专利名称：智能型数控开关电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及开关电源领域技术，尤其是指一种智能型数控开关电源。
背景技术：
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。然而这种传统的采用逻辑IC器件对PFC (功率因素)进行校正的开关电源，存在诸多缺点:首先，逻辑IC设计时电路器件多，电路复杂，造成生产成本高；再者电子器件过多也增加了使用的安全性问题以及使开关电源的整体体积变大的问题；还有，这种传统开关电源不能自动平衡输出PFC(功率因素)，使用带来了不便。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种智能型数控开关电源，用数控方式控制智能地平衡功率因数校正和功率输出的关系，以将开关电源系统模拟成电阻性负载，获得较高的功率因数。为实现上述目的， 本发明采用如下之技术方案:
一种智能型数控开关电源，包括含有软件编程的MCU微控制器以及依次相连接的第一滤波保护模块、PFC校正模块、功率输出模块、第二滤波保护模块、电压/电流采集模块，该第一滤波保护模块、PFC校正模块、功率输出模块、第二滤波保护模块、电压/电流采集模块均连接于MCU微控制器，并且该MCU微控制器上还设有可实现与外部通讯的I/O通讯端口。优选的，所述I/O通讯端口为有线端口或无线端口。优选的，所述I/O通讯端口为wif i端口、BT端口、IR端口或机械式端口。优选的，所述MCU微控制器与PFC校正模块之间、所述MCU微控制器与功率输出模块之间分别连接有一开关模块。优选的，所述开关模块为Mosfet转换开关。优选的，所述PFC校正模块包括桥式电路BD、升压PFC电路和电压采集电路，该升压PFC电路包括电感L和二级管D，该电压采集电路包括电容C和电阻Rl、R2，该桥式电路BD的正端通过一正极导线串联电感L和二级管D，桥式电路BD的负端接在一负极导线上，该正、负极导线的节点1、2之间连接一 Mosfet转换开关,该Mosfet转换开关的控制端接在MCU微控制器上，该正、负极导线的节点3、4之间连接电容C，正、负极导线的节点5、6之间串接电阻Rl、R2，该电阻Rl、R2之间的节点7上通过导线连接在MCU微控制器上。 优选的，所述功率输出模块包括隔离型变压器T、二极管D和电容C，该隔离型变压器T的一次端连接Mosfet转换开关后接地，该Mosfet转换开关的控制端接在MCU微控制器上，该隔离型变压器T的二次端连接二极管D，电容C接在电路节点8、9之间。优选的，所述功率输出模块包括二极管D、非隔离型变压器T和电容C，该二极管D并于电路的节点10、11之间，该非隔离型变压器T串于电路节点11、13之间，该电容C连接并于电路节点12、13之间，于电路节点11上连接有Mosfet转换开关，该Mosfet转换开关控制端连接于MCU微控制器。优选的，所述第一滤波保护模块连接于电压为60V-280V的交流或直流输入电源上，所述电压/电流采集模块的输出恒压、恒流或恒功率的电压/电流，其输出电压值为直流3V-200V±2%、输出电流值为350MA-15A、输出功率值为3W-300W。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要是以软件编程的MCU微控制器为开关电源的控制核心，用数控方式取代原逻辑IC控制PFC，将系统模拟成电阻性负载，MCU微控制器同时驱动两组功率开关模块，一组为PFC校正模块，另一组为功率输出模块。由于开关电源的各组成模块均连接到MCU微控制器，实现信息回馈功能，MCU微控制器的软件系统运行时自动平衡PFC校正模块和功率输出模块的关系，实现智能化控制，达到高功率因数(PFC)、高效率、微功耗待机的水平。本发明的开关电源省去了逻辑IC复杂的控制电路，使产品的电路结构简单，硬件成本低、成品体积小。再者，由于MCU微控制器上设有I/O通讯端口，应用数控型开关电源技术，可以用软件与外界联络，使用方便，实用性强。此外，本发·明之功率输出模块可以设置成隔离型和非隔离型两种方式，可以依据具体需求而自由选定，实现方式多样，功能齐全。为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
图1是本发明之第一实施例的结构原理框 图2是本发明之第一实施例中PFC校正模块的电路 图3是本发明之第一实施例中功率输出模块的电路 图4是本发明之第一实施例中MCU微控制器设置I/O通讯端口的连接 图5是本发明之第二实施例中功率输出模块的电路图。附图标识说明:
10、第一滤波保护模块20、PFC校正模块
30、功率输出模块40、第二滤波保护模块
50、电压/电流采集模块60、MCU微控制器
