专利名称：低功耗可控稳压电源电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高可靠、低功耗的稳压电源电路，尤其适合于智能断路器的电源
管理系统。
背景技术：
目前应用于智能断路器中的电源电路大体上有二种1、如图1，利用稳压二极管D1、电阻Rl和功率晶体管Ql来稳定系统电源电压VDC。该方式，功率晶体管不能完全工作在开关状态。此方案功耗大、可靠性差、系统电压不可控。2、如图2，通过驱动信号CTRL控制开关管Ql对前端整流的电压进行斩波，再经过单向二极管Dl向电容CEl充电，由该电容向系统供电。通过采样电容Cl上的电压来反馈给微处理器，控制驱·动信号，使得系统的供电达到稳定。但当微处理器失控未能控制驱动信号时，将导致系统崩溃，电源VDC电压无法稳定。此方案可靠性差。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低功耗可控稳压电源电路，作智能断路器的主电源之用。为实现上述目的，本发明采用一种低功耗可控稳压电源电路，它包括压控PWM电路、采样反馈电路、驱动合成电路、调整电路以及微处理器。其中，压控PWM电路由电容Cl、C2、电阻R4、R5、稳压二极管D2、D3和施密特触发器U2组成；采样反馈电路由电阻R6、R7和取样电容C3组成；驱动合成电路由单或门U1A、电阻R2、R3组成；调整电路由开关管Q1、二极管D1、电容CEl和电阻Rl组成；压控PWM电路U2输出接驱动合成电路UlA逻辑功能极2，UlA输出接调整电路Ql的栅极，采样反馈电路由电容C3取出反馈信号A/D输入到微处理器的A/D模块端口，微处理器的输出接驱动合成电路UIA的I极SPWM。电路工作时，在启动阶段，微处理器还未正常工作SPWM输出端为低电平，此时VCE1 - νΕ5 超过限值一U2输出高电平一UlA输出高电平一Ql导通一Vcm I ；Vcei I—Vk5 I低于限值一U2输出低电平一UlA输出低电平一Ql截止一Vcm t。由此，压控PWM电路通过实时控制Ql，弥补了微处理器失控时的稳压空白。在微处理器工作时，由微处理器根据米样反馈电路的A/D信号,输出SPWM信号经过单或门UlA控制调整管Ql的开关状态，通过控制Ql的导通与关断，使Vrai稳定在一个系统要求的值域内，且通过提高SPWM的调整频率，可以提高稳压精度及稳定度。采用由微处理器与硬件电路实时监视系统电源电压的变化，进行实时PWM控制精确稳压，双重管理保证了系统电源电压的可控性、提高了电源的稳定性和可靠性。由于晶体管工作在开关状态，其热损耗极少，既降低了电源功耗，同时使电路的温升得到改善，保证了电源电路的工作稳定性。本发明进一步设置为调整电路中，调整开关管Ql的漏极和正向二极管Dl的正极相连后接前端整流电源输出的正极，Ql的源极接前端整流电源输出的负极，Ql的栅极接驱动合成电路的单或门UIA的输出极3和使Ql工作稳定的偏置电阻R1。本发明进一步设置为的驱动合成电路中，UIA的逻辑功能极2接压控PWM电路U2的输出端I和偏置电阻R3，UIA的逻辑功能极I接微处理器的输出SPWM和偏置电阻R2。本发明进一步设置为压控PWM电路中，U2的源极2接电阻R3和为其提供电压的R5构成源极电压VDD，U2的接地极3与接地GND相连，滤波电容Cl并接于U2的2、3极之间，R4、D2、R5串接后并连于输出电压VDC的正、负极之间，C2的二端并接于稳压管D2的二极，同时，稳压管D3的二端并接于R5的二端。本发明进一步设置为所述的采样反馈电路中，R6、R7串连后并接于输出电源VDC之间，取样电容C3与R7并连后从R6、R7的连接点取出电压A/D至微处理器的采样反馈端。本发明再进一步设置为所述的调整电路的正向二极管D2的负极与电源电容CEI的正极和压控PWM电路中电阻R4、R6相连后组成输出电源VDC正极，电容CEI的负极、调整管Ql的源极、偏置电阻RU驱动合成电路的R2、压控PWM电路U2的接地极3、C1、R5、D3正极、采样反馈电路的R7、电容C3相连后组成GND接地极接前端整流电源的负极。
图1是背景技术断路器的电源电路；图2是背景技术断路器的电源电路；图3是本发明电源电路原理方框图；图4是本发明电源电路原理图。
