專利名稱：電子電位器模塊在直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
通用電子電位器模塊是全部用電子元器件組成的一種全新理念的、完整的電位器 器件，具備傳統(tǒng)的機(jī)械電位器所有特性和機(jī)械電位器不可能有的大量擴(kuò)展功能，本發(fā)明將 該器件直接應(yīng)用于可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源作輸出電壓的精密調(diào)整，該技術(shù)屬電子元器件應(yīng)用 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源在現(xiàn)今品種繁多的直流穩(wěn)壓電源中是各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)最高、使 用量很大的一種電源，但除昂貴的程控電源外，普通可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源均采用多圈機(jī)械 電位器用作輸出電壓調(diào)整，或者采用兩個(gè)機(jī)械電位器，一個(gè)作為粗調(diào)，另一個(gè)作為細(xì)調(diào)。機(jī)械電位器使用至今已近百年，機(jī)械電位器存在機(jī)械磨損、怕震動(dòng)、頻繁動(dòng)作很容 易損壞，用做可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源作輸出電壓調(diào)整還存在著調(diào)壓困難、調(diào)整的精度低、一致 性差等很多弊病。撥碼開(kāi)關(guān)和電阻網(wǎng)絡(luò)也能構(gòu)成電位器在可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源中使用，但存在機(jī)械 斷點(diǎn)，在很多對(duì)電阻的改變有連續(xù)要求的情況下不能使用，另外還存在體積大、沒(méi)有輔助功 能等，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)數(shù)字機(jī)械電位器，所以也有機(jī)械器件的各種缺陷。有一種數(shù)字電位器集成芯片，但需要大量的外圍電路和二次設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)完整的 電位器使用功能，由于輸出電阻網(wǎng)絡(luò)集成在芯片里而受到很多限制和幾乎沒(méi)有擴(kuò)展功能， 其應(yīng)用有很大的局限性，應(yīng)用于可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源還有耐壓?jiǎn)栴}很難克服。通用電子電位器模塊是一種新穎的電子電位器器件，具有強(qiáng)大的使用功能、性能 拓展能力，完整的獨(dú)立性和輸出無(wú)源性，可以作為高精度電位器在可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源中 和所有需調(diào)整的器件直接接口，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的精密調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
通用電子電位器模塊有三種輸出模式可調(diào)電阻輸出模式、電位器輸出模式、電 壓輸出模式，調(diào)節(jié)方式有正向和反向調(diào)節(jié)方式，因?yàn)閹缀跛锌烧{(diào)式直流穩(wěn)壓電源都只需 要兩端調(diào)節(jié)，所以本發(fā)明用可調(diào)電阻輸出模式和電壓輸出模式、正向調(diào)節(jié)方式(參見(jiàn)附圖 2)來(lái)與可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源調(diào)壓端直接接口，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)整即可。從附圖1電子電 位器模塊和機(jī)械電位器的調(diào)壓方法比較可以看到只需取下機(jī)械電位器，接上電子電位器 模塊，就可以實(shí)現(xiàn)可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源輸出電壓的高精度調(diào)整，無(wú)論可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源 采用何種工作模式和調(diào)壓器件，以及單路或多路輸出，都可以直接和電子電位器模塊接口 (參見(jiàn)附圖3-附圖7)。本發(fā)明的意義和有益效果是1)可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源使用至今已有百年，是現(xiàn)今最重要的電子儀器產(chǎn)品；電位 器使用至今也有百年，是現(xiàn)今最重要的電子元器件之一，而機(jī)械電位器用作可調(diào)式直流穩(wěn) 壓電源調(diào)整輸出電壓，也有近百年的歷史，用先進(jìn)的電子電位器模塊取代機(jī)械電位器，全面
