本發(fā)明屬于激光電源調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有高精度和高效響應(yīng)的電壓輸出控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化的快速普及。精密焊接需求逐年增加，要達(dá)到精密焊接的目的，就必須有穩(wěn)定可靠的可調(diào)電源，但是，當(dāng)前市場(chǎng)通用電源輸出固定，而且紋波很大，直接導(dǎo)致激光輸出能量的波動(dòng)，導(dǎo)致激光焊接面凹凸不平，影響焊接效果。同時(shí)，由于激光設(shè)備系統(tǒng)化、小型化的發(fā)展，尋求更高效的電源成為必然?，F(xiàn)有技術(shù)中的激光高精度電源結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高。

因此，有必要提供一種新的具有高精度和高效響應(yīng)的電壓輸出控制系統(tǒng)來(lái)解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有高精度和高效響應(yīng)的電壓輸出控制系統(tǒng)，能夠高效、高精度、穩(wěn)定地將輸入電壓調(diào)整成所需電源，安全度高且成本較低。

本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的：一種具有高精度和高效響應(yīng)的電壓輸出控制系統(tǒng)，其包括DSP控制器、隔離驅(qū)動(dòng)電路模塊、軟啟動(dòng)電路模塊、高精度采樣電路模塊、信號(hào)隔離電路模塊、一階濾波電路模塊以及二階濾波電路模塊，所述DSP控制器與所述隔離驅(qū)動(dòng)電路模塊電信號(hào)連接，所述隔離驅(qū)動(dòng)電路模塊與所述軟啟動(dòng)電路模塊電信號(hào)連接，所述軟啟動(dòng)電路模塊與所述一階濾波電路模塊電信號(hào)連接，所述一階濾波電路模塊與所述二階濾波電路模塊電信號(hào)連接，所述一階濾波電路模塊與所述DSP控制器之間通過(guò)所述信號(hào)隔離電路模塊電信號(hào)連接，所述二階濾波電路模塊與所述DSP控制器之間通過(guò)所述高精度采樣電路模塊電信號(hào)連接。

進(jìn)一步的，在所述DSP控制器上集成設(shè)計(jì)了第一PWM波、第二PWM波以及第三PWM波三路PWM脈沖波。

進(jìn)一步的，所述軟啟動(dòng)電路模塊包括與所述一階濾波電路模塊輸入端連接的上下橋臂驅(qū)動(dòng)電路與軟啟動(dòng)回路。

進(jìn)一步的，所述上下橋臂驅(qū)動(dòng)電路包括與電源連通的第一MOS管、與所述第一MOS管輸出端連接的第三MOS管、驅(qū)動(dòng)所述第一MOS管的第一驅(qū)動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)所述第三MOS管的第三驅(qū)動(dòng)電路以及與所述第一MOS管并聯(lián)的第一電容。

進(jìn)一步的，所述第一驅(qū)動(dòng)電路包括與所述第一PWM波信號(hào)連接的第一二極管、與所述第一二極管串聯(lián)的第一電阻、以及與所述第一二極管和所述第一電阻串聯(lián)電路并聯(lián)設(shè)置的第三電阻。

進(jìn)一步的，所述第三驅(qū)動(dòng)電路包括與所述第三PWM波信號(hào)連接的第六二極管、與所述第六二極管串聯(lián)的第七電阻、以及與所述第六二極管和所述第七電阻串聯(lián)電路并聯(lián)設(shè)置的第八電阻。

進(jìn)一步的，所述軟啟動(dòng)回路包括與電源連通的第二MOS管、驅(qū)動(dòng)所述第二MOS管的第二驅(qū)動(dòng)電路、與所述第二MOS管串聯(lián)的第三電感、與所述第三電感并聯(lián)的第四電容、與所述第四電容串聯(lián)的第四二極管、以及一端連接在所述第四電容與所述第四二極管之間且另一端接地的第五二極管。

進(jìn)一步的，所述第二驅(qū)動(dòng)電路包括與所述第二PWM波信號(hào)連接的第二二極管、與所述第二二極管串聯(lián)的第四電阻、以及與所述第二二極管和所述第四電阻串聯(lián)電路并聯(lián)設(shè)置的第六電阻。

