直流供电装置的制作方法

1.本实用新型涉及供电领域，特别是涉及一种直流供电装置。


背景技术：

2.现有技术中，往往采用电压输出电路对直流母线输出的电压进行转换后输出至负载，但电压输出电路的输出的电压仅适用于功率较小的负载，对于功率较大的负载无法进行稳定的工作。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种直流供电装置，解决了电压输出电路无法适用于功率较大的负载的问题，使得供电更加稳定。
4.为解决上述技术问题，本技术提供了一种直流供电装置，包括差分运放模块及电流输出模块：
5.与直流母线的输出端连接的所述差分运放模块，用于将所述直流母线转换为差分电压；
6.与所述差分运放模块输出端连接的所述电流输出模块，用于将所述差分电压转换为电流，为所述负载供电。
7.优选的，所述差分运放模块包括第一电阻模块、第二电阻模块、第一运算放大器、第一电阻及第二电阻；
8.所述第一电阻模块的第一端与所述直流母线的输出负端连接，所述第一电阻模块的第二端与所述第一运算放大器的正相输入端连接；
9.所述第二电阻模块的第一端与所述直流母线的输出正端连接，所述第二电阻模块的第二端与所述第一运算放大器的反相输入端连接；
10.所述第一电阻的第一端与所述第一运算放大器的正相输入端连接，所述第一电阻的第二端作为所述差分运放模块的输出正端；
11.所述第二电阻的第一端与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第二电阻的第二端作为所述差分运放模块的输出负端；
12.所述第一电阻模块与第二电阻模块的阻值相等；
13.所述第一电阻与所述第二电阻的阻值相等。
14.优选的，所述差分运放模块还包括第一电容及第二电容；
15.所述第一电容与所述第一电阻并联，所述第二电容与所述第二电阻并联；
16.所述第一电容与所述第二电容用于对所述直流母线输出的电压进行滤波。
17.优选的，还包括第一二极管及第二二极管；
18.所述第一二极管的阴极分别与所述第一电阻模块的第二端、所述第二二极管的阳极及所述第一运算放大器的正相输入端连接；所述第一二极管的阳极与分别与所述第二电阻模块的第二端、所述第二二极管的阴极及所述第一运算放大器的反相输入端连接；
19.所述第一二极管及所述第二二极管用于将所述第一运算放大器的正相输入端与反相输入端之间的压差限制在所述第一二极管及所述第二二极管的导通电压内。
20.优选的，所述电流输出模块包括第三电阻、第四电阻及第二运算放大器；
21.所述第三电阻的第一端与所述差分运放模块的输出正端连接，所述第三电阻的第二端与所述第二运算放大器的反相输入端连接且连接的公共端作为所述电流输出模块的输出端；
22.所述第四电阻的第一端与所述差分运放模块的输出负端连接，所述第四电阻的第二端与所述第二运算放大器的正相输入端连接；
23.所述第三电阻与所述第四电阻的阻值相等。
24.优选的，所述电流输出模块还包括第一可控开关、稳压管及第五电阻；
25.所述第二运算放大器的输出端与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端与所述稳压管的阳极连接且连接的公共端与所述第一可控开关的控制端连接；所述第一可控开关的第一端与所述第二运算放大器的正相输入端连接，所述第一可控开关的第二端作为所述电流输出模块的输出端；所述稳压管的阴极与所述差分运放模块的输出正端连接；
26.所述第一可控开关用于在所述差分运放模块的输出正端与所述差分运放模块的输出负端的压差小于阈值时导通。
27.优选的，还包括电压输出模块；
28.所述电压输出模块的输入端与所述差分运放模块输出端连接，用于将所述差分运放模块输出的差分电压进行转换后向所述负载输出电压。
29.优选的，所述电压输出模块包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻及第三运算放大器；
