專利名稱：數(shù)字直調(diào)直流穩(wěn)調(diào)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)穩(wěn)壓電源，尤其涉及一種由單片機(jī)控制的數(shù)字直調(diào)直流穩(wěn)調(diào)壓電源。
背景技術(shù)：
隨著科技發(fā)展，對(duì)電源要求越來越高。目前，公知的有線性直流穩(wěn)壓電源和開關(guān)型直流 穩(wěn)壓電源。線性直流穩(wěn)壓電源用工頻變壓器降壓，工頻整流濾波，再用調(diào)整管調(diào)節(jié)輸出電壓。 它的輸出電壓始終跟隨基準(zhǔn)電壓，與電路控制關(guān)系不大，所以輸出電壓穩(wěn)定，紋波小，質(zhì)量 高。但它的電壓調(diào)整管工作在線性區(qū)域，流過與負(fù)載相同電流，調(diào)整的電壓越大，功耗也越 大，效率很低。另它工作于工頻，變壓器大，濾波難，占空間，笨重。開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源 則與此相反，它直接把工電整流濾波，用高頻開關(guān)進(jìn)行DC/AC功率逆變，高頻變壓器變壓， 高頻整流濾波，輸出直流電壓。它工作頻率高，體積小，重量輕，且功率變換器件工作于開 關(guān)狀態(tài)，功耗小，效率高，穩(wěn)定可靠，它代表了電源發(fā)展方向。但它控制信號(hào)取自高頻整流 濾波后側(cè)，因檢測在前，控制在后，非正常電壓須經(jīng)一段時(shí)間(視濾波時(shí)間常數(shù)而定)方能 恢復(fù)正常，輸出電壓相對(duì)紋波較大，兩種電源均有不理想之處。另外不管那種穩(wěn)壓電源它們 還存在著共同一個(gè)問題，那就是都依賴一個(gè)基準(zhǔn)電壓組件，用它的電壓模擬量作為穩(wěn)壓和調(diào) 壓的比較基準(zhǔn)，它不僅限制了電源的調(diào)壓范圍，而且調(diào)壓時(shí)必須人工貼機(jī)操作，通過改變分 壓電阻大小才能達(dá)到調(diào)壓目的，這對(duì)需要異地調(diào)壓場合(如探月衛(wèi)星當(dāng)?shù)貌坏疥柟庑枰{(diào)低 部分電壓讓其休眠這個(gè)場合)，無疑是個(gè)大的缺陷。綜上所述，怎樣設(shè)計(jì)出既具有開關(guān)電源的 體積小、重量輕、效率高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，又具有象線性電源那樣輸出電壓穩(wěn)定、紋 波小、質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，并可異地任意調(diào)節(jié)電壓，這樣一種電源，就是本發(fā)明要?jiǎng)?chuàng)新的電源。

發(fā)明內(nèi)容
這種電源就是本發(fā)明要公開的數(shù)字直調(diào)直流穩(wěn)調(diào)壓電源。它是PWM開關(guān)電源，單片機(jī)控 制，用中心電壓數(shù)字量做穩(wěn)調(diào)壓比較基準(zhǔn)。主控信號(hào)是高頻脈沖信號(hào)，峰值模數(shù)轉(zhuǎn)換，逐個(gè) 脈沖瞬時(shí)控制。有多路高頻可控整流電路，輸出電壓成同一倍率遞減，由輸出電壓決定選通， 但主控信號(hào)均由匝數(shù)最多那一整流線圈端點(diǎn)取出，用大檔量來模擬小檔量控制以確?？刂凭?度。副控信號(hào)取自輸出端直流，定時(shí)巡査A/D，輸出電壓與中心電壓相比較，以它們差值確 定微移開關(guān)頻率，稍改脈沖占空比，以糾正系統(tǒng)誤差。這樣， 一種理想的直流穩(wěn)調(diào)壓電源終 于實(shí)現(xiàn)了。
具體技術(shù)方案是
