专利名称：一种脉冲电源输出电压占空比的数字显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子测量技术领域，尤其涉及一种脉冲电源输出电压占空比的数字显示装置的设计。
背景技术：
近年来，由于电力电子技术的进步，促进了脉冲电源技术的发展，脉冲电源已在环境治理、材料改性、机械加工等诸多领域得到广泛应用，并发挥着重要作用。
占空比是脉冲电源的重要参数之一。在生产实践尤其是科学研究中使用的脉冲电源，其输出电压的占空比大都要根据实验工艺要求进行调节，能及时、准确地获取脉冲电源输出电压的占空比，将提高工作效率，也给使用者带来很大方便。目前，随着各种脉宽调制集成电路可靠性的提高和功能的完善，在脉冲电源中已普遍采用脉宽调制集成电路作为产生脉宽调制信号的核心器件，如TL494、SG3524等。调节这种脉冲电源输出电压占空比的方法是基于脉宽调制集成电路的工作原理，通过调节外接电位器改变脉宽调制集成电路的“补偿端”(也称“休止时间调节端”，TL494的补偿端为4脚，SG3524的补偿端为9脚)电压，使脉宽调制集成电路输出脉冲信号的占空比随之改变，从而改变脉冲电源输出电压的占空比。
公知的获取上述脉冲电源输出电压占空比的方法有1、采用示波器在线测量占空比，但这种方法不方便。
2、采用单片机及相关电路测量占空比，这种方法虽然能以数字显示形式直接显示占空比，但是，由于它需要软件和硬件相互配合，并且由单片机及相关电路组成的装置比较复杂，所以目前很少使用。
3、在用于调节占空比的电位器转轴上固定一个“多圈数码旋钮”，根据“多圈数码旋钮”的示值，并对照标定的“占空比”与“多圈数码旋钮”示值间的关系曲线来得到占空比。
目前主要用第三种方法获取占空比，然而，这种方法毕竟不是以数字显示形式直接显示占空比，所以仍给使用者带来不便，特别是在电位器为非线性的情况下，由于“占空比”与“多圈数码旋钮”示值间的关系曲线呈非线性，将进一步给占空比的获取带来不便和误差。

发明内容
本实用新型的目的是为采用脉宽调制集成电路调节电源输出电压占空比的脉冲电源，提供一种新型且简单的直接显示其输出电压占空比的数字显示装置。
本实用新型的技术方案是一种脉冲电源输出电压占空比的数字显示装置由差动电压放大器和数字电压表等组成。其特征在于用一个差动电压放大器将脉宽调制集成电路的补偿端电压VC转换为在数值上与脉冲电源输出电压占空比D相等的电压，差动电压放大器的输出端与数字电压表的信号输入端相连；在D随着VC的增加而线性减小的情况下，差动电压放大器由运算放大器OP和电阻R1、R2、R3、R4构成，差动电压放大器的反相输入信号为VC，差动电压放大器的同相输入信号为基准电压源VREF1，R2R1=R4R3,]]>并且 在数值上与 的数值相等，基准电压源VREF1的电压等于VC0；在D随着VC的增加而线性增大的情况下，差动电压放大器由运算放大器OP和电阻R7、R8、R9、R10构成，差动电压放大器的同相输信号为VC，差动电压放大器的反相输入信号为基准电压源VREF2，R8R7=R10R9,]]>并且 在数值上与D02VC02-VC01]]>的数值相等，基准电压源VREF2的电压等于VC01。由于差动电压放大器的输出电压在数值上等于脉冲电源输出电压的占空比，因此，数字电压表能直接显示出脉冲电源输出电压的占空比。
本实用新型的效果和益处在于1.以数字显示形式直接给出了脉冲电源输出电压的占空比，它与所述的利用“多圈数码旋钮”示值获取占空比的方法相比，方便、快捷、准确。因为利用“多圈数码旋钮”示值获取占空比的方法，需要借助标定的“占空比”与“多圈数码旋钮”示值间的关系曲线，特别是当用于调节占空比的电位器为非线性时，由于此曲线呈非线性，将进一步给占空比的获取带来不便和误差。
2.以简单的装置实现了脉冲电源输出电压占空比的数字显示，它仅由差动电压放大器和数字电压表组成，它与所述的采用示波器在线测量脉冲电源输出电压占空比和采用单片机及相关电路实现数字显示脉冲电源输出电压占空比的装置相比，电路简单、价格便宜。


图1是脉冲电源输出电压的占空比D与脉宽调制集成电路的补偿端电压VC之间关系的示意图。
图中，图(a)是D随着VC的增加而减小情况下的D与VC之间关系的示意图，线(1)的两个端点的坐标分别为(VC0，0)、(0，D0)；图(b)是D随着VC的增加而增大情况下的D与VC之间关系的示意图，线(2)的两个端点的坐标分别为(VC01，0)、(VC02，D02)。
图2是脉冲电源输出电压的占空比D随着脉宽调制集成电路的补偿端电压VC增加而减小情况下的脉冲电源输出电压占空比的数字显示装置原理图。
图中，R2R1=R4R3,]]>并且 在数值上与 的数值相等；VREF1=R5R5+R6×VCC=VC0.]]>图3是脉冲电源输出电压的占空比D随着脉宽调制集成电路的补偿端电压VC增加而增大情况下的脉冲电源输出电压占空比的数字显示装置原理图。
图中，R8R7=R10R9,]]>并且 在数值上与D02VC02-VC01]]>的数值相等；VREF2=R11R11+R12×VCC=VC01.]]>具体实施方式
以下结合附图，详细叙述本实用新型的最佳实施例。
