用于将直流电源转换为脉冲电源的转换模块的制作方法

2026-08-28 07:22:25

　　本专利针对现有直流加脉冲电源成本高、脉冲频率和占空比调节范围有限的问题，提出一种低成本转换模块。通过频率调节器、占空比调节器与中央处理器协同控制低阻高流场效应管，实现直流电源到脉冲电源的高效转换，支持频率和占空比的宽范围调节（可从直流到任意频率和占空比），并具备实时显示功能，满足精密测试需求。

　　本实用新型属于供电电源装置技术领域，涉及一种用于将直流电源转换为脉冲电源的转换模块。

　　目前市场上公知的电源供应器分成两部分，分别是直流电源和直流加脉冲电源两种。其中的直流电源技术比较成熟，国内外市场没有太大的差别。但是直流电源上面一旦带有脉冲电源功能，即直流加脉冲电源，其价格就会比单纯的直流电源抬高好几倍，目前本领域特别是国内市场还没有很优秀的解决方案来实现使直流电源带有脉冲电源的功能，即使少有的一些可以带有这项功能的产品，在实用上也是很不尽如人意的，比如输出的脉冲频率太低、占空比的可调范围太窄等等，造成当今市场上脉冲电源的短缺，且成本居高不下， 无法满足用户越来越复杂而精密的测试要求。另一方面，目前脉冲电源越来越多地被运用到电镀、工业废气处理、脉冲电解污水处理、产生高功率带电粒子束、电弧焊接、电火花(放电)加工、静电除尘、臭氧的制取等行业，但由于脉冲电源价格较高的原因，致使这些行业的生产成本也随之走高。

　　实用新型内容本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，进而提供一种结构简单、成本低、使用方便的用于将直流电源转换为脉冲电源的转换模块，以使之满足更多的测试要求。为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的所提供的直流电源转换为脉冲电源的转换模块由频率调节器、占空比调节器、模数转换电路、中央处理器、显示模块、 低阻高流场效应管组成，频率调节器和占空比调节器的输出端分别经模数转换电路接至中央处理器的输入端，中央处理器的显示输出端和控制输出端分别接至显示模块输入端和低阻高流场效应管的控制输入端，低阻高流场效应管的直流输入端与外部直流电源的输出端连接。具体实施中，根据上述技术方案设计的转换模块主要是搭配直流电源来使用，将直流电源的输出接入该模块的直流输入端(即低阻高流场效应管的直流输入端)，通过频率调节和脉宽调节后在脉冲输出端(即低阻高流场效应管的输出端)得到符合使用者要求的脉冲电源信号。本实用新型技术方案的提出较好地解决了本领域目前存在的脉冲电源短缺和降低成本两个问题，另外就是提供了输出脉冲的频率和占空比的可调节范围，使之满足更多的测试要求，其具有的有益效果主要包括一、整个转换模块的体积可以做的很小；二、产品的价格低；三、该转换模块的频率和占空比的调节范围很宽，可以从零频率即直流调节到任意频率和任意占空比的脉冲；[0009]四、该转换模块的频率和占空比的值可实时显示，从而完成对输出参数的实时监控；五、该转换模块输出脉冲的最大值和直流源的最大值相等，可实现脉冲源的峰峰值与直流输出值的跟随，从而可以通过调节直流的幅值来实现脉冲的峰峰值的改变；六、该转换模块与目前市场有售的直流电源供应器配合使用即可实现高性能的脉冲电源输出功能。

　　附图是本实用新型一个具体实施例的工作原理图。图中各标号名称为1-频率调节器，2-占空比调节器，3-模数转换电路，4-中央处理器，5-显示模块，6-电源和同步时钟输入，7-直流电源输入，8-低阻高流场效应管，9-脉冲电源输出。

