專利名稱：可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)壓電源裝置，特別是涉及一種可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其電壓和電流的調(diào)節(jié)精度相當高并且系統(tǒng)體積較小。
背景技術：
在傳統(tǒng)技術中，穩(wěn)壓電源的輸出電壓大多是固定的。而對于輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電源，多半是加上調(diào)節(jié)電位器來實現(xiàn)，或者是使用電阻陣列分壓器來實現(xiàn)分檔調(diào)節(jié)，但是上述這些方法通常只用在簡單的低檔產(chǎn)品中。其缺點是，上述這些電路都是完全模擬(analog)的控制方式，其中如果想要調(diào)節(jié)輸出電壓，就必須將輸出電壓顯示在電壓表頭上，再經(jīng)由使用者調(diào)節(jié)電位器使輸出電壓達到要求的值，因此對使用者相當不方便。此外，更容易出問題的是，若在使用過程中不小心碰到了調(diào)節(jié)電位器，其輸出電壓值會跟著改變，因此此種方式不夠安全，甚至錯誤的輸出電壓會損壞所連接的負載裝置。
為了改善上述傳統(tǒng)技術中的缺點，近年來也發(fā)展出使用單片機(SingleChip Microcomputer)來控制的數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源。一般而言，多采用單片機控制數(shù)字轉模擬轉換器(Digital to Analog Converter，DAC)來輸出與目標電壓值所對應的電壓，再將電源輸出與其作比較后反饋(feedback)到電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以達到控制電源輸出來得到穩(wěn)壓電源輸出的目的。但是此種方式的缺點是電路結構龐大、成本較高，而難以普遍應用。
綜上所述，對于現(xiàn)有傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的缺點，一種成本低、安全性高、可靠性高、功能齊全、操作方便、電壓和電流的調(diào)節(jié)精度高，以及電路結構與系統(tǒng)體積小的穩(wěn)壓電源是相當有必要的。
由此可見，上述現(xiàn)有的穩(wěn)壓電源在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決穩(wěn)壓電源存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切的結構能夠解決上述問題，此顯然是相關業(yè)者急欲解決的問題。
有鑒于上述現(xiàn)有的穩(wěn)壓電源存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設計制造多年豐富的實務經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種新型結構的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，能夠改進一般現(xiàn)有的穩(wěn)壓電源，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設計，并經(jīng)反復試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的穩(wěn)壓電源存在的缺陷，而提供一種新型結構的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，所要解決的技術問題是使其可以例如通過鍵盤來實現(xiàn)數(shù)字化輸入功能，及微處理器來控制電子電位器實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)、反饋控制、限流保護、限流和恒流值調(diào)節(jié)等功能；也可以通過顯示器來顯示出目標電壓值和限流值，從而更加適于實用。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，所要解決的技術問題是使其適用于例如可調(diào)開關穩(wěn)壓電源裝置，也可以例如通過鍵盤來實現(xiàn)數(shù)字化輸入功能，及微處理器來控制電子電位器實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)、反饋控制、限流保護、限流和恒流值調(diào)節(jié)等功能；也可以通過顯示器來顯示出目標電壓值和限流值，從而更加適于實用。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。為了達到上述發(fā)明目的，依據(jù)一實施例，本發(fā)明的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置包括，例如一電子電位裝置、一穩(wěn)壓裝置與一控制裝置。電子電位裝置包括具有多數(shù)個電位器的一電子電位器。