CN105071661A

CN105071661A - 轨道交通宽电压输入的电源电路

Info

Publication number: CN105071661A
Application number: CN201510497854.XA
Authority: CN
Inventors: 钱江; 朱宝平; 张帅; 崔莹宝
Original assignee: Anhui Landun Photoelectron Co Ltd
Current assignee: Anhui Landun Photoelectron Co Ltd
Priority date: 2015-08-12
Filing date: 2015-08-12
Publication date: 2015-11-18

Abstract

本发明公开了一种轨道交通宽电压输入的电源电路，包括防雷和EMC设计单元、升压单元、比较器单元、电压转换单元，外部输入电压经过防雷和EMC设计单元后，经过升压单元到达电压转换单元，最终输出多路高精度隔离稳压隔离电源。所述的防雷设计可保护轨道交通中仪器运行时不受雷击的损害，EMC设计可大大降低输入电压的噪声、干扰影响，抗干扰能力强；通过升压单元和比较器单元实现了宽范围电压输入的目的。本发明可靠性高，实用性强，具有宽电压输入、多路隔离电源输出，满足轨道交通仪器设备的需求，可在任何恶劣的电气环境中使用。

Description

轨道交通宽电压输入的电源电路

技术领域

本发明涉及宽电压输入的电源涉及领域，主要涉及一种轨道交通宽电压输入的电源电路。

背景技术

目前，市场上存在的轨道交通类的电源模块，需要增加外围保护电路和扩展输出稳压电源，抗干扰能力差、产品体积大，使用不方便。轨道交通仪器在机车行驶过程中，由于雷击、电磁干扰等因素影响，电源的宽电压输入的抗干扰设计和可靠性要求，为仪器设备的正常工作起到前提作用。

发明内容

本发明目的是提供一种轨道交通宽电压输入的电源电路，是一种抗干扰能力强、可靠性高的宽电压输入，多路高精度隔离稳压电源输出的电路，为轨道交通仪器设备的内部供电提出了解决方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种轨道交通宽电压输入的电源电路，其特征在于：包括有防雷和EMC设计单元、升压单元、比较器单元、电压转换单元，外部输入电压经过防雷和EMC设计单元后，经过升压单元到达电压转换单元，最终输出多路隔离电源，其中电压转换单元包括反激式电源电压转换模块和+5V转-5V电源模块两个部分；比较器单元的输出作为电压转换单元的反馈输入，设置宽电压的输入范围。

所述的一种轨道交通宽电压输入的电源电路，其特征在于：所述的防雷和EMC设计单元的电路为：外部输入电源正极DC_IN分别接压敏电阻MOV1、MOV2和电感L1的一端，压敏电阻MOV1的另一端接气体放电管GDT1到外部输入电源地DC_GND；压敏电阻MOV2的另一端接压敏电阻MOV3到外部输入电源地DC_GND，同时接气体放电管GDT2到外壳地；电感L1的另一端接TVS二极管TVS1到机壳地，同时接X电容C1一端和共模电感L5的1脚；X电容C1的另一端接TVS二极管TVS2到机壳地，同时接电感L2到外部输入电源地DC_GND，和接共模电感L5的4脚；共模电感L5的2脚接Y电容C2到机壳地，同时接二极管D1的正极；共模电感L5的3脚接电源地PGND，同时接Y电容C3到机壳地；二极管D2的负极接滤波电容C43和电容C4，输出为经过保护电路后的电源电压VCC_IN，滤波电容C43和电容C4的另一端接电源地PGND。

