输出电压可调的电源电路及燃气数据采集设备的制作方法

本发明属于计量仪表电源控制技术领域，特别涉及输出电压可调的电源电路及燃气数据采集设备。

背景技术：

当前市场上生产的数据采集器，常常会连接多种不同的负载。由于不同种类的负载工作电压往往不同，为保证不同负载都能正常工作，一般的数据采集器都需要输出多种固定电压。大部分厂商生产的数据采集器，往往通过dc-dc电源芯片，并用多组电阻调整反馈电压的方式，来输出不同的电压值

由于电阻性能、负载性能等会受到环境、使用年限等诸多因素的影响，输出电压值也相应地会出现波动。因此，当前市场上的采集器随着使用年限的增长，其负载端电压数值的准确度不能得到保证。

申请内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了输出电压可调的电源电路，通过增加ad检测的方式提高输出电压的精度。

为了达到上述技术目的，本发明提供了输出电压可调的电源电路，所述电源电路包括：

电源芯片u1以及对电源芯片u1工作状态进行控制的控制芯片u3，u1的in引脚上连接有输入电源p1，u1的fb引脚上连接有滤波电路以及ad检测电路，u1的lx引脚上连接有用于检测负载电流的差分运算放大电路，u1的gnd引脚接地，在u1的lx引脚与fb引脚之间设有电阻r1，在u1的fb引脚与gnd引脚之间设有电阻r2，电阻r2远离r1的一端接地；

控制芯片u3的vcc引脚上连接有对u3供电的电源芯片u2，u2的vin引脚上连接有输入电源p1，u3的i/o1引脚与滤波电路相连，u3的i/o2引脚与u1的en引脚连接，u3的ad1引脚与ad检测电路的输出端相连，u3的ad2引脚与差分放大电路的输出端相连。

可选的，所述滤波电路包括：

电阻r3以及与电阻r3串联的电阻r4，电阻r3的一端与fb引脚连接，电阻r4的另一端与u3的i/o1引脚连接；

在电阻r3与电阻r4连接的引脚上还连接有电容c1，电容c1的另一端接地。

可选的，所述ad检测电路包括：

电阻r5以及与电阻r5串联的电阻r6，电阻r5的一端与u1的fb引脚连接，电阻r6两端并联有电容c2，电容c2的一端与控制芯片u3的ad1引脚连接，电容c2的另一端接地。

可选的，所述差分运算放大电路包括：

放大器u4a，在放大器u4a的正相输入端和反相输入端之间设有电阻r7，r7的一端与电源芯片u1的lx引脚相连，r7的另一端经负载接地；

在放大器u4a上还设有放大倍数调整电阻r8，放大器u4a的输出端连接有电阻r9，r9的另一端一方面与控制芯片u3的ad2引脚连接，另一方面经电容c3接地、经二极管d1连接供电端vcc。

另一方面，本发明实施例还提出燃气数据采集设备，所述燃气数据采集设备中安装有为流量计进行供电的电路板，电路板上设有前述提出的输出电压可调的电源电路。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

1、在电源电路中设有对电源芯片u1以pwm方式进行控制的控制芯片u3，通过使用控制芯片u3输出的pwm信号来控制电源的反馈电压，实现电源输出电压的可调控制，不需要按照以往的方案中预留多组匹配电阻和多个控制电路，能够避免因为电阻性能的改变引起的输出电压精度降低的缺陷。

2、滤波电路中通过改变电阻r3、r4的阻值以及电容c1的容值，能够对控制芯片输出端的pwm进行调整，使得输出至电源芯片u1的信号能够更为有效的对u1的工作方式进行控制。

3、差分运算放大电路作为对电源芯片u1输出电流的监测装置，能够根据其中电阻的阻值对运放的放大倍数进行调整，从而基于与基准电压的比较结果通知控制芯片u3，同时调整pwm信号，从而确保电源电路输出电压的精准性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明提供的输出电压可调的电源电路的模块结构示意图；

图2是本发明提供的输出电压可调的电源电路的电路示意图。

具体实施方式

为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。

实施例一

本发明提供了输出电压可调的电源电路，所述电源电路包括：

电源芯片u1以及对电源芯片u1工作状态进行控制的控制芯片u3，u1的in引脚上连接有输入电源p1，u1的fb引脚上连接有滤波电路以及ad检测电路，u1的lx引脚上连接有用于检测负载电流的差分运算放大电路，u1的gnd引脚接地，在u1的lx引脚与fb引脚之间设有电阻r1，在u1的fb引脚与gnd引脚之间设有电阻r2，电阻r2远离r1的一端接地；

控制芯片u3的vcc引脚上连接有对u3供电的电源芯片u2，u2的vin引脚上连接有输入电源p1，u3的i/o1引脚与滤波电路相连，u3的i/o2引脚与u1的en引脚连接，u3的ad1引脚与ad检测电路的输出端相连，u3的ad2引脚与差分放大电路的输出端相连。

