数字化控制变压装置及电源组件的制作方法

本实用新型涉及电源技术领域，具体而言，涉及一种数字化控制变压装置及电源组件。

背景技术：

在许多电路应用中，会出现输入电压的变化会在输出电压上下波动。在现有的常用拓扑结构中，BUCK拓扑结构只能满足输入电压大于输出电压，BOOST拓扑结构只能满足输入电压小于输出电压。

与拓扑结构相结合的控制电路，现有市场的装置基本上都是模拟电路，参数的调整不方便，在产品生产定型后，不可修改。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种数字化控制变压装置，以实现稳定电源预设输出的功能。

本实用新型的另一目的在于提供一种电源组件，以提供稳定、确定的电信号输出。

本实用新型是这样实现的：

一种数字化控制变压装置，所述数字化控制变压装置包括控制模块与转换模块，所述转换模块包括升压电路和降压电路，所述升压电路和降压电路用于在所述控制模块的控制下对输入信号进行变压处理后输出，控制模块包括输入采样电路、输出采样电路以及与所述输入采样电路及输出采样电路电性连接的控制器，所述输入采样电路用于采样输入信号，将采样的输入信号传输至控制器；所述输出采样电路用于采样输出信号，将采样的输出信号传输至控制器，控制器根据采样的输入信号和采样的输出信号的大小关系控制升压电路和降压电路的占空比以完成信号的变压处理。

进一步地，所述转换模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管以及电感，所述第一开关管与第三开关管串联，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的控制端均与所述控制模块电性连接，以在所述控制模块的控制下导通或关断，所述第一开关管的源极与第一输入端电连接，所述第三开关管的源极与所述第一开关管的漏极电性连接，所述第二开关管的漏极与第一输出端口连接，所述第四开关管的源极与所述第二开关管的源极连接，所述电感的一端与所述第一开关管的漏极电连接，另一端与所述第二开关管的源极电连接，所述第一开关管、所述第三开关管及所述电感用于在控制器的控制下组成降压电路对输入信号进行降压处理，所述第二开关管、第四开关管及所述电感用于在控制器的控制下组成升压电路对输入信号进行升压处理。

进一步地，当所述采样的输入信号大于采样的输出信号，控制器控制所述第二开关管处于直通状态，所述第一开关管、所述第三开关管及所述电感组成的降压电路对输入信号进行降压处理。相对现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供的一种。

进一步地，当所述采样的输出信号大于采样的输入信号，控制器控制所述第一开关管处于直通状态，所述第二开关管、所述第四开关管及所述电感组成的升压电路对输入信号进行升压处理。

进一步地，当所述采样的输出信号和采样的输入信号的差值处于预设范围时，控制器控制所述升压电路和降压电路按照预设的占空比对所述输入信号进行变压处理。

进一步地，所述输出电压值由所述控制器预先设置。

进一步地，所述控制模块设置有外部接口，所述外部接口与控制器电连接，外部接口用于连接一外部控制电路以实现对数字化控制变压装置的远程控制。

进一步地，所述控制器还用于在所述采样输出信号或采样输入信号大于预设值时控制升压电路和降压电路关断。

进一步地，所述控制器为DSP芯片。

一种电源组件，所述电源组件包括电源模块及数字化控制变压装置，所述数字化控制变压装置包括控制模块与转换模块，所述转换模块包括升压电路和降压电路，所述升压电路和降压电路用于在所述控制模块的控制下对输入信号进行变压处理后输出，控制模块包括输入采样电路、输出采样电路以及与所述输入采样电路及输出采样电路电性连接的控制器，所述输入采样电路用于采样输入信号，将采样的输入信号传输至控制器；所述输出采样电路用于采样输出信号，将采样的输出信号传输至控制器，控制器根据采样的输入信号和采样的输出信号的大小关系控制升压电路和降压电路的占空比以完成信号的变压处理。所述电源模块包括输出端，所述电源模块的输出端与数字化控制变压装置的输入端连接，所述数字化控制变压装置用于将电源模块输出的信号进行变压处理使输出的信号处于预设的范围内。