結(jié)構(gòu)上除了外裝輸入端接線柱和輸出端(+ )、(一)接線柱外，在內(nèi)部兩組接線柱間， 設(shè)主電路有電源開關(guān)、電源濾波電路、工頻整流濾波電路、PWM功率逆變器、高頻整流濾 波電路、直流輸出開關(guān)。設(shè)控制電路有中心控制器、保護(hù)電路。還設(shè)供各電路正常正作的 工作電源。它們之間連接是由輸入端接線柱接入電網(wǎng)交流電，通過電源開關(guān)(S)、電源濾 波電路后，由工頻整流濾波電路獲得直流高壓，接入PWM功率逆變器，在中心控制器的控制
下，以高頻開關(guān)進(jìn)行DC/AC功率變換，再經(jīng)高頻整流濾波電路獲取穩(wěn)定直流電壓，通過直流 輸出開關(guān)(SW)，由輸出端接線柱輸出直流電壓，保護(hù)電路則保證整機(jī)安全工作。數(shù)字直調(diào)直 流穩(wěn)調(diào)壓電源，其特點(diǎn)在于采用單片機(jī)(微處理器)做中心控制器。其特點(diǎn)在于功率逆 變器中的高頻變壓器次級(jí)有多組整流線圈，各組整流線圈匝數(shù)由該線圈與匝數(shù)最多那一線圈
所感應(yīng)脈沖峰值電壓的比值為Mi (i=l、 2……)決定的，Mi《1。線圈有高電位出現(xiàn)的端點(diǎn)為
熱端，否則為冷端， 一線圈有兩個(gè)熱端的其中點(diǎn)(或公共端)則為冷端，所有冷端與公共端
相連，接輸出端(一)接線柱。其特點(diǎn)在于各整流線圈熱端分別接上可控整流器，單片機(jī) 根據(jù)輸出電壓不同有選擇地由相應(yīng)端口輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制相應(yīng)可控整流器整流。"高頻取樣" 電路一端接匝數(shù)最多那一整流線圈熱端，另一端對(duì)地引出主控信號(hào)，其特點(diǎn)在于主控信號(hào) 是高頻脈沖信號(hào)。"直流取樣"電路一端在直流輸出開關(guān)(SW)前引出，另一端對(duì)地引出副控 信號(hào)，副控信號(hào)是直流信號(hào)，由單片機(jī)A/D口輸入。以上兩種取樣電路，其特點(diǎn)在于必須 調(diào)整其信號(hào)分壓電阻大小，使所控電壓數(shù)字量與實(shí)際電壓完全一致。具體方法是讓數(shù)字直 調(diào)直流穩(wěn)調(diào)壓電源工作，先調(diào)節(jié)直流取樣電路中的直流分壓電阻大小，使機(jī)器所顯示的電壓 理論值與實(shí)測的真實(shí)值完全一致， 一經(jīng)調(diào)定，直流分壓電阻的大小再不能改變；再調(diào)節(jié)高頻 取樣電路中的高頻分壓電阻大小，使機(jī)器所顯示的電壓理論值與中心電壓值(V0)完全一致， 讓單片機(jī)記下此時(shí)脈沖的峰值Vm0、脈寬P0、中心電壓V0， 一經(jīng)調(diào)定，高頻分壓電阻的大小 再不能改變。其特點(diǎn)在于高頻脈沖信號(hào)要進(jìn)行峰值模數(shù)轉(zhuǎn)換。本發(fā)明人發(fā)明的"高頻峰值 模數(shù)轉(zhuǎn)換"發(fā)明專利(專利號(hào)021478201)里所述的直比模數(shù)轉(zhuǎn)換器就能實(shí)現(xiàn)該功能。當(dāng)采 用"直比模數(shù)轉(zhuǎn)換器"進(jìn)行峰值模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，"直比模數(shù)轉(zhuǎn)換器"的"采樣脈沖輸入"口接高 電位，使它處于連續(xù)工作狀態(tài)，"信號(hào)輸入"口接入由"高頻取樣"電路輸出的高頻脈沖信號(hào)， 經(jīng)內(nèi)部各電壓比較器與各檔基準(zhǔn)電壓比較，比較結(jié)果作為后級(jí)觸發(fā)器的輸入信號(hào)，"峰記錄信 號(hào)輸入"口輸入峰記錄脈沖信號(hào)，該信號(hào)是高頻脈沖信號(hào)經(jīng)延時(shí)后形成，內(nèi)部觸發(fā)器在峰記 