所述的一种轨道交通宽电压输入的电源电路，其特征在于：所述的升压单元的电路为：输入电压VCC_IN接电阻R4、R8的一端，同时接三极管Q2的集电极，接电阻R11到电源电压VCC_+12V；电阻R4的另一端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接电阻R7到电源地PGND，同时接三极管Q1的基极；三极管Q1的发射极接电源地PGND，集电极接电阻R8的另一端，同时接可调节基准源U3的1脚和三极管Q2的基极；可调节基准源U3的3脚接电源地PGND，2脚接电阻R10到电源地PGND，同时接电阻R9的一端；电阻R9的另一端接三极管Q2的发射极，同时接电阻R12、R13的一端；电阻R12的另一端接电阻R13的另一端，同时接二极管D4的正极；二极管D4的负极接电源VDD_+12V；输入电压VCC_IN接电感L3的一端，电感L3的另一端接电容C6的一端，同时接整流二极管D13的正极，接MOS管Q6的漏极；电容C6的另一端接电阻R14的一端；电阻R14的另一端接整流二极管D13的负极，同时接电阻R15、电容C40的一端，为升压单元处理后的电源VCC_BUS；电阻R15另一端接电容C40另一端，同时接电阻R51、电容C48到电源地PGND；MOS管Q6的源极接电阻R46到电源地PGND，同时接电阻R45的一端；MOS管Q6的栅极接二极管D10的正极，同时接电阻R44的一端；开关电源控制器U8的6脚接二极管D10的负极，同时接电阻R44的另一端；开关电源控制器U8的3脚接电容C25到电源地PGND，同时接电阻R45的另一端，接电阻R42的一端；电阻R42的另一端三极管Q4的发射极；开关电源控制器U8的7脚接电源VCC_+12V，同时接滤波电容C39、C5和电阻R3到电源地PGND；开关电源控制器U8的8脚接电阻R40到三极管Q4的集电极，同时接电容C23到电源地PGND，接电阻R41的一端；开关电源控制器U8的4脚接三极管Q4的基极，同时接电阻R41的另一端，和接电容C24到电源地PGND；开关电源控制器U8的2、5脚相连接电源地PGND；开关电源控制器U8的1脚接光耦U10的4脚；光耦U10的3脚接电阻R43到电源地PGND；光耦U10的1脚接电阻R47到电源地PGND，同时电阻R48到电源VCC_BUS，接电阻R49的一端；光耦U10的2脚接电阻R49的另一端，同时接电容C27、C26的一端，接可调节基准源U5的1脚；可调节基准源U5的3脚接电源地PGND，2脚接电阻R54到电源地PGND，同时接电容C27的另一端，接电阻R50、R53的一端；电阻R50的另一端接电容C26的另一端；电阻R53的另一端接电阻R52到电源VCC_BUS。

所述的一种轨道交通宽电压输入的电源电路，其特征在于：所述的比较器单元的电路为：电源VCC_IN接电阻R55的一端；R55的另一端接电阻R56的一端；电阻R56的另一端接电阻R57到电源地PGND，同时接比较器U12A的2脚；比较器U12A的3脚接电阻R61到电源地PGND，同时接电阻R60到参考电源Vref；比较器U12A的4脚接电源地PGND；比较器U12A的8脚接电源VCC_+12V，同时接滤波电容C28到电源地PGND；比较器U12A的1脚接电阻R63到电源VCC_+12V，同时接二极管D11的正极；电源VCC_IN接电阻R58的一端；R58的另一端接电阻R59的一端；电阻R59的另一端接电阻R70到电源地PGND，同时接比较器U12B的5脚；比较器U12B的6脚接电阻R71到电源地PGND，同时接电阻R62到参考电源Vref；比较器U12B的7脚接电阻R64到电源VCC_+12V，同时接二极管D12的正极；二极管D12的负极接二极管D11的负极，同时接电阻R65一端；电阻R65的另一端接电阻R66到电源地PGND，同时接电容R30到电源地PGND，接MOS管Q7的栅极；MOS管Q7的源极接电源地PGND，漏极接电压转换单元中开关电源控制器U7的COM端；电源VCC_+12V接电阻R67的一端，同时接滤波电容C29到电源地PGND；电阻R67的另一端接可调基准源U6的1、2脚，作为参考电源Vref；参考电源Vref接滤波电容C31、C32到电源地PGND；可调基准源U6的3脚接电源地PGND。