穩(wěn)壓裝置包括一穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器連接到一輸入電源以及該些電位器至少其中之一第一電位器，該第一電位器構成一可變電阻，該可變電阻可調(diào)整該穩(wěn)壓器所輸出的一輸出電壓。而控制裝置包括一微處理器與一控制輸入器，該控制輸入器用以接收一設定值的輸入，該微處理器連接到該控制輸入器與該電子電位器，用以接收該設定值，并依據(jù)該設定值來控制該電子電位器。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下的技術方案來實現(xiàn)。又，為了達到上述發(fā)明目的，依據(jù)一實施例，本發(fā)明的適用于例如可調(diào)開關穩(wěn)壓電源裝置的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置包括，例如一電子電位裝置、一輸出入級、一開關裝置、一穩(wěn)壓裝置與一控制裝置。電子電位裝置包括具有多數(shù)個電位器的一電子電位器。輸出入級用以接收一輸入電源并產(chǎn)生可調(diào)整的一輸出電壓。開關裝置連接到該輸出入級。穩(wěn)壓裝置包括一穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器連接到該輸出入級、該開關裝置以及該些電位器至少其中之一第一電位器，該第一電位器構成一可變電阻，用以通過該穩(wěn)壓器來控制該穩(wěn)壓裝置與該開關裝置中所形成的一閉環(huán)反饋回路，以穩(wěn)定該輸出入級的電壓?？刂蒲b置包括一微處理器與一控制輸入器，該控制輸入器用以接收一設定值的輸入，該微處理器連接到該控制輸入器與該電子電位器，用以接收該設定值，并依據(jù)該設定值來控制該電子電位器。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置更可包括，例如一比較裝置，其中包括一采樣器與一比較器，該采樣器可用以對該輸出電壓的電流采樣以獲得一采樣信號，該比較器連接到該些電位器其中之一第二電位器與該采樣器，用以接收并比較來自該第二電位器的一基準電壓與來自該采樣器的該采樣信號，并輸出一比較結果。
借由上述技術方案，本發(fā)明可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置至少具有下列優(yōu)點本發(fā)明可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置具有成本低、安全性與可靠性高、功能齊全、操作方便、電壓和電流的調(diào)節(jié)精度高和體積小等優(yōu)點。
綜上所述，本發(fā)明特殊結構的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，可以例如通過鍵盤來實現(xiàn)數(shù)字化輸入功能，及微處理器來控制電子電位器實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)、反饋控制、限流保護、限流和恒流值調(diào)節(jié)等功能。也可以通過顯示器來顯示出目標電壓值和限流值。此外，本發(fā)明另一種可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，適用于例如可調(diào)開關穩(wěn)壓電源裝置，也可以例如通過鍵盤來實現(xiàn)數(shù)字化輸入功能，及微處理器來控制電子電位器實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)、反饋控制、限流保護、限流和恒流值調(diào)節(jié)等功能。也可以通過顯示器來顯示出目標電壓值和限流值。其具有上述諸多的優(yōu)點及實用價值，并在同類產(chǎn)品中未見有類似的結構設計公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在裝置結構或功能上皆有較大的改進，在技術上有較大的進步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，且較現(xiàn)有的穩(wěn)壓電源具有增進的多項功效，從而更加適于實用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1A為本發(fā)明的一實施例所繪示的一可調(diào)穩(wěn)壓電源的示意電路圖。
圖1B為本發(fā)明的另一實施例所繪示的一可調(diào)穩(wěn)壓電源的示意電路圖。
圖1C為本發(fā)明的又一實施例所繪示的一可調(diào)穩(wěn)壓電源的示意電路圖。
圖1D為本發(fā)明的更一實施例所繪示的一可調(diào)穩(wěn)壓電源的示意電路圖。
圖2為本發(fā)明的更一實施例所繪示的一可調(diào)穩(wěn)壓電源的示意電路圖。
100a，100b，100c，100d，200可調(diào)穩(wěn)壓電源102，162電子電位裝置182，202電子電位裝置104，152穩(wěn)壓裝置172，204穩(wěn)壓裝置106，206比較裝置108，208控制裝置112，164電子電位器 184，242電子電位器122，154穩(wěn)壓器 174，232穩(wěn)壓器132采樣器 134比較器
