一种电压电流双环路控制式电源系统的制作方法

1.本实用新型涉及供电电源技术领域，尤其涉及一种电压电流双环路控制式电源系统。


背景技术：

2.图1为常见的一种供电电源的电路示意图，其包括输入端口1、控制芯片2、输出端口3、第一mos管4、第二mos管5、电感6以及微控单元703；
3.其中，
4.所述第一mos管4的d极与所述输入端口1导通，所述第一mos管4的g极与所述控制芯片2导通，所述第一mos管4的s极通过所述电感6与所述输出端口3导通；
5.所述第二mos管5的d极通过所述电感6与所述输出端口3导通，所述第二mos管5的g极与所述控制芯片2导通，所述第二mos管5的s极接地；
6.所述微控单元703与所述控制芯片2导通，用于向所述控制芯片2产生一个具有特定占空比的方波信号，进而控制第一mos管4的开关周期。
7.向输入端口1输入电压后，控制芯片2根据方波信号控制第一mos管4的开关周期，即可使得输出端口3实现恒压输出。
8.现有供电电源的问题在于，只能进行恒压输出，并未兼具恒流输出功能。因此，需要对现有供电电源进行改进，以解决其不能兼具恒流输出和恒压输出两种功能的问题。


技术实现要素：

9.本实用新型的一个目的在于，提供一种电压电流双环路控制式电源系统，能有效解决现有供电电源不能兼具恒流输出和恒压输出两种功能的问题。
10.为达以上目的，本实用新型提供一种电压电流双环路控制式电源系统，包括构成供电电源的输入端口、控制芯片、输出端口、第一mos管、第二mos管、电感以及调控模组；
11.其中，所述控制芯片与所述调控模组之间并联连接有用于控制所述输出端口的实际输出电流的电流调节环路和用于控制所述输出端口的实际输出电压的电压调节环路。
12.可选的，
13.所述第一mos管的d极与所述输入端口导通，所述第一mos管的g极与所述控制芯片导通，所述第一mos管的s极通过所述电感与所述输出端口导通；
14.所述第二mos管的d极通过所述电感与所述输出端口导通，所述第二mos管的g极与所述控制芯片导通，所述第二mos管的s极接地。
15.可选的，所述调控模组包括：
16.采集单元，所述采集单元用于采集所述实际输出电流或所述实际输出电压；
17.设置单元，所述设置单元用于设定所述输出端口的目标输出电流或者目标输出电压；
18.微控单元，所述微控单元分别与所述采集单元和所述设置单元连接。
19.可选的，所述电流调节环路和所述电压调节环路均包括第一比较器、第二比较器和第三比较器；
20.其中，
21.所述第一比较器的输入端正极与所述第二比较器的输出端导通，所述第一比较器的输入端负极与所述第三比较器的输入端正极导通；
22.所述第二比较器的输入端正极和输入端负极均连接至所述设置单元；
23.所述第三比较器的输出端连接至所述第三比较器的输入端负极，且所述第三比较器的输出端连接至所述采集单元。
24.可选的，所述电流调节环路还包括接入所述电感和所述输出端口之间的电流侧电阻。
25.可选的，所述电流调节环路还包括第四比较器；
26.所述第四比较器的输入端正极与所述电流侧电阻靠近所述电感的一端导通；
27.所述第四比较器的输入端负极与所述电流侧电阻靠近所述输出端口的一端导通；
28.所述第四比较器的输出端与所述电流调节环路的第三比较器的输入端正极导通。
29.可选的，所述电压调节环路还包括电压侧电阻；
30.所述电压调节环路的第三比较器的输入端正极通过所述电压侧电阻接入所述电感靠近所述电流侧电阻的一端。
31.可选的，所述第一比较器的输入端负极通过第一电容与所述第一比较器的输出端导通。
32.可选的，所述第一比较器的输入端负极还通过串联设置的第二电容和分压电阻与所述第一比较器的输出端导通。
33.可选的，所述第一比较器的输出端与所述控制芯片之间设有钳位二极管。
34.本实用新型的有益效果在于：提供一种电压电流双环路控制式电源系统，在供电电源中并联接入用于控制所述输出端口的实际输出电流的电流调节环路和用于控制所述输出端口的实际输出电压的电压调节环路；
35.当使用不同的调节环路进行反馈调节时，即可控制输出端口进行恒流或者恒压输出。
