一种采用脉宽调制的高精度直流电源装置

摘要

本发明为一种采用脉宽调制的高精度直流电源装置。它包括通过高频变压器耦合的功率放大器和整流滤波电路、所述整流滤波电路的输出端通过检测电路与控制电路相连，PWM波发生器通过PWM波放大器与所述功率放大器相连；所述控制电路的一控制端与所述PWM波发生器相连，另一控制端与所述PWM波放大器相连；所述功率放大器为模拟高速功率放大器，驱动高频变压器，经所述整流滤波电路输出幅值稳定的直流到负载。本发明解决了典型的高精度直流稳压电源体积庞大、重量重、输出噪声大、稳幅精度低的问题。

权利要求

1.一种采用脉宽调制的高精度直流电源装置，包括通过高频变压器耦合的功率放大器和整流滤波电路，所述整流滤波电路的输出端通过检测电路与控制电路相连，其特征在于：PWM波发生器通过PWM波放大器与所述功率放大器相连；所述控制电路的一控制端与所述PWM波发生器相连，另一控制端与所述PWM波放大器相连；

所述PWM波发生器，根据所述控制电路输出的产生PWM波的控制信号，输出一个幅值稳定的PWM波；

所述PWM波放大器，根据所述检测电路测量负载上的输出电压，经所述控制电路计算误差，调节输出电压；

所述功率放大器为模拟高速功率放大器，驱动高频变压器，经所述整流滤波电路输出幅值稳定的直流到负载。

2.根据权利要求1所述的采用脉宽调制的高精度直流电源装置，其特征在于：所述PWM波发生器中基准电源的输出端与模拟开关的输入端相连，所述模拟开关的输出端与所述PWM波放大器的输入端相连，所述模拟开关的控制端与所述控制电路的所述一控制端相连。

3.根据权利要求1所述的采用脉宽调制的高精度直流电源装置，其特征在于：所述PWM波放大器中高速模拟放大器与数字电位器并接，所述数字电位器的控制端与所述控制电路的所述另一控制端相连。

4.根据权利要求1所述的采用脉宽调制的高精度直流电源装置，其特征在于：所述模拟高速功率放大器为由两个高速功率放大器构成的推挽型模拟功率放大器电路。

5.根据权利要求1所述的采用脉宽调制的高精度直流电源装置，其特征在于：所述整流滤波电路包括由二极管构成的全波整流器和LC滤波器。

6.根据权利要求1所述的采用脉宽调制的高精度直流电源装置，其特征在于：所述高频变压器为脉冲变压器。

说明书

一种采用脉宽调制的高精度直流电源装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种采用脉宽调制的高精度直流电源装置。

[0002] 背景技术

[0003] 以往的电量校准器采用低频功率放大器输出一个稳幅电压给低频功率变压器，通过幅值变换、整流、滤波，供给负载一个稳幅的直流电压。这种方法最大的缺点就是低频功率变压器的体积庞大，重量重，不利于将电量校准器设计成便携式仪器。 [0004] 随着科学技术的发展，脉宽调制(PWM)技术广泛应用于直流电压输出领域。其具有体积小、重量轻、效率高的优点；但也有输出噪声大、稳幅精度低的缺点。因此不适合应用于高精度的电压输出场合。

[0005] 仔细分析可知，造成PWM输出幅值精度低的主要原因是：调制输出用的功率管工作在开关状态，即“0”时输出时功率管关断，不输出电压；“1”时输出的电压等于供电电压。一般的，供电电压的精度在1％左右，因此导致了调制输出电压的精度不高。加上反馈补偿误差等其它原因，这类直流电压源的输出精度多为1％左右。不能满足高精度直流电源＞
0.05％的幅值精度要求。如图1所示，由低频正弦波发生器产生一个50Hz的稳幅正弦波，供给低频变压器，经变压器变压、整流、滤波，输出一个符合负载要求的直流电压。若有误差。
则可通过检测、误差调节，控制功率放大器微调输出电压。其缺点是变压器体积大、重量重。
不易制作高精度便携式电源。

[0006] 发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题是：针对上述问题，提供一种体积小、重量轻、精度高的采用脉宽调制的高精度直流电源装置。

[0008] 本发明是这样来实现的：

[0009] 一种采用脉宽调制的高精度直流电源装置，包括通过高频变压器耦合的功率放大器和整流滤波电路、所述整流滤波电路的输出端通过检测电路与控制电路相连，PWM波发生器通过PWM波放大器与所述功率放大器相连；所述控制电路的一控制端与所述PWM波发生器相连，另一控制端与所述PWM波放大器相连；

