專(zhuān)利名稱(chēng)：穩(wěn)壓電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)壓電源裝置。
背景技術(shù)：
在諸如圖像形成裝置等的電氣設(shè)備中，通常包含多個(gè)組件。這些組件所需要的工作電壓可能是各不相同的。在現(xiàn)有技術(shù)中，常規(guī)的做法是，將諸如220V市電的交流電進(jìn)行整流后得到的直流輸出經(jīng)由若干個(gè)電源變換裝置分支成若干個(gè)主電源輸出和一個(gè)輔助電源輸出。其中主電源輸出用于為電氣設(shè)備中的各種馬達(dá)或類(lèi)似組件提供穩(wěn)定的直流電壓，例如24V。輔助電源的作用是為電氣設(shè)備中的CPU供電，例如5V的直流電壓。圖7是現(xiàn)有技術(shù)中分別為驅(qū)動(dòng)器和CPU供電的主電源和輔助電源的示例性電路圖。
隨著電氣設(shè)備中需要被供電的組件增多，那就需要設(shè)置多組如圖7所示的那樣的電源變換裝置。每個(gè)電源變換裝置必須具有一個(gè)脈沖寬度調(diào)制集成芯片(PWM_IC)。圖8是現(xiàn)有技術(shù)中的PWM_IC的一個(gè)實(shí)例的示意圖?，F(xiàn)有技術(shù)中，按照上面所述的方式為設(shè)置電氣設(shè)備中的電源，將存在以下不足第一，每個(gè)電源變換裝置必須配備一個(gè)PWM_IC，這無(wú)疑將增加制造電氣設(shè)備的成本，并且增加了電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。第二，為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出，實(shí)施反饋控制。這通過(guò)PWM_IC的內(nèi)部硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)的占空比的自動(dòng)調(diào)整。同時(shí)，必須為PWM_IC提供如圖9所示的那樣的基準(zhǔn)電壓部件，這將進(jìn)一步增加設(shè)備的制造成本。第三，現(xiàn)有技術(shù)中的PWM_IC不具備異常檢知能力。第四，電氣設(shè)備中CPU的一些功能沒(méi)有得到充分利用，導(dǎo)致資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的種種不足而作出。本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易控制、低成本的穩(wěn)壓電源裝置。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種穩(wěn)壓電源裝置，該穩(wěn)壓電源裝置包括直流變換電路、控制開(kāi)關(guān)、末級(jí)變換電路、反饋模塊和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)輸出模塊。其中直流變換電路將來(lái)自外部電源的交流電壓轉(zhuǎn)換成初級(jí)直流電壓；脈沖寬度調(diào)制信號(hào)輸出模塊用于生成并輸出脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；控制開(kāi)關(guān)基于所接收到的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的控制，交替地在通路狀態(tài)和斷路狀態(tài)之間切換，以將初級(jí)直流電壓轉(zhuǎn)換成脈沖電壓，脈沖電壓的占空比與脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比相同；末級(jí)變換電路，將脈沖電壓轉(zhuǎn)變成末級(jí)直流電壓，并通過(guò)輸出端提供給外接負(fù)載，末級(jí)直流電壓與脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比同向變化；反饋模塊將末級(jí)直流電壓反饋至脈沖寬度調(diào)制信號(hào)輸出模塊，反饋模塊包括采樣單元，從末級(jí)變換電路的輸出端獲得與末級(jí)直流電壓成比例的采樣電壓，并對(duì)采樣電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；電壓比較單元，采樣電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后與預(yù)設(shè)的數(shù)字基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；以及脈沖占空比調(diào)整單元，根據(jù)電壓比較單元的比較結(jié)果來(lái)調(diào)整脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比，其中當(dāng)采樣電壓等于基準(zhǔn)電壓時(shí)，脈沖寬度調(diào)制占空比調(diào)整單元不改變脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比；當(dāng)采樣電壓大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，脈沖寬度調(diào)制占空比調(diào)整單元將脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比減小第一預(yù)定值；以及當(dāng)采樣電壓小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，脈沖寬度調(diào)制占空比調(diào)整單元將脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比增大第二預(yù)定值。


