一种高效直流电源系统设备的制作方法

1.本发明涉及电源设备领域，具体是一种高效直流电源系统设备。


背景技术：

2.随着电力电子科技的迅猛发展，电子设备发展越来越高端智能化，为了保证电子设备性能的稳定，需提供更加优质的高端电源，其中，直流电源被广泛应用于各种高精度测量、检验、校准等供电场合，高效率的、高精度的要求具有较高的实用价值和应用前景。目前在国内市场，直流电源的控制有很多种，但是由于电子设备的种类繁多，所需的输出电流和电压各异，导致设备所需的直流电源不同，然而大多数直流电源的适用范围小，无法多样的提供不同电压和电流且直流电源普遍存在效率低、精度低和控制方法复杂等问题，须待改进。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种高效直流电源系统设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.依据本发明实施例的第一方面，提供一种高效直流电源系统设备，该高效直流电源系统设备包括：电源处理模块，dc/dc转换模块，控制开关模块，检测模块，扩流稳压模块，直流稳压模块；该高效直流电源系统设备还包括：输出滤波模块；
5.所述电源处理模块，用于对市电压就行降压整流滤波处理；
6.所述dc/dc转换模块，用于对电源处理模块输出电压进一步就行dc/dc转换；用于调整输出pwm信号频率和占空比控制所述控制开关模块的工作效率；所述dc/dc转换模块的第一端连接所述电源处理模块；
7.所述控制开关，用于控制高边和低边开关管的导通情况控制电压的输出状态；所述控制开关模块的第一端连接所述dc/dc转换模块的第二端；
8.所述检测模块，用于检测输出电流电压值并反馈给所述dc/dc转换模块；所述检测模块的第二端连接所述dc/dc转换模块的第三端和所述dc/dc转换模块的第一端；
9.所述扩流稳压模块，用于调节直流电源输出大电流；
10.所述直流稳压模块，用于对输出电压进一步滤波处理输出高可靠的稳定电压；
11.所述输出滤波模块，用于进一步减小输出纹波，避免影响检测模块和电源输出；
12.所述输出滤波模块的第一端连接所述控制开关模块的第二端；所述输出滤波模块的第二端连接扩流稳压模块；所述输出稳压模块的第三端连接所述直流稳压模块；所述输出稳压模块的第四端连接所述检测模块的第一端。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明高效直流电源系统设备实现输出高效恒定直流电，并可以选择输出大电流恒定直流电，电路大大减小纹波，提高电压的转换效率，并且对电流电压检测进而保护供电正常进行，安全可靠。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述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发明的一些实施例，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。
15.图1为本发明实例提供的高效直流电源系统设备的原理方框示意图。
16.图2为本发明实例提供的dc/dc转换模块的电路图。
17.图3为本发明实例提供的输出滤波模块和电压检测单元的电路图。
18.图4为本发明实例提供的扩流稳压模块电路图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
20.参见图1，本发明实施例提供一种高效直流电源系统设备，该高效直流电源系统设备包括电源处理模块1，dc/dc转换模块2，控制开关模块3，检测模块5，扩流稳压模块6，直流稳压模块7；所述高效直流电源系统设备还包括：输出滤波模块4；
21.具体地，电源处理模块1，用于对市电压就行降压整流滤波处理；
22.dc/dc转换模块2，用于对电源处理模块1输出电压进一步就行dc/dc(direct current/direct current，直流-直流)转换；用于调整输出pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号频率和占空比控制所述控制开关模块3的工作效率；所述dc/dc转换模块2的第一端连接所述电源处理模块1；
23.控制开关模块3，用于控制高边和低边开关管的导通情况控制电压的输出状态；所述控制开关模块3的第一端连接所述dc/dc转换模块2的第二端；
