一种开关电源输出电压的调节方法及实现电路

摘要

本发明公开了一种开关电源输出电压的调节方法及实现电路，通过改变单片机I/O管脚的电平，来设定数/模转换模块D/A的输出电压，当D/A的输出电压大于反馈采样点即第一反馈采样电阻(R4)和第二反馈采样电阻(R5)的连接点的电压时，D/A通过调节电阻(R3)向反馈采样点灌电流，开关电源的输出电压减小；反之开关电源的输出电压增大；其中开关电源输出电压的调节方法的实现电路包括单片机MCU、数/模转换模块D/A、输出电压采样电路和基准比较放大电路(Amp1)，还包括第一短接器(JP1)、第一上拉电阻(R1)和第二短接器(JP2)、第二上拉电阻(R2)。本发明所涉及的开关电源输出电压的调节方法及实现电路使用方便、结构简单且不受环境因素影响。

权利要求

1.一种开关电源输出电压的调节方法，其特征在于，通过改变单片机的I/O管脚的电平，来设定数/模转换模块的输出电压，当数/模转换模块的输出电压大于反馈采样点即第一反馈采样电阻(R4)和第二反馈采样电阻(R5)的连接点的电压时，数/模转换模块通过调节电阻(R3)向反馈采样点灌电流，开关电源的输出电压减小；反之如果数/模转换模块的输出电压小于反馈采样点的电压时，则数/模转换模块通过调节电阻(R3)从采样点吸电流，开关电源的输出电压增大。

2.一种根据权利要求1所述的开关电源输出电压的调节方法的实现电路，包括单片机、数/模转换模块、输出电压采样电路和基准比较放大电路(Amp1)，其特征在于，还包括第一短接器(JP1)和第一电阻(R1)；所述第一短接器(JP1)的一端接地或直流供电电源(VCC)，另一端接MCU单片机的第一I/O管脚(Pin1)；所述第一电阻(R1)的一端接直流供电电源(VCC)或接地，另一端接单片机与第一短接器(JP1)的接点；所述单片机、数/模转换模块、输出电压采样电路和基准比较放大电路(Amp1)的输入、输出管脚/端顺次连接。

3.根据权利要求2所述的开关电源输出电压的调节方法的实现电路，其特征在于，还包括第二电阻(R2)和第二短接器(JP2)，所述第二短接器(JP2)的一端接地或直流供电电源(VCC)，另一端接单片机的第二I/O管脚(Pin2)；所述第二电阻(R2)的一端接直流供电电源(VCC)或接地，另一端接单片机与第二短接器(JP2)的接点。

4.根据权利要求2或3所述的开关电源输出电压的调节方法的实现电路，其特征在于，所述的输出电压采样电路包括调节电阻(R3)、第一反馈采样电阻(R4)和第二反馈采样电阻(R5)，其中第一反馈采样电阻(R4)和第二反馈采样电阻(R5)串联在开关电源输出端(Output)和地之间；调节电阻(R3)的一端接数/模转换模块的输出端，另一端接反馈采样点。

5.根据权利要求2或3所述的开关电源输出电压的调节方法的实现电路，其特征在于，所述基准比较放大电路(Amp1)由三端可调分流基准源TL431或集成运放构成，其中基准比较放大电路的第一输入端接反馈采样点，第二输入端接参考电压(Vref)，输出端为反馈端(K)。

6.根据权利要求2或3所述的开关电源输出电压的调节方法的实现电路，其特征在于，所述数/模转换模块隶属于单片机或独立存在。

7.根据权利要求5所述的开关电源输出电压的调节方法的实现电路，其特征在于，所述基准比较放大电路(Amp1)由集成运放构成，其中基准比较放大电路(Amp1)的第一输入端为集成运放的反相输入端，第二输入端为集成运放的同相输入端。

说明书

[技术领域]

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种开关电源输出电压的调节方法及实现电路。

[背景技术]

目前业界开关电源输出电压的调节方式有两种：

1.可调电位器调压。通过调节如图1所示的可调电位器VR1的滑片位置并配合调节反馈采样电阻R4和R5的阻值来实现对输出电压的调节，其中反馈采样电阻R4、R5和可调电位器VR1组成输出电压采样电路，运算放大器Amp1作为与基准比较的放大电路，它可以由三端可调分流基准源TL431构成，也可以用集成运放构成。通过调节可调电位器VR1的滑片位置，分配采样电路上下两端的反馈采样电阻R4和R5阻值来实现对输出电压的调节。