136放大器 142微處理器144控制輸入器 146顯示器156，176，196，198晶體管178運算放大器210開關裝置 212輸出入級222輸入級 224變壓器級226輸出級 Vin輸入電源Vout輸入電源W1，W2，W3，W4，W5，W6，W7，W11，W12，W13電位器R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8電阻R11，R12，R13，R14，R15，R16，R21，R22，R23電阻Ss采樣信號 Vcs基準電壓Vcy采樣電壓 Vref參考電壓Vfb信號具體實施方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置其具體實施方式
、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
圖1A為依據(jù)本發(fā)明的一實施例所繪示的一可調(diào)穩(wěn)壓電源的示意電路圖。請參閱圖1A所示，可調(diào)穩(wěn)壓電源100a包括，例如電子電位裝置102、穩(wěn)壓裝置104、比較裝置106，以及控制裝置108。
電子電位裝置102包括，例如電子電位器112。在本發(fā)明的一實施例中，電子電位器112，例如包括華邦(Winbond)電子股份有限公司所生產(chǎn)的電子電位器WMS7204(如圖1A所示，其具有4組電位器)。此外，也可以使用華邦電子公司的電子電位器WMS7202(其具有2組電位器)，或者是其他任何種類的電子電位器，而不應受限于本發(fā)明圖示中所繪示的任何實施例。電子電位器WMS7204或WMS7202是為256級線性可調(diào)，其分級精度很高(以下將有詳細說明)。請參閱圖1A所示，其中電位器W1的中間抽頭端連接到其一端以形成可變電阻，并且連接到穩(wěn)壓裝置104，而電位器W1的另一端接地。電位器W2一端接地，另一端連接到參考電壓Vref，而其中間抽頭端則連接到比較裝置106，用以輸出基準電壓Vcs到比較裝置106。
穩(wěn)壓裝置104包括，例如穩(wěn)壓器122以及電阻R1。在本發(fā)明的一實施例中，穩(wěn)壓器包括，例如是穩(wěn)壓集成電路LM317，其輸入端Vi連接到輸入電源Vin，輸出端+Vo連接到輸出電壓Vout，而參考端ADJ連接到電位器W1。電阻R1的一端連接到輸出電壓Vout，而另一端與電位器W1所形成的可變電阻串聯(lián)。
比較裝置106包括，例如采樣器132與比較器134。采樣器132可用以對輸出電壓Vout的電流作采樣，其可包括，例如電阻R2連接在輸出接地GND與接地之間，因此輸出電壓的電流的采樣信號Ss從輸出接地GND取出，而輸入到比較器134中。比較器134用以接收并比較采樣信號Ss與基準電壓Vcs，以輸出一比較結果到控制裝置108。此外，比較裝置106更可包括，例如放大器136，連接于采樣器132與比較器134之間，用以接收采樣信號Ss并將其放大以輸入到比較器134。
控制裝置108包括，例如微處理器142，以及控制輸入器144。微處理器142的輸入/輸出端(Input/Output port，I/O port)連接到電子電位器112，可用來設置電子電位器112的值，并且存取電子電位器112中記憶體的值。控制輸入器144連接到微處理器142，可用來作為可調(diào)穩(wěn)壓電源100a的輸入或控制裝置?？刂戚斎肫?44可包括，例如鍵盤、按鍵、滑鼠、光筆或其他輸入裝置。此外，控制裝置108更可包括，例如一顯示器146，連接到微處理器142，以顯示例如由控制輸入器144輸入的數(shù)位值、設定的輸出電壓值、限流值與工作狀態(tài)等。此外，顯示器146包括，例如液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)、發(fā)光二極管(light emitting diode)顯示器，或熒幕等。
請參閱圖1A所示，若穩(wěn)壓器122為穩(wěn)壓集成電路LM317，輸出電壓Vout可表示為以下方程式(1)Vout=1.25V×R1+W1R1=1.25V+1.25V×W1R1---(1)]]>其中，W1為電位器W1所形成的可變電阻的電阻值，R1為電阻R1的電阻值。在本發(fā)明的一實施例中，W1的值可從0到電子電位器112的額定(nominal)最大值之間分為256級來作線性調(diào)節(jié)，因此每一個輸出電壓Vout的值與電位器的值W1成線性比例。因此，只要選擇合適的R1值和額定最大值，就可實現(xiàn)輸出電壓Vout在所需要的范圍內(nèi)為線性可調(diào)。
例如，當選取額定最大值為10KOhm，而R1為3.3KOhm，依據(jù)方程式(1)，當W1的值大約為0時輸出電壓Vout的最小值約為1.25V，而當W1的值大約為0時輸出電壓Vout的最大值約為Vout＝1.25V+1.25V×10/3.3＝5.04V。
因此，輸出電壓Vout在1.25V到5V范圍內(nèi)為256級線性可調(diào)。
