CN106230270A - 一种超低静态损耗一体化电源模块 - Google Patents

一种超低静态损耗一体化电源模块 Download PDF

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高宇静
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Abstract

本发明公开了一种超低静态损耗一体化电源模块，包括：输入电压DC9‑DC80V的输入控制电路，将空载静态电流控制在0.01mA以下；用于输入与输出电气隔离、并根据TTL信号输出不同功率和不同电压的DC/DC转换电路；输出电压DC3.3V‑DC36V的输出电路；本发明通过TTL控制信号，控制开关管Q2的导通，当TTL无控制信号，开关管Q2栅极无电压，开关管Q2不导通，输入端回路开路，输入控制电路的空载静态电流仅为10uA。

Description

一种超低静态损耗一体化电源模块
技术领域
本发明涉及电源模块技术领域，更具体地说是一种超低静态损耗一体化电源模块。
背景技术
通常情况下，蓄电池作为一次供电源时，对后级供电的二次电源模块具有控制有无输出功能，并且要求空载静态电流损耗越小越好，一般二次电源模块空载静态电流损耗为10mA-100mA之间，如果二次电源空载静态损耗较大的话讲影响蓄电池的使用时间和使用寿命，为节约蓄电池能量和延长使用寿命，需要一种静态空载静态电流损耗小于0.1mA的二次电源，实现蓄电池对后级设备有更长供电的能力。
传统具有输入端控制功能的电源模块通过控制DC/DC功率变换电源模块的控制端实现控制有无输出，但电源模块内部晶体管、芯片等控制器件工作也需要静态电流，一般为10mA-100mA之间，相对于蓄电池供电也是一种长期的损耗，随着时间的推移蓄电池内部电量降低，降低蓄电池的长期使用寿命。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种超低静态损耗一体化电源模块。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种超低静态损耗一体化电源模块，包括：
输入电压DC9-DC80V的输入控制电路，将空载静态电流控制在0.01mA以下；
用于输入与输出电气隔离、并根据TTL信号输出不同功率和不同电压的DC/DC转换电路；
输出电压DC3.3V-DC36V的输出电路；
其特征在于：所述输入控制电路包括光耦芯片Q1、开关管Q2、电容C1、C2、共模电感L1，所述光耦芯片Q1的发光二极管的负极与TTL信号负相输入端相连接，光耦芯片Q1的发光二极管的正极经电阻R1与TTL信号正相输入端相连接，光耦芯片Q1的三极管的发射极与开关管Q2的栅极相连接，开关管Q2的源极分别与共模电感L1输出端、二极管D1的正极、二极管D2的正极、电阻R5相连接，共模电感L1的两个输出端之间连接有电阻R2、R3、R4、R5串联组成的电路，共模电感L1的两个输入端之间连接有电容C1，光耦芯片Q1的三极管的集电极与电阻R4、R5之间的线路相连接，二极管D2的负极与电阻R2、R3之间的线路相连接，二极管D2的负极与电阻R3、R4之间的线路相连接，开关管Q2的漏极与DC/DC转换电路的输入负端和电容C2的输出负端相连接，DC/DC转换电路的输入正端与电容C2输出正端和电阻R2相连接；
所述输出电路包括共模电感L2、电容C3、C4，电容C3的输出负端与DC/DC转换电路的输出负端相连接，电容C3的输出正端与DC/DC转换电路的输出正端相连接，电容C3的输出正端和输出负端经共模电感L2分别与电容C4的输出正端和输出负端相连接。
优选的，所述输出电路最大输出功率为15W。
优选的，所述电容C1的两端与蓄电池的两个输出端相连接。
优选的，所述输入控制电路、DC/DC转换电路、输出电路集成安装在金属外壳内。
本发明的工作原理是：
开关管Q2栅极与光耦芯片Q1的三极管的发射极相连，三级管的集电极与两个分压电阻R4、R5相连，由两组稳压二极管D1、D2降压将开关管Q2栅极电压降低2.5V左右，由于开关管Q2栅极门限电压为1V左右，这样可以降低开关管Q2栅极的驱动电流，实现开关管Q2最小驱动损耗，栅极无驱动电压，相当于输入端开路，由于开关管Q2自身漏电流非常小仅为0.001mA，几乎没有电流经过，电源模块不工作，实现了输入端超低空载静态电流损耗。
开关管Q2栅极与光耦芯片Q1的三极管串联，当输入端给一个TTL控制5V信号时，光耦芯片Q1内部二极管导通发光，光耦芯片Q1三级管导通，开关管Q2栅极有2.5V电压，开关管Q2导通，输入端回路导通，DC/DC转换电路有供电电压，开始工作实现输入与输出电压转变的功能，即有输出电压。
当TTL无控制信号，开关管Q2栅极无电压，开关管Q2不导通，输入端回路开路，输入控制电路的空载静态电流仅为10uA。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、电源模块外壳采用金属外壳，输入与输出端增加了滤波电路具有良好电磁兼容性。
2、电源模块输入控制电路实现输入端超低空载静态电流仅为10uA损耗。
3、标准化、系列化产品设计，可适应大部分输入电压、输出电压和功率等参数要求，适应性更广。