这种方法虽然调节方便；但因为可调电位器易受温度、温度、盐度、尘、空气污染、海拨等因素影响，容易产生电阻值的漂移。另外，上门服务调整可调电位器是很常见的售后服务项目，但这样的售后维护成本是十分高昂的。

2.数字调压。如图2所示，通过向反馈采样点即反馈采样电阻R4和R5之间的接点灌电流或吸电流来调节输出电压，其中数字/模拟转换器D/A可以隶属于MCU也可以独立存在。用户通过I2C口或串行口(I2C or Serial Bus)来设定D/A的输出电压；D/A通过调节电阻R3向反馈采样点灌电流或吸电流来改变开关电源的输出电压。对开关电源输出电压调节能力的大小由调节电阻R3的大小以及D/A的输出电压的范围来决定。

这种方法虽然对电压的调节稳定，不受温度和湿度等环境因素的影响；但调节很不方便，不论是在生产还是维护过程中都必须要有计算机或专门的工具，这样才能利用计算机或专门的工具通过I2C口或串行口对电压的输出电压进行调节，并需要专门的软件；这就使开关电源在生产和维护的难度增大，增加了成本。

[发明内容]

本发明提供了一种能够方便调节且不受环境因素影响的开关电源输出电压的调节方法。

进一步地，本发明还提供了一种能够方便调节且不受环境因素影响的开关电源输出电压的调节方法的实现电路。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种开关电源输出电压的调节方法：通过改变单片机MCU的I/O管脚的电平，来设定数/模转换模块D/A的输出电压，当D/A的输出电压大于反馈采样点即第一反馈采样电阻R4和第二反馈采样电阻R5的连接点的电压时，D/A通过调节电阻R3向反馈采样点灌电流，开关电源的输出电压减小；反之如果D/A的输出电压小于反馈采样点的电压时，则D/A通过调节电阻R3从采样点吸电流，开关电源的输出电压增大。

进一步地，为了解决以上技术问题，本发明还提供了一种开关电源输出电压的调节方法的实现电路，包括单片机MCU、数/模转换模块D/A、输出电压采样电路和基准比较放大电路Amp1，还包括第一短接器JP1和第一电阻R1；所述第一短接器JP1的一端接地或直流供电电源VCC，另一端接MCU的第一I/O管脚Pin1；所述第一电阻R1的一端接直流供电电源VCC或接地，另一端接MCU与第一短接器JP1的接点；所述MCU、D/A、输出电压采样电路和基准比较放大电路Amp1的输入、输出管脚/端顺次连接。

以上所述的开关电源输出电压的调节方法的实现电路，还包括第二电阻R2和第二短接器JP2，所述第二短接器JP2的一端接地或直流供电电源VCC，另一端接MCU的第二I/O管脚Pin2；所述第二电阻R2的一端接直流供电电源VCC或接地，另一端接MCU与第二短接器JP2的接点。

以上所述的开关电源输出电压的调节方法的实现电路，所述的输出电压采样电路包括调节电阻R3、第一反馈采样电阻R4和第二反馈采样电阻R5，其中第一反馈采样电阻R4和第二反馈采样电阻R5串联在开关电源输出端Output和地之间；调节电阻R3的一端接D/A的输出端，另一端接反馈采样点。

以上所述的开关电源输出电压的调节方法的实现电路，所述基准比较放大电路Amp1由三端可调分流基准源TL431或集成运放构成，其中基准比较放大电路的第一输入端接反馈采样点，第二输入端接参考电压Vref，输出端为反馈端K。

以上所述的开关电源输出电压的调节方法的实现电路，所述D/A隶属于MCU或独立存在。

以上所述的开关电源输出电压的调节方法的实现电路，所述基准比较放大电路Amp1由集成运放构成，其中基准比较放大电路Amp1的第一输入端为集成运放的反相输入端，第二输入端为集成运放的同相输入端。

本发明开关电源输出电压的调节方法及实现电路在不增加成本的情况下，进一步挖掘MCU的潜力，解决了现有技术中存在的问题：相对于可调电位器调压方式，本发明解决了开关电源输出电压受外界环境变化影响的问题；相对于数字调压方式，本发明大大简化了开关电源输出电压的调节方法。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是现有技术1的电路原理图。

图2是现有技术2的电路原理图。

图3是本发明开关电源输出电压的调节方法及实现电路实施例1的电路原理图。

图4是本发明开关电源输出电压的调节方法及实现电路实施例2的电路原理图。

图5是本发明开关电源输出电压的调节方法及实现电路实施例3的电路原理图。

图6是本发明开关电源输出电压的调节方法及实现电路实施例4的电路原理图。

[具体实施方式]