錄信號(hào)到來時(shí)刻記錄下各電壓比較器的比較結(jié)果，用與門判斷出峰值所對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓序號(hào)， 再用邏輯門把基準(zhǔn)電壓序號(hào)譯成16進(jìn)制脈沖峰值數(shù)字量，由數(shù)據(jù)口 "D0、 Dl……D7"輸出， 并行或并/串轉(zhuǎn)換成串行或與標(biāo)準(zhǔn)輸出相異或比較后由單片機(jī)相應(yīng)端口接入，"送數(shù)請(qǐng)求"口 輸出送數(shù)請(qǐng)求脈沖至單片機(jī)一端口，采用外部中斷或查詢辦法，讀入脈沖峰值模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。
采用高頻控制對(duì)輸出有均衡作用當(dāng)有單個(gè)突變脈沖輸入，隨即控制，其持續(xù)時(shí)間極短，這 與后面濾波電路的濾波時(shí)間比較，實(shí)微乎其微，它不易改變輸出電壓，確保輸出電壓穩(wěn)定； 另對(duì)正、負(fù)半個(gè)單位模數(shù)轉(zhuǎn)換誤差，由于在濾波時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)正誤差和負(fù)誤差機(jī)率相等，經(jīng) 濾波正、負(fù)半個(gè)單位模數(shù)轉(zhuǎn)換誤差相抵消，保證了模數(shù)轉(zhuǎn)換精度，提高電源質(zhì)量。當(dāng)相對(duì)于 匝數(shù)最多那一穩(wěn)壓線圈做穩(wěn)壓時(shí)，單片機(jī)所讀入的脈沖峰值Vm，與單片機(jī)內(nèi)存的輸出脈沖寬 度P相乘，乘積VmXP與中心電壓(V0)相對(duì)應(yīng)的籍屋紫_#相比較，^^屋;nVm0XP0，當(dāng) VmXP〉遠(yuǎn)定賞f時(shí)，調(diào)節(jié)脈寬P變小，當(dāng)VmXP〈^^屋紫f時(shí)，調(diào)節(jié)脈寬P變大，其特點(diǎn)在 于由單片機(jī)CCP口輸出脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，控制PWM開關(guān)通斷時(shí)間比，達(dá)到穩(wěn)調(diào)壓目的。
調(diào)壓、定時(shí)穩(wěn)壓及開關(guān)機(jī)信號(hào)由"外調(diào)"設(shè)備輸出至單片機(jī)相應(yīng)端口，其特點(diǎn)在于也可依
靠異地通信辦法由單片機(jī)通信口輸入，實(shí)現(xiàn)異地定時(shí)穩(wěn)調(diào)壓。當(dāng)相對(duì)于匝數(shù)最多那一穩(wěn)壓線
圈做調(diào)壓時(shí)，原中心電壓VO，峰值VmO，脈寬PO，現(xiàn)中心電壓調(diào)至V1時(shí)，峰值Vml，脈寬Pl, 根據(jù)V1:V(^ VmlXPl:Vm0XP0，有Pl=VmOXPOX Vl/VO，用脈寬為Pl的PWM信號(hào)輸出控制就能 達(dá)到調(diào)壓到V1目的。其特點(diǎn)在于在穩(wěn)壓調(diào)壓過程中不是用基準(zhǔn)電壓模擬量而是直接用中心 電壓數(shù)字量作為電壓比較基準(zhǔn)。當(dāng)相對(duì)于不是匝數(shù)最多的其他穩(wěn)壓線圈做調(diào)壓時(shí)，單片機(jī)根 據(jù)中心電壓Vo選通相應(yīng)一路可控整流器整流，中心電壓VO按該整流線圈所對(duì)應(yīng)的峰值電壓 比例系數(shù)Mi,把VO折算成匝數(shù)最多那一整流線圈所對(duì)應(yīng)的中心電壓，作為PWM的控制電壓， 即Vj=VO/Mi，其特點(diǎn)在于這種用大檔量來模擬小檔量控制，以提高控制精度。