通过开关电源功率输出线通信和编程的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关电源技术领域，特别是涉及一种通过开关电源功率输出线通信和编程的系统和方法。
【背景技术】
[0002]开关电源已经广泛遍布于各个行业中。目前，对于开关电源的要求已经不仅局限于具有稳定输出，还有一些应用要求输出的电压或者电流可以根据具体应用的要求设定在不同的值。现有技术中设定方法有很多种，比如通过电源上的拔码开关，电位器或者独立设置的编程信号线等来设定。上述方法均存在一定的缺陷:
[0003]1.通过机械设定开关电源上的拔码开关或者电位器来设定一些简单参数，比如输出电流，输出电压等。因其功能单一，不适用于需要进行复杂设定的场合。
[0004]2.通过独立设置的编程信号线设定。通过专用的外置接口对电源内部的控制IC或者单片机进行读写，实现定时开关机、定时降功率等较为复杂的设定。这种设定方法存在着如下缺点:需要为电源提供一个5?12V的电压；因为设定端口的存在，使其难以做到较高的防水等级;操作复杂，成本较高。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:为了克服现有技术中的开关电源参数设定方式复杂的不足，本发明提供一种通过开关电源功率输出线通信和编程的系统和方法，利用开关电源自带的功率输出线作为通信和编程的信号线，在不增加控制线的前提下进行参数设置，提出一种更为简单易行，同时实现较为复杂电源设定的线路。
[0006]本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是:一种通过开关电源功率输出线通信和编程的系统，包括开关电源和编程器，所述开关电源包括开关电源功率输出线，所述开关电源功率输出线既作为开关电源的功率输出线路，同时也是开关电源与编程器之间通信和编程的线路。
[0007]现有的开关电源具有功率输出线和编程专用信号线，一般至少有四根线路，本申请无需增加专用的编程信号线，利用开关电源自带的两根功率输出线作为通信和编程的信号线，单线复用，实现直流信号和交流的传输，在不增加控制线的前提下进行参数设置，提出一种更为简单易行，同时实现较为复杂电源设定的线路。
[0008]进一步，还包括设置在开关电源内部的电容CO、电流采样电路、信号处理电路、开关电源处理器和开关电源控制电路，所述电流采样电路、信号处理电路、开关电源处理器和开关电源控制电路依次串联，所述电容CO和电流采样电路串接在开关电源功率输出线的输出回路上，且所述电容CO和电流采样电路的连接端接地，所述开关电源控制电路与所述开关电源功率输出线连接；
[0009]所述编程器包括编程器处理器、受控电压源和电阻R0，所述编程器处理器与所述受控电压源连接，所述受控电压源的输出端与所述开关电源功率输出线连接，且所述电阻RO串接在所述受控电压源的输出端与所述开关电源功率输出线之间。
[0010]编程器处理器在收到外部的设定信号后，控制受控电压源产生一个方波电压信号，并将此方波电压信号叠加于一个5?12V的直流电压上，同时可以为开关电源供电，因此，该方波电压信号具有直流成分。具体实现可以采用运算放大器的加法器电路。
[0011]方波电压信号通过限流电阻RO转换为包含设定值信息的电流信号，然后通过开关电源功率输出线输入到开关电源内部，开关电源内部具有较大的输出电容CO(—般为几百到几千微法)，电容CO隔离直流信号，而对于电流脉冲信号成短路。电流信号通过隔直电容CO后，经过电流采样电路进行采样，将电流信号转变为正负脉冲电压信号，再经过信号处理电路的转换、放大、比较将正负脉冲电压信号转换为开关电源处理器能够使用的电压信号，开关电源处理器根据代表设定的电压信号控制开关电源控制电路，使开关电源控制电路控制开关电源输出符合要求的电压、功率信号。
[0012]具体的，所述电流采样电路包括电流互感器T，所述电流互感器T的一次侧线圈串接在所述开关电源功率输出线的输出回路上，所述电流互感器T的二次侧线圈与信号处理电路连接。
[0013]进一步，所述信号处理电路包括运算放大器1]14、1]18，电阻1?1、1?2、1?3、1?4、1?5，电容Cl和偏置电路，所述电容Cl 一端连接所述电流互感器T的二次侧线圈的同名端，另一端连接运算放大器UlA的正向输入端，所述运算放大器UlA的正向输入端还与电阻Rl—端连接，电阻Rl另一端与运算放大器UlB的反向输入端连接，电阻R2和R3的一端均与运算放大器UlA的反向输入端连接，电阻R2的另一端与运算放大器UlB的反向输入端连接，电阻R3的另一端与运算放大器UlA的输出端OUTA连接，所述电阻R4串接在运算放大器UlA的输出端OUTA与运算放大器UlB的正向输入端之间，电阻R5—端与运算放大器UlB的的反向输入端连接，另一端与运算放大器UlB的输出端OUTB连接，所述偏置电路输出偏置电压SA与运算放大器UlB的的反向输入端连接。
