用于电源变换器的数字控制电路、电子装置及系统的制作方法

1.本实用新型涉及开关电源技术领域，特别是涉及一种用于电源变换器的数字控制电路、电子装置及系统。


背景技术：

2.电源变换器(如反激式变换器(flyback converter))是开关电源变换器的一种，广泛应用于交流
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直流(ac/dc)和直流
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直流(dc/dc)转换，并在输入侧和输出侧之间提供绝缘隔离。电源变换器在现有电子产品，特别是工业产品，大量采用dc/dc作为稳压电源，一块电路板上大量使用不同的电压输出等级的dc/dc，比如5v、3.3v、2.5v、1.8v、1.5v等等。
3.然而，现有的单芯片的解决方案，是用带有调压功能的dc/dc，但这种调压功能是模拟型的，通过用户调整反馈回路电阻比的方式实现调压，但这种方式需要外接两个电阻，并且对电阻的精度要求较高，同时也有错贴和漏贴的风险，在实际应用需要固定输出电压的情况很少使用；另外，由于传统解决方案中多种不同规格的器件，造成了产品物料管理困难，采购成本高企，生产加工时不同型号贴错了还可造成整板损毁等严重情况。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于电源变换器的数字控制电路、电子装置及系统，用于解决现有技术中电源变换器的控制对管理者而言，具有难管理、操作风险高的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型一方面提供一种用于电源变换器的数字控制电路，包括：
6.译码器，其输出的每个端口连接一反相器输出数字信号；
7.误差放大器，其负输入端连接输入的参考电压，其正输入端连接反馈回路的一端，其中，所述反馈回路中每条支路与译码器的一路数字信号连接；
8.压控pwm发生器，其输入端连接所述误差放大器的输出端，其第一输出端、第二输出端对应连接第一mos管的栅极与第二mos管的栅极，所述第二mos管的源极连接第一mos 管的漏极，所述第一mos管的源极连接输入电压，所述第二mos管的漏极接地；
9.直流电压输出端，其通过第一负载的第一端连接反馈回路，第一负载的第二端与第二 mos管的源极连接作为直流电压输出端。
10.优选地，所述译码器输出高电平或低电平。
11.优选地，所述第一负载为第一电阻。
12.优选地，所述压控pwm发生器的控制端通过第二负载连接译码器其中的一路控制信号以控制mos管的导通或截止。
13.优选地，所述第二负载为第二电阻。
14.优选地，所述反馈回路包括第三电阻、第四电阻与第五电阻，所述第三电阻的第一端、第四电阻的第一端与第五电阻的第一端分别连接在压控pwm发生器的正输入端，所述第
三电阻的第二端、第四电阻的第二端与第五电阻的第二端对应连接译码器的第一输出端、第二输出端、第三输出端，通过导通或截止反馈回路使得任一电阻接地，形成分压比输出不同电压。
15.优选地，所述参考电压的一输入端接地，所述参考电压另一输入端连接输入电压，所述参考电压的输出端连接误差放大器的负输入端。
16.优选地，所述第二mos管的源极与直流电压输出端之间连接有电感。
17.本实用新型另一方面提供一种电子装置，上述用于电源变换器的数字控制电路。
18.本实用新型还有一方面提供一种电源系统，上述用于电源变换器的数字控制电路，或上述的电子装置。
19.如上所述，本实用新型的用于电源变换器的数字控制电路、电子装置及系统，具有以下有益效果：
20.通过译码器数字控制所述反馈回路的电路导通，形成不同的分压比输出不同的电压；相比现有的电源变换器而言，具有易操作、无风险的优点，同时，第二mos的源极与误差放大器的正极之间还连接有反馈作用的第一负载，能够降低稳压器的压降，减小线性稳压器的功耗，提高了线性稳压器的工作效率。
附图说明
21.图1显示为本实用新型提供的一种译码器电路示意图；
22.图2显示为本实用新型提供的一种用于电源变换器的数字控制电路示意图。
具体实施方式
23.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
