专利名称：电子电位器模块在直流稳压电源的应用的制作方法
技术领域：
通用电子电位器模块是全部用电子元器件组成的一种全新理念的、完整的电位器 器件，具备传统的机械电位器所有特性和机械电位器不可能有的大量扩展功能，本发明将 该器件直接应用于可调式直流稳压电源作输出电压的精密调整，该技术属电子元器件应用 领域。
背景技术：
可调式直流稳压电源在现今品种繁多的直流稳压电源中是各项技术指标最高、使 用量很大的一种电源，但除昂贵的程控电源外，普通可调式直流稳压电源均采用多圈机械 电位器用作输出电压调整，或者采用两个机械电位器，一个作为粗调，另一个作为细调。机械电位器使用至今已近百年，机械电位器存在机械磨损、怕震动、频繁动作很容 易损坏，用做可调式直流稳压电源作输出电压调整还存在着调压困难、调整的精度低、一致 性差等很多弊病。拨码开关和电阻网络也能构成电位器在可调式直流稳压电源中使用，但存在机械 断点，在很多对电阻的改变有连续要求的情况下不能使用，另外还存在体积大、没有辅助功 能等，实质上是一个数字机械电位器，所以也有机械器件的各种缺陷。有一种数字电位器集成芯片，但需要大量的外围电路和二次设计才能实现完整的 电位器使用功能，由于输出电阻网络集成在芯片里而受到很多限制和几乎没有扩展功能， 其应用有很大的局限性，应用于可调式直流稳压电源还有耐压问题很难克服。通用电子电位器模块是一种新颖的电子电位器器件，具有强大的使用功能、性能 拓展能力，完整的独立性和输出无源性，可以作为高精度电位器在可调式直流稳压电源中 和所有需调整的器件直接接口，实现输出电压的精密调整。
发明内容
通用电子电位器模块有三种输出模式可调电阻输出模式、电位器输出模式、电 压输出模式，调节方式有正向和反向调节方式，因为几乎所有可调式直流稳压电源都只需 要两端调节，所以本发明用可调电阻输出模式和电压输出模式、正向调节方式(参见附图 2)来与可调式直流稳压电源调压端直接接口，实现输出电压的调整即可。从附图1电子电 位器模块和机械电位器的调压方法比较可以看到只需取下机械电位器，接上电子电位器 模块，就可以实现可调式直流稳压电源输出电压的高精度调整，无论可调式直流稳压电源 采用何种工作模式和调压器件，以及单路或多路输出，都可以直接和电子电位器模块接口 (参见附图3-附图7)。本发明的意义和有益效果是1)可调式直流稳压电源使用至今已有百年，是现今最重要的电子仪器产品；电位 器使用至今也有百年，是现今最重要的电子元器件之一，而机械电位器用作可调式直流稳 压电源调整输出电压，也有近百年的历史，用先进的电子电位器模块取代机械电位器，全面
3实现可调式直流稳压电源输出电压的数字调整，具有划时代的意义；2)现代科学技术的高速发展对可调式直流稳压电源提出了更高的技术要求，机 械电位器的众多缺陷已经远不能胜任，而电位器是可调式直流稳压电源里最重要的单元器 件，当可调式直流稳压电源采用电子电位器模块后，将会对其性能技术指标、使用操作方 法、结构和外观等产生一系列重要影响。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是电子电位器模块和普通机械电位器实现可调式直流稳压电源输出电压调 整的基本接口方法比较，因为电子电位器模块已具备机械电位器所有特性和适应能力，所 以除需一组供电电源外，其它和机械电位器使用没有什么两样。图2是电子电位器模块输出模式和调节方式原理示意图，因为所有可调式直流稳 压电源都不需要电位器输出模式，故图中只示出了可调电阻输出模式和电压输出模式两 种。这里说明几个电子电位器模块的使用特点1.电子电位器模块是用两个按键调整输出 的电阻值或电压值，当连续压键约两秒，输出值将快速变动；2.输出网络电阻各权电阻全 部并联，可保证输出值绝对连续；3.输出值的分辨率和精度可以根据需要任意确定。图3是电子电位器模块与固定电压输出的集成三端稳压器接口实现输出电压的 连续调整，虚线内电路全部在电子电位器模块里面，右图为模块输出电压变化的原理示意 图，从中图不难分析按加键时输出电压升高，按减键时输出电压降低，从而实现电源的输 出电压调整。图4是电子电位器模块与典型的开关电源模块接口实现输出电压的连续调整，因 为电子电位器模块的输出端要承受很高的电压，一般双向模拟开关不能胜任，故采用晶体 管作电子开关，该图只画出了与电子电位器模块接口调压部分。需注意的是输出电阻是有 极性的，不可接反。图5是电子电位器模块与输出高电压的可调式直流稳压电源接口，该电源最高输 出电压为60V，一个TL431输出端最高只能承受36V，故采用两个TL431串联调整，图中的小 虚线框内为在电子电位器模块里面增加的部分，以此类推，理论上可以无限增加TL431，从 而承受和调整更高的电压。图6是电子电位器模块与典型的低压差线性电源模块接口实现输出电压的连续调 整，低压差线性电源模块和开关电源模块在工作机理上完全不同，而输出电压的调整方式方 法却基本上一样，故电子电位器模块的输出模式和方式和可以开关电源模块使用的一样。图7是典型的双联同步输出的电子电位器模块与双路输出的可调式直流稳压电 源接口，图中LM317为可调式集成三端稳压器，电子电位器模块只需该图3)的输出模式和 输出方式即可。根据可调式直流稳压电源的要求，两个电子电位器模块是完全隔离的，图中 2)只画出了双联同步输出的原理框图，实际上，两个电子电位器模块同时还能单独分别调 整输出而互不影响。