3實(shí)現(xiàn)可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源輸出電壓的數(shù)字調(diào)整，具有劃時(shí)代的意義；2)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展對(duì)可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源提出了更高的技術(shù)要求，機(jī) 械電位器的眾多缺陷已經(jīng)遠(yuǎn)不能勝任，而電位器是可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源里最重要的單元器 件，當(dāng)可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源采用電子電位器模塊后，將會(huì)對(duì)其性能技術(shù)指標(biāo)、使用操作方 法、結(jié)構(gòu)和外觀等產(chǎn)生一系列重要影響。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是電子電位器模塊和普通機(jī)械電位器實(shí)現(xiàn)可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源輸出電壓調(diào) 整的基本接口方法比較，因?yàn)殡娮与娢黄髂K已具備機(jī)械電位器所有特性和適應(yīng)能力，所 以除需一組供電電源外，其它和機(jī)械電位器使用沒(méi)有什么兩樣。圖2是電子電位器模塊輸出模式和調(diào)節(jié)方式原理示意圖，因?yàn)樗锌烧{(diào)式直流穩(wěn) 壓電源都不需要電位器輸出模式，故圖中只示出了可調(diào)電阻輸出模式和電壓輸出模式兩 種。這里說(shuō)明幾個(gè)電子電位器模塊的使用特點(diǎn)1.電子電位器模塊是用兩個(gè)按鍵調(diào)整輸出 的電阻值或電壓值，當(dāng)連續(xù)壓鍵約兩秒，輸出值將快速變動(dòng)；2.輸出網(wǎng)絡(luò)電阻各權(quán)電阻全 部并聯(lián)，可保證輸出值絕對(duì)連續(xù)；3.輸出值的分辨率和精度可以根據(jù)需要任意確定。圖3是電子電位器模塊與固定電壓輸出的集成三端穩(wěn)壓器接口實(shí)現(xiàn)輸出電壓的 連續(xù)調(diào)整，虛線內(nèi)電路全部在電子電位器模塊里面，右圖為模塊輸出電壓變化的原理示意 圖，從中圖不難分析按加鍵時(shí)輸出電壓升高，按減鍵時(shí)輸出電壓降低，從而實(shí)現(xiàn)電源的輸 出電壓調(diào)整。圖4是電子電位器模塊與典型的開(kāi)關(guān)電源模塊接口實(shí)現(xiàn)輸出電壓的連續(xù)調(diào)整，因 為電子電位器模塊的輸出端要承受很高的電壓，一般雙向模擬開(kāi)關(guān)不能勝任，故采用晶體 管作電子開(kāi)關(guān)，該圖只畫(huà)出了與電子電位器模塊接口調(diào)壓部分。需注意的是輸出電阻是有 極性的，不可接反。圖5是電子電位器模塊與輸出高電壓的可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源接口，該電源最高輸 出電壓為60V，一個(gè)TL431輸出端最高只能承受36V，故采用兩個(gè)TL431串聯(lián)調(diào)整，圖中的小 虛線框內(nèi)為在電子電位器模塊里面增加的部分，以此類推，理論上可以無(wú)限增加TL431，從 而承受和調(diào)整更高的電壓。圖6是電子電位器模塊與典型的低壓差線性電源模塊接口實(shí)現(xiàn)輸出電壓的連續(xù)調(diào) 整，低壓差線性電源模塊和開(kāi)關(guān)電源模塊在工作機(jī)理上完全不同，而輸出電壓的調(diào)整方式方 法卻基本上一樣，故電子電位器模塊的輸出模式和方式和可以開(kāi)關(guān)電源模塊使用的一樣。圖7是典型的雙聯(lián)同步輸出的電子電位器模塊與雙路輸出的可調(diào)式直流穩(wěn)壓電 源接口，圖中LM317為可調(diào)式集成三端穩(wěn)壓器，電子電位器模塊只需該圖3)的輸出模式和 輸出方式即可。根據(jù)可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源的要求，兩個(gè)電子電位器模塊是完全隔離的，圖中 2)只畫(huà)出了雙聯(lián)同步輸出的原理框圖，實(shí)際上，兩個(gè)電子電位器模塊同時(shí)還能單獨(dú)分別調(diào) 整輸出而互不影響。
具體實(shí)施例方式圖3中，因?yàn)殡娮与娢黄髂K輸出網(wǎng)絡(luò)電阻全部并聯(lián)，接通數(shù)增加，輸出電阻減
4小，而根據(jù)TL431工作原理可知，引腳Vref和A之間的電壓是不變的，當(dāng)其上電阻減小時(shí)， 輸出電壓上升，輸出電壓由下式?jīng)Q定Vk = 2. 5XR1/Rx式中R1為Vk與Vref之間的電阻，Rx為Vref和A之間的電阻。圖4中，開(kāi)關(guān)電源模塊L4970A的輸出電壓由下式?jīng)Q定Vout = (l+ff/Rl)X5. IV式中W為電子電位器模塊輸出的可調(diào)電阻，各分壓電阻的選取應(yīng)保證開(kāi)關(guān)電源模 塊L4970A的輸出電壓在5. IV到30V之間變化。圖5是兩個(gè)TL431串聯(lián)實(shí)現(xiàn)輸出電壓10V-60V的實(shí)施方案原理圖，設(shè)下面的TL431 為T(mén)L431-1，上面的TL431為T(mén)L431-2，集成三端穩(wěn)壓器7805壓降為5V，兩個(gè)TL431的起調(diào) 電壓為5V，故該電路從10V起調(diào)。電壓調(diào)整過(guò)程簡(jiǎn)述如下首先由TL431-1 調(diào)壓，TL431-2 保持 2. 5V 不變，當(dāng) TL431-1 的 VKA 從 2. 5V 升 到29. 9V，這時(shí)再加0. IV，便接通光電耦合器，使TL431-2的VKA升到固定值30. 0V,同時(shí) TL431-1的VM降到2. 5V，此后再加數(shù)，TL431-2的VKA保持30. 0V不變，TL431-1的VM再次 從2. 5V開(kāi)始增加，直到加到25. 0V，兩個(gè)TL431分別承擔(dān)25. 0V和30. 0V，輸出電壓為其串 聯(lián)之和，即55. 