進(jìn)一步的，所述一階濾波電路模塊包括第一電感以及與所述第一電感并聯(lián)的第二電容，所述二階濾波電路模塊包括與所述第一電感串聯(lián)的第二電感、以及與所述第二電感并聯(lián)的第三電容，所述第二電感的輸出端構(gòu)成了系統(tǒng)的電壓輸出連接端。

進(jìn)一步的，所述第一電感的輸入端與所述第一電容和所述第一MOS管并聯(lián)的輸出交匯處連接；且與所述第三電感和所述第四電容并聯(lián)的輸出交匯處連接；且與所述第三MOS管的輸入端連接；所述信號(hào)隔離電路模塊與所述第一電感的輸出端連接；所述高精度采樣電路模塊與所述第二電感的輸出端連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種具有高精度和高效響應(yīng)的電壓輸出控制系統(tǒng)的有益效果在于：解決了目前激光高精度電源結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高的問(wèn)題；提供了一種高精度反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)壓電源，通過(guò)產(chǎn)生三路PWM輸出，協(xié)同實(shí)現(xiàn)BUCK軟啟動(dòng)電路功能，最大化BUCK效率，滿(mǎn)負(fù)載情況下可達(dá)99％；能夠高效、高精度、穩(wěn)定地將輸入電壓調(diào)整成所需電源，安全度高且成本較低。具體的，

1)通過(guò)設(shè)計(jì)一階濾波電路模塊，并與DSP控制器連接，使得系統(tǒng)具有快速的響應(yīng)能力，速度越快，濾波器體積越小，從而降低了系統(tǒng)的成本；

2)通過(guò)設(shè)計(jì)二階濾波電路模塊，并采用高精度采樣模塊獲得輸出端的精確電源，同時(shí)反饋給DSP控制器，為DSP控制器提供電壓調(diào)整方向，大大提高了系統(tǒng)輸電電壓的精度，從而實(shí)現(xiàn)高精度電壓輸出；

3)在軟啟動(dòng)電路模塊設(shè)計(jì)的三個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，以所述第一驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)為例，當(dāng)需要導(dǎo)通第一MOS管Q1時(shí)，通過(guò)第三電阻R3驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)；當(dāng)需要關(guān)閉第一MOS管Q1時(shí)，通過(guò)第一電阻R1與第三電阻R3并聯(lián)一起驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，從而縮短了第一MOS管Q1關(guān)閉所需時(shí)間，提高了系統(tǒng)效率，從而降低了系統(tǒng)的功率損耗，損耗率降低到1％以下，實(shí)現(xiàn)了綠色能源，提高了電源利用效率；

4)在提高電源利用效率的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)在更小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更大功率的設(shè)計(jì)，從而大大擴(kuò)展了使用范圍；

5)本實(shí)施例基于DSP控制器實(shí)現(xiàn)了三路PWM波形的輸出，為形成軟啟動(dòng)電路提供了條件。

【附圖說(shuō)明】

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的控制示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的電路模塊控制示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中控制波形圖。

【具體實(shí)施方式】

實(shí)施例：

請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例為具有高精度和高效響應(yīng)的電壓輸出控制系統(tǒng)，其包括DSP控制器、隔離驅(qū)動(dòng)電路模塊、軟啟動(dòng)電路模塊、高精度采樣電路模塊、信號(hào)隔離電路模塊、一階濾波電路模塊以及二階濾波電路模塊。所述DSP控制器與所述隔離驅(qū)動(dòng)電路模塊電信號(hào)連接；所述隔離驅(qū)動(dòng)電路模塊與所述軟啟動(dòng)電路模塊電信號(hào)連接；所述軟啟動(dòng)電路模塊與所述一階濾波電路模塊電信號(hào)連接；所述一階濾波電路模塊與所述二階濾波電路模塊電信號(hào)連接；所述一階濾波電路模塊與所述DSP控制器之間通過(guò)所述信號(hào)隔離電路模塊電信號(hào)連接；所述二階濾波電路模塊與所述DSP控制器之間通過(guò)所述高精度采樣電路模塊電信號(hào)連接。

