一种全范围数字可调大功率开关电源控制器的制作方法

1.本实用新型涉及电源控制器领域，特别涉及一种全范围数字可调大功率开关电源控制器。


背景技术：

2.开关电源控制器是一种进行开关电源驱动控制的支撑设备，led背光由多组led灯珠构成，由于led的伏安特性曲线为非线性，导致电压的少量变化会引起驱动电流的较大的波动，从而会造成背光亮度的不稳定，影响产品的性能，当前中大尺寸背光采用的稳压型电源多为固定输出或手动窄范围输出，随着科技的不断发展，人们对于开关电源控制器的制造工艺要求也越来越高。
3.现有的开关电源控制器在使用时存在一定的弊端，首先，输出电压不可调使得背光的功耗增加，需要考虑增加更多的散热成本，工作效率低，现在主流的电源多为桥式变换器其效率不高于85％，不利于人们的使用，还有，通过拧电位器的方式实现输出电压小范围可调不具备程控功能，不利于多台集中管理，对于大尺寸的背光往往需要1000w以上的电源，当前电源在超出低电流电压超出范围时不能提供合适的保护，给人们的使用过程带来了一定的不利影响，为此，我们提出一种全范围数字可调大功率开关电源控制器。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种全范围数字可调大功率开关电源控制器，电源的效率可达到92％，实现了电压输出范围可从3v到48v 程序可调，实现了负载过大时以恒功率方式运行以保护电源和负载，提高了电源的功率密度，减小了电源的体积，实现了电源与pc的通讯控制及运行状态反馈，实现了多电源系统的冗余控制，可以有效解决背景技术中的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种全范围数字可调大功率开关电源控制器，包括220v电源输入电路、数字控制启动部分电路、 mcu控制部分电路、整流滤波部分电路、pfc部分电路、移相全桥式变换拓扑电路、输出信号采集部分电路与输出整流滤波部分电路，所述220v电源输入电路连接数字控制启动部分电路，所述数字控制启动部分电路连接mcu控制部分电路，所述mcu控制部分电路连接输出信号采集部分电路与移相全桥式变换拓扑电路，所述输出信号采集部分电路连接输出整流滤波部分电路与移相全桥式变换拓扑电路，所述移相全桥式变换拓扑电路连接pfc部分电路，所述整流滤波部分电路连接数字控制启动部分电路与pfc部分电路。
8.作为本技术一种优选的技术方案，所述220v电源输入电路的输出端与数字控制启动部分电路的输入端电性连接，所述数字控制启动部分电路的输出端与整流滤波部分电路的输入端电性连接，所述整流滤波部分电路的输出端与pfc部分电路的输入端电性连接，所
述pfc部分电路的输出端与移相全桥式变换拓扑电路的输入端电性连接。
9.作为本技术一种优选的技术方案，所述mcu控制部分电路的输出端与数字控制启动部分电路、移相全桥式变换拓扑电路和输出信号采集部分电路的输入端电性连接。
10.作为本技术一种优选的技术方案，所述移相全桥式变换拓扑电路的输出端与输出整流滤波部分电路的输入端电性连接，所述输出整流滤波部分电路的输出端与输出信号采集部分电路的输入端电性连接，所述输出信号采集部分电路的输出端与移相全桥式变换拓扑电路的输入端电性连接。
11.作为本技术一种优选的技术方案，所述220v电源输入电路为市网电源 220v输入，所述220v电源输入电路通过两级共模低通滤波电路和差模低通滤波电路连接输出电源位置。
12.作为本技术一种优选的技术方案，所述移相全桥式变换拓扑电路设置 uc3895作为控制芯片，且内部设置功率开关管、变压器，所述功率开关管以变压器的漏感和器件的结电容作为协整元件。
13.作为本技术一种优选的技术方案，所述输出整流滤波部分电路采用全桥整流结构使用两级lc低通滤波电路，截止频率设定为1khz以抑制高频谐波。