所述的一种轨道交通宽电压输入的电源电路，其特征在于：所述的电压转换单元的反激式电源电压转换模块电路为：开关电源控制器U7的1脚接光耦U9的4脚；光耦U9的3脚接电阻R22到电源地PGND；光耦U9的1脚接电阻R28到数字地DGND，同时接电阻R29到电源VCC_5V，接电阻R30的一端；光耦U9的2脚接电阻U30的另一端，同时接可调基准源U4的1脚，接电容C13、C14的一端；可调基准源U4的3脚接数字地DGND；可调基准源U4的2脚接电阻R34到数字地DGND，同时接电阻R31、R33的一端，接电容C14的另一端；电阻R33的另一端接电容C13的另一端；电阻R33的另一端接电阻R32到电源VCC_5V；开关电源控制器U7的3脚接电容C11到电源地PGND，同时接电阻R18、R21、R24的一端；电阻R24的另一端接电阻R27到电源地PGND，同时接电阻R25的一端和MOS管Q5的源极；电阻R21的另一端接电阻R20的一端，同时接电容C10到电源地PGND；电阻R20的另一端接电阻R19到电源VCC_BUS；电阻R18的另一端接三极管Q3的发射极；开关电源控制器U7的6脚接电阻R23的一端，同时接二极管D5的负极；电阻R23的另一端接二极管D5的正极和电阻R25的另一端，同时接MOS管Q5的栅极；开关电源控制器U7的7脚接电源VCC_+12V，同时接滤波电容C41、C9到电源地PGND；开关电源控制器U7的8脚接电阻R16、R17的一端，同时接电容C7到电源地PGND；电阻R16的另一端接三极管Q3的集电极；开关电源控制器U7的4脚接三极管Q3的基极，同时接电容CS到电源地PGND，接电阻R17的另一端；开关电源控制器U7的2、5脚相连接电源地PGND；变压器T1的1脚接电源VCC_BUS，同时接滤波电容C12，接电阻R26的一端；电阻R26的另一端接二极管D6的负极；变压器T1的3脚接二极管D6的正极，同时接MOS管Q5的漏极；变压器T1的5脚接电阻R1、R2的一端；电阻R1的另一端接R2的另一端，同时接二极管D1的正极；D1的负极接电源VCC_+12V；变压器T1的6脚接电源地PGND；变压器T1的7脚接数字地DGND，接稳压芯片U11的6脚；变压器T1的8脚接整流二极管D8的正极；整流二极管D8的负极为电源VCC_5V，接滤波电容C44、C17到数字地；同时接电阻R37到数字地，接稳压芯片U11的7脚；稳压芯片U11的1脚接电容C19的一端；稳压芯片U11的4脚接电阻R39到数字地DGND，同时接电阻R38的一端；电阻R38的另一端作为数字电源+3.3V，接电感L4的一端，同时接滤波电容C47、C22到数字地DGND；稳压芯片U11的8脚接电容C18到数字地DGND，同时接二极管D9到数字地DGND，接电容C19和电感L4的另一端；变压器T1的9脚接模拟地AGND，接三端稳压块U2的2脚；变压器T1的10脚接整流二极管D7的正极；整流二极管D7的负极接滤波电容C43、C16到模拟地AGND，同时接电阻R36到模拟地AGND，接三端稳压块U2的1脚；三端稳压块U2的3脚作为模拟电源VCC_5VA，接滤波电容C46、C21到模拟地AGND；变压器T1的11脚接电源地GND1，接接三端稳压块U1的2脚；变压器T1的12脚接整流二极管D3的正极；整流二极管D3的负极接滤波电容C42、C15到电源地GND1，同时接电阻R35到电源地GND1，接三端稳压块U1的1脚；三端稳压块U1的3脚作为电源+5V，接滤波电容C45、C20到电源地GND1。

所述的一种轨道交通宽电压输入的电源电路，其特征在于：所述的电压转换单元的和+5V转-5V电源模块电路为：DC/DC转换器U13的1脚接电容C35的一端，同时接共模电感L6的3脚；共模电感L6的2脚接电容C35的另一端，同时接肖特基二极管D14的正极到模拟地AGND；共模电感的1脚接模拟电源VCC_-5VA；共模电感的4脚接电源VCC_5VA、DC/DC转换器U13的4、5脚，同时接滤波电容C33、C34、C49到模拟地AGND；DC/DC转换器U13的2脚接模拟地AGND；DC/DC转换器U13的3脚接电阻R18到模拟地AGND，同时接电阻R69、电容C36的一端；电阻R69的另一端接电容C36的另一端，同时作为模拟电源VCC_-5VA，接滤波电容C37、C50到模拟地AGND。

本发明与现有技术相比的有益效果：

1）防雷和EMC设计，可以保护出现雷击时电路中的器件不受损坏，可以有效抑制输入电压中各种噪声和干扰的影响，可以在任何恶劣电气环境条件下使用；

2）具有宽电压输入、多路高精度隔离稳压电源输出的功能，满足轨道交通仪器设备的电源供电需求。

附图说明：

图1是轨道交通宽电压输入的电源电路的结构框图。

图2是本发明中防雷和EMC设计单元的电路原理图。

图3是本发明中升压单元的电路原理图。

图4是本发明中比较器单元的电路原理图。

图5-1是本发明中反激式开关电源的电路原理图。

图5-2是本发明中+5V转-5V的电路原理图。

具体实施方式：

如图1所示，一种轨道交通宽电压输入的电源电路，包括有防雷和EMC设计单元1、升压单元2、比较器单元3、电压转换单元4，外部输入电压经过防雷和EMC设计单元1后，经过升压单元2到达电压转换4单元，最终输出多路隔离电源，其中电压转换单元4包括反激式电源电压转换模块和+5V转-5V电源模块两个部分，比较器单元3的输出作为电压转换单元4的反馈输入，设置宽电压的输入范围。

