CN105549670B - 一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源，其包括模拟开关单元、DC‑DC开关电源单元、稳压电路单元和数字处理器。本发明通过数字处理器的数字编程控制模拟开关单元来控制DC‑DC开关电源实现调压，比传统的多组可调直流稳压电源采用拨动开关拨动时来调压更可靠更稳定，且模拟开关单元同时控制后级稳压电路单元实现最低压差电压输出。本发明相比传统的多组可调直流稳压电源，具有噪声大、稳定性好、使用寿命长的有点。

Description

一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源

技术领域

本发明涉及可调直流稳压电源，尤其涉及一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源。

背景技术

多组可调直流稳压电源在电子工业测试及机电维修等领域充当着重要的角色，使用低噪声、高效率、高稳定度的直流稳压电源供电将使用电设备更健康寿命更长。传统的多组可调直流稳压电源采用是机械的拨动开关来选择电压输出，而且后级采用的是三极管降压，纹波噪声无法达到理想效果。这样的电源一是使用寿命短输出不稳定，二是在用电设备对噪声要求比较苛刻的地方是无法使用的。此外，由于使用的是机械开关所以受限与开关的尺寸与空间不可能做到太多组输出。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无需拨动开关、电路噪声小、稳定性优良、使用寿命长的基于模拟开关的多组可调直流稳压电源。

本发明采用的技术方案是：

一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源，其包括模拟开关单元、DC-DC开关电源单元、稳压电路单元和数字处理器。

所述数字处理器具有第一选择控制端、第二选择控制端和电源开关控制端；

所述DC-DC开关电源单元包括整流桥堆、三端稳压芯片、降压稳压芯片、第二二极管、第一电感、第一电阻、第二电阻、第三电阻第六电阻、第一极性电容、第二电容、第三极性电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容和第十二极性电容，整流桥堆的输入端连接交流电源，整流桥堆的正输出端分别连接第一极性电容的正极、第二电容的一端、第三极性电容的正极、第一电阻的一端和降压稳压芯片的电源电压输入脚，第一极性电容的负极、第二电容的另一端、第三极性电容的负极分别接地，整流桥堆的负输出端接地，第一电阻的另一端连接三端稳压芯片的第一端和第五电容的一端、第五电容的另一端接地，三端稳压芯片的第二端接地，三端稳压芯片的第三端分别连接第七电容和第八电容的一端，第七电容和第八电容的另一端接地，三端稳压芯片的第三端输出5V工作电源，降压稳压芯片的使能引脚连接整流桥堆的正输出端，降压稳压芯片的使能引脚通过第四电容接地，降压稳压芯片的补偿引脚依次连接第二电阻和第六电容后接地，降压稳压芯片的接地脚接地，降压稳压芯片的PWM输出端分别连接第一电感的一端、第二二极管的负极和第三电阻的一端，第二二极管的正极接地，第三电阻的另一端通过第九电容接地，第一电感的另一端分别连接第十一电容的一端和第十二极性电容的正极，第十一电容的另一端和第十二极性电容的负极接地，降压稳压芯片的反馈引脚分别连接第六电阻和第十电容的一端，第六电阻和第十电容的另一端接地；

所述稳压电路单元包括一低压差电压稳压芯片、第九电阻、第十三极性电容、第十四电容、第十五电容、第十六极性电容和第十七电容，第一电感的另一端分别连接第十三极性电容的正极、第十四电容的一端、第十五电容的一端和低压差电压稳压芯片的电压输入引脚，第十三极性电容的负极、第十四电容的另一端、第十五电容的另一端分别接地，低压差电压稳压芯片的调整引脚通过第九电阻接地，低压差电压稳压芯片的电压输出引脚分别连接第十六极性电容的正极和第十七电容的一端，第十六极性电容的负极和第十七电容的另一端分别接地，低压差电压稳压芯片的使能引脚连接数字处理器的电源开关控制端；