在本發(fā)明的一實施例中，當使用者從控制輸入器144輸入一個電壓值時，微處理器142就根據(jù)方程式(1)計算出對應的W1值，然后通過電子電位器112的接口(例如圖1A中所示的/CS，CLK，SDI等)來設置W1。接著，穩(wěn)壓裝置104就會將輸出電壓Vout控制在所輸入的值上，同時，微處理器142會將所輸入的電壓值顯示在顯示器146上。另一方面，采樣器132會對輸出電壓，例如其電流進行采樣，為了減小采樣器132對輸出電路的輸出電阻的影響，采樣器132的采樣電阻值(如圖中電阻R2的值)必須很小(例如為0.1Ohm)。因此采樣信號Ss也會很小，而可以藉由放大器136來放大采樣信號Ss到適當?shù)姆取?br> 在本發(fā)明的一實施例中，電位器W2可用以產(chǎn)生，例如與設定的限流電流值成比例的基準電壓Vcs。如圖1A所示，為了提高控制精度，電位器W2的一端連接到參考電壓Vref，另一端接地，而中間抽頭端用以輸出基準電壓Vcs。因此，基準電壓Vcs只與電子電位器112的分段精度以及參考電壓Vref值有關，而與其他參數(shù)無關。在本發(fā)明中，由于電子電位器112具有很高精度的分段，所以輸出的基準電壓Vcs的精度很高。
如前所述，比較器134同時接收并比較采樣信號Ss以及基準電壓Vcs。在本發(fā)明的一實施例中，當采樣信號Ss的值達到基準電壓Vcs的值時，比較器134輸出的比較結果會反相。此時，當微處理器142檢測到比較裝置106的輸出信號反相時，會調(diào)整減少電位器W1的值，而使輸出電壓Vout減小，因此輸出電壓的電流亦隨之減少，結果采樣信號Ss的值也會隨之減小。另外，此時也可以控制顯示器146，使其顯示恒流標志。一直到比較裝置106比較采樣信號Ss與基準電壓Vcs的比較結果不再為反相時，微處理器142就不再減少電位器W1的值，因此輸出電壓Vout就可以限定，而輸出電壓的電流亦隨之限定，因而實現(xiàn)了限流的功能。
在本發(fā)明的一實施例中，當進入限流狀態(tài)后，微處理器142除了會檢查輸出電壓Vout的電流是否達到或超過限流值Iset之外，還可以控制電位器W2來產(chǎn)生一個比限流值Iset對應的基準電壓Vcs稍低的基準電壓(以下稱為第二基準電壓Vcs2)，其對應的輸出電流值以下稱為第二電流設定值Iset2，其比限流值Iset低Δ。在本發(fā)明中，第二電流設定值Iset2可根據(jù)具體情況來決定，例如當Δ＝0.05A，并且所設定的限流值Iset為1A時，第二電流設定值Iset2為0.95A。當電位器W2輸出第二基準電壓Vsc2時，微處理器142會檢查比較裝置106的輸出結果，若其為反相，則表示輸出電壓Vout的電流大于第二電流設定值Iset2。當輸出電壓Vout降得太低或負載變化使得輸出電流降到低于第二電流設定值Iset2時，比較裝置106的輸出結果就不會反相，而微處理器142會增加電位器W1的值使輸出電壓Vout增大，因此，采樣信號Ss的值也會隨之增大。當增大到使比較裝置106比較第二基準電壓Vcs2與采樣信號Ss的比較結果為反相時，微處理器142就不再增加電位器W1的值。因此，輸出電流可以被控制在限流值Iset與第二電流設定值Iset2之間，而可以實現(xiàn)恒流的功能。在本發(fā)明的一實施例中，如果繼續(xù)增大輸出電壓Vout到設定的輸出電壓值時仍不能使輸出電流達到第二電流設定值Iset2，此時就不再增加Vout，而可以進入恒壓狀態(tài)。
此外，輸出電壓Vout的調(diào)節(jié)范圍可以下列方式?jīng)Q定。例如，若電子電位器112的最高工作電壓為，例如5.5V，而穩(wěn)壓器122的最低輸出電壓為，例如1.25V，可以得到此種組合的輸出電壓Vout的調(diào)節(jié)范圍是從1.25V到6.75V。
在本發(fā)明的一實施例中。電子電位器112中，例如包括有閃存(FlashMemory)來儲存資料。因此，即使在斷電后使用者的資料也不會遺失。此外，因為本發(fā)明中使用了微處理器142，還可以具有常用輸出電壓值和限流值的記憶和速查功能，也可以很方便地增加其他的附加功能。
圖1B為依據(jù)本發(fā)明的另一實施例所繪示的一可調(diào)穩(wěn)壓電源的示意電路圖。請參閱圖1B所示，可調(diào)穩(wěn)壓電源100b包括，例如與圖1A所示相同的電子電位裝置102、比較裝置106與控制裝置108，以及與圖1A不同的穩(wěn)壓裝置152。
請參閱圖1B所示，穩(wěn)壓裝置152包括，例如穩(wěn)壓器154、晶體管156、電阻R3、R4與R5。在本發(fā)明的一實施例中，穩(wěn)壓器154可以包括，例如穩(wěn)壓集成電路TL431，其陽極接地，陰極則連接到電阻R5和晶體管156的基極，電阻R5的另一端和晶體管156的集極共同連接到輸入電源Vin上，晶體管156的射極則連接到輸出電壓Vout。
請參閱圖1B所示，若穩(wěn)壓器146為TL431，輸出電壓Vout可表示為以下方程式(2)Vout=2.5V×R3+R4+W1R4+W1=2.5V+2.5V×R3R4+W1---(2)]]>其中，W1為電位器W1所形成的可變電阻的電阻值，R3與R4則表示電阻R3與R4的電阻值。在本發(fā)明的一實施例中，例如，當選取電子電位器112的額定最大值為10KOhm，而R3與R4各為12.5KOhm與2.5KOhm，依據(jù)方程式(2)，當W1約為10KOhm時輸出電壓Vout的最小值約為Vout＝2.5V+2.5V×12.5/12.5＝5V。而當W1約為0時輸出電壓Vout的最大值約為Vout＝2.5V+2.5V×12.5/2.5＝15V。因此，可以實現(xiàn)輸出電壓Vout從5V到15V的范圍內(nèi)分256級可調(diào)。與圖1A所示的可調(diào)穩(wěn)壓電源100a不同的是，可調(diào)穩(wěn)壓電源100b的輸出電壓的電壓不受電子電位器112的最高工作電壓的限制，而可輸出較高的電壓。