轨道交通的仪器设备输入电压经过防雷和EMC设计电路，消除和抑制输入电压中的雷击和干扰、噪声影响，再经过防反接二极管和滤波电容后，进入升压电路。当输入电压偏低时，升压电路开始工作，将输入电压提升至满足电压转换单元的输入电压，当输入电压正常时，升压单元则停止工作；比较器单元根据电阻参数的设定，选取合适的输入电压范围，与升压单元一起实现宽电压输入的目的；电压转换单元包括反激式电源电压转换模块和+5V转-5V的电路，前者得到三路隔离的电源电压输出，包括用于数字电路的+3.3V、用于模拟电路的+5V、用于其它电路功能的+5V，后者则是在模拟+5V的基础上转换生成模拟-5V，用于模拟电路电源供电，满足轨道交通仪器设备中多路高精度隔离电源的需求。

如图2所示，防雷和EMC设计单元的电路为：外部输入电源正极DC_IN分别接压敏电阻MOV1、MOV2和电感L1的一端，压敏电阻MOV1的另一端接气体放电管GDT1到外部输入电源地DC_GND；压敏电阻MOV2的另一端接压敏电阻MOV3到外部输入电源地DC_GND，同时接气体放电管GDT2到外壳地；电感L1的另一端接TVS二极管TVS1到机壳地，同时接X电容C1一端和共模电感L5的1脚；X电容C1的另一端接TVS二极管TVS2到机壳地，同时接电感L2到外部输入电源地DC_GND，和接共模电感L5的4脚；共模电感L5的2脚接Y电容C2到机壳地，同时接二极管D1的正极；共模电感L5的3脚接电源地PGND，同时接Y电容C3到机壳地；二极管D2的负极接滤波电容C43和电容C4，输出为经过保护电路后的电源电压VCC_IN，滤波电容C43和电容C4的另一端接电源地PGND。

轨道交通仪器设备运行过程中，输入的电源电压带有各种电磁干扰及可能存在的雷击现象，均会对后级电路造成影响。为了保证后级电源电路的精度和可靠性需求，输入电压经过由压敏电阻MOV1、MOV2、MOV3、气体放电管GDT1、GDT2、电感L1、L2、TVS二极管TVS1、TVS2、X电容C1、Y电容C2、C3、共模电感L5组成的防雷和EMC设计电路，其中压敏电阻和气体放电管组成一级保护，电感和TVS管组成二级保护，将干扰能量释放掉，避免后级电路受到损害；X、Y电容和共模电感用于滤除输入电压中的共模噪声干扰；二极管D2为防反接二极管，再经过耐高压电容进行滤波，从而得到稳定的输入电压。

如图3所示，升压单元的电路为：输入电压VCC_IN接电阻R4、R8的一端，同时接三极管Q2的集电极，接电阻R11到电源电压VCC_+12V；电阻R4的另一端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接电阻R7到电源地PGND，同时接三极管Q1的基极；三极管Q1的发射极接电源地PGND，集电极接电阻R8的另一端，同时接可调节基准源U3的1脚和三极管Q2的基极；可调节基准源U3的3脚接电源地PGND，2脚接电阻R10到电源地PGND，同时接电阻R9的一端；电阻R9的另一端接三极管Q2的发射极，同时接电阻R12、R13的一端；电阻R12的另一端接电阻R13的另一端，同时接二极管D4的正极；二极管D4的负极接电源VDD_+12V；输入电压VCC_IN接电感L3的一端，电感L3的另一端接电容C6的一端，同时接整流二极管D13的正极，接MOS管Q6的漏极；电容C6的另一端接电阻R14的一端；电阻R14的另一端接整流二极管D13的负极，同时接电阻R15、电容C40的一端，为升压单元处理后的电源VCC_BUS；电阻R15另一端接电容C40另一端，同时接电阻R51、电容C48到电源地PGND；MOS管Q6的源极接电阻R46到电源地PGND，同时接电阻R45的一端；MOS管Q6的栅极接二极管D10的正极，同时接电阻R44的一端；开关电源控制器U8的6脚接二极管D10的负极，同时接电阻R44的另一端；开关电源控制器U8的3脚接电容C25到电源地PGND，同时接电阻R45的另一端，接电阻R42的一端；电阻R42的另一端三极管Q4的发射极；开关电源控制器U8的7脚接电源VCC_+12V，同时接滤波电容C39、C5和电阻R3到电源地PGND；开关电源控制器U8的8脚接电阻R40到三极管Q4的集电极，同时接电容C23到电源地PGND，接电阻R41的一端；开关电源控制器U8的4脚接三极管Q4的基极，同时接电阻R41的另一端，和接电容C24到电源地PGND；开关电源控制器U8的2、5脚相连接电源地PGND；开关电源控制器U8的1脚接光耦U10的4脚；光耦U10的3脚接电阻R43到电源地PGND；光耦U10的1脚接电阻R47到电源地PGND，同时电阻R48到电源VCC_BUS，接电阻R49的一端；光耦U10的2脚接电阻R49的另一端，同时接电容C27、C26的一端，接可调节基准源U5的1脚；可调节基准源U5的3脚接电源地PGND，2脚接电阻R54到电源地PGND，同时接电容C27的另一端，接电阻R50、R53的一端；电阻R50的另一端接电容C26的另一端；电阻R53的另一端接电阻R52到电源VCC_BUS。

