一种小型化可调直流稳压电源的制作方法

本发明涉及仪器仪表、实验设备领域，尤其涉及一种可调直流稳压电源。通过去掉ac-dc组件、dc-dc组件使用斩波调节器，来克服传统可调直流稳压电源笨重、噪声大的缺点，达到小型化、静音的效果。

背景技术：

可调直流稳压电源，是一种将交流电转化为直流电，并且输出直流电压大小可以受用户调控的电源，常见于物理、电子实验室及工业测试车间。

传统可调直流稳压电源，直接接受市电输入，在其内部完成整流、稳压、调压过程。其中ac-dc组件负责整流和粗调、dc-dc组件负责精调和稳压。ac-dc组件、dc-dc组件同时集成于仪器内部。为了达到大电流和低纹波两个目标，往往以体积、噪音为代价。一方面为了达到大电流的指标，ac-dc组件使用体积巨大的变压器，并配备大口径强力风扇进行散热，导致严重噪音。另一方面，为了达到低纹波的效果，dc-dc组件使用线性调节器进行设计，其后果是必须使用大规格散热块，增大机器体积和重量。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种小型化、静音、安全的可调直流稳压电源实现方案。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：去掉ac-dc组件、dc-dc组件使用斩波调节器，其特征在于：机器内部只有dc-dc组件无ac-dc组件，即机器内部无变压器；机器本体接受直流源供电；机器内部dc-dc组件使用斩波调节器进行电压变换。

和传统可调直流稳压电源不同，机器内部无体积巨大的变压器和强力风扇，达到小型化、静音的效果。即便用户仍在外部置备ac-dc组件（通常以电源适配器的形式），用户也可以按需选择ac-dc组件的规格。例如，用户如果需对一个5v1a的用电器进行供电，只需选择一个电压高于5v、功率高于5w的适配器即可。大小小于成年人手掌12v1a适配器即可轻松满足要求，并且无需风扇进行散热。同时，用户可以把电源适配器放到桌面以外的区域（实施例中放置在地面），有效节省桌面空间。

和传统可调直流稳压电源不同，使用斩波调节器可以将转化效率提高到95%以上，避免使用大规格散热块，减小体积和重量。

在本发明的一个实施例中，一台可调直流稳压电源内部集成多组dc-dc组件，多组dc-dc组件通过电缆连接共享直流源。

在本发明的一个实施例中，使用液晶显示屏集中显示多路输出的电压/电流信息，节约传统可调直流稳压电源中显示数码管数目。

在本发明的一个实施例中，用户可通过带无线功能的数码设备集中设置多路输出电压，节约按键/旋钮数目。

在本发明的一个实施例中，用户可通过带无线功能的数码设备，获取每个通道的电压和电流曲线。

在本发明的一个实施例中，用户可通过串行接口控制终端，经串行接口集中设置多路输出的电压。

在本发明的一个实施例中，用户可通过串行接口控制终端，经串行接口获取每个通道的电压和电流曲线。

从本发明的实际应用结果看，一个四通道的可调直流稳压电源可以比传统直流可调稳压电源小数十倍以上，从传统的占半个桌面大小，缩小到单手握持大小。从安全性的角度看，将带交流电的电源适配器放置在桌面以外的区域，还可以有效保护使用者避免因为洒水、漏电等原因造成安全事故。

本发明的有益效果是：将占据半个桌面大小的可调直流稳压电源，缩小到手掌可握大小；克服传统可调直流稳压电源体积、噪音上的不足，提供一种小型化、静音、安全的可调直流稳压电源。

附图说明

图1是本发明涉及的可调直流稳压电源的结构图。

图2是本发明涉及的可调直流稳压电源的一个具体实施例。

具体实施方式

下面将结合本发明的结构、以及具体实施例来进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为明确的界定。

下面结合图1对本发明所述的可调直流稳压电源的基本结构进行说明。ac-dc组件（0100）与dc-dc组件（0101）相连，dc-dc组件（0101）与可调接口（0102）相连。ac-dc组件（0100）直接接受市用交流电输入，产生恒压的直流电，送入dc-dc组件（0101），经过dc-dc组件（0101）变换成可调直流后输送给用户；在以上过程中，用户通过对可调接口（0102）进行调节，来达到调节dc-dc组件（0101）输出可调直流电压的目的。与传统可调直流稳压电源不同，ac-dc组件（0100）位于可调直流稳压电源（01）外部。本发明也可以完全取消ac-dc组件，使用电池组来进行供电。为了和传统直流稳压电源的工作原理相映照，便于本领域技术人员理解，本实施例保留了ac-dc组件，但ac-dc组件不是本发明包括内容。