圖1C為依據(jù)本發(fā)明的又一實施例所繪示的一可調(diào)穩(wěn)壓電源的示意電路圖。請參閱圖1C所示，可調(diào)穩(wěn)壓電源100c包括，例如與圖1A所示相同的比較裝置106與控制裝置108，以及與圖1A不同的電子電位裝置162與穩(wěn)壓裝置172。
請參閱圖1C所示，電子電位裝置162中包括，例如電子電位器164。而穩(wěn)壓裝置172可包括，例如穩(wěn)壓器174、晶體管176、運算放大器178，以及電阻R6、R7與R8。電位器W3的中間抽頭端連接到其另一端而形成可變電阻，并與電阻R7串聯(lián)，以及連接到穩(wěn)壓器174的參考端，而R7的另一端接地。電位器W5的中間抽頭端連接到其另一端而形成可變電阻，并連接到運算放大器178的同相輸入端與電阻R6，而電位器W5的另一端接地。電位器W4的一端接地，另一端連接到參考電壓Vref，而其中間抽頭端則連接到比較裝置106，用以輸出基準電壓Vcs到比較裝置106。
在本發(fā)明的一實施例中，穩(wěn)壓器174可以包括，例如穩(wěn)壓集成電路TL431，其陽極接地，陰極則連接到電阻R8和晶體管176的基極，電阻R8的另一端和晶體管176的集極共同連接到輸入電源Vin，晶體管176的射極則連接到輸出電壓Vout。運算放大器178的輸出端連接到其反相輸入端而形成一隨耦器(follower)，并且連接到電位器W3的另一端。電阻R6的另一連接到輸出電壓Vout。
請參閱圖1C所示，由電阻R6和電位器W5構成一個對輸出電壓Vout的采樣電路，可以產(chǎn)生一個與輸出電壓Vout成比例的采樣電壓Vcy。因此，電壓Vcy可以表示成Vcy=Vout×W5R6+W5=VoutK1---(3)]]>其中K1＝(R6+W5)/W5＝(1+R6/W5)，為比例系數(shù)。應當注意，在設置時須保證電壓Vcy的最大值不能達到或超過電子電位器154的電源電壓。
運算放大器178在此可作為電壓隨耦器，其輸出電壓與輸入電壓相同。因此，若穩(wěn)壓器174為TL431，輸出電壓Vout可表示為以下方程式(4)Vout=2.5V×K1×(1+W3R7)=2.5V×(1+R6W5)×(1+W3R7)---(4)]]>請參閱圖1C與方程式(4)所示，由于同時采用了兩個可調(diào)電位器W3與W5，因此可得到足夠的調(diào)整精度與更大的輸出電壓調(diào)整范圍。在本發(fā)明的一實施例中，例如取電子電位器164的額定最大值是10KOhm、R6為5KOhm，以及R7為10KOhm。依據(jù)方程式(4)，當W3與W5的值約為0與10KOhm時輸出電壓Vout的最小值約為Vout＝2.5V×1.5×1＝3.75V，而當W3與W5的值約為10KOhm與1KOhm時輸出電壓Vout的最大值為Vout＝2.5V×6×2＝30V?？梢园l(fā)現(xiàn)，輸出電壓越低時其調(diào)整精度越高，但即使在輸出電壓達到30V時，比例系數(shù)K1值已達到6，其調(diào)整精度為2.5V×6/256＝0.059V，仍然是很高的。與圖1A或1B的實施例相較之下，圖1C的實施例的輸出電壓電壓調(diào)整范圍更大且精度高。
圖1D為依據(jù)本發(fā)明的更一實施例所繪示的一可調(diào)穩(wěn)壓電源的示意電路圖。請參閱圖1D所示，可調(diào)穩(wěn)壓電源100d包括，例如與圖1A所示相同的比較裝置106與控制裝置108，以及與圖1A不同的電子電位裝置182與穩(wěn)壓裝置192。
請參閱圖1D所示，電子電位裝置182中包括，例如電子電位器184。而穩(wěn)壓裝置192可包括，例如運算放大器194、晶體管196與198，以及電阻R11到R16。電位器W6的一端連接到參考電壓Vref，另一端接地，而中間抽頭端連接到(或通過補償電阻R13連接到)運算放大器194的反相輸入端。電位器W7的一端連接到參考電壓Vref，另一端接地，而中間抽頭端與圖1A相同，同樣連接到比較器134。
在本發(fā)明的一實施例中，穩(wěn)壓裝置192中的電阻R11和R12串聯(lián)，R11的另一端連接到輸出電壓Vout，R12的另一端接地，它們的串聯(lián)節(jié)點連接到運算放大器194的同相輸入端。運算放大器149的輸出端連接到電阻R14的一端，晶體管198的基極連接到電阻R14的另一端與電阻R15，其射極連接到R15的另一端并且接地，而其集極連接到電阻R16與晶體管196的基極。晶體管196的集極與電阻R16的另一端共同連接到輸入電源Vin，而其射極連接到輸出電壓Vout。
請參閱圖1D所示，電阻R11和R12可用于對輸出電壓Vout采樣，其串聯(lián)節(jié)點具有采樣電壓Vcy1。而基準電壓Vvs1可由電位器W6產(chǎn)生。因此，可通過調(diào)整基準電壓Vvs1的值來調(diào)整輸出電壓Vout的值。在本發(fā)明的一實施例中，如果輸出電壓Vout比目標值低，則電壓Vcy1會低于基準電壓Vvs1，因此運算放大器194的輸出變小，電壓Vadj變大，因而輸出電壓Vout會變大。反之，如果輸出電壓Vout比目標值高，則電壓Vcy1會高于基準電壓Vvs1，因此運算放大器194的輸出變大，電壓Vadj變小，因而輸出電壓Vout變小。因此，輸出電壓Vout由以下方程式(5)決定Vout=Vvs1×(1+R11R12)=Vvs1×K2---(5)]]>其中K2＝(1+R11/R12)，為比例系數(shù)。此外，基準電壓Vvs1的值與電位器W6的值成比例，而其可調(diào)范圍是從0V到參考電壓Vref。在本發(fā)明的一實施例中，使用者可通過控制輸入器144輸入欲設定的電壓值，其控制方法與前述圖1A的實施例類似或相同。