当输入电压VCC_IN低于设定电压时，三极管Q1截止，由三极管Q2、基准源（U3）和电阻组成的电路得到电源电压VCC_+12V，用于开关电源控制器U1供电，同时作为开关电源控制器U7的启动电源；当电压VCC_BUS低于设定电压时，通过设置开关电源控制器的反馈回路参数，由开关电源控制器U8、MOS管Q6、三极管Q4、电感L3、基准源U5、光耦U10和电阻电容组成的升压电路开始工作，通过整流二极管D13整流及电容滤波，用于后级变压器的输入电压VCC_BUS；当输入电压VCC_IN正常时，三极管Q1导通，三极管Q2截止，不会因电压过高而发热严重。

如图4所示，比较器单元的电路为：电源VCC_IN接电阻R55的一端；R55的另一端接电阻R56的一端；电阻R56的另一端接电阻R57到电源地PGND，同时接比较器U12A的2脚；比较器U12A的3脚接电阻R61到电源地PGND，同时接电阻R60到参考电源Vref；比较器U12A的4脚接电源地PGND；比较器U12A的8脚接电源VCC_+12V，同时接滤波电容C28到电源地PGND；比较器U12A的1脚接电阻R63到电源VCC_+12V，同时接二极管D11的正极；电源VCC_IN接电阻R58的一端；R58的另一端接电阻R59的一端；电阻R59的另一端接电阻R70到电源地PGND，同时接比较器U12B的5脚；比较器U12B的6脚接电阻R71到电源地PGND，同时接电阻R62到参考电源Vref；比较器U12B的7脚接电阻R64到电源VCC_+12V，同时接二极管D12的正极；二极管D12的负极接二极管D11的负极，同时接电阻R65一端；电阻R65的另一端接电阻R66到电源地PGND，同时接电容R30到电源地PGND，接MOS管Q7的栅极；MOS管Q7的源极接电源地PGND，漏极接电压转换单元中开关电源控制器U7的COM端；电源VCC_+12V接电阻R67的一端，同时接滤波电容C29到电源地PGND；电阻R67的另一端接可调基准源U6的1、2脚，作为参考电源Vref；参考电源Vref接滤波电容C31、C32到电源地PGND；可调基准源U6的3脚接电源地PGND。

由基准源U6产生参考源，用于比较器电路中的高低电压设置范围，当输入电压VCC_IN过高或过低时，MOS管Q7导通，电压转换单元中开关电源控制器U7的COM端输入被拉低，停止工作；当VCC_IN电压在设定的正常范围内，MOS管Q7截止，起到控制宽电压输入范围的作用。

