CN106169864A - 高性能光控继电器电源管理模块 - Google Patents

高性能光控继电器电源管理模块 Download PDF

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南钢洋
王启武
张振振
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Abstract

一种高性能光控继电器电源管理模块，它包括电源管理芯片和光控继电器以及用于焊装电源管理芯片和光控继电器的PCB线路板，其特征是电源管理芯片为LM2596T‑5.0，光控继电器为TLP3100，电源管理芯片的电压输入端与电源噪声滤除电路正极输入端以及供电电池正极连接，电源管理芯片的+5V电压输出端直接驱动负载电路；电源管理芯片和负载电路的接地端经过地噪声去除电路连接到光控继电器的漏极；电池负极经电流过载保护电路连接到光控继电器的源极。

Description

高性能光控继电器电源管理模块
技术领域
本发明涉及一种电源管理模块，尤其涉及一种高性能光控继电器电源管理模块。
背景技术
便携式设备通常采用电池供电，对于功耗要求非常严格，尤其是当设备工作在野外场合，维护起来较困难时，降低功耗对于提高设备待机时间至关重要。目前便携式设备现有低功耗技术方案采用控制电源芯片的使能端，切断供电芯片的电压输出，此技术方案简单有效，目前为大多数设备所采用，缺点是该方案使电源芯片具有不容忽视的漏电流，通常达到十个微安以上，尤其是当设备长时间处在低功耗模式下，电源芯片的漏电流足以消耗掉大部分电能，因此需要使用更优方案进一步降低设备上电源芯片的漏电流。
发明内容
基于以上情况，本发明为电池供电设备提供一种高性能光控继电器电源管理模块，特别是针对由+12V电池供电的设备且由+12V转为+5V时提供一种超低功耗设计方法。
本发明所采用的技术方案：一种高性能光控继电器电源管理模块，它包括电源管理芯片和光控继电器以及用于焊装电源管理芯片和光控继电器的PCB线路板，其特征是电源管理芯片为LM2596T-5.0，光控继电器为TLP3100， 电源管理芯片的电压输入端与电源噪声滤除电路正极输入端以及供电电池正极连接，电源管理芯片的+5V电压输出端直接驱动负载电路；电源管理芯片和负载电路的接地端串联经过地噪声去除电路后再连接到光控继电器的漏极；电池负极经电流过载保护电路连接到光控继电器的源极。
本方案的具体特点还有，光控继电器TLP3100的漏极和源极的通断是由外部控制信号控制的，控制信号是外部数字电路模块提供的TTL电平或者CMOS电平信号，同时要求控制信号驱动电流大于10mA，控制信号经输入保护电路进入到光控继电器TLP3100的控制端；当控制信号为高电平时，TLP3100漏极和源极之间导通，此时电路的接地端与电池负极导通，电路正常工作；当控制信号为低电平时，TLP3100漏极和源极之间断开，此时漏极和源极之间的地回路漏电流仅为10nA。
本发明涉及到的PCB线路板上的地回路走线宽度要求不小于3mm，供电输入输出端走线宽度不小于2mm，铜皮厚度要求不小于35μm。PCB线路板又称印刷线路板。
所述电源噪声滤除电路采用容值为680μF铝电解电容C3和容值为1μF陶瓷电容C4并联；C3的正极端接到+12V输入端，C3的负极连接地端U1-GND上，C4采用无极性电容，两端分别连接到+12V输入端和地端U1-GND上。所述电源噪声滤除电路作用是对电源纹波噪声进行滤除。
