一种可调开关电源的制作方法

[0001]
本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种可调开关电源。


背景技术：

[0002]
目前开关电源可以根据负载需求的功率情况提供相应的直流供电电压，但是负载的运行功率并非恒定，当负载降低或者负载断开的时候，开关电源内部仍然需要消耗大量的电能，不利于节省电能。


技术实现要素：

[0003]
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
[0004]
本发明实施例提供了一种可调开关电源，根据自身的输出供电电压自动调整控制信号从而降低内部的能量消耗，提高能效比。
[0005]
本发明实施例提供了一种可调开关电源，包括：
[0006]
市电接口电路，包括地线端子和四线输入端子，根据不同的接线方式，所述市电接口电路支持第一电压范围的单相供电输入和支持第二电压范围的三相供电输入，所述第一电压范围为80v
±
10％至265v
±
10％，所述第二电压范围为180v
±
10％至440v
±
10％；
[0007]
整流电路，连接所述市电接口电路的输出端，用于将所述市电输入整流成包络信号；
[0008]
采样电路，连接所述可调开关电源的直流输出端以采样所述可调开关电源输出的供电电压，并输出基于所述供电电压的第一采样电压；
[0009]
控制器，连接所述采样电路以获取所述第一采样电压，所述控制器包括频率信号输出引脚和pwm信号输出引脚，所述控制器根据所述第一采样电压在所述频率信号输出引脚输出频率调制信号，所述控制器还根据所述第一采样电压在所述pwm信号输出引脚输出pwm调整信号；
[0010]
控制信号电路，分别连接所述频率信号输出引脚和所述pwm信号输出引脚，用于根据接收到的所述频率调制信号和所述pwm调整信号输出控制信号；
[0011]
直流输出电路，包括基准电压输入端和控制信号输入端，所述基准电压输入端连接所述整流电路的输出端以接收所述包络信号，所述控制信号输入端连接所述控制信号电路的输出端以接收所述控制信号，所述直流输出电路用于根据所述控制信号将所述包络信号调整得到直流电压，并将所述直流电压作为所述供电电压输出。
[0012]
根据本发明的一些实施例，所述市电接口电路还包括共模电感和作为输出端的四线输出端口，地线端子连接参考地，所述四线输入端子包括三个相线端子和一个零线端子，分别通过所述共模电感与所述四线输出端口一一对应。
[0013]
根据本发明的一些实施例，所述整流电路包括四个包络整流器件，所述四个包络整流器件分别连接所述四线输出端口的四个端口。
[0014]
根据本发明的一些实施例，所述采样电路包括第一分压电路，所述第一分压电路包括第一采样输入端、第一分压器件、第二分压器件和第一采样输出端，所述第一采样输入端、所述第一分压器件和所述第二分压电阻器件依次连接，所述第一分压器件和所述第二分压器件的连接点连接所述第一采样输出端。
[0015]
根据本发明的一些实施例，所述控制信号电路包括控制芯片、频率信号处理电路、pwm信号处理电路和控制信号输出电路，所述控制芯片包括第一输入引脚、第二输入引脚和控制信号输出引脚，所述频率信号处理电路的输入端连接所述频率信号输出引脚，所述频率信号处理电路的输出端连接所述第一输入引脚，所述pwm信号处理电路的输入端连接pwm信号输出引脚，所述pwm信号处理电路的输出端连接所述第二输入引脚。
[0016]
根据本发明的一些实施例，所述频率信号处理电路包括第一逻辑控制芯片、第一光电耦合器和第二逻辑控制芯片，所述第一逻辑控制芯片连接所述频率信号输出引脚以接收所述频率调制信号并根据所述频率调制信号输出第一光信号，所述第一光电耦合器的控制端连接所述第一逻辑控制芯片以接收所述第一光信号，所述第一光电耦合器的电信号输出端连接所述控制芯片并输出与所述第一光信号相匹配的第一控制信号。
[0017]
根据本发明的一些实施例，所述pwm信号处理电路包括放大器件和第二光电耦合器，所述放大器件的输入端连接所述pwm信号输出引脚以接收所述pwm调整信号并根据所述pwm调整信号输出第二光信号，所述放大器件的输出端连接所述第二光电耦合器的控制端，所述第二光电耦合器的电信号输出端连接所述控制芯片并输出与所述第二光信号相匹配的第二控制信号。
[0018]
根据本发明的一些实施例，所述直流输出电路包括变压模块、正极输出电路和负极输出电路，所述变压模块的原边连接所述基准电压输入端和所述控制信号输入端，所述变压模块的副边连接所述正极输出电路和所述负极输出电路。
[0019]
根据本发明的一些实施例，所述正极输出电路包括若干个并联连接的第一电容器，所述第一电容器的一端作为所述直流输出电路的正极输出端，另一端接地，所述负极输出电路包括若干个并联连接的第二电容器，所述第二电容器的一端作为所述直流输出电路的负极输出端，另一端接地，所述第一电容器和所述第二电容器附近均设置有多个电路板过孔。