所述DSP控制器主要用于生成PWM1(第一PWM波)、PWM2(第二PWM波)、PWM3(第三PWM波)三路PWM脈沖波。所述DSP控制器采用DSP片上集成功能模塊設(shè)計(jì)出來(lái)，系統(tǒng)采用的DSP芯片是TMS320F2806X。所述DSP控制器采用事件管理器提供的對(duì)稱(chēng)PWM波形產(chǎn)生機(jī)制，選用一個(gè)通用定時(shí)器作為兩個(gè)相關(guān)比較寄存器的基準(zhǔn)時(shí)鐘，并設(shè)定三個(gè)比較寄存器值之和為周期寄存器值，從而為軟啟動(dòng)功能提供條件。

所述隔離驅(qū)動(dòng)電路模塊主要用將所述DSP控制器與所述軟啟動(dòng)電路模塊進(jìn)行電氣隔離，從而保護(hù)所述DSP控制器的電氣安全，防止被燒壞。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，所述軟啟動(dòng)電路模塊包括與所述一階濾波電路模塊輸入端連接的上下橋臂驅(qū)動(dòng)電路以及軟啟動(dòng)回路。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，所述上下橋臂驅(qū)動(dòng)電路包括與電源連通的第一MOS管Q1、第三MOS管Q3、驅(qū)動(dòng)第一MOS管Q1的第一驅(qū)動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)第三MOS管Q3的第三驅(qū)動(dòng)電路以及與第一MOS管Q1并聯(lián)的第一電容C1。所述第一驅(qū)動(dòng)電路包括與PWM1信號(hào)連接的第一二極管D1、與第一二極管D1串聯(lián)的第一電阻R1、以及與第一二極管D1和第一電阻R1串聯(lián)電路并聯(lián)設(shè)置的第三電阻R3。所述第三驅(qū)動(dòng)電路包括與PWM3信號(hào)連接的第六二極管D6、與第六二極管D6串聯(lián)的第七電阻R7、以及與第六二極管D6和第七電阻R7串聯(lián)電路并聯(lián)設(shè)置的第八電阻R8。第一MOS管Q1處設(shè)置有第一保護(hù)電阻R2；第三MOS管Q3處設(shè)置有第三保護(hù)電阻R9。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，所述軟啟動(dòng)回路包括與電源連通的第二MOS管Q2、驅(qū)動(dòng)第二MOS管Q2的第二驅(qū)動(dòng)電路、與第二MOS管Q2串聯(lián)的第三電感L3、與第三電感L3并聯(lián)的第四電容C4、與第四電容C4串聯(lián)的第四二極管D4、以及一端連接在第四電容C4與第四二極管D4之間且另一端接地的第五二極管D5。所述第二驅(qū)動(dòng)電路包括與所述第二PWM波PWM2信號(hào)連接的第二二極管D2、與第二二極管D2串聯(lián)的第四電阻R4、以及與第二二極管D2和第四電阻R4串聯(lián)電路并聯(lián)設(shè)置的第六電阻R6。第二MOS管Q2處設(shè)置有第二保護(hù)電阻R5。與第四電容C4并聯(lián)的第三電感L3電路上設(shè)置有與第三電感L3串聯(lián)的第三二極管D3。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，所述一階濾波電路模塊包括第一電感L1以及與第一電感L1并聯(lián)的第二電容C2。第一電感L1的一端與第一電容C1和第一MOS管Q1并聯(lián)輸出交匯處連接；且與第三二極管D3和第四電容C4并聯(lián)輸出交匯處連接；且與第三MOS管Q3的輸入端連接。第二電容C2的另一端接地。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，所述二階濾波電路模塊包括與第一電感L1串聯(lián)的第二電感L2、以及與第二電感L2并聯(lián)的第三電容C3。第三電容C3的另一端接地。第二電感L2的輸出端構(gòu)成了系統(tǒng)的電壓輸出連接端。

所述信號(hào)隔離電路模塊與第一電感L1的輸出端連接。所述高精度采樣電路模塊與第二電感L2的輸出端連接。

所述信號(hào)隔離電路模塊與所述一階濾波電路模塊構(gòu)成了一階電壓反饋系統(tǒng)。所述高精度采樣電路模塊與所述二階濾波電路模塊構(gòu)成了二階高精度電壓反饋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的實(shí)時(shí)反饋與高精度控制。所述一階濾波電路模塊利用隔離放大器直接輸入到DSP的ADC端口上；所述二階濾波電路模塊利用高精度的ADC進(jìn)行采樣檢測(cè)，供DSP系統(tǒng)進(jìn)行反饋參考和顯示用。