具体实施例方式以下结合上述3、4图，对本发明公开的“一种低功耗可控稳压电源电路”作进一步的说明。参照图1、2，现有的智能断路器电源电路如图1，利用稳压二极管D1、电阻Rl和功率晶体管Ql来稳定系统电源电压VDC，该方案功率晶体管不能完全工作在开关状态故功耗大、可靠性差且系统电压不可控。如图2另一种方案，通过驱动信号CTRL控制开关管Ql对前端整流的电压进行斩波，再经过单向二极管Dl向电容CEl充电，由该电容向系统供电。通过采样电容Cl上的电压来反馈给微处理器，控制驱动信号，使得系统的供电达到稳定。但当微处理器失控未能及时控制驱动信号时，将导致系统崩溃，电源VDC电压无法稳定。此方案可靠性差。图3、4为本发明“一种低功耗可控稳压电源电路”的一种实施方式，它由压控PWM电路、采样反馈电路、驱动合成电路、微处理器以及调整电路组成。其中，压控PWM电路由电容Cl、C2、电阻R4、R5、稳压二极管D2、D3和施密特触发器U2组成；采样反馈电路由电阻R6、R7和取样电容C3组成；驱动合成电路由单或门U1A、电阻R2、R3组成；调整电路由开关管Ql、正向二极管Dl、电容CEl和电阻Rl组成。压控PWM输出接驱动合成电路UlA逻辑功能极2，UlA输出接调整电路Ql的栅极，电容C3的取样信号A/D输入到微处理器的A/D模块中处理，微处理器输出至驱动合成电路UlA的I极SPWM。整个电源电路的各元件按以下布局调整电路中调整开关管Ql的漏极和正向二极管Dl的正极相连后接前端整流电源输出的正极，Ql的源极接前端整流电源输出的负极，Ql的栅极接驱动合成电路单或门ΠΑ的输出极3和使Ql工作稳定的偏置电阻Rl ;驱动合成电路中UIA的逻辑功能极2接压控PWM电路U2的输出端I和偏置电阻R3，UIA的逻辑功能极I接微处理器的输出SPWM和偏置电阻R2 ;压控PWM电路中U2的源极2接电阻R3和为其提供电压的R5构成源极电压VDD，U2的接地极3与接地GND相连，滤波电容Cl并接于U2的2、3极之间，R4、D2、R5串接后并连于输出电压VDC的正、负极之间，C2的二端并接于稳压管D2的二极，同时，稳压管D3的二端并接于R5的二端；采样反馈电路R6、R7串连后并接于输出电源VDC之间，取样电容C3与R7并连后从R6、R7的连接点取出电压A/D至微处理器的采样反馈端。调整电路的正向二极管D2的负极与电源电容CEI的正极和压控PWM电路中电阻R4、R6相连后组成输出电源VDC正极，电容CEI的负极、调整管Ql的源极、偏置电阻R1、驱动合成电路的R2、压控PWM电路U2的接地极3、Cl、R5、D3正极、采样反馈电路的R7、电容C3相连后组成GND接地极接前端整流电源的负极。电路工作时，在启动阶段，微处理器还未正常工作，SPWM输出端为低电平，UIA输出亦为低电平，Ql截止，此时VCE1 - Ve5 t超过限值一U2输出高电平一UlA输出高电平—Ql导通一Vcm I ；VCE1 I—Vk5 I低于限值一U2输出低电平一UlA输出低电平一Ql截止—Vcei丨，由此，压控PWM电路通过实时控制Ql，弥补了微处理器失控未正常工作时的稳压空白。在微处理器工作时，由微处理器根据采样反馈电路的A/D信号，输出SPWM控制信号经过单或门UlA控制调整管Ql的开关状态，通过控制Ql的导通与关断，使VraJI定在一个系统要求的值域内，且通过提高SPWM的调整频率，可以提高稳压精度及稳定度。采用由微处理器与硬件电路实时监视系统电源电压的变化，进行实时PWM控制精确稳压，双重管理保证了系统电源电压的可控性、因此提高了电源的稳定性和可靠性。由于晶体管工作在开关状态，其热损耗极少，既降低了电源功耗，同时使电路的温升得到改善，保证了电源电路 的工作稳定性。
权利要求
1.一种低功耗可控稳压电源电路，它包括压控PWM电路、采样反馈电路、驱动合成电路、调整电路及微处理器，其中压控PWM电路由电容Cl、C2、电阻R4、R5、稳压二极管D2、D3和施密特触发器U2组成；采样反馈电路由电阻R6、R7和取样电容C3组成；驱动合成电路由单或门U1A、电阻R2、R3组成；调整电路由开关管Ql、正向二极管Dl、电容CEl和电阻Rl组成。
2.根据权利要求1所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于所述的压控PWM电路U2输出接驱动合成电路UlA逻辑功能极2，UlA输出接调整电路Ql的栅极，采样反馈电路由电容C3取出的反馈信号A/D输入到微处理器的A/D模块端口，微处理器的输出接驱动合成电路ΠΑ的I极SPWM。