圖I是根據(jù)包含根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的穩(wěn)壓電源裝置實(shí)例的電路的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的PWM信號(hào)輸出模塊和反饋模塊的操作的流程圖。圖3是包含根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的穩(wěn)壓電源裝置實(shí)例的電路的示意圖。圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的穩(wěn)壓電源裝置中使用的光電耦合器的實(shí)例的示意圖。 圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的穩(wěn)壓電源裝置中的異常檢知單元的操作流程。圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的變形例的穩(wěn)壓電源裝置中的異常檢知單元的操作流程。圖7是現(xiàn)有技術(shù)中分別為驅(qū)動(dòng)器和CPU供電的主電源和輔助電源的示例性電路圖。圖8是現(xiàn)有技術(shù)中的PWM_IC的一個(gè)實(shí)例的示意圖。圖9是現(xiàn)有技術(shù)中為PWM_IC設(shè)置的基準(zhǔn)電壓部件的實(shí)例的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下參照說(shuō)明書(shū)附圖詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例。圖I是根據(jù)包含根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的穩(wěn)壓電源裝置實(shí)例的電路的示意圖。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的穩(wěn)壓電源裝置是用于對(duì)圖I中所示的驅(qū)動(dòng)器供電的電源裝置。在圖I中，還示出了使用具有PWM_IC的傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源裝置，其作為輔助電源對(duì)CPU供電。該使用PWM_IC的穩(wěn)壓電源裝置是為了向CPU供電，從而使得CPU如下面所詳述地作為PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)輸出模塊控制設(shè)備中的其它穩(wěn)壓電源裝置。由于該作為輔助電源的電源裝置并不是本發(fā)明要改進(jìn)的地方，因此不再對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。該電源裝置包括作為作為直流變換電路的實(shí)例的整流·平滑電路、作為控制開(kāi)關(guān)的實(shí)例的場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)、作為末級(jí)變換電路的實(shí)例的DC-DC變換器，以及通過(guò)硬件(CPU)和軟件的形式相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的反饋模塊和PWM信號(hào)輸出模塊。在本實(shí)施例中，PWM信號(hào)輸出模塊的實(shí)例是CPU的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，生成并輸出脈沖信號(hào)作為PWM信號(hào)。作為反饋模塊的實(shí)例，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反饋模塊包括CPU的A/D轉(zhuǎn)換器、通過(guò)CPU和軟件結(jié)合而進(jìn)行電壓比較的單元及控制時(shí)鐘脈沖的單元，以及連接在DC-DC變換器的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換器之間的必要的反饋電路。在本實(shí)施例中，反饋電路直接將DC-DC變換器的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換器短接。整流 平滑電路將來(lái)自外部電源的交流電壓轉(zhuǎn)換成初級(jí)直流電壓Vi。PWM信號(hào)輸出模塊的輸出端連接至作為場(chǎng)效應(yīng)管的柵極(控制端)?？刂崎_(kāi)關(guān)基于所接收到的PWM信號(hào)的控制，交替地在通路狀態(tài)和斷路狀態(tài)之間切換，以將初級(jí)直流電壓Vi轉(zhuǎn)換成脈沖電壓Vp，脈沖電壓Vp的占空比與PWM信號(hào)的占空比相同。