14.作为本技术一种优选的技术方案，所述输出信号采集部分电路以分流器串入电源输出的低端，采样分流器两端的差分信号，作为后级差分放大器的输入信号，差分放大器的输出信号按照一定的增益放大后，送入电流误差放大器和mcu，且在电源输出的高端采集电压信号经精密放大器后，按照一定的增益放大后送入电压误差放大器，当电源工作在稳压模式时电压误差放大器构成电压反馈环路，同时电流误差放大器构成电流反馈环路。
15.(三)有益效果
16.与现有技术相比，本实用新型提供了一种全范围数字可调大功率开关电源控制器，具备以下有益效果：该一种全范围数字可调大功率开关电源控制器，电源的效率可达到92％，实现了电压输出范围可从3v到48v程序可调，实现了负载过大时以恒功率方式运行以保护电源和负载，提高了电源的功率密度，减小了电源的体积，实现了电源与pc的通讯控制及运行状态反馈，实现了多电源系统的冗余控制，提高了电源系统的稳定性，整个开关电源控制器结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。
附图说明
17.图1为本实用新型一种全范围数字可调大功率开关电源控制器的整体结构示意图。
18.图2为本实用新型一种全范围数字可调大功率开关电源控制器中220v交流电输入部分电路的结构示意图。
19.图3为本实用新型一种全范围数字可调大功率开关电源控制器中电路原理图的结构示意图。
20.图4为本实用新型一种全范围数字可调大功率开关电源控制器中电路原理图部分电路其一的结构示意图。
21.图5为本实用新型一种全范围数字可调大功率开关电源控制器中电路原理图部分电路其二的结构示意图。
22.图6为本实用新型一种全范围数字可调大功率开关电源控制器中电路原理图部分电路其三的结构示意图。
23.图7为本实用新型一种全范围数字可调大功率开关电源控制器中电路原理图部分电路其四结构示意图。
24.图8为本实用新型一种全范围数字可调大功率开关电源控制器中电路原理图部分电路其五的结构示意图。
25.图9为本实用新型一种全范围数字可调大功率开关电源控制器中输出信号采集部分电路的结构示意图。
具体实施方式
26.下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.实施例一：
30.如图1-9所示，一种全范围数字可调大功率开关电源控制器，包括220v 电源输入电路、数字控制启动部分电路、mcu控制部分电路、整流滤波部分电路、pfc部分电路、移相全桥式变换拓扑电路、输出信号采集部分电路与输出整流滤波部分电路，220v电源输入电路连接数字控制启动部分电路，数字控制启动部分电路连接mcu控制部分电路，mcu控制部分电路连接输出信号采集部分电路与移相全桥式变换拓扑电路，输出信号采集部分电路连接输出整流滤波部分电路与移相全桥式变换拓扑电路，移相全桥式变换拓扑电路连接pfc 部分电路，整流滤波部分电路连接数字控制启动部分电路与pfc部分电路。
31.进一步的，220v电源输入电路的输出端与数字控制启动部分电路的输入端电性连接，数字控制启动部分电路的输出端与整流滤波部分电路的输入端电性连接，整流滤波部分电路的输出端与pfc部分电路的输入端电性连接， pfc部分电路的输出端与移相全桥式变换拓扑电路的输入端电性连接。
32.进一步的，mcu控制部分电路的输出端与数字控制启动部分电路、移相全桥式变换拓扑电路和输出信号采集部分电路的输入端电性连接。
33.进一步的，移相全桥式变换拓扑电路的输出端与输出整流滤波部分电路的输入端电性连接，输出整流滤波部分电路的输出端与输出信号采集部分电路的输入端电性连接，输出信号采集部分电路的输出端与移相全桥式变换拓扑电路的输入端电性连接。
34.实施例二：