图2是本发明的一个具体实施例，下面结合附图对其工作方式进行说明。

图2和图1有对应关系，电源适配器（020）是图1的ac-dc组件（0100）的实施例，可调直流稳压电源（02）是图1可调直流稳压电源（01）的实施例，可调降压模组1（021）是图1的dc-dc组件（0101）的实施例，输入输出模组（023）是图1的可调接口（0102）的实施例。可调降压模组2（022）是可调降压模组1（021）的镜像，实现两通道独立输出，其工作原理一致。

电源适配器（020）的工作过程是:220v市电插座（0201）将220v交流电送入整流二极管（0202、0203），然后在电容（0204）的两端形成300v左右的高压直流。此时，高压脉冲控制器（02010）生成一个200k左右的脉冲信号调制开关管（02011）的开关，来将上述300v高压直流变成脉冲电流通过变压器（0205），变压器输出的脉冲电流在电容（0207）的两端形成一个约10~30v的恒压直流。恒压直流通过导线（0250）输送到下级可调降压模组，进行进一步处理。电容（0207）的两端形成的10~30v的恒压直流电压大小受到齐纳二极管（0206）的支配。其过程是，当输出电压高于齐纳二极管（0206）的反向击穿电压时，经过限流电阻（0208）限流后发光管（0209）开始发光；光强耦合到光敏传感器（02012），光敏传感器（02012）的集电极和发射极之间电流增大；高压脉冲控制器（02010）此时监测电流的增大情况，然后开始减小脉冲的占空比，减少开关管（02011）经过的电流；最终使输出电压保持和齐纳二极管（0206）的反向击穿电压一致。

导线（0250）同时连接两个可调降压模组，两个可调降压模组对应两个电压输出通道，其工作是完全独立的。在本发明的架构下，只需要复制可调降压模组并使用导线连接其输入，即可形成更多的电压输出通道。

由于两个可调降压模组的工作原理一致，下面仅对可调降压模组1（021）的工作方式进行说明。由导线（0250）传来的10~30v恒压直流在输入电容（0210）上稳压，然后经过由调压脉冲控制器（0216）控制的开关管（0211）调整成脉冲电流，经过电感（0212）传导到输出电容（0213）上转换成可调直流向外输出。可调直流的大小由两电阻（0214、0215）分压后送入调压脉冲控制器（0216），脉冲控制器通过增加/减少脉冲占空比，来调节可调直流的大小，达到和用户需求电压一致的效果。

用户需求电压的设定方法是，用户通过操作带无线功能的数码设备（024）内置的app程序，来向无线模块（0232）下发用户设置数据，无线模块（0232）通过信号线把数据转送给输入输出控制器（0230），输入输出控制器再把设置数据通过信号线（0251）传递给调压脉冲控制器（0216），调压脉冲控制器（0216）收到设置数据后，即根据前述流程调节输出电压和设置值一致。

在本实施例中，用户对镜像的调压脉冲控制器（0226）的设定方法完全一致。因此，通过在无线功能的数码设备（024）上简单地增加app界面，即可达到多路集中设置的效果。

本实施例除了根据用户需求调压的功能外，也可以接受串行接口控制终端（025）的控制，动态调节输出电压。常见的串行接口控制终端包括电脑、mcu、cpld和嵌入式系统。具体过程是，串行接口控制终端（025）通过串行总线（0233）发送电压设置请求到输入输出控制器（0230），输入输出控制器再把设置数据通过信号线（0251）传递给调压脉冲控制器（0216），调压脉冲控制器（0216）收到设置数据后，即根据前述流程调节输出电压和设置值一致。

本实施例除了提供可调电压的功能外，还提供对输出电压电流的动态显示。具体过程是，输入输出接口（0230）通过信号线（0252）从调压脉冲控制器（0216）处获取输出电压电流的值，再将其在液晶显示屏（0231）上进行显示。由于液晶显示屏具有较多色彩、较大分辨率和较大显示面积，因此多通道输出电压电流信息同时集中显示。

本实施例还提供电压/电流曲线显示的功能。具体过程是，输入输出接口（0230）通过信号线（0252）从调压脉冲控制器（0216）处获取输出电压电流值，再将其储存在其内部存储器中，形成曲线；如果用户通过带无线功能的数码设备（024）下发“上传曲线请求”，输入输出接口（0230）即将曲线数据通过无线模块（0218）上传储存的曲线，带无线功能的数码设备（024）即可通过app进行显示。如果串行接口控制终端（025）下发“上传曲线请求”，输入输出接口（0230）也可以将曲线数据通过串行总线（0233）上传，串行接口控制终端的输出端即可显示曲线。

以上所述仅为向本领域专业技术人员描述本发明的特征，其所用的数值、名称并非限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。