具體而言，在PWM信號(hào)高電平處，場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通(通路狀態(tài))；在？麗信號(hào)的低電平處，場(chǎng)效應(yīng)管截止(斷路狀態(tài))。如此交替，在DC-DC變換器的輸入端被施加的是脈沖電壓Vp。DC-DC變換器包括變壓器和整流·平滑回路，從而其將脈沖電壓轉(zhuǎn)變成末級(jí)直流電壓Vo，并通過(guò)輸出端提供給作為外接負(fù)載的實(shí)例的電氣設(shè)備中的驅(qū)動(dòng)器。末級(jí)直流電壓Vo的大小和脈沖電壓Vp的大小及脈沖的占空比之間的關(guān)系如下所示Vo = VpX ton/toff，其中ton是場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通的時(shí)間，也就是PWM信號(hào)為高電平的時(shí)間；toff是場(chǎng)效應(yīng)管截止持續(xù)的時(shí)間，也就是PWM信號(hào)為低電平的時(shí)間。T = ton+toff表示一個(gè)開(kāi)關(guān)周期；D是脈沖的占空比，ton = TXD, toff = T-ton = TX (I-D)換句話說(shuō),Vo=VpXD/(I-D)。這樣的話，當(dāng)脈沖的幅度保持不變時(shí)，脈沖的占空比越大，末級(jí)直流電壓也就越大，反之亦然。因此，末級(jí)直流電壓Vo與PWM信號(hào)的占空比同向變化。 反饋模塊將末級(jí)直流電壓Vo反饋至PWM信號(hào)輸出模塊，并且根據(jù)末級(jí)直流電壓Vo相對(duì)于基準(zhǔn)電壓的大小，實(shí)施對(duì)PWM信號(hào)的占空比的控制，繼而使得末級(jí)直流電壓Vo保持穩(wěn)定。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的PWM信號(hào)輸出模塊和反饋模塊的操作的流程圖。在反饋模塊中，在步驟S201中，輔助電壓首先啟動(dòng)。隨即，在S202處，CPU開(kāi)始動(dòng)作。此后，在步驟S203處，作為PWM信號(hào)輸出模塊的實(shí)例的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器生成PWM信號(hào)。在步驟S204處，作為采樣單元的實(shí)例的A/D轉(zhuǎn)換器，從DC-DC變換器的輸出端獲得與末級(jí)直流電壓Vo相同的采樣電壓Vsm，并對(duì)采樣電壓Vsm進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。要注意的是，在其它的實(shí)施例中，也可通過(guò)分壓電路等方法，使得成采樣電壓Vsm與末級(jí)直流電壓Vo成比例。在步驟S205處，采樣電壓Vsm經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后與CPU中預(yù)設(shè)的數(shù)字基準(zhǔn)電壓Vs進(jìn)行比較。在本實(shí)施例中，優(yōu)選的是基準(zhǔn)電壓Vs等于穩(wěn)壓電源裝置正常工作時(shí)所輸出的電壓。接下來(lái)，執(zhí)行的是根據(jù)步驟S205的比較結(jié)果來(lái)調(diào)整PWM信號(hào)的占空比。具體而言，當(dāng)采樣電壓Vsm等于基準(zhǔn)電壓Vs時(shí)(步驟S206為是)，PWM占空比調(diào)整單元不改變PWM信號(hào)的占空比(步驟S208)。時(shí)鐘脈沖發(fā)生器將所生成的PWM信號(hào)直接輸出。當(dāng)采樣電壓Vsm大于基準(zhǔn)電壓Vs時(shí)(步驟S207為否)，PWM占空比調(diào)整單元將PWM信號(hào)的占空比減小第一預(yù)定值(步驟S209)。根據(jù)上述調(diào)整，時(shí)鐘脈沖發(fā)生器將調(diào)整后的PWM信號(hào)輸出。當(dāng)采樣電壓Vsm小于基準(zhǔn)電壓Vs時(shí)(步驟S207為是)，PWM占空比調(diào)整單元將PWM信號(hào)的占空比增大第二預(yù)定值(步驟S210)。根據(jù)上述調(diào)整，時(shí)鐘脈沖發(fā)生器將占空比被調(diào)整后的PWM信號(hào)輸出。以上，作為PWM信號(hào)的占空比增大/減小的幅度的第一 /第二預(yù)定值可以根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行設(shè)定。作為一個(gè)方案，第一預(yù)定值和第二預(yù)定值固定為分別與當(dāng)前正被調(diào)整的PWM信號(hào)的占空比成預(yù)定比例，舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)前正被調(diào)整的PWM信號(hào)的占空比的5 %或10%。第一預(yù)定值和第二預(yù)定值可以相等也可以不相等。作為另一個(gè)方案，第一預(yù)定值和第二預(yù)定值分別和采樣電壓Vsm與基準(zhǔn)電壓之間的差值成預(yù)定比例。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)Vsm和Vs的差值在IV以上時(shí)，作為調(diào)整比例的第一和/或第二預(yù)定值可以是當(dāng)前正被調(diào)整的PWM信號(hào)的占空比的I %，當(dāng)Vsm和Vs的差值在O. 