CN104143906A - 用于移动式无线通信设备的中功率电源模件 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种用于移动式无线通信设备的中功率电源模件,包括有输入保护电路1,反激式DC/DC变换电路2,推挽式DC/DC变换电路3,降压式DC/DC变换电路4相结合构成一个整体。输入保护电路包括浪涌抑制电路11,反接保护电路12,欠压保护电路13,过流及过压保护电路14;反激式DC/DC变换电路包括脉宽调制及限流电路21,反激变压器绕组22;推挽式DC/DC变换电路包括脉宽调制及限流电路31,推挽式变压器绕组32。采用单个芯片做过流、过压、欠压保护,使保护电路简单有效;采用低压差线性稳压器进一步稳压,减小对其它模件的干扰,具有设计合理、电压输出稳定、电磁兼容性好、电源转换效率高、可靠性高等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源模件,特别是一种用于移动式无线通信设备的中功率电源模件。
背景技术
随着无线通信技术近年来的飞速发展,无线通信设备正朝着性能更加优越,功能更加多样化,体积更加小型化的方向不断进步,同时对其可靠性和电磁兼容性的要求也越来越高,而设备中的供电电源性能的优劣,直接影响着整个通信设备的关键性能指标、可靠性以及电磁兼容能力,所以电源在无线通信设备中的地位是不容忽视的。
发明内容
本发明的目的就是为了适应无线通信设备的技术发展,而提供的一种电压输出稳定、对其它模件干扰小、电磁兼容性好、电源转换效率高的用于移动式无线通信设备的中功率电源模件。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种用于移动式无线通信设备的中功率电源模件,包括有输入保护电路1,反激式DC/DC变换电路2,推挽式DC/DC变换电路3和降压式DC/DC变换电路4,共4部分相结合构成一个整体,其中:
所述输入保护电路1,又包括浪涌抑制电路11,反接保护电路12,欠压保护电路13,过流及过压保护电路14;用以抑制浪涌电压,为电路提供反极性保护,在输入电压过压、欠压或过流与短路时切断供电以防止可能发生的器件损坏,确保正常供电;
所述反激式DC/DC变换电路2,又包括脉宽调制及限流电路21,反激变压器绕组22;用以产生电路所需的4路电压即Vo1、Vo2、Vo3、Vo4;
所述推挽式DC/DC变换电路3,又包括脉宽调制及限流电路31,推挽式变压器绕组32;用以产生电路所需的1路电压即Vo5;
所述降压式DC/DC变换电路4,又包括BUCK拓扑降压电路41;用以产生电路所需的1路电压即Vo6。
本发明的基本设计思想包括三个方面:输入保护电路设计、DC/DC变换电路设计和电磁屏蔽及结构工艺设计。
1、输入保护电路设计:设置一级电压浪涌抑制器和反接保护电路,消除输入浪涌尖峰对模件的干扰;选用LTC4356-3进行输入的过压、欠压、过流保护。过压、欠压及过流的值均可设置。当出现过流或短路时,可关断芯片输出,排除故障后,重新上电可正常输出。
反接保护采用在外部负极同电源模件的地信号串接NMOSFET的方式,在实现反接功能的同时,巧妙的解决了通信设备外部及内部的地信号隔离问题,在处于供电正负极反接条件下,设备不上电,同时外部供电系统依然能正常工作。