24.输出滤波模块4，用于进一步减小输出纹波，避免影响检测模块5和电源输出；
25.输出滤波模块4的第一端连接所述控制开关模块3的第二端；所述输出滤波模块4的第二端连接扩流稳压模块6；所述输出稳压模块的第三端连接所述直流稳压模块7；所述输出稳压模块的第四端连接所述检测模块5的第一端；
26.检测模块5，用于检测输出电流电压值并反馈给所述dc/dc转换模块2；所述检测模块5的第二端连接所述dc/dc转换模块2的第三端和所述dc/dc转换模块2的第一端；
27.扩流稳压模块6，用于调节直流电源输出大电流；
28.直流稳压模块7，用于对输出电压进一步滤波处理输出高可靠的稳定电压；所述dc/dc转换模块2包括第一电压转换芯片u1。
29.在具体实施例中，该控制开关模块3选用mos(metal-oxide-semiconductor，金属-氧化物半导体)场效晶体管；该输出滤波模块4中为降低纹波采用多级滤波的方法，滤波方法可采用c型滤波，lc型滤波和π型滤波，也可加入大输出高频滤波器，通过输出滤波模块4大幅度抑制纹波，提高直流电源的输出效率；该扩流稳压模块中可采用三极管或者达林顿管进行扩流，该检测模块5可通过电阻分压式进行电压检测也可以通过相关电流/电压传感
器进行电流/电压检测；该扩流稳压模块6可选用达林顿管进行扩流，也可选用三极管进行扩流。
30.实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2和图3，在本发明所述的高效直流电源系统设备的一个具体实施例中，该电源处理模块1包括市电压源ac、第一变压器w1、整流滤波电路101；
31.具体地，整流滤波电路101，用于通过多级滤波抑制输出高频纹波；
32.具体地，市电压源ac连接第一变压器w1的第一端，第一变压器w1的第二端连接整流滤波电路101的第一端，整流滤波电路101的第二端连接所述dc/dc转换模块2的第一端，整流滤波电路101的第三端连接地端。
33.进一步地，所述dc/dc转换模块2包括第一电压转换芯片u1、第二到第八电容c1-c7、第九电阻r3、第十电阻r4、第十一电阻r14和第一二级管d1；
34.具体地，第一电压转换芯片u1的引脚7连接第一二级管d1的阳极和第八电容c7，第一电压转换芯片u1的引脚19连接第一二级管d1的阴极和第七电容c6，第七电容c6的另一端连接第一电压转换芯片u1的引脚17，第一电压转换芯片u1的引脚4通过第六电容c5连接地端、第五电容c4、第一电压转换芯片u1的引脚6、第十电阻r4、第一电压转换芯片u1的引脚13、第一电压转换芯片u1的引脚14、第八电容c7的另一端和第二电容c1，第一电压转换芯片u1的引脚3连接第五电容c4的另一端，第一电压转换芯片u1的引脚5连接第十电阻r4的另一端，第一电压转换芯片u1的引脚11连接第二电容c1的另一端和第十一电阻r14，第十一电阻r14的另一端连接第一电压转换芯片u1的引脚17，第一电压转换芯片u1的引脚9连接第四电容c3和第三电容c2，第一电压转换芯片u1的引脚8连接第九电阻r3和第三电容c2的另一端，第四电容c3的另一端连接第十电阻r3的另一端。
35.进一步地，所述控制开关模块3包括第一开关管m1、第二开关管m2、第一稳压二极管vd1和第二稳压二极管vd2；
36.具体地，第一开关管m1的d极连接第一稳压二极管vd1的阳极、所述第一电压转换芯片u1的引脚20和所述电源处理模块1的输出端，第一开关管m1的s极连接第二开关管m2的d极、第一稳压二极管vd1的阴极、第二稳压二极管vd2的阴极和所述第一电压转换芯片u1的引脚17，第一开关管m1的g极连接所述第一电压转换芯片u1的引脚18，第二开关管m2的g极连接所述第一电压转换芯片u1的引脚15。
37.进一步地，该输出滤波模块4包括第一滤波电感l1和第一滤波电容c8；
38.具体地，第一滤波电感l1的第一端连接所述第一开关管m1的s极和所述第二开关管m2的d极，第一滤波电感l1的第二端连接第一滤波电容c8的第一端、所述扩流稳压模块6和所述直流稳压模块7，所述第一滤波电容c8的第二端连接地端。
39.进一步地，该检测模块5包括电流检测单元501、电压检测单元502和欠压锁定单元503；
40.具体地，电流检测单元501的第一端连接所述dc/dc转换模块2的第三端；欠压锁定单元503的第一端连接所述电源处理模块1的的输出端和所述dc/dc转换模块2的第一端；所述电压检测单元502的第一端连接所述输出滤波模块4的第二端；所述欠压锁定单元503的第二端、所述电压检测单元502的第二端和所述电流检测单元501的第二端连接地端。