單片機(jī)對(duì)輸 入的直流副控信號(hào)定時(shí)巡査進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，所獲電壓Vt， 一路去顯示電路顯示輸出電壓'另 一路折算成匝數(shù)最多那一整流線圈所對(duì)應(yīng)的輸出電壓Vt/Mi，并與相對(duì)于匝數(shù)最多那一整流線 圈的理論中心電壓Vj做比較，其特點(diǎn)在于以比較結(jié)果AVj-Vj — Vt/Mi來微移開關(guān)頻率(調(diào) 頻)，稍改脈沖占空比，以糾正系統(tǒng)誤差。單片機(jī)還根據(jù)調(diào)壓需要或定時(shí)開關(guān)機(jī)指令，由特定 端口輸出控制信號(hào)關(guān)斷或開啟直流輸出開關(guān)(SW)，單片機(jī)還擔(dān)負(fù)了整機(jī)電路安全保護(hù)，并有 余力開發(fā)其他任務(wù)，控制全面、靈活。
數(shù)字直調(diào)直流穩(wěn)調(diào)壓電源體積小、重量輕、功率大、效率高、電壓穩(wěn)定、紋波小、質(zhì)量 高，且穩(wěn)調(diào)一體，輸入電壓范圍大，調(diào)壓范圍廣，可異地任調(diào)壓，是數(shù)字化信息時(shí)代的理想 電源。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
圖1是直比模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它由本發(fā)明人發(fā)明的"高頻峰值模數(shù)轉(zhuǎn)換"發(fā)明專利(專利號(hào) 021478201)提供的。
圖2是數(shù)字直調(diào)直流穩(wěn)調(diào)壓電源原理框圖。
圖3是數(shù)字直調(diào)直流穩(wěn)調(diào)壓電源一實(shí)施例電原理圖。為簡明起見，與圖相關(guān)的保護(hù)電路 待后添加。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)就圖3實(shí)施例闡明數(shù)字直調(diào)直流穩(wěn)調(diào)壓電源
具體實(shí)施例方式
它是一種PWM開關(guān)穩(wěn)壓電源，在結(jié)構(gòu)上除了外裝輸入端接線柱和輸出端(+ )、(一)接
線柱外，在內(nèi)部兩組接線柱間，設(shè)主電路有電源開關(guān)、電源濾波電路、工頻整流濾波電路、 PWM功率逆變器、高頻整流濾波電路、直流輸出開關(guān)。設(shè)控制電路有中心控制器、保護(hù)電 路。還設(shè)供各電路正常正作的工作電源。它們之間連接是由輸入端接線柱接入電網(wǎng)交流電， 通過電源開關(guān)(S)、電源濾波電路后，由工頻整流濾波電路獲得直流高壓，接入PWM功率逆
變器，在中心控制器的控制下，以高頻開關(guān)進(jìn)行DC/AC功率變換，再經(jīng)高頻整流濾波電路獲 取穩(wěn)定直流電壓，通過直流輸出開關(guān)(SW)，由輸出端接線柱輸出直流電壓，保護(hù)電路則保證 整機(jī)安全工作。其中，采用PIC16F877單片機(jī)(微處理器)做中心控制器。功率逆變器中的 高頻變壓器B次級(jí)有L1、 L2、 L3三組整流線圈，各組整流線圈相位相同，匝數(shù)由該線圈與匝 數(shù)最多那一線圈Ll所感應(yīng)脈沖峰值電壓的比值為Mi(i^、2、3)決定的，Mi《l,Ml/M2:M2/M3二10 >1;線圈有高電位出現(xiàn)的端點(diǎn)(A、 B、 C)為熱端，否則為冷端，所有冷端與公共端相連， 接輸出端(一)接線柱。Ll、 L2、 L3整流線圈熱端A、 B、 C分別接上可控開關(guān)Kl、 K2、 K3， 三開關(guān)另一端相連接整流二極管D陽極，D陰極接高頻濾波器。