2、DC/DC变换电路设计:包括反激式DC/DC变换电路、推挽式DC/DC变换电路、降压式DC/DC变换电路。选用UC2845 电流型PWM控制芯片搭建反激多路DC/DC变换器,工作频率可人为调整,为通信设备供给多种直流电压。该系统具有快速瞬态响应及高可靠性,同时具有高电压输出精度和内置限流保护功能;选用LT1129IST5对反激式DC/DC变换电路的一路重要的输出辅助输出进一步稳压,稳定电压的同时亦减小反激式DC/DC变换电路的输出对其它模件的干扰;选用另一款电流型PWM控制芯片UC2825,搭建一路推挽式DC/DC变换电路,可为设备提供一路负载耗流重的负电压输出,该模式体积小,效率高,功率器件的承受的应力轻;选用LT1074降压式DC/DC变换器,该变换器工作频率为100kHz,输入输出共地,可以提供输出电压10~20V,且高达5A电流输出能力,保证通信设备主供电的使用需要。
3、电磁屏蔽及结构工艺设计:在整体设计上,结合实践经验和工艺方法,在模件侧面上安装有经过仿真热设计的有效散热块,对模件上功耗较大的功率器件进行散热处理。在整体安装和印制板信号连接上采用最佳屏蔽隔离、接地、去耦和滤波等措施,防止信号辐射、串扰;选用TDK RM型磁芯绕制变压器,在保证低电磁辐射的前提下,提高散热性能;选用低功耗工业极集成电路、晶体管器件,严格筛选,进行限额配比使用,提高容差设计水平;同时采用表面贴装技术和多层印制板技术,从而有效的提高技术性能指标。
本发明的工作过程是:电源模件由外部输入直流电压VIN(20~30V)经过LT4356-3检测输出产生跟随VOUT直流输出,同时完成过压、过流和反接保护,VOUT经滤波后作为其他DC/DC的输入,分别产生200V、15V、5V、-15V、3.3V、12.5V即Vo1、Vo2、Vo3、Vo4、Vo5、Vo6共6路电压输出,为通信设备其他各模件供电。
总之,本发明采用单片芯片实现欠压、过压及过流保护,是保护电路简单可靠;使用场效应管做反接保护,使电源模件的输入地和输出地隔离;采用推挽式DC/DC变换电路为设备提供一路负载耗流重的负电压输出;采用反激多路DC/DC变换器为轻载电压供电,对比较重要的供电电压,使用低压差线性稳压器进一步稳定输出电压,同时减少对其它模件的干扰;对每一路输出电压均做π型滤波处理以减小纹波干扰;对于消耗功率较大的器件,散热片扩大其散热面积,提高工作的可靠性。通过以上措施,实现了一种可供移动式无线通信设备使用的中功率电源模件,具有具有设计合理、电压输出稳定、电磁兼容性好、电源转换效率高、可靠性高等特点。
附图说明
图1本发明原理框图
图2本发明整体结构示意图
图中符号说明:
1是输入保护电路,
2是反激式DC/DC变换电路,
3是推挽式DC/DC变换电路,
4是降压式DC/DC变换电路。
11是浪涌抑制电路,
12是反接保护电路,
13是欠压保护电路,
14是过流及过压保护电路,
21是脉宽调制及限流电路,
22是反激变压器绕组
31是脉宽调制及限流电路
32是推挽式变压器绕组。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示,为本发明具体实施例。
结合图1和图2可见:本发明包括有输入保护电路1,反激式DC/DC变换电路2,推挽式DC/DC变换电路3,降压式DC/DC变换电路4,共4部分相结合构成一个整体,其中:
所述输入保护电路(1),又包括浪涌抑制电路(11),反接保护电路(12),欠压保护电路(13),过流及过压保护电路(14),电源保护芯片U1;且:
外部电源正负极(VIN、GND_IN)通过引线端子接入电源模件,瞬态抑制管D1、电阻R1、R3 、R4、稳压二极管D3的负极与电源保护芯片U1的第5脚相连接,接到电源正极;
场效应管V1的漏极与瞬态抑制管D1相连接,接电源的负极;
场效应管V1的栅极与电阻R1、稳压二极管D2的负极相连接;
场效应管V1的源极、稳压二极管D2的正极与电阻R2相连接,接到地;
电阻R2、稳压二极管D3的正极与电源保护芯片U1的第6脚相连接;