因为脉宽调制集成电路输出脉宽调制信号的占空比D与其补偿端电压VC之间的关系有两种情况，一种是D随着VC的增加而线性减小，另一种是D随着VC的增加而线性增大。例如，当脉宽调制集成电路采用LT494时，若脉宽调制信号从其内部输出三极管的发射极引出，则D随着VC的增加而线性减小，若脉宽调制信号从其内部输出三极管的集电极引出，则D随着VC的增加而线性增大；当脉宽调制集成电路采用SG3524时，若脉宽调制信号从其内部输出三极管的发射极引出，则D随着VC的增加而线性增大，若脉宽调制信号从其内部输出三极管的集电极引出，则D随着VC的增加而线性减小。
所以，采用脉宽调制集成电路调节电源输出电压占空比的脉冲电源，其输出电压的占空比D与脉宽调制集成电路的补偿端电压VC之间的关系有两种情况，这两种情况分别如图1中图(a)和图(b)所示。
在脉冲电源输出电压的占空比D随着脉宽调制集成电路的补偿端电压VC增加而减小的情况下，根据图1中图(a)给出的D与VC之间关系的示意图，可得到D与VC之间的数学表达式为D=D0VC0×(VC-VC0)]]>(注0≤VC≤VC0)(1)图2给出的在脉冲电源输出电压的占空比D随着VC的增加而减小情况下的脉冲电源输出电压占空比的数字显示装置由差动电压放大器和数字电压表等组成。运算放大器OP和电阻R1、R2、R3、R4构成了差动电压放大器，差动电压放大器的反相输入信号为VC，差动电压放大器的同相输入信号为基准电压VREF1，VREF1由工作电源VCC经电阻R5、R6分压得到，差动电压放大器的输出信号作为数字电压表的输入信号。
由于在图2中，R2R1=R4R3,]]>并且 在数值上与 的数值相等，VREF1=R5R5+R6×VCC=VC0.]]>所以，图2中差动电压放大器输出电压U01的数值可用下式表示U01=-D0VC0×(VC-VC0)]]>(注0≤VC≤VC0)(2)比较式(1)和式(2)，得出在脉冲电源输出电压的占空比D随着VC的增加而减小的情况下，图2中差动电压放大器的输出电压U01在数值上等于脉冲电源输出电压的占空比D。因此，图2所示的装置能以数字显示形式直接给出脉冲电源输出电压的占空比D。
按照上述分析方法，在脉冲电源输出电压的占空比D随着脉宽调制集成电路的补偿端电压VC增加而增大的情况下，根据图1中图(b)给出的D与VC之间关系的示意图，可得到D与VC之间的数学表达式为D=-D02VC02-VC01×(VC01-VC)]]>(注VC01≤VC≤VC02) (3)在脉冲电源输出电压的占空比D随着VC的增加而增大情况下的脉冲电源输出电压占空比的数字显示装置的实施例如图3所示。由运算放大器OP和电阻R7、R8、R9、R10构成的差动电压放大器的同相输入信号为VC，差动电压放大器的反相输入信号为基准电压VREF2，VREF2由工作电源VCC经电阻R11、R12分压得到，差动电压放大器的输出信号作为数字电压表的输入信号。
由于在图3中，R8R7=R10R9,]]>并且 在数值上与D02VC02-VC01]]>的数值相等，VREF2=R11R11+R12×VCC=VC01.]]>所以，图3中差动电压放大器输出电压U02的数值可用下式表示U02=-D02VC02-VC01×(VC01-VC)]]>(注VC01≤VC≤VC02) (4)比较式(3)和式(4)，得出在脉冲电源输出电压的占空比D随着VC的增加而增大的情况下，图3中差动电压放大器的输出电压U02在数值上等于脉冲电源输出电压的占空比D。因此，图3所示的装置能以数字显示形式直接给出脉冲电源输出电压的占空比D。
权利要求1.一种脉冲电源输出电压占空比的数字显示装置，由差动电压放大器和数字电压表等组成，其特征是用一个差动电压放大器将脉宽调制集成电路的补偿端电压VC转换为在数值上与脉冲电源输出电压占空比D相等的电压，差动电压放大器的输出端与数字电压表的信号输入端相连；在D随着VC的增加而线性减小的情况下，差动电压放大器由运算放大器OP和电阻R1、R2、R3、R4构成，差动电压放大器的反相输入信号为VC，差动电压放大器的同相输入信号为基准电压源VREF1，R2R1=R4R3,]]>并且 在数值上与 的数值相等，基准电压源VREF1的电压等于VC0；在D随着VC的增加而线性增大的情况下，差动电压放大器由运算放大器OP和电阻R7、R8、R9、R10构成，差动电压放大器的同相输入信号为VC，差动电压放大器的反相输入信号为VREF2，R8R7=R10R9,]]>并且 在数值上与D02VC02-VC01]]>的数值相等，基准电压源VREF2的电压等于VC01。
2.根据权利要求1所述的脉冲电源输出电压占空比的数字显示装置，其特征还在于基准电压源VREF1和VREF2由工作电源VCC经电阻分压得到。
专利摘要本实用新型属于电子测量技术领域，尤其涉及一种脉冲电源输出电压占空比的数字显示装置，它由差动电压放大器和数字电压表等组成。其特征是用一个差动电压放大器将脉宽调制集成电路的补偿端电压V
文档编号G01R19/00GK2622710SQ0321326
公开日2004年6月30日 申请日期2003年5月22日 优先权日2003年5月22日
发明者戚栋, 王宁会, 林国强, 丁振峰, 夏元化 申请人:大连理工大学