电压控制装置及其系统的制作方法

本申请涉及电路技术领域，尤其涉及一种电压控制装置及其系统。

背景技术：

在现有技术电子开发系统中进行直流转直流的电源设计时，大多数情况是采用高压转低压的直流buck变换，但是如此设计的输出类型一般是恒压、恒流或恒压恒流输出。在实际应用中，有一些场合需要输出线性变化的直流电压，而一般的直流转直流设计方案无法满足线性变化。

技术实现要素：

本申请提供了一种电压控制装置及其系统，可以输出线性变化的电压信号。

第一方面，本申请提供了一种电压控制装置，所述电压控制装置包括：

运算放大器，所述运算放大器的第一输入端用于接收控制单元发送的控制信号；

反馈单元，所述运算放大器的输出端通过所述反馈单元与所述运算放大器的第二输入端连接；

dc-dc单元，所述反馈单元与所述运算放大器的输出端均与所述dc-dc单元的反馈端连接；

其中，所述反馈单元用于采集所述dc-dc单元的反馈端的反馈电压，并将所述反馈电压发送至运算放大器的第二输入端；

所述运算放大器用于根据所述反馈电压与所述控制信号输出调整信号至所述dc-dc单元的反馈端，以调整所述反馈端的反馈电压；

所述dc-dc单元用于根据反馈端的反馈电压调整输出端的输出电压，以使所述反馈端的反馈电压恢复至基准电压。

在一个实施例中，所述控制信号为脉冲宽度调制信号，所述电压控制装置还包括信号接收接口、第一电容和第一电阻，所述信号接收接口通过所述第一电阻与所述运算放大器的第一输入端连接，所述信号接收接口还通过所述第一电容接地，所述信号接收接口用于接收控制单元发送的控制信号。

在一个实施例中，所述反馈单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第二电容，所述第二电阻的一端与所述第三电阻的一端均与所述运算放大器的第二输入端连接，所述第三电阻的另一端和所述第五电阻的一端均与所述第二电容的一端连接，所述第五电阻的另一端、所述第二电容的另一端和所述第四电阻的一端均与所述运算放大器的输出端连接，所述第二电阻的另一端与所述第四电阻的另一端均接地。

在一个实施例中，所述第一输入端为反相输入端，所述第二输入端为同相输入端。

在一个实施例中，所述电压控制装置还包括第一二极管和第六电阻，所述运算放大器的输出端与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极通过第六电阻与所述dc-dc单元的反馈端连接。

在一个实施例中，所述电压控制装置还包括第三电容，所述dc-dc单元的电源端与所述第三电容的一端均与供电电源连接，所述第三电容的另一端接地。

在一个实施例中，所述dc-dc单元为非同步dc-dc单元，所述电压控制装置还包括输出接口、第一电感、第二二极管和第四电容，所述dc-dc单元的输出端与第二二极管的负极均与所述第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端与所述第四电容的一端均与所述输出接口连接，所述第二二极管的正极与所述第四电容的另一端接地，所述输出接口用于输出所述dc-dc单元的输出电压。

在一个实施例中，所述dc-dc单元为同步dc-dc单元，所述电压控制装置还包括输出接口、第一电感和第四电容，所述dc-dc单元的输出端与所述第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端与所述第四电容的一端均与所述输出接口连接，所述第四电容的另一端接地，所述输出接口用于输出所述dc-dc单元的输出电压。

第二方面，本申请还提供了一种电压控制系统，所述电压控制系统包括：控制单元与如上述实施例提供的电压控制装置；所述控制单元与所述电压控制装置连接，所述控制单元用于生成控制信号，并发送至所述电压控制装置。

在一个实施例中，所述控制单元用于生成幅值相同以及占空比不同的脉冲宽度调制信号。

本申请公开了一种电压控制装置及其系统，所述装置包括运算放大器，所述运算放大器的第一输入端用于接收控制单元发送的控制信号；反馈单元，所述运算放大器的输出端通过所述反馈单元与所述运算放大器的第二输入端连接；dc-dc单元，所述反馈单元与所述运算放大器的输出端均与所述dc-dc单元的反馈端连接；其中，所述反馈单元用于采集所述dc-dc单元的反馈端的反馈电压，并将所述反馈电压发送至运算放大器的第二输入端；所述运算放大器用于根据所述反馈电压与所述控制信号输出调整信号至所述dc-dc单元的反馈端，以调整所述反馈端的反馈电压；所述dc-dc单元用于根据反馈端的反馈电压调整输出端的输出电压，以使所述反馈端的反馈电压恢复至基准电压。通过上述电压控制装置可以实现输出线性变化的电压信号。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种电压控制装置的模块示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种电压控制装置的电路图；