請參閱方程式(5)，在本發(fā)明的一實施例中，例如若設置參考電壓Vref為5.12V，則電位器W6調(diào)整基準電壓Vvs1的精度為5.12V/256＝20mV。如果設置電阻R11和R12的值使得K2＝5，則輸出電壓Vout的調(diào)整精度就是20mV×5＝0.1V，而此時輸出電壓Vout的最大值可達到5.12V×5＝25.6V，可見其調(diào)整范圍和精度都夠佳。此外，如果還需要提高調(diào)整精度或增大調(diào)整范圍，可以再增加一個電位器與電位器W6串聯(lián)，如此基準電壓Vvs1的調(diào)整精度可以提高一倍。
圖2為依據(jù)本發(fā)明的更一實施例所繪示的一可調(diào)穩(wěn)壓電源的示意電路圖。請參閱圖2所示，可調(diào)穩(wěn)壓電源200可適用于例如包括11V、220V或其他電壓的交流市電輸入的可調(diào)開關穩(wěn)壓電源?？烧{(diào)穩(wěn)壓電源200包括，例如電子電位裝置202、穩(wěn)壓裝置204、比較裝置206、控制裝置208、開關裝置210，以及輸出入級212。
在本發(fā)明的一實施例中，輸出入級212可包括，例如輸入級222、變壓器級224，以及輸出級226。輸入級222例如可用以將輸入的交流電源轉成直流電，變壓器級224在開關裝置210的控制下，將輸入的直流電源變成交流電源再耦合到輸出級226，而輸出級226接收變壓器級224的輸入，并將其整流、濾波，最后變成直流電源輸出。在輸出入級212中，由于安全的需要，功率傳輸方面使用了變壓器級224來隔離輸入級222和輸出級226。
在本發(fā)明的一實施例中，穩(wěn)壓裝置204可用以對輸出電壓Vout采樣，并與基準電壓比較，并輸出信號Vfb到開關裝置210中，以控制開關裝置210來調(diào)整輸出電壓Vout，使整個閉環(huán)反饋回路(close feedback loop)呈負反饋(negative feedback)，而可以達到穩(wěn)定輸出電壓Vout的目的。由于安全的需要，在反饋回路中，使用了光電耦合器IC1將穩(wěn)壓裝置204與開關裝置210隔離開來。
在本發(fā)明的一實施例中，穩(wěn)壓裝置204中主要包括，例如光電耦合器(IC1)、穩(wěn)壓器232，以及運算放大器234。此外，穩(wěn)壓器232包括，例如穩(wěn)壓集成電路TL431。開關裝置210中主要包括，例如開關電源控制IC(IC2)。電子電位裝置202可包括，例如電子電位器242，其中電位器W11的中間抽頭端連接到其另一端組成可變電阻，其與電阻R21串聯(lián)，并且連接到運算放大器234的正相輸入端，而電位器W11的另一端接地，電阻R21的另一端連接到輸出電壓Vout上。電位器W13的中間抽頭端連接到其另一端形成可變電阻，并連接到運算放大器156的反相輸入端以及輸出端，因此運算放大器156形成一隨耦器，而電位器W11的另一端與電阻R22串聯(lián)，并且連接到TL431的參考端。電阻R22的另一端連接到TL431的陽極并且接地，TL431的陰極則連接到光電耦合器(IC1)中的發(fā)光二極管的陰極，而發(fā)光二極管的陽極則通過串聯(lián)一個限流電阻R23連接到輸出電壓Vout。IC1的光電接收管的射極連接到功率部分的公共接地，其集極則連接到開關電源控制IC(IC2)的反饋控制端FB。如圖2所示，IC1的連接方法可參考典型的應用連接方法。
在本發(fā)明的一實施例中，圖2中所示的穩(wěn)壓裝置204與比較裝置206的組成、連接方式與功能可以類似或相同于圖1A或1C中所示的穩(wěn)壓裝置104與比較裝置106，而此二者與電子電位裝置202的連接與運作方式亦可類似或相同于圖1C中所示的電子電位裝置162，因此相似部分不再重述，請參考前述相關敘述。電位器W12的一端連接到穩(wěn)定精確的參考電壓Vref，另一端接地，因此其中間抽頭端可輸出基準電壓Vcs到比較裝置206中的比較器134。比較器134會電壓Vcs與其采樣器132所產(chǎn)生的采樣信號作比較，而輸出一比較結果到微處理器142。
在本發(fā)明的一實施例中，圖2中所示的運算放大器234、放大器136和比較裝置106可選用一只四運放集成電路(例如LM324)即可。請參閱圖2所示，其中電阻R21和電位器W11構成一個初步的輸出電壓Vout的采樣電路，可用以產(chǎn)生一個與輸出電壓Vout成比例的采樣電壓Vcy1。因此，電壓Vcy1可以表示成Vcy1=Vout×W11R21+W11=VoutK3---(6)]]>其中K3＝(R21+W11)/W11＝(1+R21/W11)，為比例系數(shù)。應當注意，在設置時須保證電壓Vcy1的最大值不能達到或超過電子電位器242的電源電壓。