在图3所示的本发明开关电源输出电压的调节方法及实现电路实施例1中，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一短接器JP1、第二短接器JP2、单片机MCU、数/模转换模块D/A、调节电阻R3、第一反馈采样电阻R4、第二反馈采样电阻R5和基准比较放大电路Amp1，其中基准比较放大电路Amp1由三端可调分流基准源TL431或集成运放构成，在本实施例中由集成运放构成。

第一电阻R1和第一短接器JP1串联在直流供电电源VCC和地之间，第二电阻R2和第二短接器JP2串联在直流供电电源VCC和地之间，其中短接器接地，第一电阻R1和第一短接器JP1的接点连接到MCU的第一I/O管脚Pin1，第二电阻R2和第二短接器JP2的接点连接到MCU的第二I/O管脚Pin2，MCU的输出管脚Pout连接到D/A的输入端In，调节电阻R3连接在D/A的输出端Out和反馈采样点之间；第一反馈采样电阻R4和第二反馈采样电阻R5串联在开关电源输出端Output和地之间，其串联接点为反馈采样点；基准比较放大电路Amp1的反相输入端接反馈点，同相输入端接参考电压Vref，输出端为反馈端K。在本实施例中，参考电压为Vref。

在本实施例中，当不调节电压时，第一短接器JP1和第二短接器JP2均断开，第一电阻R1和第二电阻R2分别将MCU的第一I/O管脚Pin1和第二I/O管脚Pin2的电位拉高。短接第一短接器JP1时，管脚Pin1的电位被拉低，MCU控制D/A的输出电压逐步增大；短接第二短接器JP2时，管脚Pin2的电位被拉低，MCU控制D/A的输出电压逐步减小。通过MCU设定D/A的输出电压。当D/A的输出电压大于反馈采样点的采样电压时，D/A通过调节电阻R3向反馈点灌电流，这时开关电源的输出电压会减小；反之如果D/A的输出电压小于反馈采样点的采样电压时，D/A则通过调节电阻R3从反馈采样点吸电流，这时开关电源的输出电压会增加。可见，调节D/A输出电压的变化范围和调节电阻R3的大小就可以改变对开关电源输出电压的调节能力。

另外，在本实施例的实用电路中，可以在MCU的I/O管脚的输入处增加限流电阻和滤波电容进一步改善电路工作的性能。

在图4所示的本发明开关电源输出电压的调节方法及实现电路实施例2中，与上述实施例1不同的是，短接器接直流供电电源VCC。

在本实施例中，当不调节电压时，第一短接器JP1和第二短接器JP2均断开，第一电阻R1和第二电阻R2分别将MCU的第一I/O管脚Pin1和第二I/O管脚Pin2的电位拉低。短接第一短接器JP1时，MCU的管脚Pin1被置为高电位，MCU控制D/A使其输出电压逐步增大；短接第二短接器JP2时，MCU的管脚Pin2被置为高电平，MCU控制D/A使其输出电压逐步减小。

在图5所示的本发明开关电源输出电压的调节方法及实现电路实施例3中，与上述实施例1和实施例2不同的是，包括第一短接器'1和第一电阻R1，第一短接器JP1和第一电阻R1串联在直流供电电源VCC和地之间，第一短接器JP1和第一电阻R1的串联接点连接到单片机MCU的第一I/O管脚Pin1，其中短接器接地。

在本实施例中，使用单片机MCU的一个I/O管脚调节电压，当不调节电压时，第一短接器JP1断开，第一电阻R1将MCU的管脚Pin1拉为高电位。当短接第一短接器JP1时，D/A的输出电压逐渐增大，当达到最大值后，如果第一短接器依然短路，D/A的输出电压跳到最小值，重新逐渐增大；另外还可以设置使得短接第一短接器JP1时D/A的输出电压逐渐减小，当达到最小值后，如果第一短接器JP1依然短接，则D/A的输出电压跳到最大值，重新逐渐减小。

在图6所示的本发明开关电源输出电压的调节方法及实现电路实施例4中，与上述实施例3不同的是，短接器接直流供电电源VCC。

在本实施例中，当不调节电压时，第一短接器JP1断开，第一电阻R1将MCU的管脚Pin1拉为低电位。当短接第一短接器JP1时，D/A的输出电压逐渐增大，当达到最大值后，如果JP1依然短接，则D/A的输出电压跳到最小值，重新逐渐增大；另外还可以设置使得短接第一短接器JP1时，D/A的输出电压逐渐减小，当达到最小值后，如果JP1依然短接，则D/A的输出电压跳到最大值，重新逐渐减小。

以上对本发明所提供的一种开关电源输出电压的调节方法及实现电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。