36.因此，本实施例提供的电压电流双环路控制式电源系统，能有效解决现有供电电源不能兼具恒流输出和恒压输出两种功能的问题。
附图说明
37.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
38.图1为背景技术提供的现有供电电源的电路示意图；
39.图2为实施例提供的电压电流双环路控制式电源系统的电路示意图。
40.图中：
41.1、输入端口；
42.2、控制芯片；
43.3、输出端口；
44.4、第一mos管；
45.5、第二mos管；
46.6、电感；
47.7、调控模组；701、采集单元；702、设置单元；703、微控单元；
48.8a、电流调节环路；8b、电压调节环路；
49.801、第一比较器；802、第二比较器；803、第三比较器；
50.804、电流侧电阻；805、第四比较器；
51.806、电压侧电阻；
52.807、第一电容；808、第二电容；809、分压电阻；
53.9、钳位二极管。
具体实施方式
54.为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
55.在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
56.此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本实用新型的限制。
57.以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。
58.本实用新型提供一种电压电流双环路控制式电源系统，适用于进行恒流输出或者恒压输出的工作场景，其能有效解决现有供电电源不能兼具恒流输出和恒压输出两种功能的问题，有利于满足多样化的供电需求。
59.参见图2，本实施例中，所述电压电流双环路控制式电源系统包括构成供电电源的输入端口1、控制芯片2、输出端口3、第一mos管4、第二mos管5、电感6以及调控模组7。
60.作为一种构成供电电源的可选方式，所述第一mos管4的d极与所述输入端口1导通，所述第一mos管4的g极与所述控制芯片2导通，所述第一mos管4的s极通过所述电感6与所述输出端口3导通；
61.所述第二mos管5的d极通过所述电感6与所述输出端口3导通，所述第二mos管5的g极与所述控制芯片2导通，所述第二mos管5的s极接地。
62.其中，所述控制芯片2与所述调控模组7之间并联连接有用于控制所述输出端口3的实际输出电流的电流调节环路8a和用于控制所述输出端口3的实际输出电压的电压调节环路8b。
63.进一步地，所述调控模组7包括采集单元701、设置单元702和微控单元703。所述采集单元701用于采集所述实际输出电流或所述实际输出电压；所述设置单元702用于设定所述输出端口3的目标输出电流或者目标输出电压；所述微控单元703分别与所述采集单元701和所述设置单元702连接，用于进行采集单元701和设置单元702质检的数据交互和处理。
64.本实施例中，所述电流调节环路8a和所述电压调节环路8b均包括第一比较器801、第二比较器802和第三比较器803。其中，所述第一比较器801的输入端正极与所述第二比较器802的输出端导通，所述第一比较器801的输入端负极与所述第三比较器803的输入端正极导通；所述第二比较器802的输入端正极和输入端负极均连接至所述设置单元702；所述第三比较器803的输出端连接至所述第三比较器803的输入端负极，以便实现负反馈调节，且所述第三比较器803的输出端连接至所述采集单元701，以便采集单元701进行实际输出电流或者实际输出电压的数据获取。
65.所述第一比较器801的输入端负极通过第一电容807与所述第一比较器801的输出端导通。所述第一比较器801的输入端负极还通过串联设置的第二电容808和分压电阻809与所述第一比较器801的输出端导通。可选的，所述第一比较器801的输出端与所述控制芯片2之间设有钳位二极管9，用于保护控制芯片2。
