CN109194134A - 一种dc-dc电源模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种DC‑DC电源模块，包括：电源输入电路、变压电路、主控电路、整流电路、功率开关电路、电压反馈电路和线性稳压电路；所述电源输入电路的输入端和所述线性稳压电路的输入端均与供电电压连接，所述线性稳压电路的输出端与所述主控电路的供电端连接，所述电源输入电路的输出端与所述变压电路的第一输入端连接，所述变压电路的第二输入端通过所述功率开关电路与所述主控电路的控制端连接，所述变压电路的输出端与所述整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与所述电压反馈电路的输入端连接，所述电压反馈电路的输出端与所述主控电路的输入端连接。本发明提高了DC‑DC电源模块的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，特别涉及一种DC-DC电源模块。
背景技术
DC-DC电源模块是一种小型化电源开关模块，它是采用微电子技术，把小型表面安装集成电路与微型电子元器件组装成一体而构成，广泛用于航空、航天、机载和雷达等电子系统领域。
现有技术中的DC-DC电源模块，通常包括输入电路、变压电路和整流电路，输入电路将输入的电压信号经变压电路进行变压之后，送入至整流电路，由整流电路对接收到的信号进行整流滤波后输出，从而对外部供电设备供电。
但上述DC-DC电源模块无反馈电路，当DC-DC电源模块因外界各种原因使得电压信号波动时，整流滤波后的电压信号会不稳定，这时再给外部供电设备供电时，容易烧坏外部供电设备，也就是说，现有技术中的DC-DC电源模块稳定性较差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种DC-DC电源模块，其提高了DC-DC电源模块的稳定性。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
本发明的一种DC-DC电源模块，包括：电源输入电路、变压电路、主控电路、整流电路、功率开关电路、电压反馈电路和线性稳压电路；所述电源输入电路的输入端和所述线性稳压电路的输入端均与供电电压连接，所述线性稳压电路的输出端与所述主控电路的供电端连接，所述电源输入电路的输出端与所述变压电路的第一输入端连接，所述变压电路的第二输入端通过所述功率开关电路与所述主控电路的控制端连接，所述变压电路的输出端与所述整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与所述电压反馈电路的输入端连接，所述电压反馈电路的输出端与所述主控电路的输入端连接。
进一步，所述主控电路包括型号为LM5021的主控芯片。
进一步，所述线性稳压电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、稳压二极管D1、NPN三极管和电容C1，所述电阻R1的一端和电阻R2的一端均与供电电压连接，所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R3的一端、所述电阻R2的另一端和NPN三极管的集电极连接，所述电阻R3的另一端分别与NPN三极管的基极和稳压二极管D1的阴极连接，NPN三极管的发射极分别与主控电路的供电端和电容C1的一端连接，电容C1的另一端和稳压二极管D1的阳极均接地。
进一步，所述变压电路包括变压器T，所述电源输入电路包括电容C2和电容C10；所述电容C2的一端和电容C10的一端均与供电电压连接，且供电电压还与变压器T的初级线圈的一端连接，变压器T的初级线圈的另一端与所述功率开关电路的输入端连接，电容C2的另一端和电容C10的另一端均接地。
进一步，所述整流电路包括二极管D3、二极管D4、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9和电感L，所述二极管D3的阳极与变压器T的次级线圈的一端连接，二极管D3的阴极分别与二极管D4的阳极、电容C6的一端、电容C7的一端和电感L的一端连接，电感L的另一端分别与C8的一端和C9的一端连接，二极管D4的阴极、变压器T的次级线圈的另一端、电容C6的另一端、电容C7的另一端、电容C8的另一端和电容C9的另一端均接地，且电容C9的一端作为DC-DC电源模块的正极输出端。
进一步，所述电压反馈电路包括稳压基准电路、分压电路、杂波吸收电路和光耦合器；所述稳压基准电路的输入端和分压电路的输入端均与整流电路的正极输出端连接，且所述分压电路的输入端还通过电阻R21与光耦合器连接；所述杂波吸收电路的输入端与所述分压电路的分压端连接，所述杂波吸收电路的输出端通过稳压二极管D5接地，且杂波吸收电路的输出端还与光耦合器连接，稳压基准电路的输出端和分压电路的输出端接地。