[0010] 所述PWM波发生器，根据所述控制电路输出的产生PWM波的控制信号，输出一个幅值稳定的PWM波；

[0011] 所述PWM波放大器，根据所述检测电路测量负载上的输出电压，经所述控制电路计算误差，调节输出电压；

[0012] 所述功率放大器为模拟高速功率放大器，驱动高频变压器，经所述整流滤波电路输出幅值稳定的直流到负载。

[0013] 所述PWM波发生器中基准电源的输出端与模拟开关的输入端相连，所述模拟开关的输出端与所述PWM波放大器的输入端相连，所述模拟开关的控制端与所述控制电路的所述一控制端相连。

[0014] 所述PWM波放大器中高速模拟放大器与数字电位器并接，所述数字电位器的控制端与所述控制电路的所述另一控制端相连。

[0015] 所述模拟高速功率放大器为由两个高速功率放大器构成的推挽型模拟功率放大器电路。

[0016] 所述整流滤波电路包括由二极管构成的全波整流器和LC滤波器。 [0017] 所述高频变压器为脉冲变压器。

[0018] 本发明的有益效果是：

[0019] 本发明一种采用脉宽调制的高精度直流电源装置，采用一个高精度基准电源芯片作为电压基准，经模拟开关进行PWM调制，输出一个幅值稳定的PWM波，供给PWM波放大器，将幅值稳定的PWM波调节到所需的幅值，再经模拟高速功率放大器供给高频变压器的输入端。经高频变压器幅值变换，滤波输出一个幅值稳定的直流电压。脉冲变压器可以减小输出失真，且其体积相比同功率的低频变压器小很多。本发明具有输出精度高、体积小、重量轻的优点，本发明的直流稳压电源，其输出电压的稳定度可比普通的开关稳压电源提高至少一个数量级，与如图1所示的常规的高精度直流稳压电源相比，其体积和重量均减小50％以上；输出功率越大，这些优点体现的越明显；适合于便携式高精度电源的制作。 [0020] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

[0021] 附图说明

[0022] 图1为典型的高精度直流稳压电源。

[0023] 图2为采用PWM原理的高精度直流稳压电源。

[0024] 图3为采用PWM模式的高精度直流稳压电源原理框图。

[0025] 图4为图3中各节点的电压波形。

[0026] 具体实施方式

[0027] 根据图2，本发明一种采用脉宽调制的高精度直流电源装置，包括由控制电路控制的幅值精确可控的PWM波放大器和幅值稳定的PWM波发生器，幅值精确可控的PWM波放大器将PWM波输出到高频功率放大器，经高频变压器T和LC滤波，输出一个符合负载要求的直流电压，检测电路将输出的直流电压信号反馈到控制电路。

[0028] 根据图3，由基准电压源输出一个幅值稳定的直流电压送入模拟开关，经PWM调制在V1节点产生一个幅值稳定的PWM波，如图4的V1所示。高速模拟放大器A1与数字电位器构成一个幅值精细调节环节，将稳幅的PWM波调节到负载所需的幅值，经过一对推挽输出的高速功率放大器A2和A3驱动高频脉冲变压器T1，再经二极管D1和D2整流、LC滤波器输出一个符合负载要求的直流电压。若有误差。则可通过检测电路、控制电路，调节数字电位器微调输出电压。其输出波形如图4的V2所示。

[0029] 本发明采用由高速功率放大器A2和A3构成的推挽型模拟功率放大器电路驱动高频脉冲变压器T1，以达到增大输出功率的目的，由于模拟功率放大器具有较高的电源波动及噪声抑制能力，使得输出的电压幅值基本不受电源波动的影响。其波形如图4的V3和V4所示。

[0030] 上述电路中的基准电源芯片、模拟放大器、模拟功率放大器、数字电位器、模拟开关均为市售的普通芯片。只是模拟功率放大器需要采用高速放大器，可根据负载的需要选择，能满足输出功率要求的即可。检测电路均为公开文献记载的普通电路，没有特殊要求；控制电路包括CPU、模数转换器、PWM发生器、I/O口，均为普通的市售产品。 [0031] 本发明对公开和揭示的所有组合和方法可通过借鉴本文公开内容产生，尽管本发明的组合和方法已通过详细实施过程进行了描述，但是本领域技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本申请所述的方法和装置进行拼接或改动，或增减某些部件，更具体地说，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容之中。