图3是本申请实施例提供的另一种电压控制装置的电路图；

图4是本申请实施例提供的另一种电压控制装置的电路图；

图5是本申请实施例提供的另一种电压控制装置的电路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，图1是本申请的实施例提供的一种电压控制装置的模块示意图，如图1所示，该电压控制装置包括运算放大器10、反馈单元20和dc-dc单元30；

运算放大器10的第一输入端用于接收控制单元100发送的控制信号，运算放大器10用于接收控制信号；运算放大器10的输出端通过反馈单元20与运算放大器10的第二输入端连接；dc-dc单元30，反馈单元20与运算放大器10的输出端均与dc-dc单元30的反馈端连接。

其中，反馈单元20用于采集dc-dc单元30的反馈端的反馈电压，并将反馈电压发送至运算放大器10的第二输入端；运算放大器10用于根据反馈电压与控制信号输出调整信号至dc-dc单元30的反馈端，以调整反馈端的反馈电压；dc-dc单元30用于根据反馈端的反馈电压调整输出端的输出电压，以使反馈端的反馈电压恢复至基准电压。

其中，控制单元可以是外部的设备，控制单元用于发出控制信号至运算放大器，控制信号可以是用于控制dc-dc单元的反馈端的反馈电压的信号，示例性的，控制信号可以是直流电压信号。

运算放大器根据第一输入端的控制信号以及返回到第二输入端的dc-dc单元的反馈端的反馈电压进行运算，输出调整信号至dc-dc单元的反馈端，以使dc-dc单元的反馈端的反馈电压发生改变。

dc-dc单元为实现直流电压转直流电压的器件或电路，示例性的，dc-dc单元可以是dc-dc电源芯片。dc-dc单元主要是通过将反馈端的反馈电压与其内部的基准电压进行比较，如果反馈电压与基准电压不相同，dc-dc单元会调节其输出端的输出电压。

因此，根据dc-dc单元的特性，dc-dc单元的反馈端的反馈电压必须稳定在预设的基准电压，所以在dc-dc单元的反馈端的反馈电压发生变化后，dc-dc单元会调整其输出端的输出电压，根据dc-dc单元内部的调整机制，随着dc-dc单元的输出端的输出电压的变化，dc-dc单元的反馈端的反馈电压会逐渐恢复到预设的基准电压。在调整过程中，dc-dc单元的反馈端的反馈电压为一个持续变化的数值，直到dc-dc单元的输出端的输出电压调整至一定的电压值，dc-dc单元的反馈电压才会稳定至一个定值，即dc-dc单元的内部预设的基准电压。

运算放大器通过将反馈电压引入作为反馈，根据反馈电压和控制信号生成控制信号，可以使得dc-dc单元的反馈端的反馈电压依据前一个时刻的反馈电压进行变化，相应的dc-dc单元的输出电压也会依据前一个时刻的输出电压进行改变，而不会造成较大的改变，可以输出线性变化的电压。

在一个实施例中，运算放大器的第一输入端可以是反相输入端，第二输入端可以是同相输入端，将反馈电压作引入作为正反馈，运算放大器根据反馈电压与控制信号生成控制信号，发送到dc-dc单元的反馈端。

可选地，运算放大器的输出端与运算放大器的反相输入端连接。

可选地，控制信号可以是信号参数呈现线性变化的连续的信号，信号参数可以是对dc-dc单元的反馈端的反馈电压的变化产生影响的参数。如果控制信号是直流电压信号，控制信号可以是电压值从第一伏特线性变化至第二伏特的直流电压信号，通过输入信号参数呈现线性变化的连续的信号作为控制信号，可以从输入一侧控制dc-dc单元的输出电压的线性变化，增加输出电压的线性变化的平滑性。

在一个实施例中，控制信号为脉冲宽度调制信号，如图2所示，电压控制装置还包括信号接收接口p1、第一电容c1和第一电阻r1，信号接收接口p1通过第一电阻r1与运算放大器10的第一输入端连接，信号接收接口p1还通过第一电容c1接地，信号接收接口p1用于接收控制单元发送的控制信号。

其中，控制信号可以是幅值相同以及占空比不同的脉冲宽度调制信号。第一电容和第一电阻组成rc滤波器，信号接收接口作为电压控制装置的用于接收控制信号的接口，控制信号经过第一电容与第一电阻的处理后，会变成直流电压信号。

可选地，控制信号还可以是占空比呈线性变化的脉冲宽度调制信号。通过发送幅值相同以及占空比不同的脉冲宽度调制信号，再通过rc滤波器将脉冲宽度调制信号转换至直流电压信号，可以实现控制dc-dc单元的输出电压。