66.进一步地，所述电流调节环路8a还包括第四比较器805以及包括接入所述电感6和所述输出端口3之间的电流侧电阻804。其中，所述第四比较器805的输入端正极与所述电流侧电阻804靠近所述电感6的一端导通；所述第四比较器805的输入端负极与所述电流侧电阻804靠近所述输出端口3的一端导通；所述第四比较器805的输出端与所述电流调节环路8a的第三比较器803的输入端正极导通。
67.所述电压调节环路8b还包括电压侧电阻806；所述电压调节环路8b的第三比较器803的输入端正极通过所述电压侧电阻806接入所述电感6靠近所述电流侧电阻804的一端。
68.本实施例提供的电压电流双环路控制式电源系统，工作过程如下：
69.s10：在设置单元702处选择进入恒流模式并指定目标输出电流，或者，在设置单元702处选择进入恒压模式并指定目标输出电压；
70.若选择进入恒流模式，则：
71.s201：微控单元703屏蔽电压调节环路8b或者断开电压调节环路8b与设置单元702的连接，使得只有电流调节环路8a接入供电电源；
72.s202：设置单元702通过电流调节环路8a向控制芯片2输送与目标输出电流相匹配的方波信号，控制芯片2根据方波信号控制第一mos管4的开关周期，使得输入端口1处的电流经过第一mos管4后，转化为基本等于目标输出电流的实际输出电流，并经输出端口3向外输出；
73.s203：在控制芯片2持续控制第一mos管4的开关周期的过程中，可以进行以下反馈调节：
74.s2031：第四比较器805可以将输出端口3的实际输出电流反馈至采集单元701和电
流调节环路8a的第一比较器801；
75.s2032：第一比较器801比较经第四比较器805得到的实际输出电流和经设置单元702得到的目标输出电流，并根据实际输出电流和目标输出电流的差值大小向控制芯片2发送信号，使得控制芯片2微调第一mos管4的开关周期，最终实现恒流控制；
76.若选择进入恒压模式，则：
77.s301：微控单元703屏蔽电流调节环路8a或者断开电流调节环路8a与设置单元702的连接，使得只有电压调节环路8b接入供电电源；
78.s302：设置单元702通过电压调节环路8b向控制芯片2输送与目标输出电压相匹配的方波信号，控制芯片2根据方波信号控制第一mos管4的开关周期，使得输入端口1处的电压经过第一mos管4后，转化为基本等于目标输出电压的实际输出电压，并经输出端口3向外输出；
79.s303：在控制芯片2持续控制第一mos管4的开关周期的过程中，可以进行以下反馈调节：
80.电压调节环路8b的第一比较器801可以比较经电压侧电阻806得到的实际输出电压和经设置单元702得到的目标输出电压，并根据实际输出电压和目标输出电压的差值大小向控制芯片2发送信号，使得控制芯片2微调第一mos管4的开关周期，最终实现电压控制。
81.综上，本实施例提供的电压电流双环路控制式电源系统，具有以下优点：
82.①
能有效解决现有供电电源不能兼具恒流输出和恒压输出两种功能的问题，可以选择性地进行恒流输出或者恒压输出，极大的丰富了所能使用的工作场景，有利于满足多样化的供电需求；
83.②
现有供电电源的分辨率较低，在满量程范围内时，可调节电压的步幅通常在10mv以上，当负载短时间发生大变化时，因为输出采集的反馈慢的原因，单反馈回路导致整定时间大幅滞后于电压输出时间，且有很高的开关噪声；而本实施例提供的电压电流双环路控制式电源系统外置了设置单元702，加上一系列的比较器实现电压电流双环路独立反馈控制，只要设定好目标输出电流或者目标输出电压，各个比较器就能快速动态的跟随输出电压的变化改变第一mos管4的开关周期，同时运放的补偿回路有更高的共模抑制比，结合环路补偿，使得整个电源的负载均衡,且输出分辨率达到1mv(ma)级别可调，具有更高的精度。
84.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
85.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。