35.在实施例一的基础上，如图1-9所示，一种全范围数字可调大功率开关电源控制器，包括220v电源输入电路、数字控制启动部分电路、mcu控制部分电路、整流滤波部分电路、pfc部分电路、移相全桥式变换拓扑电路、输出信号采集部分电路与输出整流滤波部分电路，220v电源输入电路连接数字控制启动部分电路，数字控制启动部分电路连接mcu控制部分电路，mcu控制部分电路连接输出信号采集部分电路与移相全桥式变换拓扑电路，输出信号采集部分电路连接输出整流滤波部分电路与移相全桥式变换拓扑电路，移相全桥式变换拓扑电路连接pfc部分电路，整流滤波部分电路连接数字控制启动部分电路与pfc部分电路。
36.进一步的，220v电源输入电路为市网电源220v输入，220v电源输入电路通过两级共模低通滤波电路和差模低通滤波电路连接输出电源位置。
37.进一步的，移相全桥式变换拓扑电路设置uc3895作为控制芯片，且内部设置功率开关管、变压器，功率开关管以变压器的漏感和器件的结电容作为协整元件。
38.进一步的，输出整流滤波部分电路采用全桥整流结构使用两级lc低通滤波电路，截止频率设定为1khz以抑制高频谐波。
39.进一步的，输出信号采集部分电路以分流器串入电源输出的低端，采样分流器两端的差分信号，作为后级差分放大器的输入信号，差分放大器的输出信号按照一定的增益放大后，送入电流误差放大器和mcu，且在电源输出的高端采集电压信号经精密放大器后，按照一定的增益放大后送入电压误差放大器，当电源工作在稳压模式时电压误差放大器构成电压反馈环路，同时电流误差放大器构成电流反馈环路。
40.工作原理：采用高档32位arm内核单片机作为控制主体，以高速dac作为数据转换单元，以移相全桥变换拓扑实现低电压高电流的电源输出，实用新型包含8个部分，即22ov交流电源输入部分，数字控制软启动部分，整流滤波部分，pfc调整部分，移相全桥式变换部分，输出滤波部分，输出信号采集部分和mcu控制部分，220v交流电输入部分采用市网电源220v输入，经过两级共模低通滤波电路和差模低通滤波电路实现降低市网电压与电源相互的谐波噪声干扰的目的，数字控制软启动部分是采用单片机作为核心,控制 mosfet的上升沿，促使mosfet在安全工作区域内缓慢的打开以控制电压上升的速度，整流滤波部分采用两组diodesincorporated公司的gbu810作为整流管，以400v耐压电容作为滤波电容，pfc调整部分采用模块式架构，即主控芯片与功率器件部分分开，采用l4981ad作为主控芯片，ixfh40n65xz作为开关管，移相全桥式变换部分采用uc3895作为控制芯片，ixfh22n65x2作为功率开关管，以变压器的漏感和器件的结电容作为协整元件，实现四个开关管以此在零电压下导通，以实现恒频软开关，提升电源效率及电源功率密度，输出滤波部分从采用全桥整流的方式使用两级lc低通滤波电路，截止频率设定为1khz以抑制高频谐波，输出信号采集部分以分流器串入电源输出的低端，采样分流器两端的差分信号，作为后级差分放大器
的输入信号，差分放大器的输出信号按照一定的增益放大后，送入电流误差放大器和mcu，同时在电源输出的高端采集电压信号经精密放大器后，按照一定的增益放大后送入电压误差放大器，当电源工作在稳压模式时电压误差放大器构成电压反馈环路，同时电流误差放大器构成电流反馈环路，电压环路实现稳压输出，电流环路实现线损补偿功能，过电流保护功能和超负荷时输出模式变为恒流模式功能， mcu控制部分采用32位arm内核高档单片机stm32f103zet6作为控制器，以 16位adc作为数字模拟转换芯片，以16位dac作为模拟数字转换芯片实现高分辨率的输出电压电流数据采集和输出电压设定的功能，实现电压电流的实时可编程上下限阈值保护，实现与电脑通讯功能。
41.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二(一号、二号)等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
42.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。