0V,再加上7805的電壓5V，則可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源的總輸出電壓為60V，從而 實(shí)現(xiàn)輸出電壓10V-60V的調(diào)整。圖6中，低壓差線性電源模塊MSK5012的輸出電壓由下式?jīng)Q定Vout = (l+ff/Rl)Xl. 235V式中W為電子電位器模塊輸出的可調(diào)電阻，各分壓電阻的選取應(yīng)保證低壓差線性 電源模塊MSK5012的輸出電壓在1. 235V到36V之間變化。可調(diào)式開(kāi)關(guān)電源模塊和低壓差線性電源模塊品種繁多，輸出的電壓電流各不相 同，但輸出電壓的調(diào)整方法大同小異，電子電位器模塊都可以很容易用上述方法實(shí)現(xiàn)。在圖7的2)中，虛線連接的按鍵表示一個(gè)按鍵有兩個(gè)在電氣上完全獨(dú)立的觸點(diǎn)開(kāi) 關(guān)。如果兩個(gè)電子電位器模塊的起始數(shù)不一致或不是所要求的數(shù)值，可按一下復(fù)位按鍵，使 兩個(gè)電子電位器模塊為預(yù)先設(shè)定的數(shù)值。按動(dòng)加減按鍵，即啟動(dòng)《方波發(fā)生器》對(duì)兩個(gè)電子 電位器模塊的計(jì)數(shù)器同時(shí)計(jì)數(shù)，光電耦合器使兩個(gè)電子電位器模塊在電氣上完全隔離，電 位器的輸出電阻調(diào)整有兩種方式精調(diào)和快速調(diào)整。當(dāng)連續(xù)按鍵時(shí)間小于2秒(或其它時(shí) 間)，電位器的輸出電阻作緩慢的精密調(diào)整，當(dāng)連續(xù)按鍵時(shí)間大于2秒，即啟動(dòng)《加速電路》， 電位器的輸出電阻值作快速改變，計(jì)數(shù)器的輸出選通各自的《三極管陣》和《電阻網(wǎng)絡(luò)》，《按 鍵辨別電路》確保兩個(gè)電位器的輸出電阻值變化方向一致。
權(quán)利要求
電子電位器模塊在直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用是根據(jù)可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源的各種構(gòu)成特性，用電子電位器模塊取代機(jī)械電位器而和可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源直接接口，其特征是用電子電位器模塊所具有的功能特性可調(diào)電阻輸出模式、電壓輸出模式，正向調(diào)節(jié)方式、反向調(diào)節(jié)方式與可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源的基本構(gòu)成1.固定電壓輸出的集成三端穩(wěn)壓器；2.可調(diào)電壓輸出的集成三端穩(wěn)壓器；3.可調(diào)式開(kāi)關(guān)電源模塊；4.可調(diào)式低壓差線性電源模塊；5.大功率晶體管和MOS功率管直接接口，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的高精度調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電位器模塊在直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用，其特征是電子電 位器模塊能用高反壓晶體管作電子開(kāi)關(guān)和多個(gè)TL431串聯(lián)調(diào)壓適應(yīng)可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源 的高電壓輸出調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電位器模塊在直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用，其特征是電子電 位器模塊的雙聯(lián)同步輸出可以用于可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源的雙路隔離輸出電壓調(diào)整，實(shí)現(xiàn)即 可以雙路單獨(dú)調(diào)整輸出電壓，又可以雙聯(lián)精確同步調(diào)整輸出電壓。
全文摘要
可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源主要有幾種基本構(gòu)成1.固定電壓輸出的集成三端穩(wěn)壓器；2.可調(diào)電壓輸出的集成三端穩(wěn)壓器；3.可調(diào)式開(kāi)關(guān)電源模塊；4.可調(diào)式低壓差線性電源模塊；5.大功率晶體管和MOS功率管，特性有高壓輸出和雙路隔離電壓輸出，而這些輸出電壓的調(diào)整，幾乎全部采用機(jī)械電位器。電子電位器模塊是一種新穎的電子電位器器件，具有強(qiáng)大的使用功能、性能拓展能力，完整的獨(dú)立性和輸出無(wú)源性，輸出有三種模式可調(diào)電阻輸出模式、電位器輸出模式、電壓輸出模式，調(diào)節(jié)方式有正向和反向調(diào)節(jié)方式，這些獨(dú)特的特性和功能，使電子電位器模塊可以與所有可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源直接接口應(yīng)用，取代機(jī)械電位器，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的高精度調(diào)整。
文檔編號(hào)H02M1/00GK101873120SQ20091006174
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者程杰保, 程馨如 申請(qǐng)人:武漢市創(chuàng)佳源電子有限公司