所述控制信号输入保护电路由电阻R1和嵌位二极管D1连接组成，其中电阻功率不小于0.125W、阻值为200欧姆；嵌位二极管D1采用1N4728A，连接见图3所示：R1的1脚连接控制信号输入端CON1的1脚，R1的2脚连接D1的阴极端，D1的阳极连接控制信号参考地GND上。所述控制信号输入保护电路作用是对输入信号进行限流。
所述地噪声去除电路由四个磁珠Z2、Z3、Z4、Z5并联构成；磁珠参数为：信号频率在100MHZ时其阻抗为1欧姆，单个磁珠流过最大电流为1.5A；Z2、Z3、Z4、Z5是无极性元件，一端连接到U1-GND上，另一端连接到U2的管脚6上和跳线J1的管脚2上。所述地噪声去除电路作用是将电池负极上的干扰噪声进行隔离，同时增加地回路导通路径。
所述电流过载保护电路主要是由低阻值的自恢复保险丝F1构成，其型号为GR16-300；当设备工作电流小于3A时，F1处于低阻状态；当电流增加到3A后，F1产生的热量使其阻值增大，进而限制设备电流继续增加，利用此特性使设备具有过流保护功能。F1是无极性元件，一端连接U2的管脚5，另一端连接供电电池的负极端U2-GND上。所述电流过载保护电路作用是使设备具有过流保护功能。
本发明的有益效果是：本发明利用光控继电器TLP3100对电源管理芯片LM2596T-5.0及其负载电路的接地回路进行通断控制，利用LM2596T-5.0实现电压由+12V到+5V转换，为负载电路提供最大3A的电流。当设备需要待机时，利用TLP3100切断LM2596T-5.0及其负载电路的接地回路，此时接地回路漏电流仅为10nA，是目前现有技术方案的千分之一，大大延长设备的待机时间。当设备需要工作时，本发明可以使设备快速上电工作，上电时间小于5ms。本发明支持设备过流保护，当设备接地端电流达到3A时，工作且具有自恢复功能。本技术方案重点利用光控继电器TLP3100的漏极与源极的通断实现设备的上电与待机，而现有技术方案采用控制设备上电源芯片的使能端使其上电或待机。当设备待机时，基于现有技术方案的地回路漏电流通常到十个微安以上，而基于本技术方案地回路漏电流是现有技术方案的千分之一，可以大大延长设备的待机时间。
附图说明
图1是本发明电路模块组成框图；图2是电源管理芯片电路配置图；图3是光控继电器电路配置图。
具体实施方式
如图1所示，一种高性能光控继电器电源管理模块，它包括电源管理芯片和光控继电器以及用于焊装电源管理芯片和光控继电器的PCB线路板，电源管理芯片为LM2596T-5.0（以下简称U1），光控继电器为TLP3100（以下简称U2），电源管理芯片的电压输入端与电源噪声滤除电路正极端以及供电电池的正极连接，电源管理芯片的+5V电压输出端直接驱动负载电路；电源管理芯片和负载电路的接地端经过地噪声去除电路连接到光控继电器的漏极；电池负极经电流过载保护电路连接到光控继电器的源极。以下所述U1-GND是指U1及其负载电路的参考地端；所述U2-GND是指供电电池的参考地端；所述GND是指控制信号的参考地端。光控继电器TLP3100的漏极和源极的通断是由外部控制信号控制的，控制信号是外部数字电路模块提供的TTL电平或者CMOS电平信号，同时要求控制信号驱动电流大于10mA，控制信号经输入保护电路进入到光控继电器TLP3100的控制端；当控制信号为高电平时，TLP3100漏极和源极之间导通，此时电路的接地端与电池负极导通，电路正常工作；当控制信号为低电平时，TLP3100漏极和源极之间断开，此时漏源极之间的地回路漏电流仅为10nA。
