專利名稱：一種開關(guān)電源數(shù)字控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及開關(guān)電源數(shù)字控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種開關(guān)電源數(shù)字控制
O
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的開關(guān)電源一般采用模擬控制的方式，模擬控制方式具有精度低、容易產(chǎn)生 溫漂、產(chǎn)品升級換代必須重新設(shè)計硬件以及不具備精確的故障定位和報警功能等缺點。近年來，出現(xiàn)了采用數(shù)字芯片的開關(guān)電源數(shù)字控制器，如專利號為 CN200410075502. 7的專利中公開了一種開關(guān)電源的數(shù)字控制方法，該方法中的數(shù)字控制單 元包括數(shù)字信號處理器、可編程邏輯器件、程序存儲器、隨機存儲器、看門狗、兩個晶振以及 模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。該數(shù)字控制單元通過復(fù)雜的數(shù)字電子器件的連接，達到了控制效果，但是 這種數(shù)字控制單元即控制器并沒有將數(shù)字控制方式的優(yōu)點完全發(fā)揮出來首先這種控制器 沒能實現(xiàn)精確的故障定位和報警功能，另外這種控制器也沒有實現(xiàn)數(shù)字通信功能。而現(xiàn)在 開關(guān)電源廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字化系統(tǒng)中，如果不能和其他通信設(shè)備實現(xiàn)通信，開關(guān)電源將 只能作為一個孤立的個體而存在，不能有效的融合到整個大系統(tǒng)中去。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種開關(guān)電源數(shù)字控制器。本實用新型的目的在于提供一種開關(guān)電源數(shù)字控制器，包括數(shù)字信號處理器單 元、數(shù)字通信單元、脈沖寬度調(diào)制PWM波驅(qū)動單元以及輔助電源。其中，所述數(shù)字信號處理器單元與開關(guān)電源上的傳感器相連，用于接收傳感器傳 送的反饋信號。其中，所述數(shù)字信號處理器單元與所述數(shù)字通信單元之間相連，用于雙方向傳輸 數(shù)字信號。其中，所述數(shù)字通信單元與上位機相連，用于雙方向傳輸串行數(shù)字信號。其中，所述輔助電源與所述數(shù)字信號處理器單元相連，用于給所述數(shù)字信號處理 器單元提供控制電。其中，所述輔助電源與所述PWM波驅(qū)動單元相連，用于給所述PWM波驅(qū)動單元提供 驅(qū)動電。其中，所述數(shù)字信號處理器單元用于將PWM波傳送給所述PWM波驅(qū)動單元。其中，所述PWM波驅(qū)動單元與開關(guān)電源上的功率器件相連，用于給開關(guān)電源上的 功率器件提供驅(qū)動信號。其中，所述數(shù)字信號處理器單元包括數(shù)字信號處理器、晶振、阻容外圍電路；數(shù)字信號處理器接收傳感器傳送的反饋信號，數(shù)字信號處理器接收輔助電源提供 的控制電，并將PWM波傳送給PWM波驅(qū)動單元，數(shù)字信號處理器與數(shù)字通信單元之間雙方向
3傳輸數(shù)字信號；數(shù)字信號處理器與晶振相連，并接收晶振所發(fā)送的固定頻率的時鐘信號；數(shù)字信號處理器與阻容外圍電路相連，阻容外圍電路給數(shù)字信號處理器提供電平 信號。其中，所述數(shù)字通信單元包括光電耦合器、串行總線轉(zhuǎn)換器；光電耦合器與串行總線轉(zhuǎn)換器相連，光電耦合器與數(shù)字信號處理器單元之間雙方 向傳輸數(shù)字信號，串行總線轉(zhuǎn)換器與上位機之間雙方向傳輸串行數(shù)字信號。