所述模拟开关单元包括一个双路4通道选择器、第四电阻、第五电阻、第七电阻、第八电阻、第十电阻、第十一电阻，第十二电阻、第十三电阻、第一可变电阻、第二可变电阻、第三可变电阻和第四可变电阻，双路4通道选择器的第一路的第一独立引脚通过第四电阻连接第一电感的另一端，双路4通道选择器的第一路的第二独立引脚通过第五电阻连接第一电感的另一端，双路4通道选择器的第一路的第三独立引脚通过第七电阻连接第一电感的另一端，双路4通道选择器的第一路的第四独立引脚通过第八电阻连接第一电感的另一端，双路4通道选择器的第一路的公共引脚连接降压稳压芯片的反馈引脚，双路4通道选择器的第二路的第一独立引脚依次通过第十电阻和第一可变电阻连接低压差电压稳压芯片的电压输出引脚，双路4通道选择器的第二路的第二独立引脚依次通过第十一电阻和第二可变电阻连接低压差电压稳压芯片的电压输出引脚，双路4通道选择器的第二路的第三独立引脚依次通过第十二电阻和第三可变电阻连接低压差电压稳压芯片的电压输出引脚，双路4通道选择器的第二路的第四独立引脚依次通过第十三电阻和第四可变电阻连接低压差电压稳压芯片的电压输出引脚，双路4通道选择器的第二路的公共引脚连接低压差电压稳压芯片的调整引脚，双路4通道选择器的正电源引脚连接5V工作电源，双路4通道选择器的使能引脚、负电源引脚和接地引脚分别接地，双路4通道选择器的第一数字选择引脚和第二数字选择引脚分别与数字处理的第一选择控制端和第二选择控制端一一对应连接。

所述三端稳压芯片为7805芯片。

所述降压稳压芯片为AOZ1094。

所述低压差电压稳压芯片为LM39302芯片。

所述LM39302芯片采用TO236-5L贴片封装，PCB板上预留相应尺寸的散热面积。

所述双路4通道选择器为74HC4052芯片。

本发明采用以上技术方案，采用数字编程控制模拟开关来控制DC-DC开关电源实现调压，比传统的多组可调直流稳压电源采用拨动开关拨动时来调压更可靠更稳定，且模拟开关同时控制后级LDO实现最低压差电压输出。本发明相比传统的多组可调直流稳压电源，具有噪声大、稳定性好、使用寿命长的有点。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1本发明一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源的电路框图；

图2本发明一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源的电路接线示意图之一；

图3本发明一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源的电路接线示意图之二；

图4本发明一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源的电路接线示意图之三。

具体实施方式

如图1至4之一所示，本发明包括模拟开关单元、DC-DC开关电源单元、稳压电路单元和数字处理器（图中未表示）。

所述数字处理器具有第一选择控制端S0、第二选择控制端S1和电源开关控制端ON_OFF；

所述DC-DC开关电源单元包括整流桥堆D1、三端稳压芯片U3、降压稳压芯片U2、第二二极管D2、第一电感L1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第六电阻R6、第一极性电容C1、第二电容C2、第三极性电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11和第十二极性电容C12，整流桥堆D1的输入端连接交流电源，整流桥堆D1的正输出端分别连接第一极性电容C1的正极、第二电容C2的一端、第三极性电容C3的正极、第一电阻R1的一端和降压稳压芯片U2的电源电压输入脚，第一极性电容C1的负极、第二电容C2的另一端、第三极性电容C3的负极分别接地，整流桥堆D1的负输出端接地，第一电阻R1的另一端连接三端稳压芯片U3的第一端和第五电容C5的一端、第五电容C5的另一端接地，三端稳压芯片U3的第二端接地，三端稳压芯片U3的第三端分别连接第七电容C7和第八电容C8的一端，第七电容C7和第八电容C8的另一端接地，三端稳压芯片U3的第三端输出5V工作电源，降压稳压芯片U2的使能引脚连接整流桥堆D1的正输出端，降压稳压芯片U2的使能引脚通过第四电容C4接地，降压稳压芯片U2的补偿引脚依次连接第二电阻R2和第六电容C6后接地，降压稳压芯片U2的接地脚接地，降压稳压芯片U2有3个的PWM输出端，3个PWM输出端共接，3个PWM输出端共接后分别连接第一电感L1的一端、第二二极管D2的负极和第三电阻R3的一端，第二二极管D2的正极接地，第三电阻R3的另一端通过第九电容C9接地，第一电感L1的另一端VIN分别连接第十一电容C11的一端和第十二极性电容C12的正极，第十一电容C11的另一端和第十二极性电容C12的负极接地，降压稳压芯片U2的反馈引脚分别连接第六电阻R6和第十电容C10的一端，第六电阻R6和第十电容C10的另一端接地；

所述稳压电路单元包括一低压差电压稳压芯片U1、第九电阻R9、第十三极性电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六极性电容C16和第十七电容C17，第一电感L1的另一端VIN分别连接第十三极性电容C13的正极、第十四电容C14的一端、第十五电容C15的一端和低压差电压稳压芯片U1的电压输入引脚，第十三极性电容C13的负极、第十四电容C14的另一端、第十五电容C15的另一端分别接地，低压差电压稳压芯片U1的调整引脚通过第九电阻R9接地，低压差电压稳压芯片U1的电压输出引脚VOUT分别连接第十六极性电容C16的正极和第十七电容C17的一端，第十六极性电容C16的负极和第十七电容C17的另一端分别接地，低压差电压稳压芯片U1的使能引脚连接数字处理器的电源开关控制端ON_OFF；

