一种用于电控系统的在线可调直流低压电源

技术领域

本发明涉及一种用于电控系统的在线可调直流低压电源，该电源主要用于电控系统中控制器、传感器、执行机构等部件的供电，属于电子领域。

背景技术

电源是电控系统中为系统提供功率最重要的装置之一。目前电源可分为固定输出电源和可调输出电源两大类。控制系统常用的直流低压电源为24V、12V、5V和3.3V电源。固定输出电源通常通过电源转换芯片将电压转化为上述电压之一。可调输出电源通常在一定范围内输出可调节的电压值。但是可调输出电源通常预先手动调节输出电压值，不能在线调节输出电压值，对于需要实时调节电压的情况，应用受限。

发明内容

本发明目的在于提供一种在线可调直流低压电源。该电源输入5V-40V电压，输出在线可实时调节3V-36V电压。

本发明的技术方案为：一种用于电控系统的在线可调直流低压电源，包括通用控制器、数字电位器芯片和电平转换模块；其中，

所述通用控制器与数字电位器芯片连接，通用控制器实时控制数字电位器芯片的三个引脚电平的高低进而控制数字电位器芯片电阻值增加、减小或进行电阻值保存；

电平转换模块与数字电位器芯片连接，电平转换模块根据数字电位器芯片的电阻值实时调节输出电压值。

所述通用控制器由3.3V或5V供电，含有3个以上能够输出5V和0V的引脚；所述数字电位器芯片由3.3V或5V供电，调节输出40欧姆-10K欧姆范围内电阻。

所述电平转换模块包含电平转换芯片和周边电路，周边电路包括输入滤波电路、旁路调节电路、电流续流电路、分压网络电路、输出滤波电路；所述输入滤波电路分别连接输出滤波电路、旁路调节电路，输出滤波电路还经过电平转换芯片后连接至输出滤波电路，分压网络电路分别连接数字电位器芯片、输出滤波电路。

所述输入滤波电路由电容C1、电容C3并联组成，电容C3的正端连接5V-40V的输入电源，负端接地。

所述旁路调节电路为电容C2，其两端分别连接电平转换芯片。

所述电流续流电路为二极管Q1，其一个管脚连接电平转换芯片，另外两个管脚接地。

所述分压网络电路包括与电平转换芯片、数字电位器芯片连接的电阻R1，电阻R1另一端连接输出滤波电路。

所述输出滤波电路包括电感L1连接由电容C4、电容C5组成的并联电路；电容C4正端连接可调电压输出，负端接地。

所述电容C1、电容C2、电容C5为陶瓷电容；所述电容C3、电容C4为电解电容。

所述电平转换芯片能够将5V-40V输入电压转化为3V-36V输出电压，且输出电压低于输入电压。

本发明的有益效果为：解决常规电源不能在线调节输出电压的问题，通过通用控制器能够在线实时控制输出电压值。输出电流最大6A，转换效率82％以上，能够满足常见的低压控制系统供电需求。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的通用控制器与数字电位计连接电路图；

图3是本发明实施例的数字电位计与电平转换模块连接电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明的目的，但不用来限定本发明的范围。

参照附图1是在线可调直流低压电源结构示意图。

通用控制器和数字电位器芯片2由3.3V或5V供电，电平转换模块3将5V-40V输入电压转化为3V-36V输出电压。通用控制器1与数字电位器芯片2连接，数字电位器芯片2和电平转换模块3连接。电平转换模块3输出可调电压。

图2是通用控制器与数字电位计连接电路图。

数字电位器芯片2的X9C103的8号引脚VCC连接3.3V或5V电源；数字电位器芯片2的X9C103的4号引脚VSS连接地。通用控制器1的GPIO1引脚连接数字电位器芯片2的X9C103的1号引脚INC；通用控制器1的GPIO2引脚连接数字电位器芯片2的X9C103的2号引脚U/D；通用控制器1的GPIO3引脚连接数字电位器芯片2的X9C103的7号引脚CS。

当CS为低电平，U/D为高电平，INC为下降沿时，数字电位器芯片2的X9C103的5号引脚VW和6号引脚VL之间电阻值增大；当CS为低电平，U/D为低电平，INC为下降沿时，数字电位器芯片2的X9C103的5号引脚VW和6号引脚VL之间电阻值减小；当INC为高电平，U/D为高电平或低电平，CS为上升沿时，数字电位器芯片2的X9C103在内部存储当前电阻值；当CS为高电平；INC和U/D为高电平或低电平时，数字电位器芯片2的X9C103保持当前电阻值不变。

图3数字电位计与电平转换模块连接电路图。

电容C3为470uF/50V电解电容，正极连接5V-40V输入电源，负极接地。电容C1为0.1uF/50V陶瓷电容，两端分别连接5V-40V输入电源和地。电容C2为0.1uF/50V陶瓷电容，一端连接电平转换芯片XL4016的5号引脚VIN，另一端连接电平转换芯片31的XL4016的4号引脚VC。二极管Q1为MBR1545的1号和3号引脚接地，2号引脚连接电平转换芯片XL4016的3号引脚SW。电感L1为47uH功率电感，一端连接电平转换芯片31的XL4016的3号引脚SW，另一端连接可调电压输出。电阻R1阻值为10K欧姆，一端分别连接电平转换芯片31的XL4016的2号引脚FB、数字电位器芯片2的X9C103的5号引脚VW，另一端连接可调电压输出端。电容C5为0.1uF/50V陶瓷电容，两端分别连接可调电压输出和地。电容C4为470uF/50V电解电容，正极连接可调电压输出，负极接地。电平转换芯片31的XL4016的1号引脚GND接地，5号引脚VIN连接5V-40V输入电源。数字电位器芯片2的X9C103的6号引脚VL接地，3号引脚悬空不连接。

电容C1和C3为输入滤波电容，组成输入滤波电路31。电容C2为电压调节旁路电容，组成旁路调节电路33。二极管Q1为续流二极管，组成电流续流电路34。电感L1为输出滤波电感，电容C4和C5为输出滤波电容，组成输出滤波电路36。电阻R1为分压网络电阻，分别连接数字电位器芯片2和电平转换芯片31。

该电源整体工作方式为：数字电位器芯片2与通用控制器1一起由3.3V或5V供电。电平转换模块3能够将5V-40V输入电压转化为3V-36V输出电压，输出电压低于输入电压。通用控制器1含有3个以上能够输出5V和0V的引脚。数字电位器芯片2能够调节输出40欧姆-10K欧姆范围内电阻。通用控制器1通过控制数字电位器芯片2的三个引脚电平的高低实时控制数字电位器芯片2的电阻值增加、减小或进行电阻值保存。电平转换模块3根据数字电位器芯片2的电阻值实时控制输出期望的电压值。

数字电位器芯片2的X9C103的电阻值存储后，下次重新上电启动时以上次存储的电阻值为准，如果没有进行电阻值存储，则以芯片的初始电阻值为准。调节数字电位器芯片2的X9C103电阻时，X9C103的1号引脚INC每个下降沿，数字电位器芯片2的X9C103的5号引脚VW和6号引脚VL之间电阻值增大或减小101欧姆。数字电位器芯片2的X9C103最小阻值为40欧姆，最大阻值为10K欧姆。

该电源为降压电源，需要保证输入电压高于输出电压。可调电压输出值由电阻R1的阻值和数字电位器芯片2的X9C103的阻值决定。计算公式为：

U＝1.25×(1+R

式中R