電子調壓裝置的製作方法
2023-04-29 10:54:01 5
專利名稱：電子調壓裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電子調壓裝置，特別是涉及一種高精度、低幹擾的電子調壓裝置。
背景技術：
在自動控制領域中，大量的設備或系統的功能是通過調整其信號控制埠的輸入電壓幅值，從而改變該設備或系統的輸出參數值。而電子調壓裝置的主要目的正是輸出並調整上述的輸入電壓幅值。現有的電子調壓裝置的電路結構如圖1所示，其中包括由電容與電解電容構成的 EMI (電磁幹擾)濾波單元1，一個三極體控制的開關控制單元2和由電阻和電容構成的積分單元3。如圖1所示。輸入端中輸入可調變脈衝寬度的方波信號，在開關控制器件三極體 21作用下，產生幅度與電源Vcc相關的方波信號，通過電阻31和電容32進行一次積分，從而輸出端得到可調變幅度的調壓信號。現有的電子調壓裝置沒有對輸入的方波信號進行很好的濾波處理，也沒有對輸出信號進行更好的抗幹擾處理，當整個系統裡有電機或其它可能產生很大幹擾的設備時，電路幹擾大、輸出電壓精度低，輸出電壓信號的總諧波含量很大。與此同時，現有電子調壓裝置的驅動能力小，無法實現大量信號的同時輸出。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是為了克服現有技術中電子調壓裝置的電路幹擾大以及輸出電壓精度低的缺陷，提供一種高精度、低幹擾的電子調壓裝置，通過對輸出信號的濾波來減少幹擾，並通過將開關控制信號與電源隔離，提高了電源的品質，從而提高了電壓信號精度。本實用新型是通過下述技術方案來解決上述技術問題的本實用新型提供了一種電子調壓裝置，包括一電磁幹擾濾波單元，用於濾除電源中的幹擾；一開關控制單元，用於根據輸入電壓信號產生開關信號；以及一第一積分單元， 用於調節所述開關信號的幅值；其特點是所述電子調壓裝置還包括一電壓跟隨單元，用於將經過所述第一積分單元調節的開關信號傳送至一第二積分單元；所述第二積分單元，用於調節經過所述第一積分單元調節的開關信號的幅值；所述電壓跟隨單元還用於防止經過所述第一積分單元調節的開關信號與經過所述第二積分單元調節的開關信號的相互串擾。較佳地，所述電壓跟隨單元還用於調節所述電子調壓裝置的負載驅動能力。較佳地，所述第二積分單元還用於將經過所述第一積分單元調節的開關信號濾波。較佳地，所述電壓跟隨單元包括一運算放大器，其中所述運算放大器具有一正向輸入端、一反向輸入端以及一輸出端，所述輸出端與所述第二積分單元電連接，所述輸出端還與所述反向輸入端電連接，所述正向輸入端與所述第一積分單元電連接。[0011]較佳地，所述電壓跟隨單元還包括一第一電阻，所述輸出端通過所述第一電阻與所述反向輸入端電連接。較佳地，所述第二積分單元包括一第二電阻和一第一電容，其中所述第二電阻與所述運算放大器的輸出端電連接，所述第二電阻還通過所述第一電容與地電連接。較佳地，所述第一積分單元包括一第三電阻、一第四電阻以及一第二電容，其中所述運算放大器的正向輸入端通過所述第三電阻與所述開關控制單元電連接，所述正向輸入端還通過所述第二電容與地電連接，所述第三電阻還通過所述第四電阻與地電連接。較佳地，所述開關控制單元包括一晶體三極體、一場效應管、一第五電阻、一第六電阻以及一第七電阻，其中所述晶體三極體具有一基極、一集電極以及一發射極，所述場效應管具有一源極、一漏極以及一柵極，所述發射極與地電連接，所述基極與所述第五電阻電連接，所述集電極通過第六電阻與所述柵極電連接，所述柵極還通過第七電阻與所述源極電連接，所述漏極分別與所述第三電阻和第四電阻電連接，所述源極與所述電磁幹擾濾波單元電連接。較佳地，所述開關控制單元還包括一第八電阻和一第三電容，其中所述第八電阻連接所述基極和發射極，所述第三電容與所述第八電阻並聯連接。較佳地，所述晶體三極體為NPN電晶體，所述場效應管為PMOS管。較佳地，所述電磁幹擾濾波單元包括一電感、一第一電解電容、一第二電解電容、 一第四電容以及一第五電容，其中所述電感的一端通過並聯連接的第一電解電容和第四電容與地電連接，所述電感的另一端通過並聯連接的第二電解電容和第五電容與地電連接， 所述電感的另一端還與所述源極電連接。本實用新型的積極進步效果在於本實用新型的電子調壓裝置對輸入的方波信號進行濾波處理，並通過將開關控制信號與電源的隔離來對輸出信號進行更好的抗幹擾處理，同時減少輸出電壓信號的總諧波含量。與此同時，採用運放來增加電子調壓裝置的驅動能力，從而實現大量電壓信號的同時輸出。