運算放大器234在此可作為電壓隨耦器，其輸出電壓與輸入電壓相同。電位器W13和電阻R22再形成穩(wěn)壓器232的采樣控制電路，因此，若穩(wěn)壓器232為TL431，輸出電壓Vout可表示為以下方程式(7)Vout=2.5V×K3×(1+W13R22)=2.5V×(1+R21W11)×(1+W13R22)---(7)]]>請參閱圖2與方程式(7)所示，由于同時采用了兩個可調(diào)電位器W11與W13，因此可得到足夠的調(diào)整精度與更大的輸出電壓調(diào)整范圍。在本發(fā)明的一實施例中，例如取電子電位器164的額定最大值是10KOhm、R21為5KOhm，以及R22為10KOhm。依據(jù)方程式(7)，當W11與W13的值約為10KOhm與0時輸出電壓Vout的最小值約為Vout＝2.5V×1.5×1＝3.75V，而當W11與W13的值約為1KOhm與10KOhm時輸出電壓Vout的最大值為Vout＝2.5V×6×2＝30V。可以發(fā)現(xiàn)，輸出電壓越低時其調(diào)整精度越高，但即使在輸出電壓達到30V時，比例系數(shù)K3值已達到6，其調(diào)整精度為2.5V×6/256＝0.059V，仍然是很高的。本實施例的輸出電壓的電壓的調(diào)整范圍大、精度高，并且調(diào)壓范圍可以僅由穩(wěn)壓裝置的設計參數(shù)就可決定?？梢园l(fā)現(xiàn)，本實施例的功能及工作原理與圖1C的實施例類似或相同。
在本發(fā)明的另一實施例中，同樣地，前述有關圖1A、1B與1D的穩(wěn)壓電源實施例中的電子電位裝置與穩(wěn)壓裝置，同樣也可以稍加修改而適用于如圖2所示的開關穩(wěn)壓電源實施例中的電子電位裝置與穩(wěn)壓裝置?；旧希捎谄淇刂圃頌橄嗨苹蛳嗤?，因此不再重述。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其包括一電子電位裝置，包括具有多數(shù)個電位器的一電子電位器；一穩(wěn)壓裝置，包括一穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器連接到一輸入電源以及該些電位器至少其中之一第一電位器，該第一電位器構成一可變電阻，該可變電阻可調(diào)整該穩(wěn)壓器所輸出的一輸出電壓；以及一控制裝置，包括一微處理器與一控制輸入器，該控制輸入器用以接收一設定值的輸入，該微處理器連接到該控制輸入器與該電子電位器，用以接收該設定值，并依據(jù)該設定值來控制該電子電位器。
2.根據(jù)權利要求1所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中更包括一比較裝置，包括一采樣器與一比較器，該采樣器可用以對該輸出電壓的電流采樣以獲得一采樣信號，該比較器連接到該些電位器其中之一第二電位器與該采樣器，用以接收并比較來自該第二電位器的一基準電壓與來自該采樣器的該采樣信號，并輸出一比較結果。
3.根據(jù)權利要求2所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中該比較裝置更包括一放大器，連接在該采樣器與該比較器之間，用以從該采樣器接收并放大該采樣信號，并將其輸入到該比較器，而該微處理器可用以接收該比較結果，并依據(jù)該設定值與該比較結果來控制該電子電位器。
4.根據(jù)權利要求1所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中所述的設定值包括一限流值，該微處理器可依據(jù)該限流值控制該電子電位器以達成對該輸出電壓的電流限流的功能，或者是該設定值包括二限流值，該微處理器可依據(jù)該二限流值控制該電子電位器以將該輸出電壓的電流限制在該二限流值之間，以達到恒流的功能。
5.根據(jù)權利要求4所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中當該輸出電壓的電壓值超過該設定值中的一設定的輸出電壓值時都無法使該輸出電壓的電流恒流時，則不再增加該輸出電壓的電壓值，而進入一恒壓狀態(tài)。
6.根據(jù)權利要求1所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中所述的控制輸入器包括鍵盤、按鍵、滑鼠、光筆或其他輸入裝置。
7.根據(jù)權利要求1所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中所述的控制裝置更包括一顯示器，連接到該微處理器，可用以顯示由控制輸入器所輸入的該設定值中的一數(shù)位值、一輸出電壓值、一限流值或是該可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置的一工作狀態(tài)。
8.根據(jù)權利要求1所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中所述的穩(wěn)壓裝置更包括一采樣電路，連接到該輸出電壓與該第一電位器，用以對該輸出電壓的電壓采樣以產(chǎn)生一采樣電壓來控制該該輸出電壓的電壓。
9.根據(jù)權利要求1所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中所述的穩(wěn)壓裝置更包括一采樣電路，連接到該輸出電壓與該些電位器至少其中之一，用以對該輸出電壓的電壓采樣以產(chǎn)生一采樣電壓；以及一比較電路，連接到該采樣電路與該第一電位器，用以根據(jù)該采樣電壓來控制該輸出電壓的電壓。
10.根據(jù)權利要求1所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中所述的輸出電壓的一調(diào)整精度，可藉由增加與該穩(wěn)壓器連接的該些電位器的一數(shù)量來提高。
