[发明专利]数字直调直流稳调压电源

摘要

公开一种数字直调直流稳调压电源。它是PWM开关电源，单片机控制，用中心电压数字量做稳调压比较基准。主控信号是高频脉冲信号，峰值模数转换，逐个脉冲瞬时控制。有多路高频可控整流电路，输出电压成同一倍率递减，由输出电压决定选通，但主控信号均由匝数最多那一整流线圈端点取出，用大档量来模拟小档量控制以确保控制精度。副控信号取自输出端直流，定时巡查A/D，输出电压与中心电压相比较，以它们差值确定微移开关频率，稍改脉冲占空比，以纠正系统误差。该电源体积小、重量轻、功率大、效率高、电压稳定、纹波小、质量高，且稳调一体，广范围异地任调压，是数字化信息时代的理想电源。

主权项

1.一种数字直调直流稳调压电源；它是一种PWM开关稳压电源，在结构上除了外装输入端接线柱和输出端(+)、(-)接线柱外，在内部两组接线柱间，设主电路有：电源开关、电源滤波电路、工频整流滤波电路、PWM功率逆变器、高频整流滤波电路、直流输出开关；设控制电路有：中心控制器、保护电路；还设供各电路正常正作的工作电源；它们之间连接是：由输入端接线柱接入电网交流电，通过电源开关(S)、电源滤波电路后，由工频整流滤波电路获得直流高压，接入PWM功率逆变器，在中心控制器的控制下，以高频开关进行DC/AC功率变换，再经高频整流滤波电路获取稳定直流电压，通过直流输出开关(SW)，由输出端接线柱输出直流电压，保护电路则保证整机安全工作；数字直调直流稳调压电源，其特征是：采用单片机(微处理器)做中心控制器；其特征是：功率逆变器中的高频变压器次级有多组整流线圈，各组整流线圈匝数由该线圈与匝数最多那一线圈所感应脉冲峰值电压的比值为Mi (i＝1、2......)决定的，Mi≤1；其特征是：各整流线圈分别接上可控整流器，单片机根据输出电压不同有选择地由相应端口输出驱动信号控制相应可控整流器整流；“高频取样”电路一端接匝数最多那一整流线圈，另一端对地引出主控信号，其特征是：主控信号是高频脉冲信号；“直流取样”电路一端在直流输出开关(SW)前引出，另一端对地引出副控信号，副控信号是直流信号，由单片机A/D口输入；以上两种取样电路，其特征是：必须调整其信号分压电阻大小，使所控电压数字量与实际电压完全一致；具体方法是：让数字直调直流稳调压电源工作，先调节直流取样电路中的直流分压电阻大小，使机器所显示的电压理论值与实测的真实值完全一致，一经调定，直流分压电阻的大小再不能改变，再调节高频取样电路中的高频分压电阻大小，使机器所显示的电压理论值与中心电压值(V0)完全一致，让单片机记下此时脉冲的峰值Vm0、脉宽P0、中心电压V0，一经调定，高频分压电阻的大小再不能改变；其特征是：高频脉冲信号要进行峰值模数转换；当采用“直比模数转换器”进行峰值模数转换时，“直比模数转换器”的“采样脉冲输入”口接高电位，“信号输入”口接入由“高频取样”电路输出的高频脉冲信号，“峰记录信号输入”口输入峰记录脉冲信号，该信号是高频脉冲信号经延时后形成，数据口“D0、D1......D7”输出峰值模数转换数据，并行或并/串转换成串行或与标准输出相异或比较后由单片机相应端口接入，“送数请求”口输出送数请求脉冲至单片机某端口；当相对于匝数最多那一稳压线圈做稳压时，单片机所读入的脉冲峰值Vm，与单片机内存的输出脉冲宽度P相乘，乘积Vm×P与中心电压(V0)相对应的稳压常量相比较，稳压常量＝Vm0×P0，当Vm×P＞稳定常量时，调节脉宽P变小，当Vm×P＜稳压常量时，调节脉宽P变大，其特征是：由单片机CCP口输出脉宽调制(PWM)信号，控制PWM开关通断时间比，达到稳调压目的；调压、定时稳压及开关机信号由“外调”设备输出至单片机相应端口，其特征是：也可依靠异地通信办法由单片机通信口输入，实现异地定时稳调压；当相对于匝数最多那一稳压线圈做调压时，原中心电压V0，峰值Vm0，脉宽P0，现中心电压调至V1时，峰值Vm1，脉宽P1，根据V1∶V0＝Vm1×P1∶Vm0×P0，有P1＝Vm0×P0×V1/V0，用脉宽为P1 的PWM信号输出控制就能达到调压到V1目的；其特征是：在稳压调压过程中不是用基准电压模拟量而是直接用中心电压数字量作为电压比较基准；当相对于不是匝数最多的其他稳压线圈做稳压或调压时，单片机根据中心电压V0选通相应一路可控整流器整流，中心电压V0按该整流线圈所对应的峰值电压比例系数Mi，把V0折算成匝数最多那一整流线圈所对应的中心电压，作为PWM的控制电压，即Vj＝V0/Mi，其特征是：这种用大档量来模拟小档量控制，以提高控制精度；单片机对输入的直流副控信号定时巡查进行模数转换，所获电压Vt，一路去显示电路显示输出电压，另一路折算成匝数最多那一整流线圈所对应的输出电压Vt/Mi，并与相对于匝数最多那一整流线圈的理论中心电压Vj做比较，其特征是：以比较结果ΔVj＝Vj-Vt/Mi来微移开关频率(调频)，稍改脉冲占空比，以纠正系统误差；单片机还根据调压需要或定时开关机指令，由特定端口输出控制信号关断或开启直流输出开关(SW)，单片机还担负了整机电路安全保护，并有余力开发其他任务。