如图5-1所示，电压转换单元的反激式电源电压转换模块电路为：开关电源控制器U7的1脚接光耦U9的4脚；光耦U9的3脚接电阻R22到电源地PGND；光耦U9的1脚接电阻R28到数字地DGND，同时接电阻R29到电源VCC_5V，接电阻R30的一端；光耦U9的2脚接电阻U30的另一端，同时接可调基准源U4的1脚，接电容C13、C14的一端；可调基准源U4的3脚接数字地DGND；可调基准源U4的2脚接电阻R34到数字地DGND，同时接电阻R31、R33的一端，接电容C14的另一端；电阻R33的另一端接电容C13的另一端；电阻R33的另一端接电阻R32到电源VCC_5V；开关电源控制器U7的3脚接电容C11到电源地PGND，同时接电阻R18、R21、R24的一端；电阻R24的另一端接电阻R27到电源地PGND，同时接电阻R25的一端和MOS管Q5的源极；电阻R21的另一端接电阻R20的一端，同时接电容C10到电源地PGND；电阻R20的另一端接电阻R19到电源VCC_BUS；电阻R18的另一端接三极管Q3的发射极；开关电源控制器U7的6脚接电阻R23的一端，同时接二极管D5的负极；电阻R23的另一端接二极管D5的正极和电阻R25的另一端，同时接MOS管Q5的栅极；开关电源控制器U7的7脚接电源VCC_+12V，同时接滤波电容C41、C9到电源地PGND；开关电源控制器U7的8脚接电阻R16、R17的一端，同时接电容C7到电源地PGND；电阻R16的另一端接三极管Q3的集电极；开关电源控制器U7的4脚接三极管Q3的基极，同时接电容CS到电源地PGND，接电阻R17的另一端；开关电源控制器U7的2、5脚相连接电源地PGND；变压器T1的1脚接电源VCC_BUS，同时接滤波电容C12，接电阻R26的一端；电阻R26的另一端接二极管D6的负极；变压器T1的3脚接二极管D6的正极，同时接MOS管Q5的漏极；变压器T1的5脚接电阻R1、R2的一端；电阻R1的另一端接R2的另一端，同时接二极管D1的正极；D1的负极接电源VCC_+12V；变压器T1的6脚接电源地PGND；变压器T1的7脚接数字地DGND，接稳压芯片U11的6脚；变压器T1的8脚接整流二极管D8的正极；整流二极管D8的负极为电源VCC_5V，接滤波电容C44、C17到数字地；同时接电阻R37到数字地，接稳压芯片U11的7脚；稳压芯片U11的1脚接电容C19的一端；稳压芯片U11的4脚接电阻R39到数字地DGND，同时接电阻R38的一端；电阻R38的另一端作为数字电源+3.3V，接电感L4的一端，同时接滤波电容C47、C22到数字地DGND；稳压芯片U11的8脚接电容C18到数字地DGND，同时接二极管D9到数字地DGND，接电容C19和电感L4的另一端；变压器T1的9脚接模拟地AGND，接三端稳压块U2的2脚；变压器T1的10脚接整流二极管D7的正极；整流二极管D7的负极接滤波电容C43、C16到模拟地AGND，同时接电阻R36到模拟地AGND，接三端稳压块U2的1脚；三端稳压块U2的3脚作为模拟电源VCC_5VA，接滤波电容C46、C21到模拟地AGND；变压器T1的11脚接电源地GND1，接接三端稳压块U1的2脚；变压器T1的12脚接整流二极管D3的正极；整流二极管D3的负极接滤波电容C42、C15到电源地GND1，同时接电阻R35到电源地GND1，接三端稳压块U1的1脚；三端稳压块U1的3脚作为电源+5V，接滤波电容C45、C20到电源地GND1。

如图5-2所示，电压转换单元的和+5V转-5V电源模块电路为：DC/DC转换器U13的1脚接电容C35的一端，同时接共模电感L6的3脚；共模电感L6的2脚接电容C35的另一端，同时接肖特基二极管D14的正极到模拟地AGND；共模电感的1脚接模拟电源VCC_-5VA；共模电感的4脚接电源VCC_5VA、DC/DC转换器U13的4、5脚，同时接滤波电容C33、C34、C49到模拟地AGND；DC/DC转换器U13的2脚接模拟地AGND；DC/DC转换器U13的3脚接电阻R18到模拟地AGND，同时接电阻R69、电容C36的一端；电阻R69的另一端接电容C36的另一端，同时作为模拟电源VCC_-5VA，接滤波电容C37、C50到模拟地AGND。

当外部电压输入正常时，开关电源控制器U7、变压器T1、光耦U9、基准源U4及电阻、电容、二极管组成的反激式电源电路正常工作，输出多路稳压电源；+5V转换成-5V，由DC/DC转换器U13及其外围电路完成，得到低噪声、低纹波的-5V电源。

Claims

1.一种轨道交通宽电压输入的电源电路，其特征在于：包括有防雷和EMC设计单元、升压单元、比较器单元、电压转换单元，外部输入电压经过防雷和EMC设计单元后，经过升压单元到达电压转换单元，最终输出多路隔离电源，其中电压转换单元包括反激式电源电压转换模块和+5V转-5V电源模块两个部分；比较器单元的输出作为电压转换单元的反馈输入，设置宽电压的输入范围。

2.根据权利要求1所述的一种轨道交通宽电压输入的电源电路，其特征在于：所述的防雷和EMC设计单元的电路为：外部输入电源正极DC_IN分别接压敏电阻MOV1、MOV2和电感L1的一端，压敏电阻MOV1的另一端接气体放电管GDT1到外部输入电源地DC_GND；压敏电阻MOV2的另一端接压敏电阻MOV3到外部输入电源地DC_GND，同时接气体放电管GDT2到外壳地；电感L1的另一端接TVS二极管TVS1到机壳地，同时接X电容C1一端和共模电感L5的1脚；X电容C1的另一端接TVS二极管TVS2到机壳地，同时接电感L2到外部输入电源地DC_GND，和接共模电感L5的4脚；共模电感L5的2脚接Y电容C2到机壳地，同时接二极管D1的正极；共模电感L5的3脚接电源地PGND，同时接Y电容C3到机壳地；二极管D2的负极接滤波电容C43和电容C4，输出为经过保护电路后的电源电压VCC_IN，滤波电容C43和电容C4的另一端接电源地PGND。