本實用新型開關(guān)電源數(shù)字控制器以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了開關(guān)電源的全數(shù)字控制，該 控制器控制精度高，控制器與主電路完全電氣隔離，控制系統(tǒng)的可靠性高，且控制靈活，系 統(tǒng)升級方便，易于標準化；該控制器還可以和上位機之間實現(xiàn)雙向全雙工的串行數(shù)字通信， 很方便對開關(guān)電源進行遠程監(jiān)視和控制；另外該控制器不但與主電路之間完全電氣隔離， 而且該控制器還能夠和與之通信的上位機之間實現(xiàn)電氣隔離，提高了控制器的可靠性。使 用了該帶數(shù)字通信功能的開關(guān)電源數(shù)字控制器的開關(guān)電源應(yīng)用在當前的各種數(shù)字化系統(tǒng) 中，可以使開關(guān)電源更好的融合到整個系統(tǒng)中去。

圖1，為本實用新型開關(guān)電源數(shù)字控制器的電路原理圖；圖2，為數(shù)字信號處理器單元內(nèi)部的電路原理圖；圖3，為數(shù)字通信單元內(nèi)部的電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型提供一種開關(guān)電源數(shù)字控制器，應(yīng)用于開關(guān)電源數(shù)字控制技術(shù)領(lǐng)域， 其基本思路是本實用新型開關(guān)電源數(shù)字控制器包括數(shù)字信號處理器單元、數(shù)字通信單元、 脈沖寬度調(diào)制PWM波驅(qū)動單元以及輔助電源；該數(shù)字信號處理器單元接收傳感器傳送的反 饋信號，并與數(shù)字通信單元之間雙方向傳輸數(shù)字信號；數(shù)字通信單元與上位機雙方向傳輸 串行數(shù)字信號；輔助電源給數(shù)字信號處理器單元提供控制電，并給PWM波驅(qū)動單元提供驅(qū) 動電；數(shù)字信號處理器單元將PWM波傳送給PWM波驅(qū)動單元；PWM波驅(qū)動單元給開關(guān)電源上 的功率器件提供驅(qū)動信號，從而達到實現(xiàn)開關(guān)電源的全數(shù)字控制，保證了開關(guān)電源具有很 好的控制精度，很方便對開關(guān)電源進行遠程監(jiān)視和控制，提高了控制器的可靠性。為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。請參見圖1，為本實用新型開關(guān)電源數(shù)字控制器的電路原理圖，該開關(guān)電源數(shù)字控 制器包括數(shù)字信號處理器單元2、數(shù)字通信單元5、PWM(脈沖寬度調(diào)制)波驅(qū)動單元8、輔 助電源10。請參見圖2，為數(shù)字信號處理器單元2內(nèi)部的電路原理圖，該數(shù)字信號處理器單元 2包括數(shù)字信號處理器21、晶振23以及阻容外圍電路22。在本實用新型的具體實施例中選用的數(shù)字信號處理器21是TI (德州儀器)公司的型號為TMS320F2812的數(shù)字信號處理器，該型號的數(shù)字信號處理器包括中央處理器、有 數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、隨機存儲器、看門狗、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及能夠自動產(chǎn)生PWM波的事 件管理器等功能模塊。請參見圖3，為數(shù)字通信單元5內(nèi)部的電路原理圖，該數(shù)字通信單元5包括光電 耦合器31和串行總線轉(zhuǎn)換器33。在本實用新型的具體實施例中選用的光電耦合器型號為6N137，串行總線轉(zhuǎn)換器 的型號為MAX491。