25.请参阅图2，为本实用新型提供的一种用于电源变换器的数字控制电路示意图，包括：
26.译码器，其输出的每个端口连接一反相器输出数字信号；
27.其中，该译码器详见图1所示，在本实施例中，采用两个输入a0、a1四个输出的第一数字信号d0、第二数字信号d1、第三数字信号d2与第四数字信号d3，其中，每个数字信号的输出端均有反相器，高电平通过反相器输出低电平，是导通内阻一致性非常好，接近于 0的电路组成。
28.在本实施例中，连接反馈回路的多路数字信号中只有一路数字信号输出为低电平，通过低电平导通该电阻与压控pwm发生器的正输入端与第一负载r1之间形成分压比，从
而输出不同的电压，其中，反馈回路的电阻与第一负载之间电压可按分压比需求选定，形成不同的下拉电阻，在此不赘述。
29.在另一实施例中，所述译码器输出高电平或低电平，译码器的输入有保护的，可以直接接电源或地，表示高低电平。如果想增加输出路数，但不增加输入引脚，可以内部特制电路，把悬空，或者接电源的高低表示不同的状态，组合成更多的输出状态，在此不赘述。
30.误差放大器a，其负输入端连接输入的参考电压，其正输入端连接反馈回路的一端，其中，所述反馈回路中每条支路与译码器的一路数字信号连接；
31.压控pwm发生器，其输入端连接所述误差放大器的输出端，其第一输出端、第二输出端对应连接第一mos管的栅极与第二mos管的栅极，所述第二mos管的源极连接第一mos 管的漏极，所述第一mos管的源极连接输入电压，所述第二mos管的漏极接地；
32.直流电压输出端，其通过第一负载的第一端连接反馈回路，第一负载的第二端与第二 mos管的源极连接作为直流电压输出端。
33.在另一实施例中，所述压控pwm发生器的控制端通过第二负载r2连接译码器其中的一路控制信号以控制mos管的导通或截止，从而形成功率开关控制，其中，在图1中优选第四路数字信号d3控制第二负载r2，而只有当第四路数字信号d3输出高电平时，才能够触发压控pwm发生器工作，通过调节脉冲控制mos管导通或截止的频率，导通的mos管与电感相连。
34.具体地，脉冲宽度调制(pwm)，是英文“pulse widthmodulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术就是用一连串的脉冲信号(pwm信号)代替正弦信号，其具有谐波小，响应快的优点。
35.例如，压控pwm发生器为可配置pwm发生器，包括：电源模块，向pwm发生器的各部分提供工作电源；高边驱动电路，设置于电源和负载之间，用于驱动高边负载；低边驱动电路，设置于负载和接地之间，用于驱动低边负载；切换开关，切换来自的所述电源模块的电压并提供给所述高边驱动器和所述低边驱动电路；配置输入按键，用于设置pwm控制信号的配置并提供给下述的微控制器进行输入；微控制器，根据来自所述输入模块的输入产生pwm控制信号并提供给所述高边驱动器和所述低边驱动电路；以及时钟电路，用于向所述微控制器提供时钟信号，在本实施例中，每通道可独立配置，宽动态范围的pwm周期 (1
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100)k，占空比(1
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99)％可配；pwm极性和对齐方式可配；高、低边pwm信号输出；输出电压在5v和12v之间可切换；采用16位微控制器，c代码移植性和复用率高；能够输出高、低边输出互补pwm控制信号。
36.具体地，高边驱动电路是指电路位于电源和负载之间，低边驱动电路是指电路位于负载和接地之间。高边驱动电路和低边驱动电路的驱动芯片供电和功率参数相同。由来自微控制器的统一个控制信号来控制，分别输出需要的高边、低边信号，即，从高边驱动电路输出高边pwm，从低边驱动电路输出低边pwm，并且，高边驱动电路和低边驱动电路输出互补的 pwm控制信号。需要说明的是，所述高边驱动器和所述低边驱动电路可以根据需求设置多路输出脉冲。
37.另外，压控pwm发生器还可是现在市场上的成熟产品模块，例如型号为uc3846 uc3843 tl494的pwm发生器。
38.如图2所示，所述反馈回路包括第三电阻r3、第四电阻r4与第五电阻r5，所述第三