3.根据权利要求1或2所述的一种轨道交通宽电压输入的电源电路，其特征在于所述的升压单元的电路为：输入电压VCC_IN接电阻R4、R8的一端，同时接三极管Q2的集电极，接电阻R11到电源电压VCC_+12V；电阻R4的另一端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接电阻R7到电源地PGND，同时接三极管Q1的基极；三极管Q1的发射极接电源地PGND，集电极接电阻R8的另一端，同时接可调节基准源U3的1脚和三极管Q2的基极；可调节基准源U3的3脚接电源地PGND，2脚接电阻R10到电源地PGND，同时接电阻R9的一端；电阻R9的另一端接三极管Q2的发射极，同时接电阻R12、R13的一端；电阻R12的另一端接电阻R13的另一端，同时接二极管D4的正极；二极管D4的负极接电源VDD_+12V；输入电压VCC_IN接电感L3的一端，电感L3的另一端接电容C6的一端，同时接整流二极管D13的正极，接MOS管Q6的漏极；电容C6的另一端接电阻R14的一端；电阻R14的另一端接整流二极管D13的负极，同时接电阻R15、电容C40的一端，为升压单元处理后的电源VCC_BUS；电阻R15另一端接电容C40另一端，同时接电阻R51、电容C48到电源地PGND；MOS管Q6的源极接电阻R46到电源地PGND，同时接电阻R45的一端；MOS管Q6的栅极接二极管D10的正极，同时接电阻R44的一端；开关电源控制器U8的6脚接二极管D10的负极，同时接电阻R44的另一端；开关电源控制器U8的3脚接电容C25到电源地PGND，同时接电阻R45的另一端，接电阻R42的一端；电阻R42的另一端三极管Q4的发射极；开关电源控制器U8的7脚接电源VCC_+12V，同时接滤波电容C39、C5和电阻R3到电源地PGND；开关电源控制器U8的8脚接电阻R40到三极管Q4的集电极，同时接电容C23到电源地PGND，接电阻R41的一端；开关电源控制器U8的4脚接三极管Q4的基极，同时接电阻R41的另一端，和接电容C24到电源地PGND；开关电源控制器U8的2、5脚相连接电源地PGND；开关电源控制器U8的1脚接光耦U10的4脚；光耦U10的3脚接电阻R43到电源地PGND；光耦U10的1脚接电阻R47到电源地PGND，同时电阻R48到电源VCC_BUS，接电阻R49的一端；光耦U10的2脚接电阻R49的另一端，同时接电容C27、C26的一端，接可调节基准源U5的1脚；可调节基准源U5的3脚接电源地PGND，2脚接电阻R54到电源地PGND，同时接电容C27的另一端，接电阻R50、R53的一端；电阻R50的另一端接电容C26的另一端；电阻R53的另一端接电阻R52到电源VCC_BUS。

4.根据权利要求1或2所述的一种轨道交通宽电压输入的电源电路，其特征在于：所述的比较器单元的电路为：电源VCC_IN接电阻R55的一端；R55的另一端接电阻R56的一端；电阻R56的另一端接电阻R57到电源地PGND，同时接比较器U12A的2脚；比较器U12A的3脚接电阻R61到电源地PGND，同时接电阻R60到参考电源Vref；比较器U12A的4脚接电源地PGND；比较器U12A的8脚接电源VCC_+12V，同时接滤波电容C28到电源地PGND；比较器U12A的1脚接电阻R63到电源VCC_+12V，同时接二极管D11的正极；电源VCC_IN接电阻R58的一端；R58的另一端接电阻R59的一端；电阻R59的另一端接电阻R70到电源地PGND，同时接比较器U12B的5脚；比较器U12B的6脚接电阻R71到电源地PGND，同时接电阻R62到参考电源Vref；比较器U12B的7脚接电阻R64到电源VCC_+12V，同时接二极管D12的正极；二极管D12的负极接二极管D11的负极，同时接电阻R65一端；电阻R65的另一端接电阻R66到电源地PGND，同时接电容R30到电源地PGND，接MOS管Q7的栅极；MOS管Q7的源极接电源地PGND，漏极接电压转换单元中开关电源控制器U7的COM端；电源VCC_+12V接电阻R67的一端，同时接滤波电容C29到电源地PGND；电阻R67的另一端接可调基准源U6的1、2脚，作为参考电源Vref；参考电源Vref接滤波电容C31、C32到电源地PGND；可调基准源U6的3脚接电源地PGND。