[0020]
根据本发明的一些实施例，还包括温度采样电路，所述温度采样电路包括热敏电阻，所述热敏电阻设置在所述变压模块上以使所述温度采样电路根据所述变压模块的温度输出温度采样电压，所述控制器根据所述温度采样电压的大小控制所述频率调制信号和/或所述pwm调整信号。
[0021]
本发明实施例提供的可调开关电源，首先通过接入市电并整流获得包络信号，还通过采样电路获得可调开关电源输出的供电电压的第一采样电压，将第一采样电压发送到控制器，控制器根据第一采样电压的大小给出相匹配的频率调制信号和pwm调整信号，从而根据频率调制信号和pwm调整信号对包络信号进行调整，得到与频率调制信号和pwm调整信号相匹配的直流电压；由于本发明实施例输出的直流电压与可调开关电源输出的供电电压有关，因此能够实时根据供电电压的大小自动调整输出的直流电压，从而降低可调开关电源内部的能量损耗，提高能效比。
[0022]
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变
得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0023]
图1是本发明一个实施例提供的电路模块连接示意图；
[0024]
图2是本发明一个实施例提供的市电接口电路的电路图；
[0025]
图3是本发明一个实施例提供的整流电路的电路图；
[0026]
图4是本发明一个实施例提供的第二转换电路的电路图；
[0027]
图5是本发明一个实施例提供的第一转换电路的电路图；
[0028]
图6是本发明一个实施例提供的采样电路的电路图；
[0029]
图7是本发明一个实施例提供的控制器的引脚图；
[0030]
图8是本发明一个实施例提供的频率信号处理电路的电路图；
[0031]
图9是本发明一个实施例提供的pwm信号处理电路的电路图；
[0032]
图10是本发明一个实施例提供的控制信号输出电路的电路图；
[0033]
图11是本发明一个实施例提供的直流输出电路的电路图。
具体实施方式
[0034]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0035]
本发明实施例提供了一种可调开关电源、装置及计算机可读存储介质，通过获取目标应用对应用操作者输入的响应事件，根据该响应事件提取出对应的多媒体信息并播放该多媒体信息，可以让观众获知应用操作者的每个输入，从而辅助应用操作者的解说以提升观众的观看体验。
[0036]
下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
[0037]
参照图1，本发明实施例提供了一种可调开关电源，包括：
[0038]
市电接口电路，包括地线端子和四线输入端子，根据不同的接线方式，所述市电接口电路支持第一电压范围的单相供电输入和支持第二电压范围的三相供电输入，所述第一电压范围为80v
±
10％至265v
±
10％，所述第二电压范围为180v
±
10％至440v
±
10％；
[0039]
整流电路，连接所述市电接口电路的输出端，用于将所述市电输入整流成包络信号；
[0040]
采样电路，连接所述可调开关电源的直流输出端以采样所述可调开关电源输出的供电电压，并输出基于所述供电电压的第一采样电压；
[0041]
控制器，连接所述采样电路以获取所述第一采样电压，所述控制器包括频率信号输出引脚和pwm信号输出引脚，所述控制器根据所述第一采样电压在所述频率信号输出引脚输出频率调制信号，所述控制器还根据所述第一采样电压在所述pwm信号输出引脚输出pwm调整信号；
[0042]
控制信号电路，分别连接所述频率信号输出引脚和所述pwm信号输出引脚，用于根据接收到的所述频率调制信号和所述pwm调整信号输出控制信号；
[0043]
直流输出电路，包括基准电压输入端和控制信号输入端，所述基准电压输入端连接所述整流电路的输出端以接收所述包络信号，所述控制信号输入端连接所述控制信号电路的输出端以接收所述控制信号，所述直流输出电路用于根据所述控制信号将所述包络信号调整得到直流电压，并将所述直流电压作为所述供电电压输出。
[0044]
首先，为了能够适应不同的市电线制，市电接口电路提供了三相五线接口，其中一线为地线端子，其余四线对应四线输入端子，三相五线接口中的地线端口连接参考地，其余可以任意连接火线和零线这样的接口配置能够适应三相四线、三相五线等不同线制的市电接入，根据火线零线的接入方式不同，可以不同的输入电压。以图2中地线端子和四线输入端子分别为acgnd、l1、l2、l3和n为例，地线端子acgnd固定用于接地，当想要实现单相供电输入时，可以将l1、l2、l3和n中选择任意两个端子并接，余下两个端子也并接，这时，市电接口电路可以在维持单相电压的前提下获得更大的输入电流，从而得到更大的输入功率，在这种情况下，市电接口电路可以获得第一电压范围的电压输入，即80v
