一种基于数字控制的多功能保护电路的制作方法

本实用新型涉及电源领域技术领域，尤其涉及一种基于数字控制的多功能保护电路。

背景技术：

早期的数字控制实现需要大规模的硅芯片和功率消耗，这导致了数字控制技术在开关电源中没有被广泛应用。近年来，随着数字控制器的成本和体积的下降、性能的迅猛提升，研究者又开始重新关注用数字控制代替模拟控制的开关电源。

早期的保护电路多用硬件电路来实现，虽然响应速度较快，但由于器件的差异性等使得保护电路不精确，随之带来的还有器件密度大、一致性差等问题。而传统的on/off使能功能一旦设计好，如需改变使能关系，只能重新绘制印制板，这使得工作变得更加复杂。随着高性能数字微控制器的出现，电路数字化控制逐渐成为研究的焦点。基于数字控制技术设计的多功能保护电路可以简化硬件电路、消除因离散原件造成的不稳定和电磁干扰，具有设计周期短、控制方便和灵活性高等优点。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种基于数字控制的多功能保护电路。

为了实现上述发明目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种基于数字控制的多功能保护电路，包括直流输入电源vin，电压信号地gnd，辅助源vdd，直流输出电压vout，使能端on/off，8位单片机u1，控制信号fb，电阻器r1~r11，电容器c1~c3；

直流输入电源vin接电阻器r4的一端，电阻器r4另一端接电阻器r5和单片机u1的3脚，电阻器r5另一端接电压信号地gnd；

直流输出电压vout接电阻器r9的一端，电阻器r9另一端接电阻器r10、电阻器r11的一端，电阻器r11另一端接单片机u1的7脚，电阻器r10另一端接电压信号地gnd；

辅助源vdd接单片机u1的1脚、电容器c1、电阻器r1、电阻器r6的一端，电阻器r6的另一端接电阻器r7、电阻器r8、电容器c3的一端，电阻器r7另一端接单片机u1的5脚，电阻器r8、电容器c1、电容器c3另一端电压信号地gnd；电阻器r1另一端接电阻器r2、使能端on/off，电阻器r2另一端接电阻器r3、电容器c2、单片机u1的4脚，电阻器r3、电容器c2另一端接电压信号地gnd。

一种基于数字控制的多功能保护电路，配置的电阻器r4与电阻器r5的连接构成输入过欠压保护功能电路；配置的电阻器r9与电阻器r10的连接构成输出过压保护功能电路；配置的电阻器r6与电阻器r8的连接构成过温保护功能电路。

一种基于数字控制技术的多功能保护电路，所述辅助源vdd直流电压为+5v。

一种基于数字控制技术的多功能保护电路，所述单片机u1的2脚设置为控制引脚，通过对继电器、光耦、三极管、mosfet开关型器件电路，控制实现系统保护功能。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：

一种基于数字控制的多功能保护电路，使用8引脚8位单片机来实现多功能保护电路，所选择的单片机集成adc功能便可实现相对应电压的采集、控制等功能，运用最小封装单片机的最少引脚，实现更多的电路保护等功能。对比硬件保护电路，基于数字控制的保护电路不仅仅体现在多功能，在精确性、一致性等方面有很大改进。尤其是在on/off使能关系，基于数字控制的on/off不论正/负逻辑，无需改动硬件电路，只需要更改程序即可实现相对应的逻辑使能，这使得电路设计变的简化。

随着近年来数字控制器的成本和体积的下降、性能的迅猛提升，数字控制代替模拟控制的开关电源在业界被广泛研究。

附图说明

图1是基于数字控制的多功能保护电路的方框图。

图2是基于数字控制的多功能保护电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。

如图1、2所示，一种基于数字控制的多功能保护电路，包括输入直流输入电源vin，电压信号地gnd，辅助源vdd，直流输出电压vout，使能端on/off，8位单片机u1，控制信号fb，电阻器r1~r11，电容器c1~c3；