圖1為現有技術中的電子調壓裝置的電路結構圖。圖2為本實用新型的電子調壓裝置的第一實施例的結構框圖。圖3為本實用新型的電子調壓裝置的第二實施例的電路結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖給出本實用新型較佳實施例，以詳細說明本實用新型的技術方案。本實用新型的電子調壓裝置通過採用以電壓跟隨單元，從而將第一積分單元與負載隔離，從而防止負載上的反向串擾，從而較少了對電子調壓裝置的輸出信號的幹擾，保證了輸出信號的準確。所述電子調壓裝置還通過第二積分單元，進一步地調節輸出信號的幅值，與此同時還通過對輸出信號的濾波，減少了幹擾信號。此外，本實用新型的電子調壓裝置還對開關控制單元的進一步地優化，通過將輸入信號與電源隔離，減少電源中的幹擾信號，從而減少了輸入信號中的幹擾對輸出信號的影響。而且，還通過對電磁幹擾濾波單元進一步地優化，提高電源的品質，從而還提高了輸出信號的精度。第一實施例圖2所示為本實用新型的電子調壓裝置的結構框圖，其中包括一電磁幹擾濾波單元1、一開關控制單元2、一第一積分單元3、電壓跟隨單元4以及第二積分單元5。其中所述電磁幹擾濾波單元1用於濾除電源Vcc中的幹擾，從而提高電源的品質， 所述電磁幹擾濾波單元1可以採用L型電磁幹擾濾波電路或π型電磁幹擾濾波電路等等。所述開關控制單元2用於根據輸入電壓信號產生開關信號，本實施例中所述開關控制單元2根據輸入電壓信號的頻率生成相同頻率的方波信號。此外還可以根據積分單元等的需要生成其他種類的電壓信號，例如階梯信號等。所述第一積分單元3用於調節所述輸入電壓信號的幅值，從而生成可調幅值的電
壓信號。此外所述第一積分單元3還可以對輸入電壓信號進行濾波，從而濾除幹擾信號。 進一步地減少輸出信號中的幹擾。所述電壓跟隨單元4用於將所述第一積分單元3產生的電壓信號傳送至所述第二積分單元5的同時，還將所述第一積分單元3產生的電壓信號與所述第二積分單元5產生的電壓信號隔離，從而在保證所述第一積分單元3產生的電壓信號能夠傳輸到所述第二積分單元5的同時，隔離並防止第二積分單元5產生的電壓信號反向串擾到所述第一積分單元3，從而保證了輸出信號的幹擾，從而提高了穩定性。所述第二積分單元5用於進一步地調節所述第一積分單元3產生的電壓信號的幅值並通過Vout輸出至外部設備。此外所述第二積分單元5也可以對輸入電壓信號進行濾波，從而濾除幹擾信號。 進一步地減少輸出信號中的幹擾。本實施例的工作原理如下首先，通過電磁幹擾濾波單元1濾除電源Vcc中的幹擾，然後所述開關控制單元2 根據Vin輸入的信號以及電源Vcc的電壓，輸出開關信號，例如，方波信號。然後，所述第一積分單元3根據所述開關信號輸出可調幅值的電壓信號並對其進行濾波，濾除幹擾對輸出的可調幅值的電壓信號影響。此後，所述電壓跟隨單元4在將所述第一積分單元3產生的電壓信號輸出至第二積分單元5的同時，還將所述第一積分單元3與所述第二積分單元5產生的電壓信號隔離， 從而阻止了所述第二積分單元5產生的電壓信號對所述第一積分單元3的反向串擾，從而減少了幹擾，提高了輸出信號的精度。最後，所述第二積分單元5進一步地調節可調幅值的電壓信號並進行濾波，濾除幹擾後，從Vout輸出所述可調幅值的電壓信號。第二實施例圖3所示為本實用新型的電子調壓裝置的電路結構圖，其中所述電路按功能可分為5個單元，分別為一電磁幹擾濾波單元1、一開關控制單元2、一第一積分單元3、電壓跟隨單元4以及第二積分單元5。其中如圖3所示所述電磁幹擾濾波單元1包括一電感11、兩個電解電容12和13 以及兩個電容14和15，其中所述電感11的一端通過並聯連接的電解電容12和電容14與地電連接，所述電感11的另一端通過並聯連接的電解電容13和電容15與地電連接，所述電感11的一端還與電源Vcc電連接，所述電感11的另一端還與所述PMOS管(P型金屬氧化物半導體場效應電晶體)21的源極電連接。本實施例中採用的是π型電磁幹擾濾波電路，通過調節電解電容12和13以及電容14和15的大小就可以匹配與不同的電源，從而提高電源品質的同時還提高了適用性。