本實用新型開關(guān)電源數(shù)字控制器中數(shù)字信號處理器單元2與開關(guān)電源上的傳感 器用導(dǎo)線相連，數(shù)字信號處理器單元2接收傳感器傳送的反饋信號1 ；數(shù)字信號處理器單元 2與數(shù)字通信單元5之間用導(dǎo)線相連，數(shù)字信號處理器單元2與數(shù)字通信單元5之間雙方向 傳輸數(shù)字信號4 ；數(shù)字通信單元5與上位機之間用導(dǎo)線相連，數(shù)字通信單元5與上位機之間 雙方向傳輸串行數(shù)字信號6 ；輔助電源10與數(shù)字信號處理器單元2導(dǎo)線相連，輔助電源10 給數(shù)字信號處理器單元2提供控制電3 ；輔助電源10與PWM波驅(qū)動單元8之間導(dǎo)線相連， 輔助電源10給PWM波驅(qū)動單元8提供驅(qū)動電9 ；數(shù)字信號處理器單元2與PWM波驅(qū)動單元 8之間導(dǎo)線相連，數(shù)字信號處理器單元2將PWM波7傳送給PWM波驅(qū)動單元8 ；PWM波驅(qū)動 單元8與開關(guān)電源上的功率器件導(dǎo)線相連，PWM波驅(qū)動單元8給開關(guān)電源上的功率器件提 供驅(qū)動信號11。在本實用新型開關(guān)電源數(shù)字控制器的具體實施例中，數(shù)字信號處理器單元2是一 塊獨立的電路板，該電路板上包含數(shù)字信號處理器21、晶振23以及阻容外圍電路22。數(shù)字 信號處理器21是數(shù)字信號處理器單元2的核心，數(shù)字信號處理器21接收傳感器傳送的反 饋信號1，數(shù)字信號處理器21接收輔助電源10提供的控制電3，數(shù)字信號處理器21將PWM 波7傳送給PWM波驅(qū)動單元8，數(shù)字信號處理器21與數(shù)字通信單元5之間雙方向傳輸數(shù)字 信號4。在該電路板內(nèi)部，數(shù)字信號處理器21與晶振23之間用印制板上走線相連，數(shù)字信 號處理器21接收晶振23發(fā)送的固定頻率的時鐘信號25 ；數(shù)字信號處理器21與阻容外圍 電路22之間用印制板上走線相連，阻容外圍電路22給數(shù)字信號處理器21提供其工作所必 須的輔助電平信號24。在本實用新型開關(guān)電源數(shù)字控制器的具體實施例中，數(shù)字通信單元5是一塊獨立 的電路板，該電路板上包含光電耦合器31和串行總線轉(zhuǎn)換器33。光電耦合器31與數(shù)字信 號處理器單元2之間雙方向傳輸數(shù)字信號4，串行總線轉(zhuǎn)換器33與上位機之間雙方向傳輸 串行數(shù)字信號6。該電路板內(nèi)部，光電耦合器31與串行總線轉(zhuǎn)換器33之間用印制板上走線 相連。本實用新型開關(guān)電源數(shù)字控制器內(nèi)部的數(shù)字信號處理器單元2中的數(shù)字信號處 理器21接收開關(guān)電源傳感器傳送的反饋信號1，根據(jù)數(shù)字信號處理器21內(nèi)部預(yù)置在數(shù)據(jù)存 儲器中的開關(guān)電源的電流、電壓的給定值與反饋信號1相比較，再通過內(nèi)部預(yù)置在程序存 儲器中的算法，進行計算，并通過事件管理器產(chǎn)生一組PWM波7。數(shù)字信號處理器21將這一 組PWM波7傳送給PWM波驅(qū)動單元8，PWM波驅(qū)動單元8將PWM波7轉(zhuǎn)化為一組兩兩之間相 互隔離的驅(qū)動信號11，用來驅(qū)動開關(guān)電源上諸如MOSFET或IGBT等的功率器件。數(shù)字信號處理器單元2中的數(shù)字信號處理器21還可以將開關(guān)電源的一些當前運 行狀態(tài)，諸如電壓、電流、效率、或故障代碼等，通過數(shù)字信號4的形式傳送給數(shù)字通信單元5中的光電耦合器31，光電耦合器31將數(shù)字信號4轉(zhuǎn)化為與數(shù)字信號處理器21相互電氣 隔離的隔離數(shù)字信號32，光電耦合器31再將隔離數(shù)字信號32傳送給串行總線轉(zhuǎn)換器33， 串行總線轉(zhuǎn)換器33將隔離數(shù)字信號32轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號6，并將這些反映開關(guān)電源當前 運行狀態(tài)的串行數(shù)字信號6發(fā)送給上位機如PC(個人計算機)等。這些串行數(shù)字信號6被 上位機接收后，可以實時顯示開關(guān)電源的運行狀態(tài)，方便操作者對開關(guān)電源進行遠程監(jiān)視， 當開關(guān)電源發(fā)生故障時，該數(shù)字控制器可以將準確的故障代碼發(fā)送給上位機，便于故障定 位和故障排除。