图3为本申请实施例提供的另一个电压控制装置的电路图，在一个实施例中，反馈单元包括第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5和第二电容c2，第二电阻r2的一端与第三电阻r3的一端均与运算放大器10的第二输入端连接，第三电阻r3的另一端和第五电阻r5的一端均与第二电容c2的一端连接，第五电阻r5的另一端、第二电容c2的另一端和第四电阻r4的一端均与运算放大器10的输出端连接，第二电阻r2的另一端与第四电阻r4的另一端均接地。

在一个实施例中，电压控制装置还包括第一二极管d1和第六电阻r6，运算放大器的输出端与第一二极管d1的正极连接，第一二极管d1的负极通过第六电阻r6与dc-dc单元30的反馈端fb连接。

相应地，反馈单元的第五电阻的另一端、第二电容的另一端、第四电阻的一端和第六电阻的另一端均与dc-dc单元30的反馈端fb连接，第二电阻r2的另一端与第四电阻r4的另一端均接地。

其中，通过设置第一二极管和第六电阻，可以使运算放大器10输出的调整信号单向传输至dc-dc单元的反馈端。

在一个实施例中，电压控制装置还包括第三电容c3，dc-dc单元30的电源端vin与第三电容c3的一端均与供电电源连接，第三电容c3的另一端接地。供电电源可以是直流供电电源。

dc-dc单元可以是非同步dc-dc单元或同步dc-dc单元，具体可以根据实际情况的需求选择非同步dc-dc单元或同步dc-dc单元。

在一个实施例中，如图4所示，dc-dc单元为非同步dc-dc单元，电压控制装置还包括输出接口p2、第一电感l1、第二二极管d2和第四电容c4，dc-dc单元30的输出端vout与第二二极管d2的负极均与第一电感l1的一端连接，第一电感l1的另一端与第四电容c4的一端均与输出接口p2连接，第二二极管d2的正极与第四电容c4的另一端接地，输出接口p2用于输出dc-dc单元30的输出电压。

在一个实施例中，如图5所示，dc-dc单元为同步dc-dc单元，电压控制装置还包括输出接口p2、第一电感l1和第四电容c4，dc-dc单元30的输出端与第一电感l1的一端连接，第一电感l1的另一端与第四电容c4的一端均与输出接口p2连接，第四电容c4的另一端接地，输出接口p2用于输出dc-dc单元的输出电压。

其中，第一电感可以是储存电感，输出接口可以与外部的负载连接，以使dc-dc单元的输出电压可以通过输出接口发送至外部的负载，示例性的，负载可以是电机，通过发送线性变化的输出电压至电机，可以使电机的转速发生线性的变化。

本申请实施例还提供一种电压控制系统，如图1所示，所述电压控制系统包括控制单元100和电压控制装置，所述控制单元与所述电压控制装置连接，所述控制单元用于生成控制信号，并发送至所述电压控制装置。

该电压控制装置包括运算放大器10、反馈单元20和dc-dc单元30；运算放大器10的第一输入端用于接收控制单元100发送的控制信号，运算放大器10用于接收控制信号；运算放大器10的输出端通过反馈单元20与运算放大器10的第二输入端连接；dc-dc单元30，反馈单元20与运算放大器10的输出端均与dc-dc单元30的反馈端连接。

其中，反馈单元20用于采集dc-dc单元30的反馈端的反馈电压，并将反馈电压发送至运算放大器10的第二输入端；运算放大器10用于根据反馈电压与控制信号输出调整信号至dc-dc单元30的反馈端，以调整反馈端的反馈电压；dc-dc单元30用于根据反馈端的反馈电压调整输出端的输出电压，以使反馈端的反馈电压恢复至基准电压。

其中，控制单元可以是外部的设备，控制单元用于发出控制信号至运算放大器，控制信号可以是用于控制dc-dc单元的反馈端的反馈电压的信号，示例性的，控制信号可以是直流电压信号。

运算放大器根据第一输入端的控制信号以及返回到第二输入端的dc-dc单元的反馈端的反馈电压进行运算，输出调整信号至dc-dc单元的反馈端，以使dc-dc单元的反馈端的反馈电压发生改变。

dc-dc单元为实现直流电压转直流电压的器件或电路，示例性的，dc-dc单元可以是dc-dc电源芯片。dc-dc单元主要是通过将反馈端的反馈电压与其内部的基准电压进行比较，如果反馈电压与基准电压不相同，dc-dc单元会调节其输出端的输出电压。