相比现有技术，本实用新型提供的方案具有以下的有益效果：

本实用新型提供了一种数字化控制变压装置及电源组件，数字化控制变压装置包括控制模块与转换模块，所述转换模块包括升压电路和降压电路，所述升压电路和降压电路用于在所述控制模块的控制下对输入信号进行变压处理后输出，控制模块包括输入采样电路、输出采样电路以及与所述输入采样电路及输出采样电路电性连接的控制器，所述输入采样电路用于采样输入信号，将采样的输入信号传输至控制器；所述输出采样电路用于采样输出信号，将采样的输出信号传输至控制器，控制器根据采样的输入信号和采样的输出信号的大小关系控制升压电路和降压电路的占空比以完成信号的变压处理。本实用新型提供的数字化控制变压装置，采用三种不同的拓扑结构，在控制器的控制下根据输入电压和输出电压，对信号进行升压或降压操作，输入电压和输出电压的适应范围很广，能够工作在不同的工作环境，同时增加了外部接口，可以方便的实现远程化，自动化工作。输出信号的基准电压可以由控制器进行设置即是可以限制输出信号的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本实用新型所提供的一种数字化控制变压装置的示意图。

图2示出了转换模块的示意图。

图3示出了控制模块的示意图。

图4示出了电源组件的示意框图。

图标：100-数字化控制变压装置；110-控制模块；111-控制器；1111-外部接口；113-输入采样电路；115-输出采样电路；130-转换模块；Q1-第一开关管；Q2-第二开关管；Q3-第三开关管；Q4-第四开关管；L-电感；P1-第一输入端口；P2-第二输入端口；C1-第一电容；R1-第一采样电阻；P3-第一输出端口；P4-第二输出端口；C2-第二电容；R2-第二采样电阻；10-电源组件；200-电源模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型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。

第一实施例

本实施例提供了一种数字化控制变压装置100，请参阅图1，图1示出了本实施例提供的数字化变压装置的示意图。本方案提供的数字化控制变压装置100用于将输入信号进行变压处理，输出符合预设要求的输出信号。

数字化控制变压装置100包括控制模块110与转换模块130，转换模块130用于对输入信号进行变压处理，所述转换模块130包括升压电路和降压电路，所述升压电路和降压电路用于在所述控制模块110的控制下对输入信号进行变压处理后输出。

控制模块110包括输入采样电路113、输出采样电路115以及控制器111。控制器111与所述输入采样电路113电性连接，控制器111与输出采样电路115电性连接。

所述输入采样电路113用于采样输入信号，将采样的输入信号传输至控制器111；所述输出采样电路115用于采样输出信号，将采样的输出信号传输至控制器111，控制器111根据采样的输入信号和采样的输出信号的大小关系控制升压电路和降压电路的占空比以完成信号的变压处理。

例如，于本实施例中，数字化控制变压装置100包括信号输入端和信号输出端，请参阅图2，信号输入端包括第一输入端口P1和第二输入端口P2，所述第一输入端口P1用于连接信号正极输入，所述第二输入端口P2用于连接信号负极输入。所述第一输入端口P1和所述第二输入端口P2之间连接有第一电容C1，用以滤除大电流信号，同时保护控制器111，所述输入信号采样电路包括第一采样电阻R1，所述第一采样电阻R1设置于所述第一信号输入端。所述输入采样电路113用于采集输入信号的强度，并将采集到的信号强度发送至控制器111，例如，于本实施例中，所述输入采样电路113可以采集流经第一采样电阻R1的电流信号或电压信号。