反過來，操作者也可以通過上位機將一些控制指令以串行數(shù)字信號6的形 式發(fā)送給數(shù)字通信單元5，數(shù)字通信單元5中的串行總線轉(zhuǎn)換器33將這些串行數(shù)字信號6 轉(zhuǎn)化隔離數(shù)字信號32，并傳送給光電耦合器31，光電耦合器31將隔離數(shù)字信號32轉(zhuǎn)化為 與上位機相互隔離的并且能夠被數(shù)字信號處理器單元2識別的數(shù)字信號4，并發(fā)送給數(shù)字 信號處理器單元2，數(shù)字信號處理器單元2中的數(shù)字信號處理器21接收到數(shù)字信號4后，根 據(jù)內(nèi)部預(yù)置在程序存儲器中的算法將數(shù)字信號4解算成控制指令，數(shù)字信號處理器21再根 據(jù)控制指令來控制開關(guān)電源的開機、關(guān)機的動作，或者修改開關(guān)電源輸出電壓的幅值等。為滿足數(shù)字信號處理器單元2中的數(shù)字信號處理器21的正常工作，數(shù)字信號處理 器單元2中還有一個晶振23給數(shù)字信號處理器21提供一個固定的數(shù)字時鐘25，另外數(shù)字 信號處理器單元2中還包括一個由電阻和電容構(gòu)成的阻容外圍電路22，該阻容外圍電路22 給數(shù)字信號處理器21提供其工作所必須的輔助電平信號24。輔助電源10給數(shù)字信號處理器單元2提供一路數(shù)字器件正常工作所需的控制電 3，并給PWM波驅(qū)動單元8提供產(chǎn)生驅(qū)動信號所需的多路驅(qū)動電9。另外，數(shù)字信號處理器單 元2所用的控制電3與PWM波驅(qū)動單元8所用的多路驅(qū)動電9都是兩兩之間相互電氣隔離 的。這樣可以保證控制器在電氣上與開關(guān)電源的主電路完全隔離，可以使控制器具有最高 的電氣可靠性。由以上可以看出，本實用新型開關(guān)電源數(shù)字控制器的技術(shù)方案是為了克服現(xiàn)有技 術(shù)中存在的控制器沒能實現(xiàn)精確的故障定位和報警功能，也沒有實現(xiàn)數(shù)字通信功能的缺 點，而提供一種開關(guān)電源數(shù)字控制器。該開關(guān)電源數(shù)字控制器使用一塊數(shù)字信號處理器單 元就可以實現(xiàn)包括數(shù)字信號處理器、可編程邏輯器件、程序存儲器、隨機存儲器、看門狗、兩 個晶振以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功能，另外該控制器通過一個帶光電耦合器的數(shù)字通信單元實現(xiàn) 了開關(guān)電源控制器的隔離供電串行通信。本實用新型開關(guān)電源數(shù)字控制器以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了開關(guān)電源的全數(shù)字控制，該 控制器控制精度高，控制器與主電路完全電氣隔離，控制系統(tǒng)的可靠性高，且控制靈活，系 統(tǒng)升級方便，易于標準化；該控制器還可以和上位機之間實現(xiàn)雙向全雙工的串行數(shù)字通信， 很方便對開關(guān)電源進行遠程監(jiān)視和控制；另外該控制器不但與主電路之間完全電氣隔離， 而且該控制器還能夠和與之通信的上位機之間實現(xiàn)電氣隔離，提高了控制器的可靠性。使 用了該帶數(shù)字通信功能的開關(guān)電源數(shù)字控制器的開關(guān)電源應(yīng)用在當前的各種數(shù)字化系統(tǒng) 中，可以使開關(guān)電源更好的融合到整個系統(tǒng)中去。對于本實用新型開關(guān)電源數(shù)字控制器，實現(xiàn)的形式是多種多樣的。凡在本實用新 型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種開關(guān)電源數(shù)字控制器，其特征在于，包括數(shù)字信號處理器單元、數(shù)字通信單元、脈沖寬度調(diào)制PWM波驅(qū)動單元以及輔助電源。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源數(shù)字控制器，其特征在于，所述數(shù)字信號處理器單元 與開關(guān)電源上的傳感器相連，用于接收傳感器傳送的反饋信號。