进一步，所述稳压基准电路包括电阻R11、电容C3和二极管D5，所述电阻R11的一端和电容C3的一端均与电容C9的一端连接，所述电阻R11的另一端分别与电容C9的一端和二极管D5的阴极连接，二极管D5的阳极接地。
进一步，所述分压电路包括电阻R4、电阻R31和电容C4，所述电阻R31的一端与电容C9的一端连接，所述电阻R31的一端还通过电阻R21与光耦合器的第4引脚连接，所述电阻R31的另一端分别与电阻R4的一端和电容C4的一端连接，电容C4的另一端与稳压二极管D6的阴极连接，稳压二极管D6的阳极和电阻R4的另一端均接地。
进一步，所述杂波吸收电路包括电阻R41和电容C5，所述电容C5的一端连接在电阻R31与电阻R4连接的线路上，电容C5的另一端通过电阻R41分别与稳压二极管D6的阴极和光耦合器的第3引脚连接；所述光耦合器的第1引脚与所述主控电路的输入端连接，所述光耦合器的第2引脚接地。
进一步，所述功率开关电路包括电阻R5、电阻R6和开关管Q，所述开关管Q的栅极通过电阻R6与所述主控电路的PWM控制端连接，所述开关管Q的漏极与变压器T的初级绕组的另一端连接，所述开关管Q的源极通过电阻R5接地。
本发明的一种DC-DC电源模块具有以下有益效果：
本发明提供了一种DC-DC电源模块，在原有电源模块的基础上增加了主控电路、电压反馈电路和功率开关电路，具体工作原理为：电源输入电路输出的电压信号经变压电路进行降压之后，输入至整流电路中进行整流滤波，整流滤波后的电压信号输入至电压反馈电路，由电压反馈电路将整流滤波后的电压信号进行采样和稳压之后送入功率开关电路，功率开关电路再将此采样和稳压后的信号输入至主控电路，由主控电路对变压电路输入端的电压进行控制，最终使得整流滤波后的电压信号为稳定的电压信号，再为外部供电设备供电时，能够保证外部供电设备的安全，提高了DC-DC电源模块的稳定性；另外，本发明还增加了线性稳压电路，用于单独为主控电路进行供电，使得主控电路不由电源输入电路提供电压，能够针对主控电路自身的电压范围来设计线性稳压电路，保证主控电路能够在自身的正常电压范围内均可工作，进一步提高了DC-DC电源模块的稳定性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的一种DC-DC电源模块的电路原理框图；
图2为本发明的一种DC-DC电源模块的电路图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明，如图1所示：本实施例的一种DC-DC电源模块包括：电源输入电路10、变压电路11、主控电路12、整流电路13、功率开关电路14、电压反馈电路15和线性稳压电路16；所述电源输入电路10的输入端和所述线性稳压电路16的输入端均与供电电压连接，所述线性稳压电路16的输出端与所述主控电路12的供电端连接，所述电源输入电路10的输出端与所述变压电路11的第一输入端连接，所述变压电路11的第二输入端通过所述功率开关电路14与所述主控电路12的控制端连接，所述变压电路11的输出端与所述整流电路13的输入端连接，所述整流电路13的输出端与所述电压反馈电路15的输入端连接，所述电压反馈电路15的输出端与所述主控电路12的输入端连接。
进一步的，所述主控电路12包括型号为LM5021的主控芯片。
进一步的，如图2所示，所述线性稳压电路16包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、稳压二极管D1、NPN三极管和电容C1，所述电阻R1的一端和电阻R2的一端均与供电电压连接，所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R3的一端、所述电阻R2的另一端和NPN三极管的集电极连接，所述电阻R3的另一端分别与NPN三极管的基极和稳压二极管D1的阴极连接，NPN三极管的发射极分别与主控电路12的供电端和电容C1的一端连接，电容C1的另一端和稳压二极管D1的阳极均接地。
具体的，电阻R1和电阻R3组成分压电路，分压后的电压用于驱动NPN三极管，稳压二极管D1起到稳定电压的作用，电容C1用于将线性稳压电路16输出的电压VCC进行滤波。
需要说明的是，具体线性稳压电路16中各元器件的值需要根据主控芯片LM5021的工作电压范围进行确定，使得线性稳压电路16输出的电压信号能够与主控芯片LM5021的工作电压范围匹配，保证主控芯片LM5021能够在整个工作电压范围内工作，包括低压和高压。
进一步的，如图2所示，所述变压电路11包括变压器T，所述电源输入电路10包括电容C2和电容C10；所述电容C2的一端和电容C10的一端均与供电电压连接，且供电电压还与变压器T的初级线圈的一端连接，变压器T的初级线圈的另一端与所述功率开关电路14的输入端连接，电容C2的另一端和电容C10的另一端均接地。
具体的，变压器T的初级线圈接收电源输入电路10输出的电压信号，并将接收到的电压信号进行降压，得到降压后的电压信号，然后再将降压后的电压信号输入至整流电路13中。