可选地，输入采样电路113还包括模数转换电路等子电路单元，以将采集的信号转化为数字信号传输至所述控制器111。

同理，于本实施例中，所述输出采样电路115与所述输入采样电路113类似，包括第二采样电阻R2。信号输出端包括第一输出端口P3和第二输出端口P4。第二采样电阻R2连接于第一输出端口P3。第一输出端口P3和第二输出端口P4之间连接有第二电容C2，用以保护后级电路。输出采样电路115用于采集流经第二采样电阻R2的信号强度，于本实施例中，所述输出采样电路115也可以包括模数转换电路等子单元，以将采样的输出信号强度发送至控制器111。

所述转换模块130包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4以及电感L，所述第一开关管Q1与第三开关管Q3串联，所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4的控制端均与所述控制模块110电性连接，以在所述控制模块110的控制下导通或关断，所述第一开关管Q1的源极与第一输入端电连接，所述第三开关管Q3的源极与所述第一开关管Q1的漏极电性连接，所述第二开关管Q2的漏极与第一输出端口P3连接，所述第四开关管Q4的源极与所述第二开关管Q2的源极连接，所述电感L的一端与所述第一开关管Q1的漏极电连接，另一端与所述第二开关管Q2的源极电连接，所述第一开关管Q1、所述第三开关管Q3及所述电感L用于在控制器111的控制下组成降压电路对输入信号进行降压处理，所述第二开关管Q2、第四开关管Q4及所述电感L用于在控制器111的控制下组成升压电路对输入信号进行升压处理。

例如，于本实施例中，当所述采样的输入信号的电压远远大于采样的输出信号的电压，远远大于实质输入信号的电压值与输出信号的电压值的差值大于一个预设值。控制器111控制所述第二开关管Q2处于直通状态，所述第一开关管Q1、所述第三开关管Q3及所述电感L组成的降压电路对输入信号进行降压处理。第一开关管Q1、第三开关管Q3以及电感L组成一个降压电路，即一BUCK拓扑结构，进行降压输出。该BUCK拓扑结构的接通时间由控制器111控制，例如，当控制器111接收到的采样的输入信号大于采样的输出信号，则控制该BUCK拓扑结构持续工作，直至采样的输入信号与采样的输出信号接近，或者采样的输入信号与采样的输出信号的电压差值小于一个预设值。

可选地，当所述采样的输出信号的电压值远远大于采样的输入信号的电压值时，控制器111控制所述第一开关管Q1处于直通状态，所述第二开关管Q2、所述第四开关管Q4及所述电感L组成的升压电路对输入信号进行升压处理。

例如，于本实施例中，当采样的输入信号的电压值远远小于采样的输出信号的电压值时，远远小于是指输出信号的电压值与输入信号的电压值的差值大于一个预设值。控制器111控制第一开关管Q1直通，第二开关管Q2、第三开关管Q3和电感L组成升压电路，即一BOOST拓扑结构，以对输入信号进行升压处理。该BOOST拓扑结构的接通时间由控制器111控制，例如，当控制器111接收到的采样的输入信号小于采样的输出信号，则控制该BOOST拓扑结构持续工作，直至采样的输入信号与采样的输出信号接近，或者采样的输入信号与采样的输出信号的电压差值小于一个预设值。

当所述采样的输出信号和采样的输入信号的差值处于预设范围时，控制器111控制所述升压电路和降压电路按照预设的占空比对所述输入信号进行变压处理。

例如，当采样的输入信号与采样的输出信号的电压值接近时，即采样的输入信号的电压值与采样的输出信号的电压值的差值小于预设值时，控制器111控制所述升压电路和所述降压电路按照预设的占空比进行导通。第一开关管Q1、电感L和第三开关管Q3组成的BUCK拓扑结构用于降压，其占空比与输入电压、输出电压以及负载电流相关联。第二开关管Q2、电感L及第四开关管Q4组成的BOOST拓扑结构用于升压，其占空比是固定值，于本实施例中，该固定值是0.8。

需要说明的是，控制器111会根据采样的输入电压和采样的输出电压的差异的大小，决定采用BUCK拓扑结构、BOOST拓扑结构或是两者混合模式。这三种模式转换在需要转换时，有一定的回差，避免出现振荡。