此外用戶還可以實際電路結構採用其他類型的電磁幹擾濾波電路。所述開關控制單元2，如圖3所示，包括一 NPN三級管21、一 PMOS管22、一電容23 以及四個電阻M、25J6和27，其中所述NPN三級管21具有一基極，集電極以及一發射極， 所述PMOS管22具有一源極、一漏極以及一柵極，所述發射極與地電連接，所述基極與所述電阻沈電連接，所述集電極通過電阻25與所述柵極電連接，所述柵極還通過電阻M與所述源極電連接，所述漏極分別與所述第一積分單元3的電阻32和33電連接，所述源極與所述電磁幹擾濾波單元1電連接。所述電容23連接所述基極和發射極，所述電容23還與所述電阻27並聯連接。本實施例中開關控制單元2的電阻沈和27對輸入信號進行分壓，然後啟動NPN三級管21，從而降低啟動電壓，有利於減少幹擾。而且電容23也有利於減弱輸入信號對NPN 三級管21基極的幹擾。此外所述開關控制單元2還加入了 PMOS管22，從而使得輸入信號 Vin位於NPN三級管21的基極，線路電源Vcc位於PMOS管22的源極，因此有利於把輸入信號Vin和線路電源Vcc進行隔離，減少它們相互之間的幹擾。此外並聯的電阻27和電容23 還起到對輸入信號的限流和限壓的作用，從而進一步地減少輸入信號對NPN三級管21基極的幹擾。如圖3所示，所述第一積分單元3包括一電容31以及兩個電阻32和33，其中所述電壓跟隨單元4的運算放大器41的正向輸入端通過所述電阻32與所述開關控制單元2電連接，所述正向輸入端還通過所述電容31與地電連接，所述電阻32還通過所述電阻33與地電連接。本實施例中所述電容31和電阻32構成了積分電路，其功能與上述實施例相同，此外所述電阻33與負載匹配，從而達到穩定負載，並進而穩定輸出電流的作用。所述電壓跟隨單元4包括一運算放大器41和一電阻42，其中所述運算放大器41 具有一正向輸入端、一反向輸入端以及一輸出端，所述輸出端與所述第二積分單元5電連接，所述輸出端還通過所述電阻42與所述反向輸入端電連接，所述正向輸入端與所述第一積分單元3電連接。 本實施例中的運算放大器41作為電壓跟隨電路，其功能與上述實施例相同，此處就不再贅述。此外所述運算放大器41還有效的提高了電路的驅動能力。而且，所述電阻42 連接所述輸出端和反向輸入端，從而匹配所述運算放大器41的內部阻抗，穩定所述運算放大器41的輸出。而且用戶還可以根據採用運算放大器的不同採用其他形式的電壓跟隨電路。此外還可以根據採用運算放大器的類型，省略所述電阻42。 所述第二積分單元5包括一電阻52和一電容51，其中所述電阻52與所述運算放大器41的輸出端電連接，所述電阻52還通過所述電容51與地電連接，所述輸出Vout通過電容51與地電連接。本實施例中所述電容51和電阻52構成了積分電路，其功能與上述實施例相同，此處就不再贅述。本實施例的工作原理如下首先電磁幹擾濾波單元1的π型電磁幹擾濾波電路對線路電源Vcc進行濾波處理，而且抑制對開關控制單元2產生的幹擾。然後，開關控制單元2在輸入信號Vin的作用下按照輸入信號Vin的頻率開通或關閉NPN三極體21，從而間接的開啟或關閉PMOS管22，從而產生與輸入信號Vin相同頻率的方波電壓信號。此後，第一積分單元3對產生的方波電壓信號進行積分，並濾波處理，產生可調的電壓信號，與此同時電阻33來穩定電流，從而保證輸出的穩定性。然後，所述電壓跟隨單元4通過運算放大器41對第一積分單元3和第二積分單元 5產生的可調電壓信號進行隔離，防止第二積分單元5可調電壓信號對第一積分單元3的串擾，並增大負載驅動能力。最後，第二積分單元5對電壓跟隨單元4的輸出信號再次進行積分，並再次濾波處理，產生幹擾低、驅動能力大、電壓精度高的可調電壓信號。本實施例的電子調壓裝置的輸出電壓幅度跟隨輸入端方波信號的脈衝寬度成正比變化。輸入的佔空比可調的方波信號和線路電源Vcc經過以上所述各部分單元進行處理，實現了所述電子調壓裝置的低幹擾，輸出電壓信號的總諧波含量小於2%，驅動能力大， 並且輸出電壓信號精度達到0. 5%。雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解， 這些僅是舉例說明，本實用新型的保護範圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本實用新型的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種電子調壓裝置，包括一電磁幹擾濾波單元，用於濾除電源中的幹擾；一開關控制單元，用於根據輸入電壓信號產生開關信號；以及一第一積分單元，用於調節所述開關信號的幅值；其特徵在於，所述電子調壓裝置還包括一電壓跟隨單元，用於將經過所述第一積分單元調節的開關信號傳送至一第二積分單元；所述第二積分單元，用於調節經過所述第一積分單元調節的開關信號的幅值；所述電壓跟隨單元還用於防止經過所述第一積分單元調節的開關信號與經過所述第二積分單元調節的開關信號的相互串擾。
2.如權利要求1所述的電子調壓裝置，其特徵在於，所述電壓跟隨單元還用於調節所述電子調壓裝置的負載驅動能力。
3.如權利要求1所述的電子調壓裝置，其特徵在於，所述第二積分單元還用於將經過所述第一積分單元調節的開關信號濾波。
4.如權利要求1所述的電子調壓裝置，其特徵在於，所述電壓跟隨單元包括一運算放大器，其中所述運算放大器具有一正向輸入端、一反向輸入端以及一輸出端，所述輸出端與所述第二積分單元電連接，所述輸出端還與所述反向輸入端電連接，所述正向輸入端與所述第一積分單元電連接。
5.如權利要求4所述的電子調壓裝置，其特徵在於，所述電壓跟隨單元還包括一第一電阻，所述輸出端通過所述第一電阻與所述反向輸入端電連接。
6.如權利要求4所述的電子調壓裝置，其特徵在於，所述第二積分單元包括一第二電阻和一第一電容，其中所述第二電阻與所述運算放大器的輸出端電連接，所述第二電阻還通過所述第一電容與地電連接。
7.如權利要求4所述的電子調壓裝置，其特徵在於，所述第一積分單元包括一第三電阻、一第四電阻以及一第二電容，其中所述運算放大器的正向輸入端通過所述第三電阻與所述開關控制單元電連接，所述正向輸入端還通過所述第二電容與地電連接，所述第三電阻還通過所述第四電阻與地電連接。
8.如權利要求7所述的電子調壓裝置，其特徵在於，所述開關控制單元包括一晶體三極體、一場效應管、一第五電阻、一第六電阻以及一第七電阻，其中所述晶體三極體具有一基極、一集電極以及一發射極，所述場效應管具有一源極、一漏極以及一柵極，所述發射極與地電連接，所述基極與所述第五電阻電連接，所述集電極通過第六電阻與所述柵極電連接，所述柵極還通過第七電阻與所述源極電連接，所述漏極分別與所述第三電阻和第四電阻電連接，所述源極與所述電磁幹擾濾波單元電連接。
9.如權利要求8所述的電子調壓裝置，其特徵在於，所述開關控制單元還包括一第八電阻和一第三電容，其中所述第八電阻連接所述基極和發射極，所述第三電容與所述第八電阻並聯連接。
10.如權利要求8所述的電子調壓裝置，其特徵在於，所述晶體三極體為NPN電晶體，所述場效應管為PMOS管。
11.如權利要求8所述的電子調壓裝置，其特徵在於，所述電磁幹擾濾波單元包括一電感、一第一電解電容、一第二電解電容、一第四電容以及一第五電容，其中所述電感的一端通過並聯連接的第一電解電容和第四電容與地電連接，所述電感的另一端通過並聯連接的第二電解電容和第五電容與地電連接，所述電感的另一端還與所述源極電連接。
專利摘要本實用新型公開了一種電子調壓裝置，包括一電磁幹擾濾波單元，用於濾除電源中的幹擾；一開關控制單元，用於根據輸入電壓信號產生開關信號；以及一第一積分單元，用於調節所述開關信號的幅值；一電壓跟隨單元，用於將經過所述第一積分單元調節的開關信號傳送至一第二積分單元；所述第二積分單元，用於調節經過所述第一積分單元調節的開關信號的幅值；所述電壓跟隨單元還用於防止經過所述第一積分單元調節的開關信號與經過所述第二積分單元調節的開關信號的相互串擾。本實用新型的電子調壓裝置對輸入的方波信號進行濾波並通過將開關控制信號與電源隔離對輸出信號進行抗幹擾處理，同時採用運放來增加驅動能力，從而實現大量電壓信號的同時輸出。
文檔編號H02M1/12GK202043039SQ20112010622
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月12日 優先權日2011年4月12日
發明者梅澤高, 溫源, 王培 申請人:上海廣茂達光藝科技股份有限公司