本實(shí)用新型的實(shí)施例涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，具體而言，涉及一種可調(diào)的升壓開關(guān)電源。

背景技術(shù)：

開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng)，但二者增長(zhǎng)速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開關(guān)電源，這一點(diǎn)稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng)，這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。

開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。所以經(jīng)常使用在板載電源和汽車電子設(shè)備中，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱等領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種可調(diào)的升壓開關(guān)電源，其調(diào)整速度快，精度高，效率高，并且能對(duì)輸入電壓、輸出電壓和輸出電流進(jìn)行測(cè)量和顯示。

為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案：一種可調(diào)的升壓開關(guān)電源，其包括：電源穩(wěn)壓電路，升壓電路，電流采集電路，電壓采集電路，單片機(jī)控制電路，顯示電路，以及數(shù)字電位器；其中，電源穩(wěn)壓電路與升壓電路和單片機(jī)控制電路耦合，并輸入220V交流電，輸出18V、+12V、+5V直流電；升壓電路輸入18V直流電，其包括升壓開關(guān)電源電路，該升壓開關(guān)電源電路包括升壓電路芯片，功率三極管，電感，以及續(xù)流二極管，升壓電路芯片產(chǎn)生PWM波形并控制功率三極管的導(dǎo)通和截止，電感用于儲(chǔ)電和放電，續(xù)流二極管用于防止電壓電流突變，提供通路；電流采集電路用于采集升壓電路輸出的電流值，其包括第一雙運(yùn)放，其第3腳與負(fù)載耦合，第2腳接地，第1腳與單片機(jī)控制電路耦合；電壓采集電路用于采集升壓電路輸出的電壓值，其包括第二雙運(yùn)放，其第5腳與負(fù)載耦合，第6腳接地，第7腳與單片機(jī)控制電路耦合；單片機(jī)控制電路分別與電流采集電路、電壓采集電路、數(shù)字電位器耦合，用于接收電流采集電路輸出的電流值，電壓采集電路輸出的電壓值，以及用于通過數(shù)字電位器調(diào)節(jié)升壓電路芯片的輸出占空比；顯示電路與單片機(jī)控制電路耦合，用于顯示升壓電路輸出的電流值和電壓值。

此外，本實(shí)用新型還提供如下附屬技術(shù)方案：

電源穩(wěn)壓電路包括變壓器，整流濾波器，第一穩(wěn)壓器，以及第二穩(wěn)壓器；變壓器用于將220V交流電降壓，整流濾波器用于將變壓器次極端電壓整流濾波輸出18V直流電，第一穩(wěn)壓器輸入18V直流電，輸出+12V直流電，第二穩(wěn)壓器輸入+12V直流電，輸出+5V直流電。

升壓電路還包括保護(hù)電路，保護(hù)電路耦合在電源穩(wěn)壓電路與升壓開關(guān)電源電路之間，用于過流、過壓、過熱保護(hù)，其包括開關(guān)，四個(gè)相互并聯(lián)的濾波電容，保險(xiǎn)絲，與保險(xiǎn)絲串聯(lián)的熱敏電阻。

升壓開關(guān)電源電路還包括濾波電阻,濾波電容，以及快恢復(fù)二極管，濾波電阻和濾波電容相互并聯(lián)并組成一濾波單元，該濾波單元耦合在電感的輸入端和快恢復(fù)二極管的陰極之間，快恢復(fù)二極管的陽極與功率三極管的漏極耦合，濾波單元用于消除毛刺信號(hào)。

電流采集電路還包括三個(gè)分流電阻，該三個(gè)分流電阻相互之間并聯(lián)，并且一端與升壓電路輸出負(fù)載端耦合，另一端接地。

電壓采集電路還包括與升壓電路輸出負(fù)載端依次串聯(lián)的第一偏置電阻、可調(diào)電位器、和第二偏置電阻，第二雙運(yùn)放的第5腳與可調(diào)電位器的中心觸頭端耦合。

單片機(jī)控制電路包括單片機(jī)以及6個(gè)輸入按鍵，單片機(jī)為STC89C51系列，6個(gè)輸入按鍵分別用于增加輸出電壓、減小輸出電壓、切換顯示電路為電壓顯示模式，切換顯示電路為電流顯示模式、確認(rèn)、單片機(jī)復(fù)位。

顯示電路為1602字符型液晶。

升壓電路芯片為MC34063芯片，所述功率三極管為MOSFET管IRF630；升壓電路芯片的第6腳電壓輸入，第5腳與數(shù)字電位器耦合，第2腳與功率三極管的柵極耦合，功率三極管的源極接地，漏極耦合在電感輸出端和續(xù)流二極管陽極之間。

數(shù)字電位器為MCP41100數(shù)字電位器，其第1、2、3腳分別連接單片機(jī)P2.4、P2.3、P2.2口，第4腳接地，第5腳接地，第6、7腳連接升壓電路芯片的第五腳，并控制調(diào)整輸出電壓，第8腳接+5V電壓。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于：調(diào)整速度快，精度高，能對(duì)輸入電壓、輸出電壓和輸出電流進(jìn)行測(cè)量和顯示，并且電壓調(diào)整率低，負(fù)載調(diào)整率低，輸出紋波小，效率高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或相關(guān)技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型的限制。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的可調(diào)的升壓開關(guān)電源的模塊連接框圖。