請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖2、圖3，本實(shí)施例具有高精度和高效響應(yīng)的電壓輸出控制系統(tǒng)的邏輯控制原理為：在初始狀態(tài)下，第一電容C1兩端的電壓為UC1是系統(tǒng)輸入電壓；第三MOS管Q3有電流IQ3流過(guò)，PWM3是打開(kāi)的；在t0時(shí)刻，PWM2打開(kāi)，此時(shí)路過(guò)第三電感L3的電流IL3逐漸增大，IQ3逐漸減少，t2時(shí)刻IQ3為零時(shí)，零電流關(guān)閉PWM3，此時(shí)第一電容C1端電壓UC1逐漸減少，t3時(shí)刻，第一電容C1端電壓UC1為零的時(shí)候，零電壓開(kāi)啟PWM1，同時(shí)關(guān)閉PWM2；此時(shí)路過(guò)第三電感L3的電流IL3給第四電容C4充電，t4時(shí)刻，第一電容C1兩端的電壓UC1為零；在t4～t5段是所述軟啟動(dòng)電路模塊正向輸出時(shí)間，t5時(shí)刻關(guān)閉PWM1，同時(shí)打開(kāi)PWM3；在t6時(shí)刻IQ3電流達(dá)到系統(tǒng)最大值，在t6～t7是所述軟啟動(dòng)電路模塊的負(fù)向輸出時(shí)間，在此過(guò)程中，結(jié)合一階電壓反饋系統(tǒng)和二階高精度電壓反饋系統(tǒng)，從而通過(guò)調(diào)節(jié)正向和負(fù)向時(shí)間來(lái)產(chǎn)生不同電壓輸出。

本實(shí)施例具有高精度和高效響應(yīng)的電壓輸出控制系統(tǒng)的有益效果在于：解決了目前激光高精度電源結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高的問(wèn)題；提供了一種高精度反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)壓電源，通過(guò)產(chǎn)生三路PWM輸出，協(xié)同實(shí)現(xiàn)BUCK軟啟動(dòng)電路功能，最大化BUCK效率，滿(mǎn)負(fù)載情況下可達(dá)99％；能夠高效、高精度、穩(wěn)定地將輸入電壓調(diào)整成所需電源，安全度高且成本較低。具體的，

1)通過(guò)設(shè)計(jì)一階濾波電路模塊，并與DSP控制器連接，使得系統(tǒng)具有快速的響應(yīng)能力，速度越快，濾波器體積越小，從而降低了系統(tǒng)的成本；

2)通過(guò)設(shè)計(jì)二階濾波電路模塊，并采用高精度采樣模塊獲得輸出端的精確電源，同時(shí)反饋給DSP控制器，為DSP控制器提供電壓調(diào)整方向，大大提高了系統(tǒng)輸電電壓的精度，從而實(shí)現(xiàn)高精度電壓輸出；

3)在軟啟動(dòng)電路模塊設(shè)計(jì)的三個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，以所述第一驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)為例，當(dāng)需要導(dǎo)通第一MOS管Q1時(shí)，通過(guò)第三電阻R3驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)；當(dāng)需要關(guān)閉第一MOS管Q1時(shí)，通過(guò)第一電阻R1與第三電阻R3并聯(lián)一起驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，從而縮短了第一MOS管Q1關(guān)閉所需時(shí)間，提高了系統(tǒng)效率，從而降低了系統(tǒng)的功率損耗，損耗率降低到1％以下，實(shí)現(xiàn)了綠色能源，提高了電源利用效率；

4)在提高電源利用效率的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)在更小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更大功率的設(shè)計(jì)，從而大大擴(kuò)展了使用范圍；

5)本實(shí)施例基于DSP控制器實(shí)現(xiàn)了三路PWM波形的輸出，為形成軟啟動(dòng)電路提供了條件。

以上所述的僅是本發(fā)明的一些實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。