直流输入电源vin接电阻器r4的一端，电阻器r4另一端接电阻器r5和单片机u1的3脚，电阻器r5另一端接电压信号地gnd；

直流输出电压vout接电阻器r9的一端，电阻器r9另一端接电阻器r10、电阻器r11的一端，电阻器r11另一端接单片机u1的7脚，电阻器r10另一端接电压信号地gnd；

辅助源vdd接单片机u1的1脚、电容器c1、电阻器r1、电阻器r6的一端，电阻器r6的另一端接电阻器r7、电阻器r8、电容器c3的一端，电阻器r7另一端接单片机u1的5脚，电阻器r8、电容器c1、电容器c3另一端电压信号地gnd；电阻器r1另一端接电阻器r2、使能端on/off，电阻器r2另一端接电阻器r3、电容器c2、单片机u1的4脚，电阻器r3、电容器c2另一端接电压信号地gnd。

配置的电阻器r4与电阻器r5的连接构成输入过欠压保护功能电路；配置的电阻器r9与电阻器r10的连接构成输入过压保护功能电路；配置的电阻器r6与电阻器r8的连接构成过温保护功能电路。所述辅助源vdd直流电压为+5v。所述单片机u1的2脚设置为控制引脚，搭配外部电路用于保护功能的控制。

本发明中使用8引脚8位单片机pic12f617来实现多功能保护电路，所选择的单片机集成adc功能便可实现相对应电压的采集、控制等功能，运用最小封装单片机的最少引脚，实现更多的电路保护等功能。对比硬件保护电路，基于数字控制的保护电路不仅仅体现在多功能，在精确性、一致性等方面有很大改进。尤其是在on/off使能关系，基于数字控制的on/off不论正/负逻辑，无需改动硬件电路，只需要更改程序即可实现相对应的逻辑使能，这使得电路设计变的简化。

本技术方案工作原理框图如图1所示。利用电阻分压原理（r4、r5），单片机（3脚）进行采样，实现输入过欠压保护功能。利用电阻分压原理（r9、r10），单片机（7脚）进行采样，实现输出过压保护功能。同理，利用分压原理（r1、r2和r3）实现对辅助源（vdd）采样以及on/off使能功能。利用ntc电阻阻值随温度变化的特性，r6和r8（ntc）实现过温保护功能。

输入过欠压保护：利用分压原理，在输入（vin）对地之间串联电阻r4、r5，单片机3脚采样到电压值，通过烧写的程序，对采样到的电压值进行比较，在程序所设定的范围内则判断为工作正常，单片机判断后控制引脚（2脚）无动作；若采样到的电压值在程序所设定的范围之外，则判断为输入发生过（欠）压，单片机控制引脚（2脚）给出信号，搭配其他硬件电路对电源做出输入过欠压保护。

on/off使能：如果电路为正逻辑使能，on/off引脚悬空或拉高时，单片机不作出判断；on/off引脚若接地，单片机（4脚）采样到一个低电压值信号，单片机判断后控制引脚（2脚）给出信号，搭配其他硬件电路对电源做出保护。如果电路为负逻辑使能，on/off引脚接地时，单片机不作出判断；on/off引脚悬空或拉高时，单片机（4脚）采样到一个高电压值信号，单片机判断后控制引脚（2脚）给出信号，搭配其他硬件电路对电源做出保护。

输出过压保护：利用分压原理，在输出（vout）对地之间串联电阻r9、r10，单片机7脚采样到电压值，通过烧写的程序，对采样到的电压值进行比较，在程序所设定的范围内则判断为工作正常，单片机判断后控制引脚（2脚）无动作；若采样到的电压值在程序所设定的范围之外，则判断为输入发生过压，单片机判断后控制引脚（2脚）给出信号，搭配其他硬件电路对电源做出输出过压保护。

过温保护：利用分压原理，在单片机供电（vdd）对地之间串联电阻r6、r8，单片机5脚采样到电压值，通过烧写的程序，对采样到的电压值进行比较，在程序所设定的范围内则判断为工作正常，单片机判断后控制引脚（2脚）无动作；若采样到的电压值在程序所设定的范围之外，则判断为输入发生过压，单片机判断后控制引脚（2脚）给出信号，搭配其他硬件电路对电源做出输出过压保护。