具体实施例方式图3中，因为电子电位器模块输出网络电阻全部并联，接通数增加，输出电阻减
4小，而根据TL431工作原理可知，引脚Vref和A之间的电压是不变的，当其上电阻减小时， 输出电压上升，输出电压由下式决定Vk = 2. 5XR1/Rx式中R1为Vk与Vref之间的电阻，Rx为Vref和A之间的电阻。图4中，开关电源模块L4970A的输出电压由下式决定Vout = (l+ff/Rl)X5. IV式中W为电子电位器模块输出的可调电阻，各分压电阻的选取应保证开关电源模 块L4970A的输出电压在5. IV到30V之间变化。图5是两个TL431串联实现输出电压10V-60V的实施方案原理图，设下面的TL431 为TL431-1，上面的TL431为TL431-2，集成三端稳压器7805压降为5V，两个TL431的起调 电压为5V，故该电路从10V起调。电压调整过程简述如下首先由TL431-1 调压，TL431-2 保持 2. 5V 不变，当 TL431-1 的 VKA 从 2. 5V 升 到29. 9V，这时再加0. IV，便接通光电耦合器，使TL431-2的VKA升到固定值30. 0V,同时 TL431-1的VM降到2. 5V，此后再加数，TL431-2的VKA保持30. 0V不变，TL431-1的VM再次 从2. 5V开始增加，直到加到25. 0V，两个TL431分别承担25. 0V和30. 0V，输出电压为其串 联之和，即55. 0V,再加上7805的电压5V，则可调式直流稳压电源的总输出电压为60V，从而 实现输出电压10V-60V的调整。图6中，低压差线性电源模块MSK5012的输出电压由下式决定Vout = (l+ff/Rl)Xl. 235V式中W为电子电位器模块输出的可调电阻，各分压电阻的选取应保证低压差线性 电源模块MSK5012的输出电压在1. 235V到36V之间变化。可调式开关电源模块和低压差线性电源模块品种繁多，输出的电压电流各不相 同，但输出电压的调整方法大同小异，电子电位器模块都可以很容易用上述方法实现。在图7的2)中，虚线连接的按键表示一个按键有两个在电气上完全独立的触点开 关。如果两个电子电位器模块的起始数不一致或不是所要求的数值，可按一下复位按键，使 两个电子电位器模块为预先设定的数值。按动加减按键，即启动《方波发生器》对两个电子 电位器模块的计数器同时计数，光电耦合器使两个电子电位器模块在电气上完全隔离，电 位器的输出电阻调整有两种方式精调和快速调整。当连续按键时间小于2秒(或其它时 间)，电位器的输出电阻作缓慢的精密调整，当连续按键时间大于2秒，即启动《加速电路》， 电位器的输出电阻值作快速改变，计数器的输出选通各自的《三极管阵》和《电阻网络》，《按 键辨别电路》确保两个电位器的输出电阻值变化方向一致。
权利要求
电子电位器模块在直流稳压电源的应用是根据可调式直流稳压电源的各种构成特性，用电子电位器模块取代机械电位器而和可调式直流稳压电源直接接口，其特征是用电子电位器模块所具有的功能特性可调电阻输出模式、电压输出模式，正向调节方式、反向调节方式与可调式直流稳压电源的基本构成1.固定电压输出的集成三端稳压器；2.可调电压输出的集成三端稳压器；3.可调式开关电源模块；4.可调式低压差线性电源模块；5.大功率晶体管和MOS功率管直接接口，实现输出电压的高精度调整。
2.根据权利要求1所述的电子电位器模块在直流稳压电源的应用，其特征是电子电 位器模块能用高反压晶体管作电子开关和多个TL431串联调压适应可调式直流稳压电源 的高电压输出调整。
3.根据权利要求1所述的电子电位器模块在直流稳压电源的应用，其特征是电子电 位器模块的双联同步输出可以用于可调式直流稳压电源的双路隔离输出电压调整，实现即 可以双路单独调整输出电压，又可以双联精确同步调整输出电压。
全文摘要
可调式直流稳压电源主要有几种基本构成1.固定电压输出的集成三端稳压器；2.可调电压输出的集成三端稳压器；3.可调式开关电源模块；4.可调式低压差线性电源模块；5.大功率晶体管和MOS功率管，特性有高压输出和双路隔离电压输出，而这些输出电压的调整，几乎全部采用机械电位器。电子电位器模块是一种新颖的电子电位器器件，具有强大的使用功能、性能拓展能力，完整的独立性和输出无源性，输出有三种模式可调电阻输出模式、电位器输出模式、电压输出模式，调节方式有正向和反向调节方式，这些独特的特性和功能，使电子电位器模块可以与所有可调式直流稳压电源直接接口应用，取代机械电位器，实现输出电压的高精度调整。
文档编号H02M1/00GK101873120SQ20091006174
公开日2010年10月27日 申请日期2009年4月27日 优先权日2009年4月27日
发明者程杰保, 程馨如 申请人:武汉市创佳源电子有限公司