3.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源數(shù)字控制器，其特征在于，所述數(shù)字信號處理器單元 與所述數(shù)字通信單元之間相連，用于雙方向傳輸數(shù)字信號。
4.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源數(shù)字控制器，其特征在于，所述數(shù)字通信單元與上位 機相連，用于雙方向傳輸串行數(shù)字信號。
5.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源數(shù)字控制器，其特征在于，所述輔助電源與所述數(shù)字 信號處理器單元相連，用于給所述數(shù)字信號處理器單元提供控制電。
6.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源數(shù)字控制器，其特征在于，所述輔助電源與所述PWM波 驅(qū)動單元相連，用于給所述PWM波驅(qū)動單元提供驅(qū)動電。
7.所述數(shù)字信號處理器單元與所述PWM波驅(qū)動單元相連，所述數(shù)字信號處理器單元用 于將PWM波傳送給所述PWM波驅(qū)動單元。
8.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源數(shù)字控制器，其特征在于，所述PWM波驅(qū)動單元與開關(guān) 電源上的功率器件相連，用于給開關(guān)電源上的功率器件提供驅(qū)動信號。
9.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源數(shù)字控制器，其特征在于，所述數(shù)字信號處理器單元 包括數(shù)字信號處理器、晶振、阻容外圍電路；數(shù)字信號處理器接收傳感器傳送的反饋信號，數(shù)字信號處理器接收輔助電源提供的控 制電，并將PWM波傳送給PWM波驅(qū)動單元，數(shù)字信號處理器與數(shù)字通信單元之間雙方向傳輸 數(shù)字信號；數(shù)字信號處理器與晶振相連，并接收晶振所發(fā)送的固定頻率的時鐘信號；數(shù)字信號處理器與阻容外圍電路相連，阻容外圍電路給數(shù)字信號處理器提供電平信號。
10.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源數(shù)字控制器，其特征在于，所述數(shù)字通信單元包括 光電耦合器、串行總線轉(zhuǎn)換器；光電耦合器與串行總線轉(zhuǎn)換器相連，光電耦合器與數(shù)字信號處理器單元之間雙方向傳 輸數(shù)字信號，串行總線轉(zhuǎn)換器與上位機之間雙方向傳輸串行數(shù)字信號。
專利摘要本實用新型公開一種開關(guān)電源數(shù)字控制器，應(yīng)用于開關(guān)電源數(shù)字控制技術(shù)領(lǐng)域，包括數(shù)字信號處理器單元、數(shù)字通信單元、脈沖寬度調(diào)制PWM波驅(qū)動單元以及輔助電源；該數(shù)字信號處理器單元接收傳感器傳送的反饋信號，并與數(shù)字通信單元之間雙方向傳輸數(shù)字信號；數(shù)字通信單元與上位機雙方向傳輸串行數(shù)字信號；輔助電源給數(shù)字信號處理器單元提供控制電，并給PWM波驅(qū)動單元提供驅(qū)動電；數(shù)字信號處理器單元將PWM波傳送給PWM波驅(qū)動單元；PWM波驅(qū)動單元給開關(guān)電源上的功率器件提供驅(qū)動信號，從而達到實現(xiàn)開關(guān)電源的全數(shù)字控制，保證了開關(guān)電源具有很好的控制精度，很方便對開關(guān)電源進行遠程監(jiān)視和控制，提高了控制器的可靠性。
文檔編號G05B19/05GK201662709SQ201020156470
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者連林耀 申請人:深圳市愛美得科技有限公司