一种限制可调压控恒流电源功率的电路以及方法与流程

1.本发明涉及电源功率限制电路，具体涉及一种限制可调压控恒流电源功率的电路以及方法。


背景技术：

2.随着市场对电源模块的需求越来越广泛，其中可调恒流源的安全性和稳定性问题成为设计工程师极为重视和棘手的问题。大家普遍认为可调恒流源的安全性和稳定性是相当重要的内容。
3.功率限制是电源产品可能具有的功能之一。对于固定电压输出的电源可以通过限制输出电流最大值实现功率限制。对于固定输出电流的电源可以通过限制输出电压最大实现功率限制，但是在可调恒流电源中就无法通过限制电流或电压最大值来实现功率限制功能。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中可调恒流电源中就无法通过限制电流或电压最大值来实现功率限制功能的技术问题，本发明提供一种限制可调压控恒流电源功率的电路以及方法。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种限制可调压控恒流电源功率的电路，包括，
7.电压采样模块，用于采集可调压控恒流电源的输出电压以及用于将可调压控恒流电源的输出电压进行降压处理，得到分压电压；电压处理模块，用于接入所述分压电压以及调节电压，并将所述调节电压与所述分压电压进行除法运算处理，得到预处理电压；分压模块，用于将所述预处理电压进行降压处理，得到选择电压；电压选择模块，用于接入所述选择电压以及对比电压，并将所述对比电压与所述选择电压两者进行电压大小比较，将电压较大者用于调节所述可调压控恒流电源的输出电流的大小；其中，所述对比电压为所述可调压控恒流电源的输出电流为额定电流所对应的控制电压，所述调节电压与所述对比电压相等且电压极性相反。
8.本发明的有益效果是：通过采集可调压控恒流电源的输出电压，并将该输出电压经过降压之后，得到随输出电压变化的分压电压，将调节电压与分压电压进行除法运算。计算出的商作为预处理电压vm3，再将预处理电压vm3进行分压得到额定功率下的对比电压v3,将额定功率下的对比电压v3和额定功率下的对比电压vg1进行比较，选取较大的值作为真实电流给定值vm2，即将vm2作为可调压控恒流电源的反馈控制电压，经可调恒流源的电流采样电路和vm2反馈基准比较，调节输出控制信号的pwm占空比,使得输出功率保持恒定。本发明通过对可调压控恒流电源进行功率限制，保证电源不运行在过功率状态，有效阻止了在调节电流过程中因过功率导致电源模块发生的安全性和稳定性问题。
9.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
10.进一步，所述电压采样模块包括采样分压电路以及电压跟随器一，所述采样分压
电路用于对所述可调压控恒流电源的输出电压进行降压处理，得到初始分压电压；所述采样电压跟随器用于对所述初始分压电压进行电压跟随处理，得到分压电压。
11.采用上述进一步方案的有益效果是，由于接入负载会改变分压值，在任何分压电路需要一定电流的应用中都不能使用，因此加一个电压跟随器可以解决这个问题，运算放大器的特点是高输入阻抗，几乎不从信号源汲取电流，运算放大器还有个低输出阻抗的特点，负载电流几乎不会引起内部电压下降。
12.进一步，所述电压处理模块为除法运算电路。
13.进一步，所述除法运算电路包括模拟四象限乘法器以及运算放大器二，所述分压电压接入所述模拟四象限乘法器的其中一路差动输入端，所述模拟四象限乘法器的另一路差动输入端与所述运算放大器二的输出端电连接，所述模拟四象限乘法器的输出端与所述运算放大器二的反向输入端电连接，所述运算放大器二的输出端输出的电压为所述预处理电压，所述预处理电压等于所述调节电压乘以所述模拟四象限乘法器的比例因子的负值之后再除以所述分压电压。
14.进一步，所述模拟四象限乘法器型号为ad633j，所述预处理电压等于所述调节电压乘以负10之后再除以所述分压电压。
15.进一步，所述分压模块具体用于将所述预处理电压降低50％，得到选择电压。
16.进一步，所述电压选择模块包括电压跟随器二以及电压跟随器三，所述电压跟随器二的输入端接入所述选择电压，所述电压跟随器三的输入端接入所述对比电压，所述电压跟随器二与所述电压跟随器三的输出端均接入所述可调压控恒流电源的。
17.基于上述技术方案，本发明还提供一种限制可调压控恒流电源功率的方法，其具体内容如下：
18.一种限制可调压控恒流电源功率的方法，包括如下步骤，
19.s1、采集可调压控恒流电源的输出电压，将所述可调压控恒流电源的输出电压将所述采样电压进行降压处理，得到分压电压；