±
10％至265v
±
10％，这对应于目前国内外民用市电的电压范围；又如，l1、l2、l3和n不进行任何并接，四个输入端子分别接入不同的相线，这时，市电接口电路实现第二电压范围的三相电输入，即180v
±
10％至440v
±
10％，这对应于目前国内外工业用三相供电的电压范围。因此可知，本发明实施例的接口电路能够适应目前国内外的各种供电电压，具有很强的通用性。
[0045]
具体来说，参照图2，市电接口电路分别设置有对应三条市电相线的三个相线端子，还设置有对应市电零线的零线端子和对应市电地线的地线端子，为了方便表述，上述五个端口分别以l1、l2、l3、n和acgnd表示，其中l1、l2、l3和n端口的电路排布方式对称，并经过一个共模电感引出四线输出端口，其中四个连接市电的端子和四线输出端口的四个输出端口(分别以w1、w2、w3和w4表示)一一对应，并且相邻两相之间均设置有电容；市电接入的时候，除地线外，余下的相线和零线可以不需要按照固定规则接入到对应端口，方便接电人员操作。共模电感对应四线输入分别设置有四个电感，用于过滤共模的电磁干扰信号；另一方面，市电接口电路还包括四个保险丝，分别设置在l1、l2、l3和n端口之后，为每一路输入提供过流保护。
[0046]
通过市电接口电路之后，需要将交流电转换成直流电以便得到直流形式的电压和电路内的12v、5v等基准电压。因此在市电接口电路后设置有整流电路，参照图3，整流电路的输入端连接市电接口电路的输出端，因此基于上述市电接口电路的电路构成，整流电路包括四个包络整流器件，所述四个包络整流器件分别连接所述四线输出端子的四个端子，从而对w1、w2、w3和w4的四路输入进行整流。其中，包络整流器件采用封装芯片的形式实现，通过连接封装芯片相应的引脚使得四个包络整流器件分别串接在w1、w2、w3和w4后面，最后四个包括整流器件的输入端连接到一起输出包络信号。值得注意的是，图3中的通过整流所得的电信号表示为vdac(输出端以+vdac表示)，vdac的电压值与输入的市电电压有关。为了得到元器件的工作电压(直流12v和5v等)，还需要基于vdac做进一步的电压转换。
[0047]
基于上述vdac电压，整流电路还包括第一转换电路和第二转换电路，第一转换电路用于得到正负12v直流电压，第二转换电路用于得到5v直流电压。具体来说，参照图5，第一转换电路连接vdac输出，通过一直流变压器t3和电压值逻辑控制ic在副边得到+12v输出和-12v输出，其中，第一转换电路在连接+vdac端口的后面设置有保险丝和正温度系数的热敏电阻，以保护第一转换电路的正常工作。参照图4，第二转换电路连接第一转换电路的+
12v输出，并通过稳压器件u48得到直流5v电压，其中稳压器件u48可以采用lm78xx系列的三端稳压芯片，可以将12v直流输出直接转换成5v直流输出。
[0048]
另一方面，所述采样电路包括第一分压电路，所述第一分压电路包括第一采样输入端、第一分压器件、第二分压器件和第一采样输出端，所述第一采样输入端、所述第一分压器件和所述第二分压电阻器件依次连接，所述第一分压器件和所述第二分压器件的连接点连接所述第一采样输出端。采样电路连接可调开关电源的直流输出端以实现对供电电压的采样，根据本实施例的第一分压电路对供电电压采样得到第一采样电压；其中第一分压器件在图6中表示为三个串联电阻，分别为r157、r159和r165，第二分压器件在图6中表示为r156，上述四个电阻的阻值可以根据控制器识别电压的范围调整，而可调开关电源的直流输出端的供电电压以vdd表示，即第一采样输入端连接vdd，第一采样输出端以adc3表示，由图7可知adc3连接到控制器，控制器根据adc3的第一采样电压控制频率信号输出引脚和pwm信号输出引脚的输出。
[0049]
采样电路还包括用于负载工作电压的第二采样电路，第二采样电路包括第二分压电路，第二分压电路包括第二采样输入端、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻和第二采样输出端，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻串联，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的连接点连接所述第二采样输出端，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的连接点还连接所述第三分压电阻，所述第三分压电阻与所述第二采样输入端连接。当可调开关电源的负载有多个时，上述第二分压电路的数量可以根据负载的个数设置，只有控制器有足够的引脚连接多个第二采样输出端即可；参照图6，在一实施例中，对功放的两路输出电压(分别以ch1out和ch2out表示)进行采样，那么如图6中设置有两个第二分压电路，两个第二分压电路的电路形式相同，最终得到的采样电压分别在adc7和adc6输出。