單片機(jī)根據(jù)輸出電壓不同從 EO、 El、 E2三端口中選擇一對(duì)應(yīng)口 (如EO口)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，選擇K1、 K2、 K3三開關(guān)中的一 個(gè)開關(guān)(如K3開關(guān))閉合，整流器D整流。由R1、 Rwl串接成"高頻取樣"電路，Rl上端接 匝數(shù)最多那一整流線圈L1熱端A點(diǎn)，電位器Rwl中心滑頭對(duì)地引出主控信號(hào)，它是高頻脈沖 信號(hào)。由R2、 Rw2串接組成"直流取樣"電路，R2上端從直流輸出開關(guān)(SW)前引出，電位 器Rw2中心滑頭對(duì)地引出副控信號(hào)，它是直流信號(hào)，由單片機(jī)RAO口 (A/D口)輸入。以上兩 種取樣電路，必須調(diào)整電位器，改變信號(hào)分壓電阻大小，使所控電壓數(shù)字量與實(shí)際電壓完全 一致。具體方法是讓數(shù)字直調(diào)直流穩(wěn)調(diào)壓電源工作，先調(diào)節(jié)電位器Rw2，使機(jī)器所顯示的電 壓理論值與實(shí)測的真實(shí)值完全一致， 一經(jīng)調(diào)定，電位器Rw2分壓電阻的大小再不能改變。再 調(diào)節(jié)電位器Rwl，使機(jī)器所顯示的電壓理論值與中心電壓值(VO)完全一致，讓單片機(jī)記下此 時(shí)脈沖的峰值VmO、脈寬PO、中心電壓VO， 一經(jīng)調(diào)定，電位器Rwl分壓電阻的大小再不能改 變。高頻脈沖信號(hào)用"直比模數(shù)轉(zhuǎn)換器"進(jìn)行峰值模數(shù)轉(zhuǎn)換。"直比模數(shù)轉(zhuǎn)換器"的"采樣脈 沖輸入"口接高電位，使它處于連續(xù)工作狀態(tài)，"信號(hào)輸入"口接入由Rwl取出的高頻脈沖信
號(hào)，經(jīng)內(nèi)部各電壓比較器與各檔基準(zhǔn)電壓比較，比較結(jié)果作為后級(jí)觸發(fā)器的輸入信號(hào)，"峰記
錄信號(hào)輸入"口輸入峰記錄脈沖信號(hào)，該信號(hào)是高頻脈沖信號(hào)經(jīng)R、 C組成延時(shí)電路延時(shí)后形 成。內(nèi)部觸發(fā)器在峰記錄信號(hào)到來時(shí)刻記錄下各電壓比較器的比較結(jié)果，用與門判斷出峰值 所對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓序號(hào)，再用邏輯門把基準(zhǔn)電壓序號(hào)譯成16進(jìn)制脈沖峰值數(shù)字量，由數(shù)據(jù)口 "D0、 Dl……D"輸出至單片機(jī)RDO、 RD1……RD7相應(yīng)端口并行輸入。"送數(shù)請(qǐng)求"口輸出送 數(shù)請(qǐng)求脈沖至單片機(jī)外部中斷口 RBO,單片機(jī)在送數(shù)請(qǐng)求脈沖到來時(shí)刻中斷，讀入峰值模數(shù)轉(zhuǎn) 換數(shù)據(jù)。當(dāng)相對(duì)于匝數(shù)最多Ll做穩(wěn)壓時(shí)，單片機(jī)把所讀入的脈沖峰值Vm,與單片機(jī)內(nèi)存的
輸出脈沖寬度P相乘，乘積vmxp與中心電壓(vo)相對(duì)應(yīng)的惹i賞，目比較，穩(wěn)屋;nvmo