70、开关模块80、I/O通讯端口
具体实施例方式请参照图1至图3所示，其显示出了本发明之第一实施例的具体结构，该开关电源包括有第一滤波保护模块10、PFC校正模块20、功率输出模块30、第二滤波保护模块40、电压/电流采集模块50以及MCU微控制器60，该第一滤波保护模块10具有一连接AC/DC的输入端，该第一滤波保护模块10的输出端依次串接功率输出模块30、第二滤波保护模块40、电压/电流采集模块50，该电压/电流采集模块50的输出端连接于MCU微控制器60，且第一滤波保护模块10、PFC校正模块20、功率输出模块30和第二滤波保护模块40均分别连接于MCU微控制器60上。其控制原理如下:以软件编程的MCU微控制器60为开关电源的控制核心，用数控方式取代原逻辑IC控制PFC，将系统模拟成电阻性负载，MCU微控制器60同时驱动两组功率开关模块，一组为PFC (功率因数)校正模块20，另一组为功率输出模块30。MCU微控制器60的软件系统运行时自动平衡PFC校正模块20和功率输出模块30的关系，实现智能化控制，达到高功率因数(PFC)、高效率、微功耗待机的水平。并且，由于第一滤波保护模块
10,PFC校正模块20、功率输出模块30、第二滤波保护模块40、电压/电流采集模块50以及MCU微控制器60均与MCU微控制器60连接，实现各执行单元与MCU之间的回馈控制，MCU微控制器60对电源及周边的各类型模拟量转化为数字量进行逻辑和数值运算，使开关电源系统整体具有自适应功能和实施智能控制的特点，可获得高功率因数，高效率，微功耗待机，以构成一种绿色开关电源。此外，该开关系统用数控型进行控制，省去了传统复杂的IC电路的设计，使产品结构简单，周边元器件少，因此硬件成本低，亦可做到开关电源小型化。具体而言，所述MCU微控制器60与PFC校正模块20之间、所述MCU微控制器60与功率输出模块30之间分别连接有一开关模块70，本实施例中，所述开关模块70为Mosfet转换开关。如图2所示，所述PFC校正模块20包括桥式电路BD、升压PFC电路和电压采集电路，该升压PFC电路包括电感L和二级管D，该电压采集电路包括电容C和电阻Rl、R2，该桥式电路BD的正端通过一正极导线串联电感L和二级管D，桥式电路BD的负端接在一负极导线上，该正、负极导线的节点1、2之间连接一 Mosfet转换开关,该Mosfet转换开关的控制端接在MCU微控制器60上，以实现信息回馈功能，方便智能控制。该正、负极导线的节点
3、4之间连接电容C，正、负极导线的节点5、6之间串接电阻R1、R2，该电阻R1、R2之间的节点7上通过导线连接在MCU微控制器60上。图2中，BD、C隔离段是升压PFC电路，在PFC电路中，本身的电感L和闻频Mosfet转换开关，还有闻压续流_■极管D就是一个闻效的开关电源，通过电感L本身就可以提高电压。如图3所示，所述功率输出模块30包括隔离型变压器T、二极管D和电容C，该隔离型变压器T的一次端连接Mosfet转换开关后接地,该Mosfet转换开关的控制端接在MCU微控制器60上，以实现信息回馈功能，方便智能控制。该隔离型变压器T的二次端连接二极管D，电容C接在电路节点8、9之间。由于PFC校正与功率输出处于同一软件(MCU微控制器60 )，两者间的工作协调统一。
如图4所示，该MCU微控制器60上设有I/O通讯端口 80，该I/O通讯端口 80可以是有线端口或无线端口，具体可以是wif1、BT、IR、机械式等多种形式，应用数字电源技术，可以用软件与外界联络。举例而言:当本开关电源用于LED公共场所或家庭照明，通过I/O通讯端口 80实现外部通讯，可同时控制亮度，调控节能，使产品控制更人性化。在实际应用过程中，本开关电源应于各类家电、手机充电器、手提电脑电源及充电器等，是各类LED灯具产品或定电压产品实现智能化的有效途径。具体列举实际应用 中本开关电源的电气范围及主要指标如下:
I)功率范围:3W-300W，依据不同需求，可拟定不同功率段。
2)输入电源:交流或直流，电压60V-280V (全电压)。3)输出电压:直流3V_200V±2%，依据不同需求，可拟定不同功率段。4)输出电流:350MA-15A，依据不同需求，可拟定不同功率段。5)输出类型:恒压、恒流或恒功率输出。6)电流品质:直流纹波系数〈2%。7)通讯功能:RC红外编码控制、和WIFI控制。