所述模拟开关单元包括一个双路4通道选择器U4、第四电阻R4、第五电阻R5、第七电阻R7、第八电阻R8、第十电阻R10、第十一电阻R11，第十二电阻R12、第十三电阻R13、第一可变电阻RW1、第二可变电阻RW2、第三可变电阻RW3和第四可变电阻RW4，双路4通道选择器U4的第一路的第一独立引脚通过第四电阻R4连接第一电感L1的另一端VIN，双路4通道选择器U4的第一路的第二独立引脚通过第五电阻R5连接第一电感L1的另一端VIN，双路4通道选择器U4的第一路的第三独立引脚通过第七电阻R7连接第一电感L1的另一端VIN，双路4通道选择器U4的第一路的第四独立引脚通过第八电阻R8连接第一电感L1的另一端VIN，双路4通道选择器U4的第一路的公共引脚BN连接降压稳压芯片U2的反馈引脚，双路4通道选择器U4的第二路的第一独立引脚依次通过第十电阻R10和第一可变电阻RW1连接低压差电压稳压芯片U1的电压输出引脚VOUT，双路4通道选择器U4的第二路的第二独立引脚依次通过第十一电阻R11和第二可变电阻RW2连接低压差电压稳压芯片U1的电压输出引脚VOUT，双路4通道选择器U4的第二路的第三独立引脚依次通过第十二电阻R12和第三可变电阻RW3连接低压差电压稳压芯片U1的电压输出引脚VOUT，双路4通道选择器U4的第二路的第四独立引脚依次通过第十三电阻R13和第四可变电阻RW4连接低压差电压稳压芯片U1的电压输出引脚VOUT，双路4通道选择器U4的第二路的公共引脚AN连接低压差电压稳压芯片U1的调整引脚，双路4通道选择器U4的正电源引脚连接5V工作电源，双路4通道选择器U4的使能引脚、负电源引脚和接地引脚分别接地，双路4通道选择器U4的第一数字选择引脚和第二数字选择引脚分别与数字处理的第一选择控制端S0和第二选择控制端S1一一对应连接。

所述三端稳压芯片U3为7805芯片。

所述降压稳压芯片U2为AOZ1094。

所述低压差电压稳压芯片U1为LM39302芯片。

所述LM39302芯片采用TO236-5L贴片封装，PCB板上预留相应尺寸的散热面积。

所述双路4通道选择器U4为74HC4052芯片。

下面就本发明的具体工作原理作详细说明：

74HC4052是一款高速CMOS器件，74HC4052引脚兼容HEF4052B。74HC4052遵循JEDEC标准no.7A。74HC4052是双路4通道模拟多路选择器/多路分配器，带有公共选择逻辑。每个多路选择器包含4个独立输入/输出端（nY0至nY3）和1个公共输入/输出端（nZ）。公用通道选择逻辑包含2个数字选择端（S0和S1）和1个低有效使能端（E）。E为低时，4个开关的其中之一将被S0和S1选中（低阻态）。E为高时，所有开关都进入高阻态，直接无视S0和S1。 VCC和GND是数字控制端（S0和S1，E）的供电引脚，74HC4052的VCC至GND范围为2.0 V～10.0 V。74HC4052的模拟输入/输出端在上限VCC和下限VEE之间摆动，VCC-VEE应当不超过10.0 V。作为一个数字多路选择器/多路分配器，VEE将被连接到GND上（一般是接地）。

在本发明的技术方案在，模拟开关74HC4052的第一数字选择引脚和第二数字选择引脚由数字处理器控制，并可构成四种电压输出，74HC4052的第一路的BN通道用来调整DC-DC开关电源AOZ1094的电压Vin，74HC4052的第二路的AN通道用来调整低压差电压稳压芯片U1，LDO即LM39302的电压Vout。LM39302是一颗低压差的LDO，输入压差只要保证0.5V就可以满足其稳压要求。所以Vin-Vout=0.5V。要输出不同的电压可以调整电阻R4、R5、R7、R8、R10、R11、R12、RW1、RW2、RW3、RW4的值来完成。LM39302中的ON/OFF是此电源系统的数字处理器的开关控制端。在Vout输出5V带载3A时，实测Vout低噪≤2mVpp。LM39302采用TO236-5L贴片封装，PCB板上预留相应尺寸的散热面积，经过24小时的高低温实验箱实验，稳定可靠。作为本发明技术方案的进一步延伸，本发明可以更换技术方案中的模拟开关类型组成灵活的多组输出。

Claims (6)

1.一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源，其特征在于：其包括模拟开关单元、DC-DC开关电源单元、稳压电路单元和数字处理器，