[0050]
通过上述方式得到第一采样电压后，控制器可以根据第一采样电压的电压值情况进行工作控制。参照图7，图7示出了其中一种控制器的引脚图，控制器在图7中以mcu表示，控制器连接adc3以获得第一采样电压，并通过频率信号输出引脚(以pb3表示)和pwm信号输出引脚(以pb2表示)分别输出频率调制信号和pwm调整信号。控制器根据采样所得的第一采样电压的高低，输出与工作电压相匹配的频率调制信号和pwm调整信号，从而使控制信号电路得到对应的控制信号，最终使直流输出电路输出与第一采样电压相匹配的直流电压。以功放为例，当功放功率下降，功放所需的电压值大大降低，即第一采样电压下降，为了能够匹配低电压状态的功放，本发明实施例基于第一采样电压的大小，调整频率调制信号和pwm调整信号，使得控制信号电路输出的控制信号具有基于频率调制的窄脉宽，从而使直流输出电路输出的直流电压降低，降低可调开关电源内部所损耗的能量，进而提高能效比。
[0051]
基于此，控制信号电路包括控制芯片u28、频率信号处理电路、pwm信号处理电路和控制信号输出电路，参照图10，所述控制芯片u28包括第一输入引脚、第二输入引脚和脉宽输出引脚(图10中以端$$$26和$$$2611表示)，所述频率信号处理电路的输入端连接所述频率信号输出引脚，所述频率信号处理电路的输出端连接所述第一输入引脚(图10中以a1端和a2端表示)，所述pwm信号处理电路的输入端连接pwm信号输出引脚，所述pwm信号处理电路的输出端连接所述第二输入引脚(图10中以a3端和a4端表示)。参照图8，所述频率信号处理电路包括第一逻辑控制芯片u36、第一光电耦合器u39和第二逻辑控制芯片m1，所述第一逻辑控制芯片u36连接所述频率信号输出引脚pb3以接收所述频率调制信号并根据所述频
率调制信号输出第一光信号，所述第一光电耦合器u39的控制端连接所述第一逻辑控制芯片u36以接收所述第一光信号，所述第一光电耦合器u39的电信号输出端连接所述控制芯片u28并输出与所述第一光信号相匹配的第一控制信号。参照图9，所述pwm信号处理电路包括放大器件m2和第二光电耦合器u40，所述放大器件m2的输入端连接所述pwm信号输出引脚以接收所述pwm调整信号并根据所述pwm调整信号输出第二光信号，所述放大器件m2的输出端连接所述第二光电耦合器u40的控制端，所述第二光电耦合器u40的电信号输出端连接所述控制芯片u28并输出与所述第二光信号相匹配的第二控制信号。最后，脉宽输出引脚连接直流输出电路中的输入端(图11中以同样的端$$$26和$$$2611表示)。
[0052]
参照图11，所述直流输出电路包括变压模块、正极输出电路和负极输出电路，所述变压模块的原边连接所述基准电压输入端和所述控制信号输入端，所述变压模块的副边连接所述正极输出电路和所述负极输出电路，所述正极输出电路包括若干个并联连接的第一电容器(以c53、c54、c58、c59、c61和c64)，所述第一电容器的一端作为直流输出电路的正极输出端(以vdd表示)，另一端接地，所述负极输出电路包括若干个并联连接的第二电容器(以c30、c37、c42、c43、c48和c52)，所述第二电容器的一端作为直流输出电路的负极输出端(以vee表示)，另一端接地。所述第一电容器和所述第二电容器附近均设置有多个电路板过孔以适应大电流的情况。
[0053]
值得注意的是，直流输出电路还包括有源吸收电路，有源吸收电路连接于基准电压输入端和所述变压模块之间，用于钳位吸收电压尖峰，防止直流输出电路损坏。
[0054]
在一实施例中，还包括温度采样电路，所述温度采样电路包括热敏电阻，所述热敏电阻设置在所述变压模块上以使所述温度采样电路根据所述变压模块的温度输出温度采样电压，所述控制器根据所述温度采样电压的大小控制所述频率调制信号和/或所述pwm调整信号。通过热敏电阻检测变压模块的温度情况，可以在变压模块温度过高时，直接切断控制器的频率调制信号或者pwm调整信号，也可以两个信号同时切断，从而使得控制信号电路输出的控制信号降低，实现变压模块的降温，避免可调开关电源因温度过高而损坏。
[0055]
本发明实施例通过对直流输出电路输出的直流电压进行采样，并根据采样得到的第一采样电压，调整发送给直流输出电路的控制信号，从而输出相匹配的直流电压，降低可调开关电源的内部能量损耗，从而提高能效比，能够适用于充电桩、大功率可调开关电源和音响系统的功放设备等，大大降低低载和空载时设备的功率，提高能源利用率。
[0056]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。