一种直流数控电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种直流数控电源，包括开关电压调压器，数字电位器和单片机；数字电位器的高电压端通过第三电阻R3与直流数控电源的电压输出端相连，数字电位器的滑动端与开关电压调压器的反馈端相连，数字电位器的受控端与单片机的输出端与相连；直流数控电源的电压输出端与单片机的输入端相连。本实用新型具有能够精确调整直流数控电源输出电压，输出电压可调整范围较宽，并且电路设计调试容易的优点。
【专利说明】一种直流数控电源
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种数控电源，特别是一种采用数字电位器实现输出电压控制的 直流数控电源。
【背景技术】
[0002] 稳压电源是能为负载提供稳定交流电源或稳定直流电源的电子装置。直流稳压电 源应用非常广泛，但只有质量优良的直流稳压电源，才能满足各种电子设备的要求。
[0003] 常规线性稳压电源的普遍工作机理在于，调整元件串联在负载回路，其作用就像 一只可变电阻，输入电压或负载变化时，串联调整元件的压降改变，从而使输出电压稳定不 变，因此当输入电压过高时，串联调整管的功耗很大，因此效率很低。为了解决常规线性电 源采用滑动电阻调节方式所带来的低效率问题，通过采用数字控制的方法，使线性电源的 效率最大化，这是该领域中一个技术发展趋势。
[0004] 在现有技术中，数字控制式的直流稳压电源通常采用的技术方案是：通过单片机 输出数字信号，经过DA转换器输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管 的基极，随着功率管基极电流的变化而输出不同的电压，单片机系统还兼顾对恒压源进行 实时监控，输出电压经过AD转换器转换后，实时把模拟量转化为数字量，经单片机分析处 理，通过数据形式的反馈环节使电压更加稳定，构成稳定的压控电压源。
[0005] 但是现有技术中广泛采用的上述直流稳压电源由于需要控制功率管基极电流从 而实现最终的输出电压控制，因而往往控制精度不高，输出电压可调范围不大，电路调试困 难。 实用新型内容
[0006] 针对上述问题和不足，本实用新型所要解决的技术问题是：怎样提供一种控制精 度高，输出电压可调范围宽并且电路调试简单的直流数控电源。
[0007] 为了解决上述问题，本实用新型采用了以下的技术方案。
[0008] -种直流数控电源，包括开关电压调压器，数字电位器和单片机；开关电压调压器 的电压输出端与第一二极管D1的阴极相连，第一电感器L1的一端与开关电压调压器的电 压输出端相连接，第一电感器L1的另一端与第一极性电容C1的正极相连，第一极性电容C1 的正极是直流数控电源的电压输出端，第一二极管D1的阳极接地，第一极性电容C1的负 极接地；开关电压调压器的反馈端通过第一电阻R1接地，开关电压调压器的反馈端通过第 二电容C2与所述直流数控电源的电压输出端相连；数字电位器的高电压端通过第三电阻 R3与直流数控电源的电压输出端相连，数字电位器的滑动端与开关电压调压器的反馈端相 连，数字电位器的受控端与单片机的输出端与相连。
[0009] 其中定开关电压调压器采用LM2596芯片，单片机采用MSP430G2553芯片。
[0010] 相比现有技术，本实用新型具有如下优点：
[0011] 本实用新型用一个固定电阻（第三电阻R3)与一个高精度的数字电位器的串联结 构来代替第二电阻R2，这样第三电阻R3为串联总电阻提供基础电阻值，而高精度的数字电 位器为串联总电阻提供精度调整，加之单片机对数字电位器的阻值调整十分容易，因此相 比现有技术中通过控制功率管基极电流从而实现最终的输出电压控制的方式相比，本实用 新型具有能够精确调整直流数控电源输出电压，输出电压可调整范围较宽，并且电路设计 调试容易的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型电路原理图。
[0013] 图2为常见的开关电压调节器LM2596芯片应用原理图
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0015] 如图1所示，一种直流数控电源，主要包括开关电压调压器3，数字电位器2和单片 机1这三个器件；
[0016] 其中开关电压调压器3采用LM2596芯片，这是本实用新型的核心器件。LM2596 系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它内含固定频 率振荡器（150KHZ)和基准稳压器（1.23V)，并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路 等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。
[0017] 常见的开关电压调节器LM2596芯片应用原理图如图2所示，这也是LM2596芯片 使用手册给出的能满足输出电压可调应用需求的电路结构（LM2596芯片还可实现输出电 压固定可调，当然相应的应用电路结构也不同）。
[0018] 同时LM2596芯片使用手册还给出了该电路的输出电压计算公式：V = 1.23*(1+R2/R1)，此公式是由芯片固有特性、固定应用电路结构和固定元件参数决定的，其 中R1选用标称阻值为1K0,精度为1 %的电阻可保证输出稳定性较高，因此该电路的输出电 压可由第二电阻R2的阻值决定。由于图2所示的能满足输出电压可调应用需求的开关电 压调节器LM2596应用电路结构的工作原理为本领域公知技术知识，这里不再赘述。以下要 详细描述的是：本实用新型在基于这一现有电路结构进行的进一步的设计，使得本实用新 型能够提供一种控制精度高，电路调试简单的直流数控电源。