附图说明
图1为本发明一种超低静态损耗一体化电源模块结构示意图。
图2为本发明一种超低静态损耗一体化电源模块的金属外壳的外形图。
具体实施方式
参见图1，一种超低静态损耗一体化电源模块，包括：
输入电压DC9-DC80V的输入控制电路，将空载静态电流控制在0.01mA以下；
用于输入与输出电气隔离、并根据TTL信号输出不同功率和不同电压的DC/DC转换电路；
输出电压DC3.3V-DC36V的输出电路；
其特征在于：所述输入控制电路包括光耦芯片Q1、开关管Q2、电容C1、C2、共模电感L1，所述光耦芯片Q1的发光二极管的负极与TTL信号负相输入端相连接，光耦芯片Q1的发光二极管的正极经电阻R1与TTL信号正相输入端相连接，光耦芯片Q1的三极管的发射极与开关管Q2的栅极相连接，开关管Q2的源极分别与共模电感L1输出端、二极管D1的正极、二极管D2的正极、电阻R5相连接，共模电感L1的两个输出端之间连接有电阻R2、R3、R4、R5串联组成的电路，共模电感L1的两个输入端之间连接有电容C1，光耦芯片Q1的三极管的集电极与电阻R4、R5之间的线路相连接，二极管D2的负极与电阻R2、R3之间的线路相连接，二极管D2的负极与电阻R3、R4之间的线路相连接，开关管Q2的漏极与DC/DC转换电路的输入负端和电容C2的输出负端相连接，DC/DC转换电路的输入正端与电容C2输出正端和电阻R2相连接；
所述输出电路包括共模电感L2、电容C3、C4，电容C3的输出负端与DC/DC转换电路的输出负端相连接，电容C3的输出正端与DC/DC转换电路的输出正端相连接，电容C3的输出正端和输出负端经共模电感L2分别与电容C4的输出正端和输出负端相连接。
所述输出电路最大输出功率为15W。
所述电容C1的两端与蓄电池的两个输出端相连接。
所述输入控制电路、DC/DC转换电路、输出电路集成安装在金属外壳内。
本发明提供的一种超低静态损耗一体化电源模块通过如下的方式工作：
开关管Q2栅极与光耦芯片Q1的三极管的发射极相连，三级管的集电极与两个分压电阻R4、R5相连，由两组稳压二极管D1、D2降压将开关管Q2栅极电压降低2.5V左右，由于开关管Q2栅极门限电压为1V左右，这样可以降低开关管Q2栅极的驱动电流，实现开关管Q2最小驱动损耗，开关管Q2串联到输入地，栅极无驱动电压，相当于输入端开路，由于开关管Q2自身漏电流非常小仅为0.001mA,几乎没有电流经过，电源模块不工作，实现了输入端超低空载静态电流损耗。
开关管Q2栅极与光耦芯片Q1的三极管串联，当输入端给一个TTL控制5V信号时，光耦芯片Q1内部二极管导通发光，光耦芯片Q1三级管导通，开关管Q2栅极有2.5V电压，开关管Q2导通，输入端回路导通，DC/DC转换电路有供电电压，开始工作实现输入与输出电压转变的功能，即有输出电压。
当TTL无控制信号，开关管Q2栅极无电压，开关管Q2不导通，输入端回路开路，输入控制电路的空载静态电流仅为10uA。
本发明技术方案在上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超低静态损耗一体化电源模块，包括：
输入电压DC9-DC80V的输入控制电路，将空载静态电流控制在0.01mA以下；
用于输入与输出电气隔离、并根据TTL信号输出不同功率和不同电压的DC/DC转换电路；
输出电压DC3.3V-DC36V的输出电路；
其特征在于：所述输入控制电路包括光耦芯片Q1、开关管Q2、电容C1、C2、共模电感L1，所述光耦芯片Q1的发光二极管的负极与TTL信号负相输入端相连接，光耦芯片Q1的发光二极管的正极经电阻R1与TTL信号正相输入端相连接，光耦芯片Q1的三极管的发射极与开关管Q2的栅极相连接，开关管Q2的源极分别与共模电感L1输出端、二极管D1的正极、二极管D2的正极、电阻R5相连接，共模电感L1的两个输出端之间连接有电阻R2、R3、R4、R5串联组成的电路，共模电感L1的两个输入端之间连接有电容C1，光耦芯片Q1的三极管的集电极与电阻R4、R5之间的线路相连接，二极管D2的负极与电阻R2、R3之间的线路相连接，二极管D2的负极与电阻R3、R4之间的线路相连接，开关管Q2的漏极与DC/DC转换电路的输入负端和电容C2的输出负端相连接，DC/DC转换电路的输入正端与电容C2输出正端和电阻R2相连接；
所述输出电路包括共模电感L2、电容C3、C4，电容C3的输出负端与DC/DC转换电路的输出负端相连接，电容C3的输出正端与DC/DC转换电路的输出正端相连接，电容C3的输出正端和输出负端经共模电感L2分别与电容C4的输出正端和输出负端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种超低静态损耗一体化电源模块，其特征在于：所述输出电路最大输出功率为15W。
3.根据权利要求1所述的一种超低静态损耗一体化电源模块，其特征在于：所述电容C1的两端与蓄电池的两个输出端相连接。
4.根据权利要求1所述的一种超低静态损耗一体化电源模块，其特征在于：所述输入控制电路、DC/DC转换电路、输出电路集成安装在金属外壳内。
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