通濾波之后會得到一個直流電壓，該電壓通過LM5117芯片反饋端口FB對開關管的導通時間進行控制。

而且，負載識別模塊采用REF3030芯片提供負載識別模塊的3V基準電壓，REF3030芯片的輸入電壓由控制電路供電模塊提供。

本實用新型的有益效果是：體積小，重量輕，電源輸出紋波小于50mV，轉換效率高達91％，電壓調整率達0.2％，輸出電壓較為穩定，同時具有過流保護的功能和負載識別的功能，可輸出與檢測到負載大小對應的電壓。

附圖說明

圖1為本實用新型一個實施例結構示意圖；

圖2為本實用新型一個實施例系統框圖；

圖3為本實用新型一個實施例降壓芯片模塊電路圖；

圖4為本實用新型一個實施例控制電路供電模塊電路圖；

圖5為本實用新型一個實施例AD數據采樣模塊電路圖；

圖6為本實用新型一個實施例流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的實施方式進行詳細描述。

所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。

下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本實用新型的不同結構。為了簡化本實用新型的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本實用新型。此外，本實用新型可以在不同例子中重復參考數字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此外，本實用新型提供了各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其它工藝的可應用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。

本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有規定和限定，術語“相連”“連接"應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于相關領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。

本實施例采用如下技術方案：一種降壓型直流開關穩壓電源，包括兩路輸入電壓，還包括單片機模塊、降壓芯片模塊、控制電路供電模塊、AD數據采樣模塊、反饋回路模塊和負載識別模塊；所述兩路輸入電壓分別連接控制電路供電模塊和降壓芯片模塊，所述控制電路供電模塊為系統供電，所述降壓芯片模塊用于輸出電壓；所述反饋回路模塊分別連接降壓芯片模塊、輸出電壓和AD數據采樣模塊；所述負載識別模塊連接AD數據采樣模塊；所述AD數據采樣模塊連接單片機模塊；所述單片機模塊連接降壓芯片模塊。

進一步，所述單片機模塊采用MSP430單片機，用于控制所述降壓芯片模塊。

進一步，所述降壓芯片模塊選用LM5117芯片。

進一步，所述控制電路供電模塊采用LM317芯片，提供3.3V電壓。

進一步，所述AD數據采樣模塊采用高精度低功耗16位模數轉換器ADS1118。

進一步，所述反饋回路模塊包括硬件反饋和軟件反饋；所述硬件反饋是從輸出電壓引出電壓分壓后接入所述LM5117芯片的FB口進行反饋；所述軟件反饋是單片機模塊輸出的不同占空比的PWM波，經低通濾波之后得到的直流電壓，通過所述LM5117芯片的FB口對開關管的導通時間進行控制。

更進一步，所述負載識別模塊采用REF3030芯片提供負載識別模塊的3V基準電壓，REF3030芯片的輸入電壓由控制電路供電模塊提供。

如圖1所示，一種降壓型直流開關穩壓電源，包括單片機模塊，降壓芯片模塊，控制電路供電模塊，AD數據采樣模塊，反饋回路模塊，負載識別模塊及它們之間的級聯。

如圖2所示，輸入電壓幅值范圍為13.6V～17.6V，分為兩路。一路給LM5117芯片用以輸出穩定電壓，并在電壓輸出端引出反饋電壓以保持輸出穩定。另一路由LM317降壓至3.3V后給系統供電。

如圖2所示，ADS1118采集反饋回路1的電壓信號2和反饋回路2的電壓信號3后送至MSP430單片機，LM5117模擬電流監視器從CM輸出電流，圖3中SMA連接MSP430單片機片內ADC進行采樣，如圖2所示，4為反饋回路3，MSP430產生占空比可調的PWM波，經過低通濾波產生直流電壓，連接到LM5117的FB引腳，進而輸出所需求的電壓幅值。如圖2所示，通過將輸出電壓用電阻分壓得到電壓1，連接到LM5117芯片的FB引腳，實現硬件反饋。

如圖4所示，控制電路供電模塊采用LM317芯片提供3.3V電壓。

如圖5所示，與p1連接的是圖2中電壓信號2，與p2連接的是圖2中電壓信號3，與p3連接的是圖2中的4。圖5中①為MSP430單片機的IO，SCLK，DIN，p3均連接到單片機IO口。

如圖6所示，MSP430單片機監視反饋回路1和硬件反饋部分共同實現穩定輸出電壓的功能。MSP430單片機監視反饋回路2實現負載識別的功能，端口可外接電阻R(1KΩ～10KΩ)作為負載，電源根據通過測量端口識別電阻R的阻值，確定輸出電壓MSP 430單片機監視反饋回路3實現過流保護的功能，當MSP430單片機檢測到反饋回路3采樣電壓對應的電流大于3.2A時，向連接LM5117的RES和RAMP引腳的IO口輸出高電平，從而使LM5117停止工作，輸出電壓為0。

MSP430單片機監視反饋回路1和反饋回路2時PWM波占空比的計算采用位置式PID算法。

本實施例以降壓控制器芯片和MOS場效應管為核心器件，以Buck型DC-DC電路為依托，采用脈寬調制技術(PWM)，通過控制開關管的導通與關斷來達到電壓轉換輸出的目的。電源在輸入額定直流電壓16V的情況下，輸出額定電壓5V，額定電流3A，具有效率高，輸出噪聲紋波小的優點，具有過流保護功能，同時帶有負載識別端口，可輸出與檢測到的負載大小對應的電壓，具有較高的實用價值。

應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現有技術。

雖然以上結合附圖描述了本實用新型的具體實施方式，但是本領域普通技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，可以對這些實施方式做出多種變形或修改，而不背離本實用新型的原理和實質。本實用新型的范圍僅由所附權利要求書限定。