30.所述第六电阻连接于所述差分运放模块的输出负端与所述第三运算放大器的反相输入端之间，所述第七电阻连接于所述差分运放模块的输出正端与所述第三运算放大器的正相输入端之间；
31.所述第八电阻的第一端与所述第三运算放大器的反相输入端连接，所述第八电阻的第二端作为所述电压输出模块的输出正端；
32.所述第九电阻的第一端与所述第三运算放大器的正相输入端连接，所述第九电阻的第二端作为所述电压输出模块的输出负端；
33.所述第六电阻与所述第七电阻的阻值相等，所述第八电阻与所述第九电阻的阻值相等。
34.优选的，还包括第二可控开关、第三可控开关及转换模块；
35.所述第二可控开关设置于所述电流输出模块的输出端与所述负载之间，所述第二可控开关的控制端与所述转换模块连接；
36.所述第三可控开关设置于所述电压输出模块的输出端与所述负载之间，所述第三可控开关的控制端与所述转换模块连接；
37.所述转换模块用于控制所述第二可控开关导通以控制所述电流输出模块为所述负载供电或控制所述第三可控开关导通以控制所述电压输出模块为所述负载供电。
38.优选的，所述第一可控开关为pmos管；
39.所述pmos管的源极作为所述第一可控开关的第一端，所述pmos管的漏极作为所述第一可控开关的第二端，所述pmos的栅极作为所述第一可控开关的控制端。
40.本技术提供了一种直流供电装置，包括差分运放模块及电流输出模块，差分运放模块将所述直流母线转换为差分电压，与所述差分运放模块输出端连接的电流输出模块，用于将所述差分电压转换为电流，为所述负载供电，适用于功率较大的负载。解决了电压输出电路无法适用于功率较大的负载的问题，使得供电更加稳定。
附图说明
41.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1为本技术提供的一种直流供电装置的结构示意图；
43.图2为本技术提供的一种差分运放模块的结构示意图；
44.图3为本技术提供的一种电流输出模块的结构示意图；
45.图4为本技术提供的另一种直流供电装置的结构示意图；
46.图5为本技术提供的一种电压输出模块的结构示意图。
具体实施方式
47.本实用新型的核心是提供一种直流供电装置，解决了电压输出电路无法适用于功率较大的负载的问题，使得供电更加稳定。
48.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
49.图1为本技术提供的一种直流供电装置的结构示意图，包括差分运放模块1及电流输出模块2：
50.与直流母线的输出端连接的差分运放模块1，用于将直流母线转换为差分电压；
51.与差分运放模块1输出端连接的电流输出模块2，用于将差分电压转换为电流，为负载供电。
52.现有技术中，电压输出电路对直流母线输出的电压进行转换后输出至负载，考虑到电压输出电路的输出的电压仅适用于功率较小的负载，对于功率较大的负载无法进行稳定的工作。
53.本技术提供了一种直流供电装置，包括差分运放模块1和电流输出模块2，差分运放模块1将主流母线转换为差分电压，差分电压的抗干扰能力较强，在传输的过程中会减少出现较大幅度的变化。电流输出模块2将差分电压转换为电流，为负载供电，电流可以对功率较大的负载进行供电。
54.在上述实施例的基础上：
55.图2为本技术提供的一种差分运放模块的结构示意图。
56.作为一种优选的实施例，差分运放模块1包括第一电阻模块11、第二电阻模块12、第一运算放大器u1、第一电阻r1及第二电阻r2；
57.第一电阻模块11的第一端与直流母线的输出负端连接，第一电阻模块11的第二端与第一运算放大器u1的正相输入端连接；
58.第二电阻模块12的第一端与直流母线的输出正端连接，第二电阻模块12的第二端与第一运算放大器u1的反相输入端连接；
59.第一电阻r1的第一端与第一运算放大器u1的正相输入端连接，第一电阻r1的第二端作为差分运放模块1的输出正端；
60.第二电阻r2的第一端与第一运算放大器u1的反相输入端连接，第二电阻r2的第二端作为差分运放模块1的输出负端；
61.第一电阻模块11与第二电阻模块12的阻值相等；
62.第一电阻r1与第二电阻r2的阻值相等。