　　参见附图，本实用新型所述的用于将直流电源转换为脉冲电源的转换模块由频率调节器1、占空比调节器2、模数转换电路3、中央处理器(CPU)4、显示模块5、低阻高流场效应管8组成。在联接结构中，频率调节器1和占空比调节器2的输出端分别经模数转换电路3接至中央处理器4的输入端，中央处理器4的显示输出端和控制输出端分别接至显示模块5输入端和低阻高流场效应管8的控制输入端，低阻高流场效应管8的直流输入端与外部直流电源的输出端连接。以下对组成该转换模块的主要构件加以分别说明。a、频率调节器——此部分用模数转换电路(此电路可采用型号为AD7810的模数转换IC)实现，若为8位模数转换则分成256级，若为10位模数转换则分成IOM级(每级之间代表1kHz，即Pulse OUT的频率改变是以IKHz为单位进行变动的，当然具体的可以根据需要进行设定)。模数转换IC的输入端以可调变阻器来实现(当然该可调变阻器越精密越好)。其工作原理是可调变阻器的可调端电压值通过模数转换电路3被转换成数字信号，该转换的数字信号经过CPU的读取、判别后根据软件预先设定的值通过控制端输出相应频率的脉冲信号，在该脉冲信号的控制之下低阻高流场效应管8也会相应的一开一合， 从而使得直流电源信号通过场效应管8后也会变成相应频率的脉冲信号。b、占空比调节器——此部分亦用模数转换电路(此电路可采用型号为AD7810的模数转换IC)实现，只需要一个8位的模数转换器件即可实现占空比从到100%的变换 (8位可分256级，将2级并作1级，这样共有1 级，将其中的28级忽略掉即可实现100级的变换，当然这是由软件来实现的)。模数转换器件的输入端以可实现占空比调节的可调电阻器来实现(当然该可调变阻器越精密越好)。其工作原理是可调变阻器的可调端电压值通过模数转换电路3被转换成数字信号，该转换的数字信号经过CPU的读取、判别后根据预先设置的值通过控制端输出相应占空比的脉冲信号，在该脉冲信号的控制之下低阻高流场效应管8也会相应的跟随该占空比进行变化，从而使得直流电源信号通过场效应管后也会变成相应占空比的脉冲电源信号。C、显示模块——显示模块采用IXD或LED数码管，由软件来控制，用于显示频率值和占空比值。其工作原理是CPU将读取到的模数转换数据经过处理再转换成显示模块能显示的数据将相应的频率和占空比数据显示出来。d、低阻高流场效应管——该场效应管是一个受控的、只有开关两种状态的场效应管，如采用TPS40055场效应管。场效应管开的时候直流电源可以经过，关的时候直流电源就被阻止通过。其工作原理是低阻高流场效应管的栅极G是受控端，漏源DS的通断跟随栅极G的变化而变化，当该通道是N沟道的场效应管时，漏源DS的通断跟栅极G的变化相反，当该通道是P沟道的场效应管时，漏源DS的通断跟栅极G的变化相同。具体结构上，为了减少外部直流电源信号在该系统的损失，该场效应管的内阻越小越好，同时为了减小该场效应管的内阻，栅极G的需加一个上拉电阻，由此获得的上拉电压则是越高越好(但该电压不能超过CPU的供电电压，否则会造成电流倒灌进CPU造成系统工作的异常)。同时为了实现高频率的脉冲电源，就需要选择反应比较迅速的场效应管。e、直流电源输入和脉冲电源输出——直流电源输入是外部直流电源的输入端，脉冲电源输出是外部直流电源信号经过该系统后输出的符合使用者要求的脉冲信号。f、电源和同步时钟输入——此部分结构为整个系统提供电源以及为CPU提供工作所需的同步时钟。g、中央处理器(CPU)——CPU是整个系统的心脏，担负着三个功能的任务，分别是 ①、读取前端的模数转换值，也即使用者希望的调节值；②、显示频率和占空比值；③、控制输出脉冲电源的频率和占空比。本实用新型所述的中央处理器可用单片机(如51单片机) 轻易地实现。设计结构上需要对CPU各IO 口进行合理分配，如果CPU的IO 口不够用，建议模数转换部分用串行的模数转换器件，显示部分采用扫描的显示方式。

　　权利要求1. 一种用于将直流电源转换为脉冲电源的转换模块，其特征在于由频率调节器(1)、 占空比调节器O)、模数转换电路(3)、中央处理器0)、显示模块(5)、低阻高流场效应管 ⑶组成，频率调节器⑴和占空比调节器⑵的输出端分别经模数转换电路⑶接至中央处理器的输入端，中央处理器的显示输出端和控制输出端分别接至显示模块(5) 输入端和低阻高流场效应管(8)的控制输入端，低阻高流场效应管(8)的直流输入端与外部直流电源的输出端连接。

　　专利摘要本实用新型涉及一种用于将直流电源转换为脉冲电源的转换模块，由频率调节器、占空比调节器、模数转换电路、中央处理器、显示模块、低阻高流场效应管组成，频率调节器和占空比调节器的输出端分别经模数转换电路接至中央处理器的输入端，中央处理器的显示输出端和控制输出端分别接至显示模块输入端和低阻高流场效应管的控制输入端，低阻高流场效应管的直流输入端与外部直流电源的输出端连接。本实用新型所述的转换模块主要是搭配直流电源来使用，将直流电源的输出接入该模块的直流输入端，通过频率调节和脉宽调节后在脉冲输出端得到符合使用者要求的脉冲电源信号。

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