11.一種可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其包括一電子電位裝置，包括具有多數(shù)個電位器的一電子電位器；一輸出入級，用以接收一輸入電源并產(chǎn)生可調(diào)整的一輸出電壓；一開關裝置，連接到該輸出入級；一穩(wěn)壓裝置，包括一穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器連接到該輸出入級、該開關裝置以及該些電位器至少其中之一第一電位器，該第一電位器構成一可變電阻，用以通過該穩(wěn)壓器來控制該穩(wěn)壓裝置與該開關裝置中所形成的一閉環(huán)反饋回路，以穩(wěn)定該輸出入級的電壓；以及一控制裝置，包括一微處理器與一控制輸入器，該控制輸入器用以接收一設定值的輸入，該微處理器連接到該控制輸入器與該電子電位器，用以接收該設定值，并依據(jù)該設定值來控制該電子電位器。
12.根據(jù)權利要求11所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中更包括一比較裝置，包括一采樣器與一比較器，該采樣器可用以對該輸出電壓采樣以獲得一采樣信號，該比較器連接到該些電位器其中之一第二電位器與該采樣器，用以接收并比較來自該第二電位器的一基準電壓與來自該采樣器的該采樣信號，并輸出一比較結果。
13.根據(jù)權利要求12所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中所述的比較裝置更包括一放大器，連接在該采樣器與該比較器之間，用以從該采樣器接收并放大該采樣信號，并將其輸入到該比較器，而該微處理器可用以接收該比較結果，并依據(jù)該設定值與該比較結果來控制該電子電位器。
14.根據(jù)權利要求11所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中所述的設定值包括一限流值，該微處理器可依據(jù)該限流值控制該電子電位器以達成對該輸出電壓的電流限流的功能，或者是該設定值包括二限流值，該微處理器可依據(jù)該二限流值控制該電子電位器以將該輸出電壓的電流限制在該二限流值之間，以達到恒流的功能。
15.根據(jù)權利要求14所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中當該輸出電壓的電壓值超過該設定值中的一設定的輸出電壓值時都無法使該輸出電壓的電流恒流時，則不再增加該輸出電壓的電壓值，而進入一恒壓狀態(tài)。
16.根據(jù)權利要求11所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中所述的控制輸入器包括鍵盤、按鍵、滑鼠、光筆或其他輸入裝置。
17.根據(jù)權利要求11所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中所述的控制裝置更包括一顯示器，連接到該微處理器，可用以顯示由控制輸入器所輸入的該設定值中的一數(shù)位值、一輸出電壓值、一限流值或是該可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置的一工作狀態(tài)。
18.根據(jù)權利要求11所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中所述的穩(wěn)壓裝置更包括一采樣電路，連接到該輸出電壓與該第一電位器，用以對該輸出電壓的電壓采樣以產(chǎn)生一采樣電壓來控制該該輸出電壓的電壓。
19.根據(jù)權利要求11所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中所述的穩(wěn)壓裝置更包括一采樣電路，連接到該輸出電壓與該些電位器至少其中之一，用以對該輸出電壓的電壓采樣以產(chǎn)生一采樣電壓；以及一比較電路，連接到該采樣電路與該第一電位器，用以根據(jù)該采樣電壓來控制該輸出電壓的電壓。
20.根據(jù)權利要求11所述的可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于其中所述的輸出電壓的一調(diào)整精度，可藉由增加與該穩(wěn)壓器連接的該些電位器的一數(shù)量來提高。
全文摘要
本發(fā)明是有關于一種可調(diào)穩(wěn)壓電源裝置，包括例如一電子電位裝置、一穩(wěn)壓裝置與一控制裝置。電子電位裝置包括具有多數(shù)個電位器的一電子電位器。穩(wěn)壓裝置包括一穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器連接到一輸入電源以及該些電位器至少其中之一第一電位器，該第一電位器構成一可變電阻，該可變電阻可調(diào)整該穩(wěn)壓器所輸出的一輸出電壓。而控制裝置包括一微處理器與一控制輸入器，該控制輸入器用以接收一設定值的輸入，該微處理器連接到該控制輸入器與該電子電位器，用以接收該設定值，并依據(jù)該設定值來控制該電子電位器。
文檔編號G05F1/46GK1828467SQ20051005126
公開日2006年9月6日 申請日期2005年3月3日 優(yōu)先權日2005年3月3日
發(fā)明者黃光建 申請人:華邦電子股份有限公司