專利名稱：一種多通道可調直流電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多通道可調直流電源，屬于多通道直流電源領域。
背景技術：
為滿足電器設備的要求，往往采用幾個獨立的DC/DC電源拼合在一起對電器設備進行供電。該方法設計簡單，但成本較高、電路復雜，而且會大大增加供電系統(tǒng)的體積和重量，因此多通道直流電源的研發(fā)日益受到關注。經過不斷研究與探索，出現了多種多通道直流電源的拓撲結構，常用的多通道輸出直流電源技術主要有:單變壓器多繞組多路輸出技術、耦合電感多路輸出技術、磁放大器的后置調節(jié)技術、同步開關的后置調節(jié)技術。單變壓器多繞組多路輸出技術采用脈寬調制方式進行精確穩(wěn)壓，但輸出不進行反饋調節(jié)，只是通過變壓器的交叉調節(jié)方式對輸出電壓進行調整。由于變壓器存在一定的漏感及繞組電阻，所以交叉調節(jié)誤差大，輸出電壓波動比較大。耦合電感多路輸出技術是基于常規(guī)的單變壓器多繞組多路輸出模式進行改進的。與變壓器的交叉調節(jié)方式相比較，耦合電感的多通道輸出直流電源工作穩(wěn)定，不足之處依然是變壓器與耦合電感存在一定的漏感及繞組電阻，存在一定的交叉調節(jié)問題。針對傳統(tǒng)多路輸出DC/DC變換器的一系列缺陷，研究發(fā)現，在輔助輸出部分加入磁放大器后級調整模塊能夠對輔助端的輸出電壓進行有效調節(jié)，從而得到性能較高的輔路輸出電壓。磁放大器是利用電感能夠飽和的特性來實現開關功能，它的作用就相當于一個功率開關器件。雖然磁放大器應用在多路輸出變換器中各路輸出電壓的穩(wěn)壓精度較高，但是磁放大器環(huán)路與主輸出環(huán)路會出現互擾現象，當電路的工作頻率較高時，其磁芯損耗較大，所以這種多通道輸出直流電源只適用于工作頻率較低的場合。同步開關后置調節(jié)技術是對磁放大器后置調節(jié)方式的不足加以改善，把后級電路的磁放大器換成了功率開關。其工作原理與磁放大器后置調節(jié)方式相同，同樣是利用開關管的開關功能對后級的輸出電壓進行二次調節(jié)，以提高輸出電壓的精確度與穩(wěn)定性，但這種調節(jié)技術的可調范圍較窄。
發(fā)明內容
本發(fā)明針對現有技術存在的缺陷，而提出一種控制簡單、應用靈活的多通道可調直流電源，以滿足多路直流輸出的使用需要。該多通道可調直流電源包括信號發(fā)生電路、功率放大電路、信號提取電路、整流濾波電路、采樣電路和控制電路，其中:信號提取電路包括n個子信號提取電路，整流濾波電路包括n個子整流濾波電路，采樣電路包括n個子采樣電路，信號發(fā)生電路的輸出信號經過功率放大電路后進入n個子信號提取電路，n個子信號提取電路的輸出依次對應串接n個子整流濾波電路和n個子采樣電路，n個子采樣電路的輸出通過控制電路后反饋至信號發(fā)生電路。進一步地，所述信號發(fā)生電路采用單片機或DSP實現，用于輸出多頻帶的脈沖信號；所述功率放大電路采用變壓器功率放大電路或放大器功率放大電路；所述子整流濾波電路是由全橋整流電路串接LC低通濾波電路構成；所述子采樣電路是通過電阻串聯分壓實現電壓反饋；所述控制電路是通過按鍵電路實現電壓調節(jié)，從而控制信號發(fā)生電路工作。作為方案優(yōu)化，本多通道可調直流電源中還包括顯示模塊，顯示模塊與信號發(fā)生電路連接，用于顯示直流輸出電壓值。技術效果:1、電路中使用單個變壓器即可實現多路可調直流輸出，大大簡化了電路設計。2、通過調節(jié)各頻帶信號的占空比即可實現各頻帶相應電壓的調節(jié)，避免了傳統(tǒng)多通道可調直流電源的交叉調節(jié)問題，同時還解決了相互干擾、損耗大、調節(jié)范圍窄等問題。3、控制簡單、靈活，可適用于多種輸出場合，具有良好的應用前景。
圖1為本發(fā)明的結構框圖，圖中標號名稱:1、信號發(fā)生電路；2、功率放大電路；3、f目號提取電路；4、整流濾波電路；5、米樣電路；6、顯旲塊；7、控制電路。圖2為變壓器升壓電路原理圖。圖3為三種無源濾波器電路原理圖，其中:圖3 Ca)為低通濾波器；圖3 (b)為帶通濾波器；圖3 (c)為高通濾波器。圖4為三種有源濾波器電路原理圖，其中:圖4 Ca)為低通濾波器；圖4 (b)為帶通濾波器；圖4 (c)為高通濾波器。