5V以下時(shí)，作為調(diào)整比例的第一和/或第二預(yù)定值可以是當(dāng)前正被調(diào)整的PWM信號(hào)的占空比的O. 5%。以下參照?qǐng)D3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的穩(wěn)壓電源裝置。圖3是包含根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的穩(wěn)壓電源裝置實(shí)例的電路的示意圖。以下僅針對(duì)第二實(shí)施例和第一實(shí)施例的不同之處進(jìn)行說(shuō)明。在根據(jù)第二實(shí)施例的穩(wěn)壓電源裝置的反饋模塊中，連接在DC-DC變換器的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換器之間是一分壓電路，其包括兩個(gè)阻值相同的電阻。經(jīng)由該分壓電路，A/D轉(zhuǎn)換器接收到的電壓是末級(jí)直流電壓Vo的1/2。 另外，由于DC-DC變換器的變壓器的一次側(cè)連接的是諸如220V市電的對(duì)于電氣設(shè)備的操作者和設(shè)備內(nèi)的部件具有損害作用的高電壓，二次側(cè)則是比較安全的低電壓。為了安全性考慮，必須將一次側(cè)和二次側(cè)電氣隔開(kāi)。在第二實(shí)施例中，使用了如圖4所示的光電率禹合器。在圖4所不光電稱(chēng)合器的實(shí)例中，該光電稱(chēng)合器由輸入側(cè)的發(fā)光二極管(LED)和輸出側(cè)的光接收器件，諸如光電晶體管組成，其中包括作為輸入側(cè)高電位端的實(shí)例的發(fā)光二極管的輸入端、作為輸入側(cè)低電位端的實(shí)例的發(fā)光二極管的輸出端，作為輸出側(cè)高電位端的光電晶體管的輸出端和作為輸出側(cè)低電位端的實(shí)例的光電晶體管的輸出端。光電耦合器的輸出側(cè)高電位端與作為控制開(kāi)關(guān)的實(shí)例的場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接并且經(jīng)由一電阻與交直流變換電路的輸出端連接，輸出側(cè)低電位端接地、輸入側(cè)高電位端經(jīng)由另一電阻和DC-DC變換器的輸出端連接,輸入側(cè)低電位端與PWM信號(hào)輸出模塊的輸出端連接。這樣，穩(wěn)壓電源裝置的一次側(cè)和二次側(cè)安全地被隔開(kāi)，電氣設(shè)備的操作人員和諸如CPU、驅(qū)動(dòng)器等部件的安全性得到保障。以下，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例。在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的穩(wěn)壓電源裝置中，進(jìn)一步包括異常檢知單元。該異常檢知單元如果檢測(cè)到采樣電壓Vsm處于包含基準(zhǔn)電壓Vs的預(yù)定電壓范圍之外且超過(guò)預(yù)定時(shí)間，則輸出異常告知信號(hào)，并控制時(shí)鐘脈沖發(fā)生器停止PWM信號(hào)的輸出。圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的穩(wěn)壓電源裝置中的異常檢知單元的操作流程。在步驟S501處，PWM信號(hào)開(kāi)始輸出，此時(shí)計(jì)數(shù)值tl和t2歸零。每IOms的周期對(duì)輸出電壓Vo進(jìn)行采樣以及相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換(步驟S502)。接下來(lái)，在步驟S503處，將A/D轉(zhuǎn)換后的輸出電壓Vo與基準(zhǔn)電壓(或稱(chēng)之為目標(biāo)電壓)Vs進(jìn)行比較。當(dāng)Vo和Vs的關(guān)系滿(mǎn)足Vs-O. 5< Vo < Vs+0. 5時(shí)，則表明PWM信號(hào)的占空比可以維持不變，而且tl和t2的值歸零。如果Vo大于Vs+0. 5，則需要減小PWM信號(hào)的占空比，此時(shí)11累加I次。接下來(lái)，在步驟S509判斷，tl的值是否大于50。如果判斷結(jié)構(gòu)為否，則返回至步驟S502。在此后的過(guò)程中，只要Vo和Vs的關(guān)系滿(mǎn)足Vs-O. 5 < Vo < Vs+0. 5，tl的值便會(huì)歸零。否則的話，tl將一直累加，并且在S509被判斷為tl的值大于50的話，也就是需要調(diào)整占空比大小的狀態(tài)持續(xù)時(shí)間超過(guò)500ms的話，則異常檢知單元輸出異常告知信號(hào)，并且控制時(shí)鐘脈沖發(fā)生器停止PWM信號(hào)的輸出。如果Vo小于Vs-O. 5的話,異常檢知過(guò)程與Vo大于Vs+0. 5的情況類(lèi)似,不同之處在于累加的計(jì)數(shù)值是t2。當(dāng)t2大于50時(shí)，異常檢知單元輸出異常告知信號(hào)，告知操作人員該電源裝置的輸出異常，并且控制時(shí)鐘脈沖發(fā)生器停止PWM信號(hào)的輸出。上面所舉例的電壓范圍(Vs-O. 5，Vs+0. 5)是包含基準(zhǔn)電壓Vs的預(yù)定電壓范圍的實(shí)例。