电阻r3的第一端、第四电阻r4的第一端与第五电阻r5的第一端分别连接在压控pwm发生器的正输入端，所述第三电阻r3的第二端、第四电阻r4的第二端与第五电阻r5的第二端对应连接译码器的第一输出端d0、第二输出端d1、第三输出端d2，通过导通或截止反馈回路使得任一电阻接地，与第一负载r1形成分压比输出不同电压。
39.在另一实施例中，所述参考电压vref的一输入端接地，所述参考电压vref另一输入端连接输入电压，所述参考电压vref的输出端连接误差放大器a的负输入端。
40.在另一实施例中，所述第二mos管的源极与输出端之间不连接有电感时，该电路可形成低压差线性稳压器，而第二mos管的源极与直流电压输出端之间连接有电感时作为功率开关，mos管通过译码器的d3控制mos管作为开关使用。
41.在本实施例中，采用集成电路制作用于电源变换器的数字控制电路，例如，根据不同的电压，译码器的输入引脚是接输入电源、输出电源、地、悬空，甚至输入串行的数字信号等，在pcb铜箔形成不同的形状，防止生产时物料用错的现象；同时，该电路也可以集成进传统的dc/dc，然后作为一个整体，也可以单独做成一个集成电路，输出去控制调压型的dc/dc，实现电压的调节。
42.在另一实施例中，本实用新型还提供一种电子装置，上述用于电源变换器的数字控制电路。
43.对社会的影响：在本实施例中，现在社会的高速发展离不开数字技术(互联网，物联网，大数据，ai人工智能等都是基于数字技术为核心的应用)，数字技术物理表现形式就是能运行以上各种数字技术为核心的应用的智能化设备(pc、手机、服务器、各种控制用设备等现今大多数的电子电路构成的设备)，电源又是一切电子电路工作的基础。除了手机等少数集成度非常高的产品外，电源的数字化比例还很低。此技术为传统的模拟电源插上了数字化的翅膀，必将推动智能化产品，以及各种智能化产品应用的发展更上一个台阶，为人类社会，为大家带来更便捷更愉快的生活。
44.例：手机的功能强大，使用便捷，现在我们生活中每个人都不离不开；手机有如此的发展就离不开手机电子电路高度集成化，数字化的发展，其中电源的数字化是其中重要之一。
45.对经济方面的影响：对集成电路生产企业来说，减少电子产品物料种类，单一品种的产量更大了，降低了集成电路的生产成本。对使用集成电路的生产厂家和消费都来说，减轻了电子产品研发阶段电源方面设计及选型的工作量，同时物料种类的减少，以及少数用量小的物料采购的困难，保存麻烦，时间长了变成呆料的风险，节省了管理成本；单一品种用量变大，采购成本也能降低。
46.减少了生产时贴错物料，没能及时发现，造成产品严重损毁。或者能正常工作出厂时没能及时发现，但影响产品的使用寿命和性能，对产品的生产厂家和使用产品的客户都造成不利影响，造成重大经济损失和品牌形象受损。
47.例：我们国家每年进口大量的集成电路，其中电源集成电路也是其中之一，如果此产品能成功，就如同新能源汽车对传统汽车一样，促进我们国家经济发展。
48.对技术发展的影响：在本实施例中，此功能应用到集成电路后，将引领传统电源管理数字化水平的提升，对整个行业，对全社会的数字化管理水平的提升都能起到很大的促进作用。
49.dc/dc产品传统种类的减少，但集成电路企业可以投入更多人力物力成本研发dc/dc 的数字化技术，到时必将推动技术高速发展，同时出现行业高速发展，百家争鸣的现象。
50.数字化dc/dc让电子产品的研发更简单快捷，可以让生产厂家更聚焦于业务功能的研发。新的技术，也有可能产生很多新的产品，甚至可能会出现衍生出一个全新的行业。
51.在另一实施例中，本实用新型还提供一种电源系统，上述用于电源变换器的数字控制电路，或上述的电子装置。
52.综上所述，本实用新型通过译码器数字控制所述反馈回路的电路导通，形成不同的分压比输出不同的电压；相比现有的电源变换器而言，具有易操作、无风险的优点，同时，第二 mos的源极与误差放大器的正极之间还连接有反馈作用的第一负载，能够降低稳压器的压降，减小线性稳压器的功耗，提高了线性稳压器的工作效率。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
53.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。