进一步的，如图2所示，所述整流电路13包括二极管D3、二极管D4、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9和电感L，所述二极管D3的阳极与变压器T的次级线圈的一端连接，二极管D3的阴极分别与二极管D4的阳极、电容C6的一端、电容C7的一端和电感L的一端连接，电感L的另一端分别与C8的一端和C9的一端连接，二极管D4的阴极、变压器T的次级线圈的另一端、电容C6的另一端、电容C7的另一端、电容C8的另一端和电容C9的另一端均接地，且电容C9的一端作为DC-DC电源模块的正极输出端。
具体的，由于变压器T耦合过来的电压信号为交流电压信号，此时需要通过二极管D3和二极管D4将交流电压信号整流为直流电压信号，电容C6、电容C7、电容C8、电容C9和电感L组成π型滤波电路，用于对直流电压信号进行滤波，使得滤波后的直流电压信号更加平滑。
进一步的，如图1所示，所述电压反馈电路15包括稳压基准电路151、分压电路152、杂波吸收电路153和光耦合器154；所述稳压基准电路151的输入端和分压电路152的输入端均与整流电路13的正极输出端连接，且所述分压电路152的输入端还通过电阻R21与光耦合器154连接；所述杂波吸收电路153的输入端与所述分压电路152的分压端连接，所述杂波吸收电路153的输出端通过稳压二极管D5接地，且杂波吸收电路153的输出端还与光耦合器154连接，稳压基准电路151的输出端和分压电路152的输出端接地。
本实施例中，如图2所示，所述稳压基准电路151包括电阻R11、电容C3和二极管D5，所述电阻R11的一端和电容C3的一端均与电容C9的一端连接，所述电阻R11的另一端分别与电容C9的一端和二极管D5的阴极连接，二极管D5的阳极接地。
具体的，电阻R11、电容C3和二极管D5组成稳压基准电路151，用于将整流电路13输出的直流电压信号进行稳压。
本实施例中，如图2所示，所述分压电路152包括电阻R4、电阻R31和电容C4，所述电阻R31的一端与电容C9的一端连接，所述电阻R31的一端还通过电阻R21与光耦合器的第4引脚连接，所述电阻R31的另一端分别与电阻R4的一端和电容C4的一端连接，电容C4的另一端与稳压二极管D6的阴极连接，稳压二极管D6的阳极和电阻R4的另一端均接地。
具体的，电阻R4和电阻R31将整流电路13输出的直流电压信号进行采样，并将采样后得到的电压信号经电容C4进行滤波处理。
本实施例中，如图2所示，所述杂波吸收电路153包括电阻R41和电容C5，所述电容C5的一端连接在电阻R31与电阻R4连接的线路上，电容C5的另一端通过电阻R41分别与稳压二极管D6的阴极和光耦合器的第3引脚连接；所述光耦合器的第1引脚与所述主控电路的输入端连接，所述光耦合器的第2引脚接地。
具体的，电阻R41和电容C5组成杂波吸收电路153，用于吸收电阻R4和电阻R31分压后的电压信号中的杂波信号，并将吸收杂波后的电压信号与稳压二极管D6内部的基准电压进行比较，在确定吸收杂波后的电压信号与稳压二极管D6内部的基准电压不同时，则通过光耦合器将比较结果发送至主控芯片LM5021。
进一步的，如图2所示，所述功率开关电路14包括电阻R5、电阻R6和开关管Q，所述开关管Q的栅极通过电阻R6与所述主控电路的PWM控制端连接，所述开关管Q的漏极与变压器T的初级绕组的另一端连接，所述开关管Q的源极通过电阻R5接地。
具体的，主控芯片LM5021在接收到比较结果后，通过PWM控制端驱动电阻R6，进而使得开关管Q导通，并根据输出的PWM信号来控制变压器T输入端的电压信号，最终使得整流电路13输出的直流电压信号为稳定的直流电压信号，其中，电阻R5用于采样开关管Q源极的电流信号，并将采集到的电流信号反馈至主控芯片LM5021，组成电流环路，使得主控芯片LM5021根据反馈的信号输出PWM信号，实现对整个电路的控制。
本发明提供了一种DC-DC电源模块，在原有电源模块的基础上增加了主控电路12、电压反馈电路15和功率开关电路14，具体工作原理为：电源输入电路10输出的电压信号经变压电路11进行降压之后，输入至整流电路13中进行整流滤波，整流滤波后的电压信号输入至电压反馈电路15，由电压反馈电路15将整流滤波后的电压信号进行采样和稳压之后送入功率开关电路14，功率开关电路14再将此采样和稳压后的信号输入至主控电路12，由主控电路12对变压电路输入端的电压进行控制，最终使得整流滤波后的电压信号为稳定的电压信号，再为外部供电设备供电时，能够保证外部供电设备的安全，提高了DC-DC电源模块的稳定性；另外，本发明还增加了线性稳压电路16，用于单独为主控电路12进行供电，使得主控电路12不由电源输入电路10提供电压，能够针对主控电路12自身的电压范围来设计线性稳压电路16，保证主控电路12能够在自身的正常电压范围内均可工作，进一步提高了DC-DC电源模块的稳定性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种DC-DC电源模块，其特征在于：包括：电源输入电路、变压电路、主控电路、整流电路、功率开关电路、电压反馈电路和线性稳压电路；