41.进一步地，电流检测单元501包括第一检测电阻r5；所述电压检测单元502包括第
二检测电阻r6和第一电阻r7；所述欠压锁定单元503包括第三检测电阻r1和第二电阻r2；
42.所述第一检测电阻r5的第一端连接所述第二开关的d极和所述第一电压转换芯片u1的引脚12，第一检测电阻r5的第二端连接地端；所述第二检测电阻r6连接所述第一滤波电感l1的第二端，第二检测电阻r6的第二端连接所述第一电压转换芯片u1的引脚8和第一电阻r7的第一端，第一电阻r7的第二端和第二电阻r2的第二端接地；所述第三检测电阻r1的第一端连接所述整流滤波电路101，第三检测电阻r1的第二端连接所述第一电压转换芯片u1的引脚1和第二电阻r2的第一端。
43.在具体实施例中，通过dc/dc转换模块2的第一电压转换芯片u1进行电压的转换，第一电压转换芯片u1可利用自适应死区时间控制来驱动外部高边第一开关管m1和低边第二开关管m2，进而输出恒定的直流电，并且具有电流检测、输出电压检测和输入电压检测保护功能，其中，第一电压转换芯片u1选用lm5117同步降压芯片；第一开关管m1和第二开关管m2选用低热阻，耐压值较高，工作效率高的mos(metal-oxide-semiconductor，金属-氧化物半导体)场效晶体管，可选用ksd65n03，在此，mos场效晶体管的型号不做赘述。
44.实施例4：在实施例1的基础上，请参阅图4，在本发明所述的高效直流电源系统设备的一个具体实施例中，该扩流稳压模块6包括扩流单元601和稳压单元602；
45.具体地，扩流单元601的第一端连接所述输出滤波模块4的第二端；所述扩流单元601的第二端连接所述稳压单元602的第一端；所述稳压单元602的第二端输出大电流稳压电源；所述稳压单元602的第三端连接地端。
46.进一步地，扩流单元601包括：第三电阻r8、第四电阻r9、第五电阻r10、第二达林顿管p2和第一达林顿管p1；所述稳压单元602包括第一稳压芯片u2、第六电阻r11、第七电阻r12、第八电阻r13、第一三极管n1、第二二级管d2、第一电容c8、vout输出端和第三二级管d3；
47.具体地，第三电阻r8的第一端连接第四电阻r9的第一端和第五电阻r10的第一端，第四电阻r9的第二端通过第二达林顿管p2的发射极连接第一稳压芯片u2的第二端，第五电阻r10的第二端通过第一达林顿管p1的发射极连接第一稳压芯片u2的第二端，第三电阻r8的第二端连接所述第一稳压芯片u2的第三端、第二二级管d2的阴极和第二达林顿管p2的基极和第一达林顿管p1的基极；
48.具体地，第一稳压芯片u2的第二端连接第一稳压二级管的阳极、第七电阻r12的第一端和vout输出端，第一稳压芯片u2的第一端连接第六电阻r11的第一端和第一电容的第一端，第六电阻r11的第二端通过第一三极管n1的集电极连接第二稳压二级管的阴极，第一三极管n1的基极连接第七电阻r12的第二端和第八电阻r13的第一端，第一电容c8的第二端连接地端、第三二级管d3的阳极和第八电阻r13的第二端。
49.在具体实施例中，通过在第一稳压芯片u1外接达林顿管进行扩流，负载电流增大时，电阻r8电压增大，达林顿管p1和p2导通分流，扩流值由外部并联的达林顿管数量决定，根据所需扩流情况，在扩流单元602中，不需要太大扩流可采用普通三极管的方式进行扩流，输出较大电流可采用达林顿管进行扩流。
50.在本发明实施例中，市电压ac通过第一变压器w1和整流滤波电路101进行降压整流滤波，输出直流电，抑制纹波，第一电压转换芯片u1通过外围电路控制第一开关管m1和第二开关管m2的导通与截止，利用第一检测电阻r5检测输出电流情况，预防出现过流现象，利
用第二检测电阻r6检测输出电压控制开关管工作，利用第三检测电阻r1检测输入第一电压转换芯片u1的输入电压控制第一电压转换芯片u1的工作状态，输出的恒定电压通过π型滤波进行滤波处理输出高效率的直流稳压，当需要大电流时，只需接入扩流稳压模块上，通过达林顿管和稳压器进行扩流输出。
51.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
52.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。