500ms是預(yù)定時(shí)間的實(shí)例。該電壓范圍的上限和下限、預(yù)定時(shí)間的長(zhǎng)度可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。如此，根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的異常檢知單元，每預(yù)定周期，例如10ms，對(duì)采樣電壓Vsm與上述預(yù)定電壓范圍的關(guān)系進(jìn)行檢測(cè)，如果連續(xù)預(yù)定次數(shù)，例如，50次，檢測(cè)到采樣電壓Vsm在該預(yù)定電壓范圍之外，則表明PWM信號(hào)的占空比處于預(yù)定占空比范圍之外且超過(guò)預(yù)定時(shí)間，例如500ms。從而，異常檢知單元輸出異常告知信號(hào)，并且控制時(shí)鐘脈沖發(fā)生器停止PWM信號(hào)的輸出。以下，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的變形例。圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的變形例的穩(wěn)壓電源裝置中的異常檢知單元的操作流程。所述異常檢知單元，如果檢測(cè)到PWM信號(hào)的占空比處于預(yù)定占空比范圍之外且超過(guò)預(yù)定時(shí)間，則輸出異常告知信號(hào)，并停止PWM信號(hào)的輸出，該預(yù)定占空比范圍包含與所述基準(zhǔn)電壓對(duì)應(yīng)的占空比。在步驟S601處，PWM信號(hào)開(kāi)始輸出，此時(shí)計(jì)數(shù)值t3歸零。每IOms的周期檢測(cè)輸出的PWM信號(hào)的占空比D (步驟S602)。接下來(lái)，在步驟S603處，將PWM信號(hào)的占空比D與預(yù)定占空比范圍的上限D(zhuǎn)l和下限D(zhuǎn)2分別進(jìn)行比較，以判定D是否在預(yù)定占空比范圍內(nèi)。其中，Dl是當(dāng)輸出電壓等于基準(zhǔn)電壓Vs加上一定裕量(如O. 5V)時(shí)，PWM信號(hào)的占空比；而D2是當(dāng)輸出電壓等于基準(zhǔn)電壓Vs減去一定裕量(如O. 5V)時(shí)，PWM信號(hào)的占空比D在上述預(yù)定占空比范圍內(nèi)時(shí)(步驟S604為是)，此時(shí)將計(jì)數(shù)值t3歸零(步驟S606)。當(dāng)D在上述預(yù)定占空比范圍以外時(shí)(步驟S604為否)，計(jì)數(shù)值t3累加1(步驟S605)。接下來(lái)，在步驟S607處判斷t3的值是否大于50。如果判斷結(jié)果為否定的，則返回至步驟S602，并繼續(xù)執(zhí)行該流程。一旦出現(xiàn)了 D在預(yù)定占空比范圍內(nèi)的情形，t3便在步驟S606處歸零。否則的話，t3將一直累加直至大于50，從而異常檢知單元輸出異常告知信號(hào)以告知操作人員該電源裝置的輸出異常，并且控制時(shí)鐘脈沖發(fā)生器停止PWM信號(hào)的輸出。上述Vs+0. 5和Vs-O. 5是對(duì)預(yù)定占空比范圍的上限和下限的舉例說(shuō)明。與第三實(shí)施例類(lèi)似，預(yù)定占空比范圍的上限和下限、預(yù)定時(shí)間的長(zhǎng)度可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。如此，根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的變形例的異常檢知單元，每預(yù)定周期，例如10ms，對(duì)PWM信號(hào)的占空比D與該預(yù)定占空比范圍的關(guān)系進(jìn)行檢測(cè)，如果連續(xù)預(yù)定次數(shù)，例如，50次，檢測(cè)到PWM信號(hào)的占空比D在該預(yù)定占空比范圍之外，則表明PWM信號(hào)的占空比處于預(yù)定占空比范圍之外且超過(guò)預(yù)定時(shí)間，例如500ms。從而，異常檢知單元輸出異常告知信號(hào)，并且控制時(shí)鐘脈沖發(fā)生器停止PWM信號(hào)的輸出。通過(guò)上述說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠了解的是，通過(guò)使用CPU和軟件相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM輸出的方式并且應(yīng)用在穩(wěn)壓電源裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)中的具有PWM_IC的穩(wěn)壓電源裝置的相同的穩(wěn)壓輸出功能以及反饋控制功能。此外，通過(guò)有效使用電氣設(shè)備中原本就具有的CPU，可以如上所述地使用CPU來(lái)代替其它主電源中的PWM_IC，這樣的優(yōu)勢(shì)在使用兩個(gè)以上的主電源的電氣設(shè)備中尤其明顯。這極大地簡(jiǎn)化了設(shè)備的結(jié)構(gòu)，并且降低了設(shè)備 的制造成本。