具體實施例方式本發(fā)明多通道可調直流電源的結構如圖1所示，主要包括信號發(fā)生電路1、功率放大電路2、信號提取電路3、整流濾波電路4、采樣電路5和控制電路7，其中:信號提取電路3包括n個子信號提取電路，整流濾波電路4包括n個子整流濾波電路，采樣電路5包括n個子采樣電路。信號發(fā)生電路I輸出多頻帶的脈沖信號，各頻帶之間無重疊，該脈沖信號進入功率放大電路2進行功率放大，放大后的信號進入n個子信號提取電路進行各頻帶的信號提取，提取后輸出n個不同頻帶的信號對應進入n個子整流濾波電路，實現各頻帶信號所對應的直流輸出，n個子整流濾波電路的直流輸出再對應進入n個子采樣電路，實現電壓反饋，各反饋輸出通過控制電路7后反饋至信號發(fā)生電路1，控制電路7用于實現電壓調節(jié)。本直流電源還包括與信號發(fā)生電路I相連的顯示模塊6，顯示模塊6用于顯示直流輸出電壓值。信號發(fā)生電路采用單片機或DSP控制脈沖信號的發(fā)生，輸出的脈沖信號的頻率與占空比均可靈活調節(jié)，整個信號發(fā)生電路簡單可靠；子整流濾波電路是由全橋整流電路串接LC低通濾波電路構成，以實現最后的直流輸出；子采樣電路是通過電阻串聯分壓實現電壓反饋，反饋輸出通過控制電路后反饋至信號發(fā)生電路的AD端；控制電路是通過按鍵電路來向信號發(fā)生電路傳輸調壓指令，按指令控制信號發(fā)生電路工作；顯示模塊通過液晶屏將直流輸出顯示于界面上，使整個電源更加直觀。對于電壓的調節(jié)，通過單獨調節(jié)各頻帶脈沖信號的占空比即可實現各頻帶所對應電壓值的調節(jié)，避免了交叉調節(jié)的問題。根據不同的應用場合，功率放大電路和信號提取電路選用不同的方案:
(一)對于較高直流輸出場合，考慮到耐壓要求，功率放大電路采用變壓器功率放大電路，這里采用如圖2所示的變壓器升壓電路作為功率放大電路，信號提取電路采用如圖3所示的無源濾波器電路，在n個子信號提取電路中，第I個是如圖3 (a)所示的低通濾波器，第n個是如圖3 (c)所示的高通濾波器，其余的是如圖3 (b)所示的帶通濾波器。(二)對于輸出電壓較低場合,功率放大電路采用放大器功率放大電路,信號提取電路與方案(一)相同，也是采用無源濾波器電路。由于放大器輸出線性度好，所以可實現較高精度的調壓。該種實施方式對功率放大電路的頻帶要求較寬，跨度大，相對于方案(一)，本方案電路較復雜，成本較高。(三)對于輸出電壓較低、調壓精度要求高的場合，功率放大電路仍采用放大器功率放大電路，信號提取電路采用如圖4所示的有源濾波器電路，在n個子信號提取電路中，第I個是如圖4 (a)所示的低通濾波器，第n個是如圖4 (c)所示的高通濾波器，其余的是如圖4 (b)所示的帶通濾波器。與無源濾波器相比，有源濾波器濾波效果較好，可以更好地避免由于交叉調節(jié)而帶來的各輸出之間的相互干擾問題。相對于方案(二)，本方案精度更高，電路也更復雜,成本也更高。
權利要求
1.一種多通道可調直流電源，其特征在于:包括信號發(fā)生電路(I)、功率放大電路(2)、信號提取電路(3)、整流濾波電路(4)、采樣電路(5)和控制電路(7)，其中:信號提取電路(3)包括n個子信號提取電路，整流濾波電路(4)包括n個子整流濾波電路，采樣電路(5)包括n個子采樣電路，信號發(fā)生電路(I)的輸出信號經過功率放大電路(2 )后進入n個子信號提取電路，n個子信號提取電路的輸出依次對應串接n個子整流濾波電路和n個子采樣電路，n個子采樣電路的輸出通過控制電路(7)后反饋至信號發(fā)生電路(I)。
2.根據權利要求1所述的多通道可調直流電源，其特征在于:所述信號發(fā)生電路(I)采用單片機或DSP實現，用于輸出多頻帶的脈沖信號。
3.根據權利要求1所述的多通道可調直流電源，其特征在于:所述功率放大電路(2)采用變壓器功率放大電路或放大器功率放大電路。
4.根據權利要求1所述的多通道可調直流電源，其特征在于:所述子整流濾波電路是由全橋整流電路串接LC低通濾波電路構成。
5.根據權利要求1所述的多通道可調直流電源，其特征在于:所述子采樣電路是通過電阻串聯分壓實現電壓反饋。
6.根據權利要求1所述的多通道可調直流電源，其特征在于:所述控制電路(7)是通過按鍵電路實現電壓調節(jié)，從而控制信號發(fā)生電路(I)工作。
7.根據權利要求1所述的多通道可調直流電源，其特征在于:還包括顯示模塊(6)，顯示模塊(6 )與信號發(fā)生電路(I)連接，用于顯示直流輸出電壓值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多通道可調直流電源，屬于多通道直流電源領域。該直流電源主要包括信號發(fā)生電路、功率放大電路、信號提取電路、整流濾波電路、采樣電路和控制電路，信號發(fā)生電路輸出多頻帶的脈沖信號，該信號經過功率放大電路后進入信號提取電路，信號提取電路將多個頻帶的信號分別提取出來，然后經整流濾波電路實現各頻帶信號所對應的直流輸出，該輸出經采樣電路分壓并通過控制電路后反饋至信號發(fā)生電路，控制電路用于實現電壓調節(jié)。本發(fā)明使用單個變壓器即可實現多路可調直流輸出，簡化了電路設計，同時避免了交叉調節(jié)問題。
文檔編號H02M1/14GK103166463SQ20131006398
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權日2013年2月28日
發(fā)明者李華峰, 張本鋒, 夏孝云 申請人:南京航空航天大學