电阻R3、场效应管V2的漏极与电源保护芯片U1的第4脚相连接;
场效应管V2的栅极与电源保护芯片U1的第3脚相连接;
电阻R4与电源保护芯片U1的第1脚相连接;
电源保护芯片U1的第1脚经过电阻R5接到地。
所述反激式DC/DC变换器电路(2),又包括脉宽控制及限流电路(21),反激变压器绕组(22),脉宽控制芯片U2,低压差线性稳压芯片U3,场效应管V3;且:
反激变压器T1的第1、2脚与场效应管V2的源极相连接;
反激变压器T1的第5、6脚与场效应管V3的漏极相连接;
场效应管V3的栅极与脉宽控制芯片U2的第6脚相连接;
场效应管V3的源极、电阻R6与脉宽控制芯片U2的第3脚相连接,电阻R6的另一端接地;
反激变压器T1的第8脚与二极管D4的正极相连接;
反激变压器T1的第9脚与二极管D5的正极相连接;
反激变压器T1的第10脚与二极管D6的正极相连接;
反激变压器T1的第11脚与二极管D7的负极相连接;
二极管D4的负极与储能电容C1相连;
二极管D5的负极与储能电容C2相连;
二极管D6的负极、储能电容C3与低压差线性稳压器相连;
二极管D7的正极与储能电容C4相连;
储能电容C1、C2、C3、C4的另一端接地。
所述推挽式DC/DC变换电路(3),又包括脉宽控制及限流电路(31),推挽式变压器绕组(32),脉宽控制芯片U4,场效应管V4、V5,二极管对D8;且:
推挽变压器T2的第5、6脚与场效应管V2的源极相连接;
推挽变压器T2的第1、2脚与场效应管V4的漏极相连接;
推挽变压器T2的第3、4脚与场效应管V5的漏极相连接;
场效应管V4的栅极与脉宽控制芯片U4的第11脚相连接;
场效应管V5的栅极与脉宽控制芯片U4的第14脚相连接;
场效应管V4的漏极、V5的漏极、电阻R7与脉宽控制芯片U4的第9脚相连接电阻R7的另一端接地;
推挽变压器T2的第7、8脚与二极管对D8的第2脚相连接;
推挽变压器T2的第11、12脚与二极管对D8的第3脚相连接;
二极管对D8的第1脚经过电感Le1到地;
推挽变压器T2的第9、10脚与储能电容C5相连,储能电容C5的另一端接地。
所述降压式DC/DC变换电路(4),又包括降压式DC/DC变换芯片U5;且:
降压式DC/DC变换芯片U5的第1脚、电容C7与场效应管V2的源极相连接,电容C7的另一端接地;
二极管D9的负极、降压式DC/DC变换芯片U5的第2脚经过电感Le2与电阻R8,储能电容C6相连接;
降压式DC/DC变换芯片U5的第5脚与电阻R8经过电阻R9与地相连接;
二极管D9的正极与储能电容C6相连接至地。
值得说明的是,本发明选用的主要元器件型号依次为:D1为SMAJ48CA,D2为MMSZ5243BT1,D3为MMSZ5250BT1,D4为1N4973,D5为MBRS1100T3,D6为MBRS140T3,D7为MBRS1100T3,D8为DSSK28-0045B,D9为MBRD835L,V1为IRFB4110ZGPBF,V2为IRFB4110ZGPBF,V3为IRF540NS,V4为FQP46N15,V5为FQP46N15,U1为LT4356IMS-3,U2为UC2845BD1,U3为LT1129IST5,U4为UC2825DW,U5为LT1074IT7,其余为工业级元器件及精工加工自制件。
以上实施例,仅为本发明的的较佳实施而已,用以说明本发明的技术特征和可实施性;同时以上描述,对于熟知本技术领域的专业人士应可明了并加以实施,因此,其它在未脱离本发明所揭示的前提下所完成的等效的改变或修饰,均应包含在本发明的权利要求范围之内中。
Claims (4)