63.第一电阻模块11、第二电阻模块12、第一运算放大器u1、第一电阻r1及第二电阻r2共同构成了差分运放模块1，差分运放模块1的输出正端输出vp，输出负端输出vn，vp与vn构成了差分电压。第一运算放大器u1根据第一电阻模块11、第二电阻模块12以及第一电阻r1、第二电阻r2的阻值对直流母线电压进行处理。
64.具体的，当第一电阻r1与第二电阻r2的阻值均为x，第一电阻模块11及第二电阻模块12均为四个阻值为y的电阻串联时。vp大于vn，vp-vn＝x/(4
×
y)
×
((u )-(u-))，根据x与y的值可以调整差分电压与直流母线电压的关系，此处不做过多限定。
65.根据需要对x与y的值进行调整，实现对直流母线输出的电压进行升压或降压处理，更加方便。
66.作为一种优选的实施例，差分运放模块1还包括第一电容c1及第二电容c2；
67.第一电容c1与第一电阻r1并联，第二电容c2与第二电阻r2并联；
68.第一电容c1与第二电容c2用于对直流母线输出的电压进行滤波。
69.考虑到直流母线输出的电压中会存在纹波，使得差分运放模块1输出的差分电压不准确。设置了第一电容c1及第二电容c2，分别与第一电阻r1及第二电阻r2并联，将纹波滤除，使得差分运放模块1输出的差分电压更加稳定。
70.作为一种优选的实施例，还包括第一二极管d1及第二二极管d2；
71.第一二极管d1的阴极分别与第一电阻模块11的第二端、第二二极管d2的阳极及第一运算放大器u1的正相输入端连接；第一二极管d1的阳极与分别与第二电阻模块12的第二端、第二二极管d2的阴极及第一运算放大器u1的反相输入端连接；
72.第一二极管d1及第二二极管d2用于将第一运算放大器u1的正相输入端与反相输入端之间的压差限制在第一二极管d1及第二二极管d2的导通电压内。
73.考虑到第一运算放大器u1的正相输入端与反相输入端输入的电压值之间的差不能过大，设置了反向并联的第一二极管d1及第二二极管d2。具体的，u-通过第二二极管d2后与第一运算放大器u1的反相输入端连接，u 通过第一二极管d1后与第一运算放大器u1的正相输入端连接。
74.实现了将第一运算放大器u1的正相输入端与反相输入端的压差限定在第一二极管d1与第二二极管d2的导通电压内，保护第一运算放大器u1。
75.图3为本技术提供的一种电流输出模块的结构示意图。
76.作为一种优选的实施例，电流输出模块2包括第三电阻r3、第四电阻r4及第二运算放大器u2；
77.第三电阻r3的第一端与差分运放模块1的输出正端连接，第三电阻r3的第二端与第二运算放大器u2的反相输入端连接且连接的公共端作为电流输出模块2的输出端；
78.第四电阻r4的第一端与差分运放模块1的输出负端连接，第四电阻r4的第二端与第二运算放大器u2的正相输入端连接；
79.第三电阻r3与第四电阻r4的阻值相等。
80.第三电阻r3与第四电阻r4的阻值均为z。第二运算放大器u2的反相输入端与vp连接，正相输入端与vn连接。由于第二运算放大器u2实现虚短的功能，即正相输入端的电压与反相输入端的输入电压均为vn。流经第三电阻r3的电流为i＝(vp-vn)/z，即电流输出模块2输出的电流大小为i＝(vp-vn)/z。
81.通过第二运算放大器u2，将差分电压转换为电流输出，适用于较大功率的负载。
82.作为一种优选的实施例，电流输出模块2还包括第一可控开关21、稳压管d3及第五电阻r5；
83.第二运算放大器u2的输出端与第五电阻r5的第一端连接，第五电阻r5的第二端与稳压管d3的阳极连接且连接的公共端与第一可控开关21的控制端连接；第一可控开关21的第一端与第二运算放大器u2的正相输入端连接，第一可控开关21的第二端作为电流输出模块2的输出端；稳压管d3的阴极与差分运放模块1的输出正端连接；
84.第一可控开关21用于在差分运放模块1的输出正端与差分运放模块1的输出负端的压差小于阈值时导通。