8)通过软件编程，开关电源系统可完成各类复杂的逻辑功能。9)微功耗待机功率:〈0.02 Watt。请参照图5所示，其显示出了本发明之第二实施例的具体结构，本实施例的结构原理与第一实施例基本相同，不同之处在于功率输出模块的电路连接方式。上述第一实施例中，其功率输出模块属于隔离型，用隔离型变压器T实现隔离输出(见图3)，而本第二实施例中，功率输出模块属于非隔尚型(见图5)。该功率输出模块的电路包括二极管D、非隔离型变压器T和电容C，该二极管D并于电路的节点10、11之间，该非隔离型变压器T串于电路节点11、13之间，该电容C连接并于电路节点12、13之间。于电路节点11上连接有Mosfet转换开关,该Mosfet转换开关控制端连接于MCU微控制器60,以实现信息回馈功能，方便智能控制。综上所述，本发明的设计重 点在于，其主要是以软件编程的MCU微控制器60为开关电源的控制核心，用数控方式取代原逻辑IC控制PFC，将系统模拟成电阻性负载，MCU微控制器60同时驱动两组功率开关模块，一组为PFC校正模块20，另一组为功率输出模块30。MCU微控制器60的软件系统运行时自动平衡PFC校正模块20和功率输出模块30的关系，达到高功率因数(PFC)、高效率、微功耗待机的水平。本发明的开关电源省去了逻辑IC复杂的控制电路，使产品的电路结构简单，硬件成本低、成品体积小。再者，由于MCU微控制器60上设有I/O通讯端口 80，应用数控型开关电源技术，可以用软件与外界联络。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种智能型数控开关电源，其特征在于:包括含有软件编程的MCU微控制器以及依次相连接的第一滤波保护模块、PFC校正模块、功率输出模块、第二滤波保护模块、电压/电流采集模块，该第一滤波保护模块、PFC校正模块、功率输出模块、第二滤波保护模块、电压/电流采集模块均连接于MCU微控制器，并且该MCU微控制器上还设有可实现与外部通讯的I/O通讯端口。
2.根据权利要求1所述的智能型数控开关电源，其特征在于:所述I/O通讯端口为有线端口或无线端口。
3.根据权利要求2所述的智能型数控开关电源，其特征在于:所述I/O通讯端口为wifi端口、BT端口、IR端口或机械式端口。
4.根据权利要求1所述的智能型数控开关电源，其特征在于:所述MCU微控制器与PFC校正模块之间、所述MCU微控制器与功率输出模块之间分别连接有一开关模块。
5.根据权利要求4所述的智能型数控开关电源，其特征在于:所述开关模块为Mosfet转换开关。
6.根据权利要求5所述的智能型数控开关电源，其特征在于:所述PFC校正模块包括桥式电路BD、升压PFC电路和电压采集电路，该升压PFC电路包括电感L和二级管D，该电压采集电路包括电容C和电阻R1、R2，该桥式电路BD的正端通过一正极导线串联电感L和二级管D，桥式电路BD的负端接在一负极导线上，该正、负极导线的节点1、2之间连接一Mosfet转换开关,该Mosfet转换开关的控制端接在MCU微控制器上,该正、负极导线的节点3、4之间连接电容C，正、负极导线的节点5、6之间串接电阻R1、R2，该电阻R1、R2之间的节点7上通过导线连接在MCU微控制器上。
7.根据权利要求5所述的智能型数控开关电源，其特征在于:所述功率输出模块包括隔离型变压器T、二极管D和电容C，该隔离型变压器T的一次端连接Mosfet转换开关后接地，该Mosfet转换开关 的 控制端接在MCU微控制器上，该隔离型变压器T的二次端连接二极管D，电容C接在电路节点8、9之间。
8.根据权利要求5所述的智能型数控开关电源，其特征在于:所述功率输出模块包括二极管D、非隔离型变压器T和电容C，该二极管D并于电路的节点10、11之间，该非隔离型变压器T串于电路节点11、13之间，该电容C连接并于电路节点12、13之间，于电路节点11上连接有Mosfet转换开关，该Mosfet转换开关控制端连接于MCU微控制器。
9.根据权利要求1所述的智能型数控开关电源，其特征在于:所述第一滤波保护模块连接于电压为60V-280V的交流或直流输入电源上，所述电压/电流采集模块的输出恒压、恒流或恒功率的电压/电流，其输出电压值为直流3V-200V±2%、输出电流值为350MA-15A、输出功率值为3W-300W。
全文摘要
本发明公开一种智能型数控开关电源，包括含有软件编程的MCU微控制器以及依次相连接的第一滤波保护模块、PFC校正模块、功率输出模块、第二滤波保护模块、电压/电流采集模块，该第一滤波保护模块、PFC校正模块、功率输出模块、第二滤波保护模块、电压/电流采集模块均连接于MCU微控制器，并且该MCU微控制器上还设有可实现与外部通讯的I/O通讯端口。籍此，本开关电源以软件编程的MCU微控制器为开关电源的控制核心，用数控方式取代原逻辑IC控制PFC，将系统模拟成电阻性负载，MCU微控制器同时驱动两组功率开关模块，智能地平衡PFC校正模块和功率输出模块的关系，达到高PFC、高效率、微功耗待机的水平。
文档编号H02M1/42GK103227563SQ20131012687
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月13日 优先权日2013年4月13日
发明者王熙宁, 黄镇球 申请人:王熙宁, 黄镇球