XP0，當(dāng)VmXP〉^^定^"f時(shí)，調(diào)節(jié)脈寬P變小，當(dāng)VmXP〈^^屋;Ti時(shí)，調(diào)節(jié)脈寬P變大， 由單片機(jī)RC2口 (CCP1口)輸出脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，控制PWM開關(guān)IGBT通斷時(shí)間比，達(dá) 到穩(wěn)壓目的。調(diào)壓、定時(shí)穩(wěn)壓及開關(guān)機(jī)信號(hào)由"外調(diào)"設(shè)備輸出至單片機(jī)相應(yīng)端口。"外調(diào)" 設(shè)備有"方式"、"定時(shí)"、"調(diào)壓"、"確定"功能按鈕，調(diào)節(jié)信號(hào)由單片機(jī)RB1、 RB2、 RB3、 RB4 口對(duì)應(yīng)輸入。RB1、 RB2、 RB3、 RB4 口兼做顯示電路各字顯示開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出口 ，并與單片 機(jī)RA2、 RA5口、 74LS164和數(shù)字顯示板構(gòu)成掃描顯示電路。V0還可通過RS232、 MAX232、單 片機(jī)RC6 (TX)、 RC7 (RX) 口構(gòu)成串行異步通信輸入，實(shí)現(xiàn)異地定時(shí)穩(wěn)調(diào)壓。當(dāng)相對(duì)于匝數(shù)最 多L1線圈調(diào)壓時(shí)，原中心電壓VO，峰值VmO，脈寬PO，現(xiàn)中心電壓調(diào)至V1時(shí)，峰值Vml,脈 寬P1，根據(jù)Vl:VO=VmlXPl:VmOXPO，有Pl=VmOXPOXVl/VO，用脈寬為Pl的PWM信號(hào)輸出控 制就能達(dá)到調(diào)壓到V1目的。實(shí)現(xiàn)了在穩(wěn)壓調(diào)壓過程中不用基準(zhǔn)電壓模擬量而是直接用中心電 壓數(shù)字量作為電壓比較基準(zhǔn)。當(dāng)相對(duì)于不是匝數(shù)最多的L2、 L3線圈調(diào)壓時(shí)，單片機(jī)根據(jù)中心 電壓VO (如7.5V)選通相應(yīng)一路(K3閉合)整流器D整流，中心電壓VO按該整流線圈所對(duì) 應(yīng)的峰值電壓比例系數(shù)Mi (Mi=0.01)，把V0折算成匝數(shù)最多那一整流線圈L1所對(duì)應(yīng)的中心 電壓，作為PWM的控制電壓，即Vj=VO/Mi (Vj=750V)，這樣用大檔量來模擬小檔量控制，以 提高控制精度。單片機(jī)對(duì)輸入的直流副控信號(hào)定時(shí)巡査進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，所獲電壓Vt，在單片 機(jī)內(nèi)， 一路去顯示電路顯示輸出電壓，另一路折算成匝數(shù)最多那一整流線圈L1所對(duì)應(yīng)的輸出 電壓Vt/Mi,并與相對(duì)于Ll線圈整流濾波的理論中心電壓Vj比較，用結(jié)果AVj二Vj—Vt/Mi 來微移開關(guān)頻率(調(diào)頻)，稍改脈沖占空比，以糾正系統(tǒng)誤差。單片機(jī)還根據(jù)調(diào)壓需要或定時(shí) 開關(guān)機(jī)指令，由RC3 口輸出控制信號(hào)關(guān)斷或開啟直流輸出開關(guān)(SW), RC3也是輸出指示燈信 號(hào)輸出口。單片機(jī)還擔(dān)負(fù)了整機(jī)電路安全保護(hù)(為簡明保護(hù)電路另布)，并有余力開發(fā)其他任 務(wù)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字直調(diào)直流穩(wěn)調(diào)壓電源；它是一種PWM開關(guān)穩(wěn)壓電源，在結(jié)構(gòu)上除了外裝輸入端接線柱和輸出端(+)、(-)接線柱外，在內(nèi)部兩組接線柱間，設(shè)主電路有電源開關(guān)、電源濾波電路、工頻整流濾波電路、PWM功率逆變器、高頻整流濾波電路、直流輸出開關(guān)；設(shè)控制電路有中心控制器、保護(hù)電路；還設(shè)供各電路正常正作的工作電源；它們之間連接是由輸入端接線柱接入