85.考虑到直流母线的电压较大，经过差分运放模块1的电压也会比较大，导致电流输出模块2输出的电流较大，对负载造成损伤。设置了一个第一可控开关21，第一可控开关21的控制端的最大电压可以达到vp，第一可控开关21的第一端的电压为vn，第一可控开关21的导通条件为vp-vn小于阈值。第一可控开关21的控制端的电压范围为vp-稳压管d3的稳压值至vp。
86.通过第一可控开关21实现对负载的保护，在差分电压过大时关断，防止过大的电流输入至负载。
87.图4为本技术提供的另一种直流供电装置的结构示意图。
88.作为一种优选的实施例，还包括电压输出模块3；
89.电压输出模块3的输入端与差分运放模块1输出端连接，用于将差分运放模块1输出的差分电压进行转换后向负载输出电压。
90.电压输出模块3输出的电压可以与功率较小的负载配合使用，所以本技术设置电压输出模块3，将差分电压进行转换后，输出电压为负载供电。
91.图5为本技术提供的一种电压输出模块的结构示意图。
92.作为一种优选的实施例，电压输出模块3包括第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9及第三运算放大器u3；
93.第六电阻r6连接于差分运放模块1的输出负端与第三运算放大器u3的反相输入端之间，第七电阻r7连接于差分运放模块1的输出正端与第三运算放大器u3的正相输入端之
间；
94.第八电阻r8的第一端与第三运算放大器u3的反相输入端连接，第八电阻r8的第二端作为电压输出模块3的输出正端；
95.第九电阻r9的第一端与第三运算放大器u3的正相输入端连接，第九电阻r9的第二端作为电压输出模块3的输出负端；
96.第六电阻r6与第七电阻r7的阻值相等，第八电阻r8与第九电阻r9的阻值相等。
97.第六电阻r6及第七电阻r7的阻值为l，第八电阻r8及第九电阻r9的阻值为m，电压转换模块的输出正端为u ，输出负端为电源地v-。u 相对于电源地的电压值即为电压输出模块3的输出电压值，u1-(v-)＝(vp-vn)
×
m/l。
98.通过调整m与l的值实现对差分电压的转换，实现升压或降压的功能，为负载供电。
99.作为一种优选的实施例，还包括第二可控开关、第三可控开关及转换模块；
100.第二可控开关设置于电流输出模块2的输出端与负载之间，第二可控开关的控制端与转换模块连接；
101.第三可控开关设置于电压输出模块3的输出端与负载之间，第三可控开关的控制端与转换模块连接；
102.转换模块用于控制第二可控开关导通以控制电流输出模块2为负载供电或控制第三可控开关导通以控制电压输出模块3为负载供电。
103.考虑到电压输出模块3与电流输出模块2不同时工作，在电流输出模块2的输出端与负载之间设置第二可控开关，在电压输出模块3的输出端与负载之间设置第三可控开关。转换模块通过控制第二可控开关及第三可控开关的导通或闭合实现控制电流输出模块2或电压输出模块3为负载供电。
104.此外，转换模块可以人工根据负载功率的大小进行控制，还可以设置一个负载检测设备，对负载的功率进行检测，根据功率是否超过阈值来判断使用电流输出模块2还是电压输出模块3。功率超过阈值时判定负载为功率较大负载，使用电流输出模块2为负载供电，功率不超过阈值时判定负载为功率较小负载，使用电压输出模块3为负载供电，此处不做过多限定。
105.作为一种优选的实施例，第一可控开关21为pmos管；
106.pmos管的源极作为第一可控开关的第一端，pmos管的漏极作为第一可控开关的第二端，pmos的栅极作为第一可控开关的控制端。
107.pmos管的负载能力大，适用于电流较大的功率，连接关系简单，易于集成。
108.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
109.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者
设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
110.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。