圖2是電源穩(wěn)壓電路電路圖。

圖3是保護(hù)電路電路圖。

圖4是升壓開關(guān)電源電路電路圖。

圖5是電流采集電路和電壓采集電路電路圖。

圖6是單片機(jī)控制電路和顯示電路電路圖。

圖7是數(shù)字電位器電路圖。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步非限制性的詳細(xì)描述。

見圖1，可調(diào)的升壓開關(guān)電源主要包括電源穩(wěn)壓電路1，升壓電路2，電流采集電路3，電壓采集電路4，單片機(jī)控制電路5，顯示電路6，以及數(shù)字電位器7。電源穩(wěn)壓電路1輸入220V交流電，輸出18V、+12V、+5V直流電；升壓電路2采用了升壓電路芯片(MC34063)和功率三極管(IRF630)，該電路輸入18V直流電，經(jīng)過控制調(diào)節(jié)升壓輸出電壓可在20～35V之間調(diào)整；電流采集電路3和電壓采集電路4均采用了雙運(yùn)算放大器(LM358)，分別用于采集升壓電路2輸出電流值和電壓值，并送給單片機(jī)控制電路5，并由顯示電路6顯示出來；單片機(jī)控制電路5還通過數(shù)字電位器7(MCP41100)調(diào)節(jié)升壓電路2的輸出占空比，從而調(diào)節(jié)其輸出電壓。具體地，

見圖2，電源穩(wěn)壓電路1包括相互耦合的變壓器(圖未示)，整流濾波器(圖未示)，第一穩(wěn)壓器U1，以及第二穩(wěn)壓器U2。變壓器為降壓器，接入220V工頻電壓，并對(duì)其進(jìn)行降壓；整流濾波器為橋式整流濾波電路，接入變壓器次極端，并將次極端電壓整流濾波輸出18V直流電；第一穩(wěn)壓器U1為L(zhǎng)M7812三段穩(wěn)壓集成電路IC芯片，其輸入18V直流電，輸出+12V直流電，該+12V直流電供給電流采集電路3；第二穩(wěn)壓器U2為L(zhǎng)M7805三段穩(wěn)壓集成電路IC芯片，輸入+12V直流電，輸出+5V直流電，該+5V直流電供給單片機(jī)控制電路5，顯示電路6，以及數(shù)字電位器7。

升壓電路2包括保護(hù)電路和升壓開關(guān)電源電路。

保護(hù)電路用于過流、過壓、過熱保護(hù)；過流保護(hù)是以避免發(fā)生包括輸出端子上的短路在內(nèi)的過負(fù)載輸出電流對(duì)電源和負(fù)載的損壞；過壓保護(hù)是一種對(duì)輸出端子間過大電壓進(jìn)行負(fù)載保護(hù)的功能，一般規(guī)定為輸出電壓的130％～150％，輸出電壓的可變范圍大時(shí)，要考慮加以規(guī)定，以不致發(fā)生上限以上的誤動(dòng)作等；過熱保護(hù)是當(dāng)電源內(nèi)部發(fā)生異?；蛞蚴褂梅椒ú划?dāng)時(shí)，熱敏電阻就會(huì)變大，使的電路中電壓變小過不去，從而保護(hù)了后面電路元件。因此見圖3，保護(hù)電路主要包括開關(guān)S1，四個(gè)相互并聯(lián)的濾波電容C7、C8、C9、C10，與該四個(gè)濾波電容串聯(lián)的保險(xiǎn)絲F1，與保險(xiǎn)絲F1串聯(lián)的熱敏電阻RT。開關(guān)S1接入整流濾波器，按下開關(guān)S1后總電路通電，指示燈D1亮起表示通電，四個(gè)濾波電容提供足夠穩(wěn)定電源給輸出達(dá)到所需要工作電流，保險(xiǎn)絲F1的最大電流限值為3A，熱敏電阻RT為10D391K，熱敏電阻RT做“軟”啟動(dòng)，吸收開機(jī)時(shí)的瞬間大電流，待自身溫度升高后，電阻迅速降低到很小，而當(dāng)電源內(nèi)部發(fā)生異常或因使用方法不當(dāng)時(shí)，熱敏電阻RT就會(huì)變大。熱敏電阻RT之后還串聯(lián)有肖特基快速恢復(fù)二極管D4(P6A0)，肖特基二極管具有正向壓降很小、恢復(fù)時(shí)間更短的優(yōu)點(diǎn)，用于降低損耗和低壓應(yīng)用。

