一種可控開關電源系統的製作方法

2023-05-02 06:20:51 1

本實用新型涉及開關電源、嵌入式系統領域，特別是一種可控開關電源系統，它能將外部輸入的一定電壓轉換成輸出可調的電壓。

背景技術：

開關電源是利用現代電力電子技術，控制場效應管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈衝寬度調製（PWM）控制IC 和MOSFET構成。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術也在不斷地創新。目前，開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源方式。

嵌入式系統的核心是由一個或幾個預先編程好以用來執行少數幾項任務的微處理器或者單片機組成。從20世紀七十年代單片機的出現到各式各樣的嵌入式微處理器，微控制器單元的大規模應用，嵌入式系統已經有了近30年的發展歷史。進入20世紀90年代，嵌入式技術全面展開，目前已成為通信和消費類產品的共同發展方向。嵌入式設備具有自然的人機互動界面，GUI屏幕為中心的多媒體界面給人很大的親和力。手寫文字輸入、語音撥號上網、收發電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效。在通信領域，數位技術正在全面取代模擬技術。因此，嵌入式系統技術具有非常廣闊的應用前景，其應用領域可以包括：工業控制、交通管理、信息家電、家庭智能管理等等。

現有的普通開關電源沒有與嵌入式微控制器結合，大都只起到一個電壓轉換的功能，功能比較單一，輸出電壓固定不可調，並且缺少電路保護措施。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有技術的不足而提出的一種可控開關電源系統，實現了固定輸入電壓，可調輸出電壓，並實時顯示的功能。鋰離子電池可以使系統在無外部電源的情況下正常功能，必要時可用作移動電源。將微控制器與開關電源結合在一個系統中，就有了普通開關電源所沒有的優勢。系統將擁有人機界面友好，安全監測方便，輸出控制靈活等特點，相比傳統開關電源更加「智能」。

本實用新型的目的是這樣實現的：

一種可控開關電源系統，該系統包括：電源模塊、微控制器單元、升降壓電路、充電電路、鋰離子電池、電流檢測模塊及繼電器，所述電源模塊分別連接微控制器單元、充電電路、鋰離子電池及繼電器；微控制器單元分別連接升降壓電路、充電電路、鋰離子電池、電流檢測模塊及繼電器；升降壓電路分別連接電流檢測模塊及繼電器；充電電路分別連接鋰離子電池及電流檢測模塊；鋰離子電池連接繼電器；電流檢測模塊連接升降壓電路。

所述微控制器單元為基於Cortex™-M3 ARM內核的STM32。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型的系統實現了固定輸入電壓，可調輸出電壓，並實時顯示的功能。

2、本實用新型的系統擁有人機界面友好，安全監測方便，輸出控制靈活等特點。

3、本實用新型的系統包括鋰離子電池，可以使系統在無外部電源的情況下正常功能，必要時可用作移動電源。

附圖說明

圖1為本實用新型結構框圖；

圖2為本實用新型實施例1結構框圖；

圖3為本實用新型升降壓電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進行詳細描述。

參閱圖1，本實用新型包括：

電源模塊1，外部電源輸入接口並包括電源晶片，有穩定輸出的3.3V和5V電壓，分別為微控制單元和繼電器模塊供電；

微控制器單元2，與電源模塊1連接，用於控制PWM輸出，AD採樣，LCD顯示，預設輸出電壓以及繼電器切換，檢測電池兩端電壓，防止過充和過放，檢測電路電流，保證電路安全；

升降壓電路3，與微控制器單元2連接，用於DC-DC變換，穩定的輸出預設的電壓值；

充電電路4，與電源模塊1和微控制器單元2連接，用於外部輸入電源對鋰離子電池充電；

鋰離子電池5，與電源模塊1、微控制器單元2和充電電路4連接；當無外部電源輸入時，由微控制器單元控制繼電器切換，由電池為系統供電；

電流檢測模塊6，與微控制器單元2、升降壓電路3和充電電路4連接，用於檢測電池充電電流和DC-DC變換電路的電流；

繼電器7，與電源模塊1、微控制器單元2、升降壓電路3和鋰離子電池5連接，將升降壓電路的供電在外部電源和電池之前進行切換。

實施例1

參閱圖2，當外部電源C存在時，外部電源C接入電源模塊1，電源模塊1中為微控制器單元2和繼電器7供電。外部電源C通過充電電路4給鋰離子電池5充電，微控制器單元2的AD採樣鋰離子電池5兩端電壓，若鋰離子電池5沒有達到終止充電電壓，則保持充電狀態，反之，則由微控制器單元2關閉PWM波的輸出，使得充電電路4停止工作。外部電源C通過繼電器7給升降壓電路3供電，並由微控制器單元2輸出PWM波給升降壓電路3，從而輸出可調電壓。通過調整PWM波的佔空比，使得輸出電壓能在一定範圍內可調。微控制器單元2的AD採樣升降壓電路3的輸入電壓（就是外部電源）和輸出電壓來確定升降壓電路3工作在降壓模式還是升壓模式。電流檢測模塊6檢測充電電路4和升降壓電路3中的電流，通過微控制器單元2的控制，實時顯示在LCD屏上。升降壓電路3的輸出電壓，也可通過微控制器單元2的控制，實時顯示在LCD屏上。

實施例2

參閱圖1，當外部電源C不存在時，鋰離子電池5給電源模塊1供電。微控制器單元2控制繼電器7將升降壓電路3的供電由外部電源C切換到鋰離子電池5，使鋰離子電池5為升降壓電路3供電。微控制器單元2的AD採樣鋰離子電池5兩端電壓，若鋰離子電池5達到終止放電電壓，則由微控制器單元2關閉PWM波的輸出，使得升降壓電路3停止工作，從而使鋰離子電池5不再放電。此時充電電路4不工作。其餘工作原理與實施例1相同，只是在確定升降壓電路3工作在降壓模式還是升壓模式時，微控制器單元2的AD採樣的輸入電壓為鋰離子電池5兩端的電壓。

參閱圖3，為升降壓電路3的原理圖。其中降壓電路由場效應管Q1、電感L1、二極體D2、電容CAP、負載RL作為核心元件構成；工作在降壓模式時，從A向電路內輸入PWM波，從B向電路內輸入低電平使場效應管Q2截止。升壓電路由場效應管Q2、電感L1、電阻R1、二極體D1、電容CAP、負載RL構成；工作在升壓模式時，從A向電路內輸入低電平使場效應管Q1導通，從B向電路內輸入PWM波。降壓和升壓電路分別使用各自的核心場效應管Q1和Q2、二極體D2和D1；而共用儲能電感L1、充電電容CAP、負載RL器件。