在实施中，如图1所示，本发明提出的输出电压可调的电源电路包括如下模块，作为初始电压提供方的输入电源p1，以及接收最终输出电压的负载。在输入电源p1与负载之间设有电源调节电路。电源调节电路包括与输入电源p1连接的dc-dc电源模块以及对dc-dc电源模块进行控制的控制芯片，控制芯片一方面对dc-dc电源模块的通断进行控制，另一方面通过ad检测1模块对fb引脚上的电压进行实时监测，如果发现电压存在偏差则以pwm信号的方式发送至dc-dc电源模块进行调整，控制芯片输出信号再通过调频滤波，输出期望的pwm信号。另外，还通过ad检测2模块对输出至负载的电压进行检测，当存在偏差时，反馈给控制芯片以pwm信号的方式进行调整。

在如图2所示的电路图中，u1作为电源芯片，将从输入电源p1处获取的电压经差分运算放大电路处理后连同电源芯片外围电路输出。在输出过程中连接在u1的en引脚上的控制芯片u3对电源芯片u1的工作状态进行控制，当不需要向外界输出电压时对en引脚输出低电压，此时电源芯片u1处于低功耗状态，能够降低整个电路的功耗。r1、r2是电源芯片u1的反馈电阻。调整两个电阻阻值的比值，可以改变fb处的初始电压值，从而调整输出电压v-out。

在上述电源电路工作过程中，输入电源p1的输入电压经包括电源芯片u1跟电源芯片外围电路处理后向外以恒定电压输出至差分运算放大电路。当需要进行电压变换时，控制芯片u3将电压变换需求以pwm信号的方式输入值电源芯片u1中，在输出至u1的过程中，经过rc滤波，再与dc-dc芯片的反馈电压经过反馈引脚fb叠加，最终输出期望的v-out。

该信号在此期间，控制芯片会检测输出电压v-out和反馈电压v-fb的ad数值，同时对输出负载电流实时监测，以保证输出电压的准确度。整个可调电源通过一个循环系统来输出高精度的、准确的电压值。通过使用控制芯片u3输出的pwm信号来控制电源的反馈电压，不需要按照以往的方案中预留多组匹配电阻和多个控制电路。节省了硬件成本，同时避免因为电阻性能的改变引起的输出电压精度降低的缺陷。

可选的，所述滤波电路包括：

电阻r3以及与电阻r3串联的电阻r4，电阻r3的一端与fb引脚连接，电阻r4的另一端与u3的i/o1引脚连接；

在电阻r3与电阻r4连接的引脚上还连接有电容c1，电容c1的另一端接地。

在实施中，这里的滤波电路用于调整控制芯片u3输出pwm信号的幅度和频率。

可选的，所述ad检测电路包括：

电阻r5以及与电阻r5串联的电阻r6，电阻r5的一端与u1的fb引脚连接，电阻r6两端并联有电容c2，电容c2的一端与控制芯片u3的ad1引脚连接，电容c2的另一端接地。

在实施中，r5、r6串联分压，控制芯片检测分压处ad数值，通过数据转换，实时监测fb端信号，并将信息反馈给控制芯片，如果出现信号偏差的情况，控制芯片输出的pwm信号可及时作出调整。

可选的，所述差分运算放大电路包括：

放大器u4a，在放大器u4a的正相输入端和反相输入端之间设有电阻r7，r7的一端与电源芯片u1的lx引脚相连，r7的另一端经负载接地；

在放大器u4a上还设有放大倍数调整电阻r8，放大器u4a的输出端连接有电阻r9，r9的另一端一方面与控制芯片u3的ad2引脚连接，另一方面经电容c3接地、经二极管d1连接供电端vcc。

在实施中，r7、r8、r9、d1、u4、c3组成差分运算放大电路，用于检测输出负载电流值。通过采样电阻r7将输出电流导致的r7两端压降转换为电压值，r8用于调节运算放大器倍数，采集电压v-out的数值，并与控制芯片u3内部基准电压作比较，然后输出结果。该电路模块可以在线检测输出电压v-out的准确性，若输出结果出现偏差，可及时反馈给控制芯片u3，同时调整pwm信号。

本发明提供的电源电路，包括电源芯片u1以及对电源芯片u1工作状态进行控制的控制芯片u3，u1的in引脚上连接有输入电源p1，u1的fb引脚上连接有滤波电路以及ad检测电路，u1的lx引脚上连接有用于检测负载电流的差分运算放大电路，u1的gnd引脚接地，在u1的lx引脚与fb引脚之间设有电阻r1，在u1的fb引脚与gnd引脚之间设有电阻r2，电阻r2远离r1的一端接地；控制芯片u3的vcc引脚上连接有对u3供电的电源芯片u2，u2的vin引脚上连接有输入电源p1，u3的i/o1引脚与滤波电路相连，u3的i/o2引脚与u1的en引脚连接，u3的ad1引脚与ad检测电路的输出端相连，u3的ad2引脚与差分放大电路的输出端相连。通过使用控制芯片u3输出的pwm信号来控制电源的反馈电压，不需要按照以往的方案中预留多组匹配电阻和多个控制电路。节省了硬件成本，同时避免因为电阻性能的改变引起的输出电压精度降低的缺陷。