本发明涉及到的PCB线路板上的地回路走线宽度要求不小于3mm，供电输入输出端走线宽度不小于2mm，铜皮厚度要求不小于35μm。PCB线路板又称印刷线路板。
U1电路配置见图2，U1的1脚连接+12V输入，U1的2脚连接到二极管D2负极端，其中D2型号为1N5824，D2的正极端接到U1-GND上；U1的3脚和5脚连接到U1-GND上；U1的4脚和2脚之间连接10uH的电感，其作用是对输出电压进行滤波，同时构成电压反馈回路，用来监测U1电压输出。无极性电容C2一端和有极性铝电解电容C1正极端连接到+5V-OUT输出电压上，C2另一端和C1负极端连接到U1-GND上；L1与C2、C1组成LC滤波电路，用来降低+5V-OUT的电压纹波噪声。U1管脚4与其+5V输出连接构成电压反馈回路，用来监测U1电压输出。
所述U2的配置电路见图3所示，控制信号由输入接线端CON1输入，经过R1输入到U2的1脚，U2的2脚连接到控制信号参考地GND上，磁珠Z1连接CON1的2端和控制信号参考地GND，其作用是吸收参考地GND上的噪声。U2的5脚经过自恢复保险丝F1后连接到供电电池的地端U2-GND上。U2的管脚6经过磁珠Z2、Z3、Z4、Z5隔离连到接地端U1-GND上；跳线J1的1脚连接U2的4脚；CON2是供电电池的输入接线端子，其中1脚接+12V电池的正极，2脚接电池的负极。
具体工作原理：控制信号是由设备外部的数字模块或者设备内部的低功耗数字模块提供，当控制信号为低电平时，U2的漏极D2端和源极S端不导通，此时U1-GND和供电电池负极U2-GND不导通，设备处于待机状态；当控制信号为高电平时，U2的漏极D2端和源极S端导通，使U1-GND和供电电池负极U2-GND连通，此时U1及其负载电路满足接地回路条件，设备上电工作，此时源极S端最大导通电流可达2.5A；当将跳线J1短接后，U2的漏极D2和D1（管脚6和管脚4）并联工作，此时源极S端导通电流最大5A。
所述电源噪声滤除电路采用容值为680μF铝电解电容C3和容值为1μF陶瓷电容C4并联；C3的正极端接到+12V输入端，C3的负极连接地端U1-GND上，C4采用无极性电容，两端分别连接到+12V输入端和地端U1-GND上。
所述控制信号输入保护电路由电阻R1和嵌位二极管D1连接组成，其中电阻功率不小于0.125W、阻值为200欧姆；嵌位二极管D1采用1N4728A，连接见图3所示：R1的1脚连接控制信号输入端CON1的1脚，R1的2脚连接D1的阴极端，D1的阳极连接控制信号参考地GND上。
所述地噪声去除电路由四个磁珠Z2、Z3、Z4、Z5并联构成；磁珠参数为：信号频率在100MHz时其阻抗为1欧姆，单个磁珠流过最大电流为1.5A；Z2、Z3、Z4、Z5是无极性元件，一端连接到U1-GND上，另一端连接到U2的管脚6上和跳线J1的管脚2上。
所述电流过载保护电路主要是由低阻值的自恢复保险丝F1构成，其型号为GR16-300；当设备工作电流小于3A时，F1处于低阻状态；当电流增加到3A后，F1产生的热量使其阻值增大，进而限制设备电流继续增加，利用此特性使设备具有过流保护功能。F1是无极性元件，一端连接U2的管脚5，另一端连接供电电池的负极端U2-GND上。