5.根据权利要求1所述的一种轨道交通宽电压输入的电源电路，其特征在于：所述的电压转换单元的反激式电源电压转换模块电路为：开关电源控制器U7的1脚接光耦U9的4脚；光耦U9的3脚接电阻R22到电源地PGND；光耦U9的1脚接电阻R28到数字地DGND，同时接电阻R29到电源VCC_5V，接电阻R30的一端；光耦U9的2脚接电阻U30的另一端，同时接可调基准源U4的1脚，接电容C13、C14的一端；可调基准源U4的3脚接数字地DGND；可调基准源U4的2脚接电阻R34到数字地DGND，同时接电阻R31、R33的一端，接电容C14的另一端；电阻R33的另一端接电容C13的另一端；电阻R33的另一端接电阻R32到电源VCC_5V；开关电源控制器U7的3脚接电容C11到电源地PGND，同时接电阻R18、R21、R24的一端；电阻R24的另一端接电阻R27到电源地PGND，同时接电阻R25的一端和MOS管Q5的源极；电阻R21的另一端接电阻R20的一端，同时接电容C10到电源地PGND；电阻R20的另一端接电阻R19到电源VCC_BUS；电阻R18的另一端接三极管Q3的发射极；开关电源控制器U7的6脚接电阻R23的一端，同时接二极管D5的负极；电阻R23的另一端接二极管D5的正极和电阻R25的另一端，同时接MOS管Q5的栅极；开关电源控制器U7的7脚接电源VCC_+12V，同时接滤波电容C41、C9到电源地PGND；开关电源控制器U7的8脚接电阻R16、R17的一端，同时接电容C7到电源地PGND；电阻R16的另一端接三极管Q3的集电极；开关电源控制器U7的4脚接三极管Q3的基极，同时接电容CS到电源地PGND，接电阻R17的另一端；开关电源控制器U7的2、5脚相连接电源地PGND；变压器T1的1脚接电源VCC_BUS，同时接滤波电容C12，接电阻R26的一端；电阻R26的另一端接二极管D6的负极；变压器T1的3脚接二极管D6的正极，同时接MOS管Q5的漏极；变压器T1的5脚接电阻R1、R2的一端；电阻R1的另一端接R2的另一端，同时接二极管D1的正极；D1的负极接电源VCC_+12V；变压器T1的6脚接电源地PGND；变压器T1的7脚接数字地DGND，接稳压芯片U11的6脚；变压器T1的8脚接整流二极管D8的正极；整流二极管D8的负极为电源VCC_5V，接滤波电容C44、C17到数字地；同时接电阻R37到数字地，接稳压芯片U11的7脚；稳压芯片U11的1脚接电容C19的一端；稳压芯片U11的4脚接电阻R39到数字地DGND，同时接电阻R38的一端；电阻R38的另一端作为数字电源+3.3V，接电感L4的一端，同时接滤波电容C47、C22到数字地DGND；稳压芯片U11的8脚接电容C18到数字地DGND，同时接二极管D9到数字地DGND，接电容C19和电感L4的另一端；变压器T1的9脚接模拟地AGND，接三端稳压块U2的2脚；变压器T1的10脚接整流二极管D7的正极；整流二极管D7的负极接滤波电容C43、C16到模拟地AGND，同时接电阻R36到模拟地AGND，接三端稳压块U2的1脚；三端稳压块U2的3脚作为模拟电源VCC_5VA，接滤波电容C46、C21到模拟地AGND；变压器T1的11脚接电源地GND1，接接三端稳压块U1的2脚；变压器T1的12脚接整流二极管D3的正极；整流二极管D3的负极接滤波电容C42、C15到电源地GND1，同时接电阻R35到电源地GND1，接三端稳压块U1的1脚；三端稳压块U1的3脚作为电源+5V，接滤波电容C45、C20到电源地GND1。

6.根据权利要求1所述的一种轨道交通宽电压输入的电源电路，其特征在于：所述的电压转换单元的和+5V转-5V电源模块电路为：DC/DC转换器U13的1脚接电容C35的一端，同时接共模电感L6的3脚；共模电感L6的2脚接电容C35的另一端，同时接肖特基二极管D14的正极到模拟地AGND；共模电感的1脚接模拟电源VCC_-5VA；共模电感的4脚接电源VCC_5VA、DC/DC转换器U13的4、5脚，同时接滤波电容C33、C34、C49到模拟地AGND；DC/DC转换器U13的2脚接模拟地AGND；DC/DC转换器U13的3脚接电阻R18到模拟地AGND，同时接电阻R69、电容C36的一端；电阻R69的另一端接电容C36的另一端，同时作为模拟电源VCC_-5VA，接滤波电容C37、C50到模拟地AGND。