[0014]进一步，为了给信号处理电路提供一个偏置电压，所述偏置电路包括电阻R6和R7，所述电阻R6和R7串联在电源与地之间，所述电阻R6和R7之间的引出电压为偏置电压SA，所述电流互感器T的二次侧线圈的异名端与偏置电压SA连接。优选的，电阻R6和R7的阻值相等。
[0015]信号处理电路的主要用途是将电流互感器T上获得的正负脉冲转换为开关电源处理器可以使用的方波信号。
[0016]首先，经过电流互感器T采样输出的脉冲电压信号，然后经过电容Cl进行隔直，输入到运算放大器UlA的正向输入端，由于电阻Rl的阻值远大于R6和R7的阻值，因此Rl两端的电压值基本不发生变化，为运算放大器UlA和UlB的反向输入端提供一个偏置电压SA;由于电阻R3和R5的阻值远大于R2的阻值，因此UlA的输出电压由运算放大器UlA和UlB的输出能力决定，通过运算放大器UlA和UlB形成一个迟滞比较器来识别输入的信号。
[0017]进一步，为了便于参数的设定、输入以及观察，所述编程器还包括键盘、液晶和计算机接口，所述键盘、液晶和计算机接口均与所述编程器处理器连接。
[0018]进一步，还包括信号反馈电路，所述信号反馈电路包括电阻R8和三极管Q，所述电阻RO和开关电源功率输出线的引出端与所述电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端与三极管Q的集电极连接，所述三极管Q的基极与所述开关电源处理器连接，所述三极管Q的发射集接地。信号反馈电路用于监控通信和编程的状态，当开关电源处理器检测到编程器输出电压的变化后，发出通信和编程完成的信号，以提高效率。通信完成信号可以采用蜂鸣器或者指示灯进行指示。
[0019]—种通过开关电源功率输出线通信和编程的方法，包括上述的通过开关电源功率输出线通信和编程的系统，并包括以下步骤:
[0020]步骤1:编程器输出设定值；
[0021]步骤2:设定值通过开关电源功率输出线输入到开关电源处理器，实现开关电源处理器与编程器之间的通信和编程；
[0022]步骤3:编程后的开关电源处理器根据设定值对开关电源的输出功率、电流和电压进行控制。
[0023]进一步，所述步骤I具体包括:
[0024]步骤1.1:编程器处理器根据外部设定值控制受控电压源，使受控电压源产生与设定值对应的电压信号；
[0025]步骤1.2:通过电阻RO将电压信号转换为电流信号；
[0026]所述步骤2具体包括:
[0027]步骤2.1:开关电源功率输出线接受电流信号，并对电流信号进行隔直处理；
[0028]步骤2.2:电流采样电路采集编程回路中的电流信号，并将电流信号转变成电压脉冲信号；
[0029]步骤2.3:通过信号处理电路将电流采样电路输出的电压脉冲信号进行转换处理，形成可以被开关电源处理器使用的信号；
[0030]步骤2.4:开关电源处理器接收与设定值对应的信号信息，并将信息存储于非易失性存储器内。
[0031]进一步，为了提高通信和编程的效率，步骤2中还包括步骤:在通信和编程的同时，通过开关电源处理器监控通信和编程的状态。
[0032]本发明的有益效果是:本发明提供的一种通过开关电源功率输出线通信和编程的系统和方法，利用开关电源自带的功率输出线作为通信和编程的信号线，实现外部编程器对开关电源内部的处理器进行编程，开关电源处理器在接收到设定信息后，将其存储于内部非易失性存储器内，在下次开关电源开机工作时，对开关电源进行控制，在不增加控制线的前提下进行参数设置，操作简单，不增加成本，同时，又能够满足各种场合参数设定的需求。
【附图说明】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0034]图1是本发明一种实施例的结构原理图；
[0035]图2是本发明另一种实施例的结构原理图；
[0036]图3是本发明中信号处理电路的结构示意图；
[0037]图4是本发明中输入、输出信号的波形示意图。
【具体实施方式】
[0038]现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0039]实施例一:
[0040]如图1所示，一种通过开关电源功率输出线通信和编程的系统，包括开关电源和编程器，所述开关电源包括开关电源功率输出线，所述开关电源功率输出线既作为开关电源的功率输出线路，同时也是开关电源与编程器之间通信和编程的线路。
[0041]还包括设置在开关电源内部的电容CO、电流采样电路、信号处理电路、开关电源处理器和开关电源控制电路，所述电流采样电路、信号处理电路、开关电源处理器和开关电源控制电路依次串联，所述电容CO和电流采样电路串接在开关电源功率输出线的输出回路上，且所述电容CO和电流采样电路的连接端接地，所述开关电源控制电路与所述开关电源功率输出线连接；
[0042]所述编程器包括编程器处理器、受控电压源和电阻R0，所述编程器处理器与所述受控电压源连接，所述受控电压源的输出端与所述开关电源功率输出线连接，且所述电阻RO串接在所述受控电压源的输出端与所述开关电源功率输出线之间。
[0043]所述电流采样电路包括电流互感器T