实施例二

本发明提供了一种燃气数据采集设备，该燃气数据采集设备为向流量计进行供电或数据采集的采集器，在所述数据采集设备中安装有为流量计进行供电的电路板，电路板上设有实施例一种提出的输出电压可调的电源电路，具体的电源电路包括：

电源芯片u1以及对电源芯片u1工作状态进行控制的控制芯片u3，u1的in引脚上连接有输入电源p1，u1的fb引脚上连接有滤波电路以及ad检测电路，u1的lx引脚上连接有用于检测负载电流的差分运算放大电路，u1的gnd引脚接地，在u1的lx引脚与fb引脚之间设有电阻r1，在u1的fb引脚与gnd引脚之间设有电阻r2，电阻r2远离r1的一端接地；

控制芯片u3的vcc引脚上连接有对u3供电的电源芯片u2，u2的vin引脚上连接有输入电源p1，u3的i/o1引脚与滤波电路相连，u3的i/o2引脚与u1的en引脚连接，u3的ad1引脚与ad检测电路的输出端相连，u3的ad2引脚与差分放大电路的输出端相连。

在实施中，如图1所示，本发明提出的输出电压可调的电源电路包括如下模块，作为初始电压提供方的输入电源p1，以及接收最终输出电压的负载。在输入电源p1与负载之间设有电源调节电路。电源调节电路包括与输入电源p1连接的dc-dc电源模块以及对dc-dc电源模块进行控制的控制芯片，控制芯片一方面对dc-dc电源模块的通断进行控制，另一方面通过ad检测1模块对fb引脚上的电压进行实时监测，如果发现电压存在偏差则以pwm信号的方式发送至dc-dc电源模块进行调整，对pwm信号的调整方式则通过调频滤波电路完成。另外还通过ad检测2模块对输出至负载的电流进行检测，当存在偏差时通知控制芯片以pwm信号的方式进行调整。

在如图2所示的电路图中，u1作为电源芯片，将从输入电源p1处获取的电压经差分运算放大电路处理后连同电源芯片外围电路输出。在输出过程中连接在u1的en引脚上的控制芯片u3对电源芯片u1的工作状态进行控制，当不需要向外界输出电压时对en引脚输出低电压，此时电源芯片u1处于低功耗状态，能够降低整个电路的功耗。r1、r2是电源芯片u1的反馈电阻。调整两个电阻阻值的比值，可以改变fb处的初始电压值，从而调整输出电压v-out。

在上述电源电路工作过程中，输入电源p1的输入电压经包括电源芯片u1跟电源芯片外围电路处理后向外以恒定电压输出至差分运算放大电路。当需要进行电压变换时，控制芯片u3将电压变换需求以pwm信号的方式输入值电源芯片u1中，在输出至u1的过程中，经过rc滤波，再与dc-dc芯片的反馈电压经过反馈引脚fb叠加，最终输出期望的v-out。

该信号在此期间，控制芯片u3会检测输出电压v-out和反馈电压v-fb的ad数值，同时对输出负载电流实时监测，以保证输出电压的准确度。整个可调电源通过一个循环系统来输出高精度的、准确的电压值。通过使用控制芯片u3输出的pwm信号来控制电源的反馈电压，不需要按照以往的方案中预留多组匹配电阻和多个控制电路。节省了硬件成本，同时避免因为电阻性能的改变引起的输出电压精度降低的缺陷。

本发明提供的燃气数据采集设备中安装有输出电压可调的电源电路，电源电路包括电源芯片u1以及对电源芯片u1工作状态进行控制的控制芯片u3，u1的in引脚上连接有输入电源p1，u1的fb引脚上连接有滤波电路以及ad检测电路，u1的lx引脚上连接有用于检测负载电流的差分运算放大电路，u1的gnd引脚接地，在u1的lx引脚与fb引脚之间设有电阻r1，在u1的fb引脚与gnd引脚之间设有电阻r2，电阻r2远离r1的一端接地；控制芯片u3的vcc引脚上连接有对u3供电的电源芯片u2，u2的vin引脚上连接有输入电源p1，u3的i/o1引脚与滤波电路相连，u3的i/o2引脚与u1的en引脚连接，u3的ad1引脚与ad检测电路的输出端相连，u3的ad2引脚与差分放大电路的输出端相连。通过使用控制芯片u3输出的pwm信号来控制电源的反馈电压，不需要按照以往的方案中预留多组匹配电阻和多个控制电路。节省了硬件成本，同时避免因为电阻性能的改变引起的输出电压精度降低的缺陷。进而在燃气数据采集设备中借助电源电路能够提供不同电压需求的流量计的供电需求。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。