因此，根据dc-dc单元的特性，dc-dc单元的反馈端的反馈电压必须稳定在预设的基准电压，所以在dc-dc单元的反馈端的反馈电压发生变化后，dc-dc单元会调整其输出端的输出电压，根据dc-dc单元内部的调整机制，随着dc-dc单元的输出端的输出电压的变化，dc-dc单元的反馈端的反馈电压会逐渐恢复到预设的基准电压。在调整过程中，dc-dc单元的反馈端的反馈电压为一个持续变化的数值，直到dc-dc单元的输出端的输出电压调整至一定的电压值，dc-dc单元的反馈电压才会稳定至一个定值，即dc-dc单元的内部预设的基准电压。

运算放大器通过将反馈电压引入作为反馈，根据反馈电压和控制信号生成控制信号，可以使得dc-dc单元的反馈端的反馈电压依据前一个时刻的反馈电压进行变化，相应的dc-dc单元的输出电压也会依据前一个时刻的输出电压进行改变，而不会造成较大的改变，可以输出线性变化的电压。

在一个实施例中，运算放大器的第一输入端可以是反相输入端，第二输入端可以是同相输入端，将反馈电压作引入作为正反馈，运算放大器根据反馈电压与控制信号生成控制信号，发送到dc-dc单元的反馈端。

可选地，运算放大器的输出端与运算放大器的反相输入端连接。

在一个实施例中，所述控制单元用于生成幅值相同以及占空比不同的脉冲宽度调制信号。电压控制装置还包括信号接收接口p1、第一电容c1和第一电阻r1，信号接收接口p1通过第一电阻r1与运算放大器10的第一输入端连接，信号接收接口p1还通过第一电容c1接地，信号接收接口p1用于接收控制单元发送的控制信号。第一电容和第一电阻组成rc滤波器，信号接收接口作为电压控制装置的用于接收控制信号的接口，控制信号经过第一电容与第一电阻的处理后，会变成直流电压信号。

可选地，控制信号还可以是占空比呈线性变化的脉冲宽度调制信号。通过发送幅值相同以及占空比不同的脉冲宽度调制信号，再通过rc滤波器将脉冲宽度调制信号转换至直流电压信号，可以实现控制dc-dc单元的输出电压。

图3为本申请实施例提供的另一个电压控制装置的电路图，在一个实施例中，反馈单元包括第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5和第二电容c2，第二电阻r2的一端与第三电阻r3的一端均与运算放大器10的第二输入端连接，第三电阻r3的另一端和第五电阻r5的一端均与第二电容c2的一端连接，第五电阻r5的另一端、第二电容c2的另一端和第四电阻r4的一端均与运算放大器10的输出端连接，第二电阻r2的另一端与第四电阻r4的另一端均接地。

在一个实施例中，电压控制装置还包括第一二极管d1和第六电阻r6，运算放大器的输出端与第一二极管d1的正极连接，第一二极管d1的负极通过第六电阻r6与dc-dc单元30的反馈端fb连接。

相应地，反馈单元的第五电阻的另一端、第二电容的另一端、第四电阻的一端和第六电阻的另一端均与dc-dc单元30的反馈端fb连接，第二电阻r2的另一端与第四电阻r4的另一端均接地。

其中，通过设置第一二极管和第六电阻，可以使运算放大器10输出的调整信号单向传输至dc-dc单元的反馈端。

在一个实施例中，电压控制装置还包括第三电容c3，dc-dc单元30的电源端vin与第三电容c3的一端均与供电电源连接，第三电容c3的另一端接地。供电电源可以是直流供电电源。

dc-dc单元可以是非同步dc-dc单元或同步dc-dc单元，具体可以根据实际情况的需求选择非同步dc-dc单元或同步dc-dc单元。

在一个实施例中，如图4所示，dc-dc单元为非同步dc-dc单元，电压控制装置还包括输出接口p2、第一电感l1、第二二极管d2和第四电容c4，dc-dc单元30的输出端vout与第二二极管d2的负极均与第一电感l1的一端连接，第一电感l1的另一端与第四电容c4的一端均与输出接口p2连接，第二二极管d2的正极与第四电容c4的另一端接地，输出接口p2用于输出dc-dc单元30的输出电压。

在一个实施例中，如图5所示，dc-dc单元为同步dc-dc单元，电压控制装置还包括输出接口p2、第一电感l1和第四电容c4，dc-dc单元30的输出端与第一电感l1的一端连接，第一电感l1的另一端与第四电容c4的一端均与输出接口p2连接，第四电容c4的另一端接地，输出接口p2用于输出dc-dc单元的输出电压。

其中，第一电感可以是储存电感，输出接口可以与外部的负载连接，以使dc-dc单元的输出电压可以通过输出接口发送至外部的负载，示例性的，负载可以是电机，通过发送线性变化的输出电压至电机，可以使电机的转速发生线性的变化。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。