Claims (7)

1.一种高性能光控继电器电源管理模块，它包括电源管理芯片和光控继电器以及用于焊装电源管理芯片和光控继电器的PCB线路板，其特征是电源管理芯片为LM2596T-5.0，光控继电器为TLP3100，电源管理芯片的电压输入端与电源噪声滤除电路的正极输入端以及供电电池的正极连接，电源管理芯片的+5V电压输出端直接驱动负载电路；电源管理芯片和负载电路的接地端经过地噪声去除电路连接到光控继电器的漏极；电池负极经电流过载保护电路连接到光控继电器的源极。
2.根据权利要求1所述的高性能光控继电器电源管理模块，其特征是光控继电器TLP3100的漏极和源极的通断是由外部控制信号控制的，控制信号是外部数字电路模块提供的TTL电平或者CMOS电平信号，同时要求控制信号驱动电流大于10mA，控制信号经输入保护电路进入到光控继电器TLP3100的控制端。
3.根据权利要求1所述的高性能光控继电器电源管理模块，其特征是PCB线路板上的地回路走线宽度要求不小于3mm，供电输入输出端走线宽度不小于2mm，铜皮厚度要求不小于35μm。
4.根据权利要求1所述的高性能光控继电器电源管理模块，其特征是所述电源噪声滤除电路采用容值为680μF铝电解电容C3和容值为1μF陶瓷电容C4并联；C3的正极端接到+12V输入端，C3的负极连接地端U1-GND上，C4采用无极性电容，两端分别连接到+12V输入端和地端U1-GND上。
5.根据权利要求1所述的高性能光控继电器电源管理模块，其特征是所述控制信号输入保护电路由电阻R1和嵌位二极管D1连接组成，其中电阻功率不小于0.125W、阻值为200欧姆；嵌位二极管D1采用1N4728A，R1的1脚连接控制信号输入端CON1的1脚，R1的2脚连接D1的阴极端，D1的阳极连接控制信号参考地GND上。
6.根据权利要求1所述的高性能光控继电器电源管理模块，其特征是所述地噪声去除电路由四个磁珠并联构成；磁珠参数为：信号频率在100MHz时其阻抗为1欧姆，单个磁珠流过最大电流为1.5A；磁珠是无极性元件，一端连接到U1-GND上，另一端连接到U2的管脚6上和跳线J1的管脚2上。
7.根据权利要求1所述的高性能光控继电器电源管理模块，其特征是所述电流过载保护电路主要是由低阻值的自恢复保险丝构成，其型号为GR16-300；自恢复保险丝一端连接U2的管脚5，另一端连接供电电池的负极端U2-GND上。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202103759U (zh) * 2011-03-09 2012-01-04 中国人民解放军国防科学技术大学 基于目标检测的低功耗视频摄像系统
CN202712892U (zh) * 2012-06-20 2013-01-30 深圳桑达国际电子器件有限公司 一种电池管理系统及其负载检测电路
CN103124464A (zh) * 2013-03-07 2013-05-29 山西省电力公司长治供电分公司 智能灯光控制系统
CN203522239U (zh) * 2013-09-21 2014-04-02 深圳市朗科智能电气股份有限公司 一种具有零待机功耗的电池装置
JP2014176194A (ja) * 2013-03-08 2014-09-22 Funai Electric Co Ltd 電源保護回路
CN104133397A (zh) * 2014-06-23 2014-11-05 浙江理工大学 诱捕器中的虫害精准计数电路及其计数方法
CN204515412U (zh) * 2015-02-14 2015-07-29 浙江理工大学 一种基于单片机的颜色传感器检测电路

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202103759U (zh) * 2011-03-09 2012-01-04 中国人民解放军国防科学技术大学 基于目标检测的低功耗视频摄像系统
CN202712892U (zh) * 2012-06-20 2013-01-30 深圳桑达国际电子器件有限公司 一种电池管理系统及其负载检测电路
CN103124464A (zh) * 2013-03-07 2013-05-29 山西省电力公司长治供电分公司 智能灯光控制系统
JP2014176194A (ja) * 2013-03-08 2014-09-22 Funai Electric Co Ltd 電源保護回路
CN203522239U (zh) * 2013-09-21 2014-04-02 深圳市朗科智能电气股份有限公司 一种具有零待机功耗的电池装置
CN104133397A (zh) * 2014-06-23 2014-11-05 浙江理工大学 诱捕器中的虫害精准计数电路及其计数方法
CN204515412U (zh) * 2015-02-14 2015-07-29 浙江理工大学 一种基于单片机的颜色传感器检测电路

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