20.s2、设置调节电压以及对比电压，所述对比电压为用于控制所述可调压控恒流电源的输出电流的额定电压，所述调节电压与所述对比电压相等且电压极性相反；
21.s3、将所述调节电压与所述分压电压进行除法运算，得到预处理电压；
22.s4、将所述预处理电压进行降压处理，得到选择电压；
23.s5、将所述对比电压与所述选择电压两者进行电压比较，将电压较大者用于调节所述可调压控恒流电源的输出电流的大小。
24.进一步，所述s2具体为，将所述采样电压采用串联电阻分压法进行降压处理，得到初始分压电压，再将所述初始分压电压进行电压跟随处理，得到分压电压。
25.进一步，所述s5具体为，将所述预处理电压降低50％，得到选择电压。
附图说明
26.图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
27.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并
非用于限定本发明的范围。
28.如图1所示，本实施例提供一种限制可调压控恒流电源功率的电路，包括，电压采样模块，用于采集可调压控恒流电源的输出电压以及用于将可调压控恒流电源的输出电压进行降压处理，得到分压电压；电压处理模块，用于接入所述分压电压以及调节电压，并将所述调节电压乘以负10之后再除以所述分压电压，得到预处理电压；分压模块，用于将所述预处理电压进行降压处理，得到选择电压；电压选择模块，用于接入所述选择电压以及对比电压，并将所述对比电压与所述选择电压两者进行电压大小比较，将电压较大者用于调节所述可调压控恒流电源的输出电流的大小；其中，所述对比电压为所述可调压控恒流电源的输出电流为额定电流所对应的控制电压，所述调节电压与所述对比电压相等且电压极性相反。
29.所述电压采样模块包括采样分压电路以及电压跟随器一，所述采样分压电路具体用于对所述可调压控恒流电源的输出电压进行降压处理，得到初始分压电压；所述采样电压跟随器具体用于对所述初始分压电压采用电压跟随处理，得到分压电压。
30.所述电压处理模块为除法运算电路，所述除法运算电路包括模拟四象限乘法器以及运算放大器二，所述分压电压接入所述模拟四象限乘法器的其中一路差动输入端，所述模拟四象限乘法器的另一路差动输入端与所述运算放大器二的反向输入端电连接，所述模拟四象限乘法器的输出端与所述运算放大器二的输出端电连接，所述运算放大器二的输出端输出的电压为所述预处理电压。
31.所述模拟四象限乘法器型号为ad633j；所述分压模块具体用于将所述预处理电压降低50％，得到选择电压。
32.所述电压选择模块包括电压跟随器二以及电压跟随器三，所述电压跟随器二的输入端接入所述选择电压，所述电压跟随器三的输入端接入所述对比电压，所述电压跟随器二与所述电压跟随器三的输出端均接入所述可调压控恒流电源的。
33.如图1所示，电压采样模块包括电阻一r1、电阻二r2、电阻四r4、运算放大器一u6、电阻六r6以及电容一c1；电阻一r1的一端与可调压控恒流电源的输出端电连接，电阻一r1的另一端与电阻二r2的一端电连接，电阻二r2的另一端与电阻四r4的一端电连接，电阻四r4的另一端接地，电容一c1的两端分别与电阻四r4的两端电连接，电阻四r4的一端与运算放大器一u6的同相输入端电连接，运算放大器一u6反向输入端与运算放大器一u6的输出端电连接，运算放大器一u6的输出端与电阻六r6的一端电连接。
34.电压处理模块包括模拟四象限乘法器u2、电阻七r7、电阻八r8、电阻九r9、电容二c2、电容三c3以及运算放大器二u1，电阻六r6的另一端与模拟四象限乘法器u2的差分输入端x1电连接，即电阻六r6的了另一端与模拟四象限乘法器u2的差分输入端x端口的同向输入端口电连接，模拟四象限乘法器u2的y1端口与运算放大器二u1的输出端电连接，运算放大器二u1的同相输入端接地，运算放大器二u1的反向输入端分别与电阻七r7的一端、电容三c3的一端以及电阻八r8的一端电连接，电容三c3的另一端与运算放大器二u1的输出端电连接，电阻七r7的另一端与模拟四象限乘法器u2的信号输出端w电连接；电阻八r8的另一端与电阻九r9的一端电连接，电阻九r9的另一端接入调节电压ref，模拟四象限乘法器u2的高阻抗求和输入端z、模拟四象限乘法器u2的差分输入端x2以及模拟四象限乘法器u2的差分输入端y2均接地；模拟四象限乘法器u2的电源正极输入端接入13.2v的电压vcc4，模拟四象
限乘法器u2的电源负极输入端接入-15.6v的电压vss4；电容二c2的一端与模拟四象限乘法器u2的差分输入端x1电连接，电容二c2的另一端接地。