電網(wǎng)交流電，通過電源開關(guān)(S)、電源濾波電路后，由工頻整流濾波電路獲得直流高壓，接入PWM功率逆變器，在中心控制器的控制下，以高頻開關(guān)進(jìn)行DC/AC功率變換，再經(jīng)高頻整流濾波電路獲取穩(wěn)定直流電壓，通過直流輸出開關(guān)(SW)，由輸出端接線柱輸出直流電壓，保護(hù)電路則保證整機(jī)安全工作；數(shù)字直調(diào)直流穩(wěn)調(diào)壓電源，其特征是采用單片機(jī)(微處理器)做中心控制器；其特征是功率逆變器中的高頻變壓器次級(jí)有多組整流線圈，各組整流線圈匝數(shù)由該線圈與匝數(shù)最多那一線圈所感應(yīng)脈沖峰值電壓的比值為Mi(i＝1、2......)決定的，Mi≤1；其特征是各整流線圈分別接上可控整流器，單片機(jī)根據(jù)輸出電壓不同有選擇地由相應(yīng)端口輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制相應(yīng)可控整流器整流；“高頻取樣”電路一端接匝數(shù)最多那一整流線圈，另一端對(duì)地引出主控信號(hào)，其特征是主控信號(hào)是高頻脈沖信號(hào)；“直流取樣”電路一端在直流輸出開關(guān)(SW)前引出，另一端對(duì)地引出副控信號(hào)，副控信號(hào)是直流信號(hào)，由單片機(jī)A/D口輸入；以上兩種取樣電路，其特征是必須調(diào)整其信號(hào)分壓電阻大小，使所控電壓數(shù)字量與實(shí)際電壓完全一致；具體方法是讓數(shù)字直調(diào)直流穩(wěn)調(diào)壓電源工作，先調(diào)節(jié)直流取樣電路中的直流分壓電阻大小，使機(jī)器所顯示的電壓理論值與實(shí)測的真實(shí)值完全一致，一經(jīng)調(diào)定，直流分壓電阻的大小再不能改變，再調(diào)節(jié)高頻取樣電路中的高頻分壓電阻大小，使機(jī)器所顯示的電壓理論值與中心電壓值(V0)完全一致，讓單片機(jī)記下此時(shí)脈沖的峰值Vm0、脈寬P0、中心電壓V0，一經(jīng)調(diào)定，高頻分壓電阻的大小再不能改變；其特征是高頻脈沖信號(hào)要進(jìn)行峰值模數(shù)轉(zhuǎn)換；當(dāng)采用“直比模數(shù)轉(zhuǎn)換器”進(jìn)行峰值模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，“直比模數(shù)轉(zhuǎn)換器”的“采樣脈沖輸入”口接高電位，“信號(hào)輸入”口接入由“高頻取樣”電路輸出的高頻脈沖信號(hào)，“峰記錄信號(hào)輸入”口輸入峰記錄脈沖信號(hào)，該信號(hào)是高頻脈沖信號(hào)經(jīng)延時(shí)后形成，數(shù)據(jù)口“D0、D1......D7”輸出峰值模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并行或并/串轉(zhuǎn)換成串行或與標(biāo)準(zhǔn)輸出相異或比較后由單片機(jī)相應(yīng)端口接入，“送數(shù)請(qǐng)求”口輸出送數(shù)請(qǐng)求脈沖至單片機(jī)某端口；當(dāng)相對(duì)于匝數(shù)最多那一穩(wěn)壓線圈做穩(wěn)壓時(shí)，單片機(jī)所讀入的脈沖峰值Vm，與單片機(jī)內(nèi)存的輸出脈沖寬度P相乘，乘積Vm×P與中心電壓(V0)相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓常量相比較，穩(wěn)壓常量＝Vm0×P0，當(dāng)Vm×P＞穩(wěn)定常量時(shí)，調(diào)節(jié)脈寬P變小，當(dāng)Vm×P＜穩(wěn)壓常量時(shí)，調(diào)節(jié)脈寬P變大，其特征是由單片機