3.根据权利要求1或2所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于所述的调整电路中，调整开关管Ql的漏极和正向二极管Dl的正极相连后接前端整流电源输出的正极，Ql的源极接前端整流电源输出的负极，Ql的栅极接驱动合成电路的单或门UIA的输出极3和使Ql工作稳定的偏置电阻Rl。
4.根据权利要求1或2所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于所述的驱动合成电路中，UIA的逻辑功能极2接压控PWM电路U2的输出端I和偏置电阻R3，UIA的逻辑功能极I接微处理器的输出SPWM和偏置电阻R2。
5.根据权利要求3所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于所述的驱动合成电路中，UIA的逻辑功能极2接压控PWM电路U2的输出端I和偏置电阻R3，UIA的逻辑功能极I接微处理器的输出SPWM和偏置电阻R2。
6.根据权利要求1或2所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于所述的压控PWM电路中，U2的源极2接电阻R3和为其提供电压的R5构成源极电压VDD，U2的接地极3与接地GND相连，滤波电容Cl并接于U2的2、3极之间，R4、D2、R5串接后并连于输出电压VDC的正、负极之间，C2的二端并接于稳压管D2的二极，同时，稳压管D3的二端并接于R5的二端。
7.根据权利要求3所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于所述的压控PWM电路中，U2的源极2接电阻R3和为其提供电压的R5构成源极电压VDD，U2的接地极3与接地GND相连，滤波电容Cl并接于U2的2、3极之间，R4、D2、R5串接后并连于输出电压VDC的正、负极之间，C2的二端并接于稳压管D2的二极，同时，稳压管D3的二端并接于R5的二端。
8.根据权利要求1或2所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于所述的采样反馈电路中，R6、R7串连后并接于输出电源VDC之间，取样电容C3与R7并连后从R6、R7的连接点取出电压A/D至微处理器的采样反馈端。
9.根据权利要求3所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于所述的采样反馈电路中，R6、R7串连后并接于输出电源VDC之间，取样电容C3与R7并连后从R6、R7的连接点取出电压A/D至微处理器的采样反馈端。
10.根据权利要求1或2所述的低功耗可控稳压电源电路，其特征在于所述的调整电路的正向二极管D2的负极与电源电容CEI的正极和压控PWM电路中电阻R4、R6相连后组成输出电源VDC正极，电容CEI的负极、调整管Ql的源极、偏置电阻R1、驱动合成电路的R2、压控PWM电路U2的接地极3、Cl、R5、D3正极、采样反馈电路的R7、电容C3相连后组成GND.接地极接前端整流电源的负极。
全文摘要
本发明涉及一种低功耗可控稳压电源电路，由压控PWM电路、采样反馈电路、驱动合成电路、微处理器以及调整电路组成；其中压控PWM电路由电容C1、C2、电阻R4、R5、稳压二极管D2、D3和运算放大器U2组成；采样反馈电路由电阻R6、R7和取样电容C3组成；驱动合成电路由单或门U1A、电阻R2、R3组成；调整电路由开关管Q1、二极管D1、电容CE1和电阻R1组成。采用由微处理器与硬件电路实时监视系统电源的变化，进行实时PWM精确控制稳压，双重管理保证了系统电源电压的可控性、提高了电源的稳定性和可靠性。由于调整开关管工作在开关状态，其热损耗极少，既降低了电源功耗，同时使电路的温升得到改善，保证了电源电路的工作稳定性。
文档编号H02M3/156GK103051185SQ20121059691
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者张腾翔, 叶鹏, 陈冲, 黄锋勇 申请人:浙江德菱科技有限公司