1.一种用于移动式无线通信设备的中功率电源模件,包括有输入保护电路(1),反激式DC/DC变换电路(2),推挽式DC/DC变换电路(3),降压式DC/DC变换电路(4)相结合构成一个整体,其特征是:所述输入保护电路(1),又包括浪涌抑制电路(11),反接保护电路(12),欠压保护电路(13),过流及过压保护电路(14),电源保护芯片U1;且:外部电源正负极(VIN、GND_IN)通过引线端子接入电源模件,瞬态抑制管D1、电阻R1、R3 、R4、稳压二极管D3的负极与电源保护芯片U1的第5脚相连接,接到电源正极;
场效应管V1的漏极与瞬态抑制管D1相连接,接电源的负极;
场效应管V1的栅极与电阻R1、稳压二极管D2的负极相连接;
场效应管V1的源极、稳压二极管D2的正极与电阻R2相连接,接到地;
电阻R2、稳压二极管D3的正极与电源保护芯片U1的第6脚相连接;
电阻R3、场效应管V2的漏极与电源保护芯片U1的第4脚相连接;
场效应管V2的栅极与电源保护芯片U1的第3脚相连接;
电阻R4与电源保护芯片U1的第1脚相连接;
电源保护芯片U1的第1脚经过电阻R5接到地。
2.如权利要求1所述的用于移动式无线通信设备的中功率电源模件,其特征是:
所述反激式DC/DC变换器电路(2),又包括脉宽控制及限流电路(21),反激变压器绕组(22),脉宽控制芯片U2,低压差线性稳压芯片U3,场效应管V3;且:反激变压器T1的第1、2脚与场效应管V2的源极相连接;反激变压器T1的第5、6脚与场效应管V3的漏极相连接;场效应管V3的栅极与脉宽控制芯片U2的第6脚相连接;场效应管V3的源极、电阻R6与脉宽控制芯片U2的第3脚相连接,电阻R6的另一端接地;反激变压器T1的第8脚与二极管D4的正极相连接;反激变压器T1的第9脚与二极管D5的正极相连接;反激变压器T1的第10脚与二极管D6的正极相连接;反激变压器T1的第11脚与二极管D7的负极相连接;二极管D4的负极与储能电容C1相连;二极管D5的负极与储能电容C2相连;二极管D6的负极、储能电容C3与低压差线性稳压器相连;二极管D7的正极与储能电容C4相连;储能电容C1、C2、C3、C4的另一端接地。
3.如权利要求1所述的用于移动式无线通信设备的中功率电源模件,其特征是:所述推挽式DC/DC变换电路(3),又包括脉宽控制及限流电路(31),推挽式变压器绕组(32),脉宽控制芯片U4,场效应管V4、V5,二极管对D8;且:推挽变压器T2的第5、6脚与场效应管V2的源极相连接;推挽变压器T2的第1、2脚与场效应管V4的漏极相连接;
推挽变压器T2的第3、4脚与场效应管V5的漏极相连接;场效应管V4的栅极与脉宽控制芯片U4的第11脚相连接;场效应管V5的栅极与脉宽控制芯片U4的第14脚相连接;
场效应管V4的漏极、V5的漏极、电阻R7与脉宽控制芯片U4的第9脚相连接电阻R7的另一端接地;推挽变压器T2的第7、8脚与二极管对D8的第2脚相连接;推挽变压器T2的第11、12脚与二极管对D8的第3脚相连接;二极管对D8的第1脚经过电感Le1到地;
推挽变压器T2的第9、10脚与储能电容C5相连,储能电容C5的另一端接地。
4.如权利要求1所述的用于移动式无线通信设备的中功率电源模件,其特征是:
所述降压式DC/DC变换电路(4),又包括降压式DC/DC变换芯片U5;且:降压式DC/DC变换芯片U5的第1脚、电容C7与场效应管V2的源极相连接,电容C7的另一端接地;二极管D9的负极、降压式DC/DC变换芯片U5的第2脚经过电感Le2与电阻R8,储能电容C6相连接;降压式DC/DC变换芯片U5的第5脚与电阻R8经过电阻R9与地相连接;二极管D9的正极与储能电容C6相连接至地。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141112 |