[0019] 考虑到如图2所示的满足输出电压可调应用需求的开关电压调节器LM2596应用 电路结构，其输出电压可由第二电阻R2的阻值决定，因此只要能精确调整第二电阻R2的阻 值，那么整个电路的输出电压就可以得到精确控制，而且如果实现这一技术问题所使用的 硬件电路设计恰当，还将给软件设计和最终的电路整体调试带来方便。为此本专利设计了 如下电路结构：简单的说就是用一个固定电阻（第三电阻R3)与一个高精度的数字电位器 的串联结构来代替第二电阻R2,这样第三电阻R3为串联总电阻提供基础电阻值，而高精度 的数字电位器为串联总电阻提供精度调整。
[0020] 基于以上设计思路，最终得到的电路结构如图1所示：
[0021] 具体电路结构描述如下：
[0022] 开关电压调压器3的电压输出端V0UT与第一二极管D1的阴极相连，第一电感器 L1的一端与开关电压调压器3的电压输出端V0UT相连接，第一电感器L1的另一端与第一 极性电容Cl的正极相连，第一极性电容Cl的正极是直流数控电源的电压输出端VOUTM，第 一二极管D1的阳极接地，第一极性电容C1的负极接地；开关电压调压器3的电压输入端IN 与供电电源的正极VCC2相连，供电电源可以使由市电经过初步整流滤波得到的直流电源。
[0023] 开关电压调压器3的反馈端FK通过第一电阻R1接地，开关电压调压器3的反馈 端FK通过第二电容C2与所述直流数控电源的电压输出端V0UTM相连；数字电位器2的高 电压端VH通过第二电阻R2与直流数控电源的电压输出端V0UM相连，数字电位器2的滑动 端VW与开关电压调压器3的反馈端FK相连，数字电位器2的受控端（包括增加输入引脚 ^，升降输入引脚和片选输入端茂）与单片机1的输出端与相连；单片机由单独的 供电电源（VCC1)供电。
[0024] 直流数控电源的电压输出端V0UTM与单片机1的输入端相连。
[0025] 其中，数字电位器2采用型号为X9C103的100阶数字电位器，它具有如下引脚： "增加输入引脚升降输入引脚而"，"高电位端VH"，"低电位端VL"，"地端VSS"，"滑 动端VW"和"片选输入端斤"，其中"增加输入引脚"，"升降输入引脚而"为数字电 位器的两个受控端。
[0026] 开关电压调压器采用LM2596芯片，单片机采用MSP430G2553芯片。
[0027] 本实用新型工作过程如下：
[0028] 单片机1能控制数字电位器2修改其阻值，具体的，增加输入引脚^由下降沿 触发，该引脚上出现的下降沿将使得滑动端VW朝内部计数器增加或减小的方向移动，升降 输入引脚^上的逻辑电平控制着数字电位器滑动端VW移动的方向；增加输入引脚^ 和升降输入引脚i历的信号均由单片机1提供，因此单片机1可以实现对数字电位器2阻 值的控制修改。由于前述的"用一个固定电阻（第三电阻R3)与一个高精度的数字电位器 的串联结构来代替第二电阻R2,这样第三电阻R3为串联总电阻提供基础电阻值，而高精度 的数字电位器为串联总电阻提供精度调整。"因此只要单片机1能精确控制数字电位器2， 那么也就能精确控制串联总电阻（等效于第二电阻R2)最终精确调整直流数控电源的电压 输出端V0UTM的输出电压。通常情况下基于LM2596的应用设计可实现输出小于37V的各 种电压输出。
[0029] 此外，直流数控电源的输出电压还可经单片机1的模拟输入端口送入，因此单片 机1能采集到直流数控电源的输出电压，该电压经单片机1内部的模数转换模块转换后，单 片机即可对输出电压的数字量进行提取，该输出电压的数字量可用于进一步的提高输出电 压精度，当然也可用于输出电压数据显示。
[0030] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本 实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种直流数控电源，其特征在于：包括开关电压调压器（3)，数字电位器（2)和单片 机（1);开关电压调压器（3)的电压输出端与第一二极管D1的阴极相连，第一电感器L1的 一端与开关电压调压器（3)的电压输出端相连接，第一电感器L1的另一端与第一极性电容 C1的正极相连，第一极性电容C1的正极是直流数控电源的电压输出端，第一二极管D1的阳 极接地，第一极性电容C1的负极接地； 开关电压调压器（3)的反馈端通过第一电阻R1接地，开关电压调压器（3)的反馈端通 过第二电容C2与所述直流数控电源的电压输出端相连；数字电位器（2)的高电压端通过第 三电阻R3与直流数控电源的电压输出端相连，数字电位器（2)的滑动端与开关电压调压器 (3)的反馈端相连，数字电位器（2)的受控端与单片机（1)的输出端与相连。
2. 根据权利要求1所述的一种直流数控电源，其特征在于，所述开关电压调压器（3)采 用LM2596芯片。
3. 根据权利要求1所述的一种直流数控电源，其特征在于，所述单片机采用 MSP430G2553 芯片。
【文档编号】H02M3/156GK204145296SQ201420543312
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月14日 优先权日:2014年9月14日
【发明者】梁卫华, 郑 和, 蒋勤, 唐敏, 宋远峰, 田绍川 申请人:重庆电讯职业学院