(jī)CCP口輸出脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，控制PWM開關(guān)通斷時(shí)間比，達(dá)到穩(wěn)調(diào)壓目的；調(diào)壓、定時(shí)穩(wěn)壓及開關(guān)機(jī)信號(hào)由“外調(diào)”設(shè)備輸出至單片機(jī)相應(yīng)端口，其特征是也可依靠異地通信辦法由單片機(jī)通信口輸入，實(shí)現(xiàn)異地定時(shí)穩(wěn)調(diào)壓；當(dāng)相對(duì)于匝數(shù)最多那一穩(wěn)壓線圈做調(diào)壓時(shí)，原中心電壓V0，峰值Vm0，脈寬P0，現(xiàn)中心電壓調(diào)至V1時(shí)，峰值Vm1，脈寬P1，根據(jù)V1∶V0＝Vm1×P1∶Vm0×P0，有P1＝Vm0×P0×V1/V0，用脈寬為P1的PWM信號(hào)輸出控制就能達(dá)到調(diào)壓到V1目的；其特征是在穩(wěn)壓調(diào)壓過程中不是用基準(zhǔn)電壓模擬量而是直接用中心電壓數(shù)字量作為電壓比較基準(zhǔn)；當(dāng)相對(duì)于不是匝數(shù)最多的其他穩(wěn)壓線圈做穩(wěn)壓或調(diào)壓時(shí)，單片機(jī)根據(jù)中心電壓V0選通相應(yīng)一路可控整流器整流，中心電壓V0按該整流線圈所對(duì)應(yīng)的峰值電壓比例系數(shù)Mi，把V0折算成匝數(shù)最多那一整流線圈所對(duì)應(yīng)的中心電壓，作為PWM的控制電壓，即Vj＝V0/Mi，其特征是這種用大檔量來模擬小檔量控制，以提高控制精度；單片機(jī)對(duì)輸入的直流副控信號(hào)定時(shí)巡查進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，所獲電壓Vt，一路去顯示電路顯示輸出電壓，另一路折算成匝數(shù)最多那一整流線圈所對(duì)應(yīng)的輸出電壓Vt/Mi，并與相對(duì)于匝數(shù)最多那一整流線圈的理論中心電壓Vj做比較，其特征是以比較結(jié)果ΔVj＝Vj-Vt/Mi來微移開關(guān)頻率(調(diào)頻)，稍改脈沖占空比，以糾正系統(tǒng)誤差；單片機(jī)還根據(jù)調(diào)壓需要或定時(shí)開關(guān)機(jī)指令，由特定端口輸出控制信號(hào)關(guān)斷或開啟直流輸出開關(guān)(SW)，單片機(jī)還擔(dān)負(fù)了整機(jī)電路安全保護(hù)，并有余力開發(fā)其他任務(wù)。
全文摘要
公開一種數(shù)字直調(diào)直流穩(wěn)調(diào)壓電源。它是PWM開關(guān)電源，單片機(jī)控制，用中心電壓數(shù)字量做穩(wěn)調(diào)壓比較基準(zhǔn)。主控信號(hào)是高頻脈沖信號(hào)，峰值模數(shù)轉(zhuǎn)換，逐個(gè)脈沖瞬時(shí)控制。有多路高頻可控整流電路，輸出電壓成同一倍率遞減，由輸出電壓決定選通，但主控信號(hào)均由匝數(shù)最多那一整流線圈端點(diǎn)取出，用大檔量來模擬小檔量控制以確保控制精度。副控信號(hào)取自輸出端直流，定時(shí)巡查A/D，輸出電壓與中心電壓相比較，以它們差值確定微移開關(guān)頻率，稍改脈沖占空比，以糾正系統(tǒng)誤差。該電源體積小、重量輕、功率大、效率高、電壓穩(wěn)定、紋波小、質(zhì)量高，且穩(wěn)調(diào)一體，廣范圍異地任調(diào)壓，是數(shù)字化信息時(shí)代的理想電源。
文檔編號(hào)G05F1/10GK101340152SQ20081013602
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月2日
發(fā)明者劉祖武 申請(qǐng)人:劉祖武