35.分压模块包括电阻十r10以及电阻十一r11，电阻十r10的一端与运算放大器二u1的输出端电连接，电阻十r10的另一端与电阻十一r11的一端电连接，电阻十一r11的另一端接地。
36.电压选择模块包括电压跟随器二以及电压跟随器三，电压跟随器二包括电阻十二r12、电阻十三r13、运算放大器三u3、二极管d1以及电容四c4，电阻十二r12的一端与电阻十r10的另一端电连接，电阻十二r12的另一端与运算放大器三u3的同相输入端电连接，运算放大器三u3的反向输入端分别与电阻十三r13的一端以及电容四c4的一端电连接，电容四c4的另一端与电阻十三r13的另一端电连接，电阻十三r13的另一端与二极管d1负极电连接，二极管d1的正极与运算放大器三u3输出端电连接，二极管d1的负极与可调压控恒流电源的控制端的负极电连接，可调压控恒流电源的控制端的正极接地。电压跟随器三包括电阻十四r14、运算放大器四u4以及电阻十六r16，电阻十四r14的一端接入对比电压vg1，电阻十四r14另一端与运算放大器四u4的同相输入端电连接，运算放大器四u4的输出端与电阻十六r16的一端电连接，电阻十六r16的另一端与运算放大器四u4的反向输入端电连接，电阻十六r16的另一端还与可调压控恒流电源的控制端的负极电连接；电容五c5的一端与可调压控恒流电源的控制端的正极电连接，电容五c5的另一端与可调压控恒流电源的控制端的负极电连接。
37.可调压控恒流电源u13型号为s-1000-220v-8a，电阻一r1的阻值为220k，电阻二r2的阻值为220k，电阻四r4的阻值为20.9k，电阻六r6的阻值为3.3k，电阻七r7的阻值为4.7k，电阻八r8的阻值为2.5k，电阻九r9的阻值为2.2k，电阻十r10的阻值为4.7k，电阻十一r11的阻值为4.7k，电阻十二r12的阻值为47k，电阻十三r13的阻值为47k，电阻十四r14的阻值为47k，电阻十六r16的阻值为47k。可调压控恒流电源的电压保护值为220v，电流可调输出范围为0-8a，额定功率为880w。
38.除法器计算公式ref基准为固定5v电压，恒流设置电压范围vg1为0～-5v对应输出电流0-8a。vm3输出应为0～-10v。当最大输出vout为220v时，为了使得电源额定功率输出，此时电流应为i＝880w
÷
220v＝4a，此时真实电流给定电压值vm2应为满量程-5v的一半，应为-2.5v。对应的v3应限制在-5v，vm3应限制在-10v，根据计算得vf＝10v。
39.实施例2
40.基于实施例1，本实施例提供一种限制可调压控恒流电源功率的方法，包括如下步骤，
41.s1、采集可调压控恒流电源的输出电压，得到采样电压；
42.s2、将所述采样电压进行降压处理，得到分压电压；
43.s3、设置调节电压以及对比电压，所述对比电压为用于控制所述可调压控恒流电源的输出电流的额定电压，所述调节电压与所述对比电压相等且电压极性相反；
44.s4、将调节电压乘以负10之后再除以所述分压电压，得到预处理电压；
45.s5、将所述预处理电压进行降压处理，得到选择电压；
46.s6、将所述对比电压与所述选择电压两者进行电压比较，将电压较大者用于调节所述可调压控恒流电源的输出电流的大小。
47.其中，s2具体为，将所述采样电压采用串联电阻分压法进行降压处理，得到初始分压电压，再将所述初始分压电压采用电压跟随处理，得到分压电压。s5具体为，将所述预处理电压降低50％，得到选择电压。
48.本发明通过采集可调压控恒流电源的输出电压，并将该输出电压经过降压之后，得到随输出电压变化的分压电压，将分压电压作为除数，给定调节电压vref，让调节电压vref与负10的乘积作为被除数。计算出的商作为预处理电压vm3，再将预处理电压vm3进行分压得到额定功率下的对比电压v3,将额定功率下的对比电压v3和额定功率下的对比电压vg1进行比较，选取较大的值作为真实电流给定值vm2，即将vm2作为可调压控恒流电源的反馈控制电压，经可调恒流源的电流采样电路和vm2反馈基准比较，调节输出控制信号的pwm占空比,使得输出功率保持恒定。本发明通过对可调压控恒流电源进行功率限制，保证电源不运行在过功率状态，有效阻止了在调节电流过程中因过功率导致电源模块发生的安全性和稳定性问题。
49.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的构思和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。