所述数字处理器具有第一选择控制端、第二选择控制端和电源开关控制端；

所述DC-DC开关电源单元包括整流桥堆、三端稳压芯片、降压稳压芯片、第二二极管、第一电感、第一电阻、第二电阻、第三电阻第六电阻、第一极性电容、第二电容、第三极性电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容和第十二极性电容，整流桥堆的输入端连接交流电源，整流桥堆的正输出端分别连接第一极性电容的正极、第二电容的一端、第三极性电容的正极、第一电阻的一端和降压稳压芯片的电源电压输入脚，第一极性电容的负极、第二电容的另一端、第三极性电容的负极分别接地，整流桥堆的负输出端接地，第一电阻的另一端连接三端稳压芯片的第一端和第五电容的一端、第五电容的另一端接地，三端稳压芯片的第二端接地，三端稳压芯片的第三端分别连接第七电容和第八电容的一端，第七电容和第八电容的另一端接地，三端稳压芯片的第三端输出5V工作电源，降压稳压芯片的使能引脚连接整流桥堆的正输出端，降压稳压芯片的使能引脚通过第四电容接地，降压稳压芯片的补偿引脚依次连接第二电阻和第六电容后接地，降压稳压芯片的接地脚接地，降压稳压芯片的PWM输出端分别连接第一电感的一端、第二二极管的负极和第三电阻的一端，第二二极管的正极接地，第三电阻的另一端通过第九电容接地，第一电感的另一端分别连接第十一电容的一端和第十二极性电容的正极，第十一电容的另一端和第十二极性电容的负极接地，降压稳压芯片的反馈引脚分别连接第六电阻和第十电容的一端，第六电阻和第十电容的另一端接地；

所述稳压电路单元包括一低压差电压稳压芯片、第九电阻、第十三极性电容、第十四电容、第十五电容、第十六极性电容和第十七电容，第一电感的另一端分别连接第十三极性电容的正极、第十四电容的一端、第十五电容的一端和低压差电压稳压芯片的电压输入引脚，第十三极性电容的负极、第十四电容的另一端、第十五电容的另一端分别接地，低压差电压稳压芯片的调整引脚通过第九电阻接地，低压差电压稳压芯片的电压输出引脚分别连接第十六极性电容的正极和第十七电容的一端，第十六极性电容的负极和第十七电容的另一端分别接地，低压差电压稳压芯片的使能引脚连接数字处理器的电源开关控制端；

所述模拟开关单元包括一个双路4通道选择器、第四电阻、第五电阻、第七电阻、第八电阻、第十电阻、第十一电阻，第十二电阻、第十三电阻、第一可变电阻、第二可变电阻、第三可变电阻和第四可变电阻，双路4通道选择器的第一路的第一独立引脚通过第四电阻连接第一电感的另一端，双路4通道选择器的第一路的第二独立引脚通过第五电阻连接第一电感的另一端，双路4通道选择器的第一路的第三独立引脚通过第七电阻连接第一电感的另一端，双路4通道选择器的第一路的第四独立引脚通过第八电阻连接第一电感的另一端，双路4通道选择器的第一路的公共引脚连接降压稳压芯片的反馈引脚，双路4通道选择器的第二路的第一独立引脚依次通过第十电阻和第一可变电阻连接低压差电压稳压芯片的电压输出引脚，双路4通道选择器的第二路的第二独立引脚依次通过第十一电阻和第二可变电阻连接低压差电压稳压芯片的电压输出引脚，双路4通道选择器的第二路的第三独立引脚依次通过第十二电阻和第三可变电阻连接低压差电压稳压芯片的电压输出引脚，双路4通道选择器的第二路的第四独立引脚依次通过第十三电阻和第四可变电阻连接低压差电压稳压芯片的电压输出引脚，双路4通道选择器的第二路的公共引脚连接低压差电压稳压芯片的调整引脚，双路4通道选择器的正电源引脚连接5V工作电源，双路4通道选择器的使能引脚、负电源引脚和接地引脚分别接地，双路4通道选择器的第一数字选择引脚和第二数字选择引脚分别与数字处理的第一选择控制端和第二选择控制端一一对应连接。

2.根据权利要求1所述一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源，其特征在于：所述三端稳压芯片为7805芯片。

3.根据权利要求1所述一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源，其特征在于：降压稳压芯片为AOZ1094。

4.根据权利要求1所述一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源，其特征在于：所述低压差电压稳压芯片为LM39302芯片。

5.根据权利要求4所述一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源，其特征在于：所述LM39302芯片采用TO236-5L贴片封装，PCB板上预留相应尺寸的散热面积。

6.根据权利要求1所述一种基于模拟开关的多组可调直流稳压电源，其特征在于：所述双路4通道选择器为74HC4052芯片。