所述电源输入电路的输入端和所述线性稳压电路的输入端均与供电电压连接，所述线性稳压电路的输出端与所述主控电路的供电端连接，所述电源输入电路的输出端与所述变压电路的第一输入端连接，所述变压电路的第二输入端通过所述功率开关电路与所述主控电路的控制端连接，所述变压电路的输出端与所述整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与所述电压反馈电路的输入端连接，所述电压反馈电路的输出端与所述主控电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种DC-DC电源模块，其特征在于：所述主控电路包括型号为LM5021的主控芯片。
3.根据权利要求2所述的一种DC-DC电源模块，其特征在于：所述线性稳压电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、稳压二极管D1、NPN三极管和电容C1，所述电阻R1的一端和电阻R2的一端均与供电电压连接，所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R3的一端、所述电阻R2的另一端和NPN三极管的集电极连接，所述电阻R3的另一端分别与NPN三极管的基极和稳压二极管D1的阴极连接，NPN三极管的发射极分别与主控电路的供电端和电容C1的一端连接，电容C1的另一端和稳压二极管D1的阳极均接地。
4.根据权利要求3所述的一种DC-DC电源模块，其特征在于：所述变压电路包括变压器T，所述电源输入电路包括电容C2和电容C10；
所述电容C2的一端和电容C10的一端均与供电电压连接，且供电电压还与变压器T的初级线圈的一端连接，变压器T的初级线圈的另一端与所述功率开关电路的输入端连接，电容C2的另一端和电容C10的另一端均接地。
5.根据权利要求4所述的一种DC-DC电源模块，其特征在于：所述整流电路包括二极管D3、二极管D4、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9和电感L，所述二极管D3的阳极与变压器T的次级线圈的一端连接，二极管D3的阴极分别与二极管D4的阳极、电容C6的一端、电容C7的一端和电感L的一端连接，电感L的另一端分别与C8的一端和C9的一端连接，二极管D4的阴极、变压器T的次级线圈的另一端、电容C6的另一端、电容C7的另一端、电容C8的另一端和电容C9的另一端均接地，且电容C9的一端作为DC-DC电源模块的正极输出端。
6.根据权利要求5所述的一种DC-DC电源模块，其特征在于：所述电压反馈电路包括稳压基准电路、分压电路、杂波吸收电路和光耦合器；
所述稳压基准电路的输入端和分压电路的输入端均与整流电路的正极输出端连接，且所述分压电路的输入端还通过电阻R21与光耦合器连接；所述杂波吸收电路的输入端与所述分压电路的分压端连接，所述杂波吸收电路的输出端通过稳压二极管D5接地，且杂波吸收电路的输出端还与光耦合器连接，稳压基准电路的输出端和分压电路的输出端接地。
7.根据权利要求6所述的一种DC-DC电源模块，其特征在于：
所述稳压基准电路包括电阻R11、电容C3和二极管D5，所述电阻R11的一端和电容C3的一端均与电容C9的一端连接，所述电阻R11的另一端分别与电容C9的一端和二极管D5的阴极连接，二极管D5的阳极接地。
8.根据权利要求7所述的一种DC-DC电源模块，其特征在于：所述分压电路包括电阻R4、电阻R31和电容C4，所述电阻R31的一端与电容C9的一端连接，所述电阻R31的一端还通过电阻R21与光耦合器的第4引脚连接，所述电阻R31的另一端分别与电阻R4的一端和电容C4的一端连接，电容C4的另一端与稳压二极管D6的阴极连接，稳压二极管D6的阳极和电阻R4的另一端均接地。
9.根据权利要求8所述的一种DC-DC电源模块，其特征在于：
所述杂波吸收电路包括电阻R41和电容C5，所述电容C5的一端连接在电阻R31与电阻R4连接的线路上，电容C5的另一端通过电阻R41分别与稳压二极管D6的阴极和光耦合器的第3引脚连接；所述光耦合器的第1引脚与所述主控电路的输入端连接，所述光耦合器的第2引脚接地。
10.根据权利要求9所述的一种DC-DC电源模块，其特征在于：所述功率开关电路包括电阻R5、电阻R6和开关管Q，所述开关管Q的栅极通过电阻R6与所述主控电路的PWM控制端连接，所述开关管Q的漏极与变压器T的初级绕组的另一端连接，所述开关管Q的源极通过电阻R5接地。
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