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的穩(wěn)壓電源裝置能夠提供以多種方式對(duì)電源裝置進(jìn)行異常檢知的手段，這是現(xiàn)有技術(shù)中使用PWM_IC的穩(wěn)壓電源裝置很難實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)當(dāng)了解本說(shuō)明書(shū)(包括附圖)只是某些示例性的實(shí)施例的代表。為方便閱讀，上述描述集中在所有可能的實(shí)施例的代表性實(shí)例上，教導(dǎo)本發(fā)明的原理的實(shí)例。本說(shuō)明書(shū)并沒(méi)有試圖窮舉所有可能的變形例。針對(duì)本發(fā)明的特定部分沒(méi)有呈現(xiàn)替換實(shí)施例，或者此外針對(duì)某部分可以獲得其他未描述的替換實(shí)施例，但是這并不認(rèn)為是對(duì)那些可替代的實(shí)施例的放棄。其他的優(yōu)點(diǎn)和變型對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是容易想到的。因此，本發(fā)明就較寬的方面而言，并不局限于這里顯示和描述的具體細(xì)節(jié)和典型實(shí)施例。在不脫離所附的權(quán)利要 求及其等同概念所定義的總的發(fā)明構(gòu)思的宗旨和范圍的情況下，可進(jìn)行各種變形。
權(quán)利要求
1.ー種穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，包括 直流變換電路、控制開(kāi)關(guān)、末級(jí)變換電路、反饋模塊和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)輸出模塊，其中 所述直流變換電路將來(lái)自外部電源的交流電壓轉(zhuǎn)換成初級(jí)直流電壓； 所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)輸出模塊用于生成并輸出脈沖寬度調(diào)制信號(hào)； 所述控制開(kāi)關(guān)基于所接收到的所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的控制，交替地在通路狀態(tài)和斷路狀態(tài)之間切換，以將所述初級(jí)直流電壓轉(zhuǎn)換成脈沖電壓，所述脈沖電壓的占空比與所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比相同； 所述末級(jí)變換電路，將所述脈沖電壓轉(zhuǎn)變成末級(jí)直流電壓，并通過(guò)輸出端提供給外接 負(fù)載，所述末級(jí)直流電壓與所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比同向變化； 所述反饋模塊將末級(jí)直流電壓反饋至所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)輸出模塊，所述反饋模塊包括 采樣單元，從所述末級(jí)變換電路的輸出端獲得與末級(jí)直流電壓成比例的采樣電壓，并對(duì)所述采樣電壓進(jìn)行Α/D轉(zhuǎn)換； 電壓比較單元，所述采樣電壓經(jīng)Α/D轉(zhuǎn)換后與預(yù)設(shè)的數(shù)字基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；以及脈沖占空比調(diào)整單元，根據(jù)所述電壓比較單元的比較結(jié)果來(lái)調(diào)整所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比，其中 當(dāng)所述采樣電壓等于所述基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述脈沖寬度調(diào)制占空比調(diào)整單元不改變所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比； 當(dāng)所述采樣電壓大于所述基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述脈沖寬度調(diào)制占空比調(diào)整單元將所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比減小第一預(yù)定值；以及 當(dāng)所述采樣電壓小于所述基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述脈沖寬度調(diào)制占空比調(diào)整單元將所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比増大第二預(yù)定值。
2.如權(quán)利要求I所述的穩(wěn)壓電源裝置，其特征在干，進(jìn)ー步包括光電耦合器， 所述光電I禹合器包括輸出側(cè)高電位端、輸出側(cè)低電位端、輸入側(cè)高電位端和輸入側(cè)低電位端， 其中，所述輸出側(cè)高電位端與所述控制開(kāi)關(guān)的控制端連接并且經(jīng)由第一電阻與所述交直流變換電路的輸出端連接，所述輸出側(cè)低電位端接地、所述輸入側(cè)高電位端經(jīng)由第二電阻和所述末級(jí)變換電路的輸出端連接，所述輸入側(cè)低電位端與所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)輸出模塊的輸出端連接。