見圖4，升壓開關(guān)電源電路主要包括升壓電路芯片IC1，功率三極管U3，電感L1，續(xù)流二極管D6，濾波電阻R4，濾波電容C13，以及快恢復(fù)二極管D5。升壓電路芯片為MC34063，功率三極管為IRF630，升壓電路芯片的第6腳電壓輸入，第5腳與數(shù)字電位器耦合，第2腳與功率三極管的柵極耦合，功率三極管的源極接地，漏極耦合在電感輸出端和續(xù)流二極管陽極之間；濾波電阻和濾波電容相互并聯(lián)并組成一濾波單元，該濾波單元耦合在電感的輸入端和快恢復(fù)二極管的陰極之間，快恢復(fù)二極管的陽極與功率三極管U3的漏極耦合。升壓電路芯片產(chǎn)生PWM波形并控制功率三極管的導(dǎo)通和截止，電感用于儲(chǔ)電和放電，續(xù)流二極管用于防止電壓電流突變，提供通路，濾波單元用于消除毛刺信號(hào)。

本實(shí)施例中，當(dāng)升壓電路芯片第5腳電壓大于1.25V時(shí)，芯片經(jīng)過內(nèi)部RS觸發(fā)器動(dòng)作，使得第2腳輸出低電平，功率三極管導(dǎo)通，此時(shí)電感存儲(chǔ)能量；當(dāng)升壓電路芯片第5腳電壓少于1.25V的時(shí)候，芯片經(jīng)過內(nèi)部RS觸發(fā)器動(dòng)作，使得第2腳輸出高電平，功率三極管截止，此時(shí)電感放電，將電壓與18V疊加輸出供給負(fù)載。

見圖5，電流采集電路3主要包括第一雙運(yùn)放IC2A，以及三個(gè)分流電阻R11、R12、R13。第一雙運(yùn)放IC2A采用LM358，其第3腳通過一電阻R14后與升壓電路輸出負(fù)載端耦合，第2腳接地，第1腳與單片機(jī)控制電路耦合，通過單片機(jī)控制電路輸送一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換給第一雙運(yùn)放第3腳采集電路中電壓輸出負(fù)載的電流，通過第一雙運(yùn)放的放大電流信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換后顯示。三個(gè)分流電阻均為0.22歐姆、2瓦，其相互之間并聯(lián)，并且分別與升壓電路負(fù)載輸出端耦合，在電路中三個(gè)分流電阻起到分流作用，避免電流過大燒壞第一雙運(yùn)放。

見圖5，電壓采集電路4主要包括第二雙運(yùn)放IC2B，第一偏置電阻R9，可調(diào)電位器RT1，以及第二偏置電阻R10。第一偏置電阻R9、可調(diào)電位器RT1、和第二偏置電阻R10依次串聯(lián)，并且與升壓電路輸出負(fù)載端耦合，第二雙運(yùn)放IC2B的第5腳與可調(diào)電位器RT1的中心觸頭端耦合，第6腳接地，第7腳與單片機(jī)控制電路耦合。單片機(jī)控制電路內(nèi)部輸送一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換給第二雙運(yùn)放的第5腳然后通過電路中第一偏置電阻R9和第二偏置電阻R10，在這兩個(gè)偏置電阻兩端加了一個(gè)可調(diào)電位器作用就是為了更好采集電路中輸出負(fù)載的精準(zhǔn)電壓，以確保采集到的電壓減少誤差和對(duì)比。

見圖6，單片機(jī)控制電路5主要包括單片機(jī)IC3，以及6個(gè)輸入按鍵K1、K2、K3、K4、K5、K6。單片機(jī)為STC89C51系列，6個(gè)輸入按鍵分別用于增加輸出電壓、減小輸出電壓、切換顯示電路為電壓顯示模式，切換顯示電路為電流顯示模式、確認(rèn)、單片機(jī)復(fù)位。第一雙運(yùn)放IC2A的第1腳與單片機(jī)P1.4腳耦合，第二雙運(yùn)放IC2B的第7腳與單片機(jī)P1.3腳耦合。顯示電路6與單片機(jī)IC3耦合，用于顯示電流值和電壓值，本實(shí)施例顯示電路6采用1602字符型液晶。

見圖7，數(shù)字電位器7為MCP41100數(shù)字電位器，其第1、2、3腳分別連接單片機(jī)IC3的P2.4、P2.3、P2.2口，第4腳接地，第5腳接地，第6、7腳連接升壓電路芯片的第五腳，并控制調(diào)整輸出電壓，第8腳接+5V電壓。單片機(jī)IC3調(diào)節(jié)數(shù)字電位器7的輸出，繼而控制升壓電路芯片的輸出占空比，再控制功率三極管的通斷頻率，因此改變了電感L1的充放電時(shí)間，就改變了電感放電壓疊加在原始18V電壓上面的值，由此改變輸出電壓。

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例的可調(diào)的升壓開關(guān)電源主要由最小單片機(jī)系統(tǒng)，控制PWM信號(hào)的升壓電路芯片，功率三極管升壓主回路，具有調(diào)整速度快，精度高，DC-DC變換器的效率達(dá)高，能對(duì)輸入電壓、輸出電壓和輸出電流進(jìn)行測(cè)量和顯示，并且電壓調(diào)整率低，負(fù)載調(diào)整率低，輸出紋波小，效率高等優(yōu)點(diǎn)。

需要指出的是，上述較佳實(shí)施例僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。