控制模块110采用数字化方式，采样电路均采用模数转换电路，把模拟量转换成数字量。控制器111可以设置一基准电压，即是所述输出电压值可以由所述控制器111预先设置。控制器111根据基准电压和输出电压进行计算，得出一个合适的占空比值，再经过控制器111转换后，直接输出到驱动电路，控制功率拓扑结构。

于本实施例中，所述控制模块110设置有外部接口1111，请参阅图3，所述外部接口1111与控制器111电连接，外部接口1111用于连接一外部控制电路以实现对数字化控制变压装置100的远程控制。例如，可以连接远程计算机来控制所述数字化控制变压装置100。

所述外部接口1111用于完成对本装置的控制和本装置发送自身的状态，外部接口1111可以采用数字化方式，比如I2C、RS485等数字化的接口。

于本实施例中，所述采样电路可以包括输入电压采样电路、输入电流采样电路、输出电压采样电路、输出电流采样电路。上述的采样电路是作为保护功能的需要，当其中任何一个值出现异常时，所述控制器111控制数字化控制变压装置100的输出拓扑结构关断。例如，采样输出信号或采样输入信号大于预设值时，所述控制器111还用于在所述采样输出信号或采样输入信号大于预设值时控制升压电路和降压电路关断。

于本实施例中，所述控制器111可以是DSP芯片。第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4均为MOS管，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4的栅极均与DSP芯片连接，用于在DSP芯片的控制下导通或关断。于本实施例中，所述DSP芯片包括4个控制端GA1～GA4，分别连接第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4。

本实施例提供的数字化控制变压装置100，通过控制模块110和变压模块，输出功率拓扑结构采用3种方式相互组合，输入电压和输出电压适应范围可以很宽广，能够用在不同工作环境。同时基准电压可以由控制器111任意设置，也就是输出电压可以任意设置。另一方面还增加了外部接口1111，可以方便的实现远程化，自动化工作。

第二实施例

本实施例提供一种电源组件10，请参阅图4，电源组件10包括电源模块200及如数字化控制变压装置100，电源模块200包括输出端，电源模块200的输出端与数字化控制变压装置100的信号输入端电连接，数字化控制变压装置100用于将电源模块200输出的信号进行变压处理使输出的信号处于预设的范围内。例如，所述数字化控制变压装置100预先设置一个输出信号的电压值，则数字化控制变压装置100可以将电源模块200输出的信号持续变压转换为预设的电压值进行输出。

需要说明的是，本实施例所提供的数字化控制变压装置100，其结构组成和基本原理与第一实施例提供的数字化控制变压装置100基本相同，为简要描述，本实施例不再进行详细的介绍，本实施例未介绍详尽之处，请参阅第一实施例中的相关内容。

综上所述，本实用新型提供了一种数字化控制变压装置及电源组件，数字化控制变压装置包括控制模块与转换模块，所述转换模块包括升压电路和降压电路，所述升压电路和降压电路用于在所述控制模块的控制下对输入信号进行变压处理后输出，控制模块包括输入采样电路、输出采样电路以及与所述输入采样电路及输出采样电路电性连接的控制器，所述输入采样电路用于采样输入信号，将采样的输入信号传输至控制器；所述输出采样电路用于采样输出信号，将采样的输出信号传输至控制器，控制器根据采样的输入信号和采样的输出信号的大小关系控制升压电路和降压电路的占空比以完成信号的变压处理。本实用新型提供的数字化控制变压装置，采用三种不同的拓扑结构，在控制器的控制下根据输入电压和输出电压，对信号进行升压或降压操作，输入电压和输出电压的适应范围很广，能够工作在不同的工作环境，同时增加了外部接口，可以方便的实现远程化，自动化工作。输出信号的基准电压可以由控制器进行设置即是可以限制输出信号的范围。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。