3.如權(quán)利要求I所述的穩(wěn)壓電源裝置，其特征在干，進(jìn)ー步包括異常檢知単元， 所述異常檢知單元，如果檢測(cè)到所述采樣電壓處于包含所述基準(zhǔn)電壓的預(yù)定電壓范圍之外且超過(guò)預(yù)定時(shí)間，則輸出異常告知信號(hào)，并停止所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的輸出。
4.如權(quán)利要求3所述的穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，所述異常檢知單元，每預(yù)定周期對(duì)所述采樣電壓與所述預(yù)定電壓范圍的關(guān)系進(jìn)行檢測(cè)，如果連續(xù)預(yù)定次數(shù)檢測(cè)到所述采樣電壓在所述預(yù)定電壓范圍之外，則表明所述采樣電壓處于包含所述基準(zhǔn)電壓的預(yù)定電壓范圍之外且超過(guò)預(yù)定時(shí)間， 其中，所述預(yù)定周期的長(zhǎng)度與所述預(yù)定次數(shù)的乘積等于所述預(yù)定時(shí)間。
5.如權(quán)利要求I所述的穩(wěn)壓電源裝置，其特征在干，進(jìn)ー步包括異常檢知単元，所述異常檢知單元，如果檢測(cè)到所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比處于預(yù)定占空比范圍之外且超過(guò)預(yù)定時(shí)間，則輸出異常告知信號(hào)，并停止所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的輸出，所述預(yù)定占空比范圍包含與所述基準(zhǔn)電壓對(duì)應(yīng)的占空比。
6.如權(quán)利要求5所述的穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，所述異常檢知單元，每預(yù)定周期對(duì)所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比與所述預(yù)定占空比范圍的關(guān)系進(jìn)行檢測(cè)，如果連續(xù)預(yù)定次數(shù)檢測(cè)到所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比在該所述預(yù)定占空比范圍之外，則表明所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比處于所述預(yù)定占空比范圍之外且超過(guò)預(yù)定時(shí)間， 其中，所述預(yù)定周期的長(zhǎng)度與所述預(yù)定次數(shù)的乘積等于所述預(yù)定時(shí)間。
7.如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，所述第一預(yù)定值和所述第二預(yù)定值分別和所述采樣電壓與所述基準(zhǔn)電壓之間的差值成預(yù)定比例。
8.如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，所述第一預(yù)定值和所述第二預(yù)定值分別與當(dāng)前正被調(diào)整的所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比成預(yù)定比例。
全文摘要
一種穩(wěn)壓電源裝置包括直流變換電路、控制開(kāi)關(guān)、末級(jí)變換電路、反饋模塊和脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)輸出模塊，反饋模塊包括采樣單元，從末級(jí)變換電路的輸出端獲得與末級(jí)直流電壓成比例的采樣電壓，并對(duì)采樣電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；電壓比較單元，采樣電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后與預(yù)設(shè)的數(shù)字基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；以及脈沖占空比調(diào)整單元，根據(jù)電壓比較單元的比較結(jié)果來(lái)調(diào)整PWM的占空比，其中當(dāng)采樣電壓等于基準(zhǔn)電壓時(shí)，脈沖寬度調(diào)制占空比調(diào)整單元不改變PWM的占空比；當(dāng)采樣電壓大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，脈沖寬度調(diào)制占空比調(diào)整單元將PWM的占空比減小第一預(yù)定值；以及當(dāng)采樣電壓小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，脈沖寬度調(diào)制占空比調(diào)整單元將PWM的占空比增大第二預(yù)定值。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102651614SQ20111005649
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者范啟林 申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光