CN109286309A - 一种单路电源输入多路正负电源输出电路 - Google Patents

一种单路电源输入多路正负电源输出电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种单路电源输入多路正负电源输出电路。所述电路包括：开关稳压电路，将输入电源进行稳压转换成第一电压；电荷泵电路，通过电荷泵原理把所述第一电压转换成等值的第一负电压；正电压输出电路，把所述第一电压进行稳压转换成第二电压；负电压输出电路，把所述第一负电压进行稳压转换成第二负电压；分压电路，应用分压原理将所述第二电压、第二负电压转换成第三电压、第三负电压。本发明提供的单路输入多路正负电源输出电路，成本低、体积小、电路简单、输出电压可调、驱动能力强、EMI电磁辐射低、抗干扰能力强。

Description

一种单路电源输入多路正负电源输出电路
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种单路电源输入多路正负电源输出电路。
背景技术
在电子电路领域中，有许多电路需要正负电源才能工作。例如，D/A变换器电路、A/D变换器电路、V/F或F/V变换电路、运算放大器电路、电压比较器电路、LCD屏供电电路等等。因此，在一个稍微复杂的系统中，往往需要多种不同电压的正负电源才能运行。但是，在便携式移动设备等诸多设备中，常常采用电池等单一供电方式。
为了满足系统多种正负工作电源的要求，传统的解决方案是使用变压器、电源模块等器件产生负电压，然后配合多颗DC/DC电源芯片来产生各种不同的正负电压。
发明人发现：这种技术方案具有成本高、体积大、电路复杂、输出电压不可调、驱动能力差、EMI电磁辐射强、抗干扰能力差等缺点。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例拟提供一种单路电源输入多路正负电源输出电路。
本发明实施例提供了一种单路电源输入多路正负电源输出电路，包括：
开关稳压电路，将输入电源进行稳压转换成第一电压；
电荷泵电路，通过电荷泵原理把所述第一电压转换成等值的第一负电压；
正电压输出电路，把所述第一电压进行稳压转换成第二电压；
负电压输出电路，把所述第一负电压进行稳压转换成第二负电压；
分压电路，应用分压原理将所述第二电压、第二负电压转换成第三电压、第三负电压。
进一步地，所述开关稳压电路包括稳压芯片U1、电容C5、C7、电感L1、可调电阻R3、电阻R4，其中，
所述稳压芯片U1的1脚连接所述电感L1的一端，所述稳压芯片U1的2脚连接电源地，所述稳压芯片U1的3脚连接所述可调电阻R3的中端，所述稳压芯片U1的4脚与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端连接所述输入电源的正端+VIN，所述稳压芯片U1的5脚与所述可调电阻R3的一端、所述电容C5的一端连接，所述可调电阻R3的另一端连接所述电源地，所述电容C5的另一端与所述电容C7的一端一起连接所述电源地，所述稳压芯片U1的6脚与电感L1的另一端、电容C7的另一端一起连接所述输入电源的正端+VIN。
进一步地，所述第一电压和所述第一负电压的值可以通过改变所述可调电阻R3的值来调节。
进一步地，所述电荷泵电路包括电容C6、C9、二极管D2、D4、D5、D7，其中，
所述电容C6一端、所述C9的一端一起连接到所述稳压芯片U1的1脚，所述电容C6的另一端与所述二极管D2的负极与所述二极管D4的正极连接，所述电容C9的另一端与所述二极管D5的负极与二极管D7的正极连接，所述二极管D4的负极与所述二极管D5的正极一起连接到所述电源地，所述二极管D7的负极与所述稳压芯片U1的5脚连接。
进一步地，所述正电压输出电路包括电容C10、C11、C12、二极管D6、稳压二极管D8、电阻R6、NPN型三极管Q2，其中，
所述电容C10的一端连接所述稳压芯片U1的5脚，所述电容C10的另一端连接所述电源地，所述电阻R6的一端连接所述稳压芯片U1的5脚，所述电阻R6的另一端连接所述电容C12的一端与所述NPN型三极管Q2的基极以及所述稳压二极管D8的负极，所述电容C12的另一端连接所述电源地，所述NPN型三极管Q2的集电极连接所述稳压芯片U1的5脚，所述NPN型三极管Q2的发射极与所述电容C11的一端连接，所述稳压二极管D8的正极与所述二极管D6的正极连接，所述电容C11的另一端与所述二极管D6的负极连接所述电源地。
进一步地，所述负电压输出电路包括电容C1、C2、C3、稳压二极管D1、二极管D3、电阻R1、PNP型三极管Q1，其中，
所述电容C2的一端连接所述二极管D2的正极，所述电容C2的另一端连接所述电源地，所述电阻R1的一端连接所述二极管D2的正极，所述电阻R1的另一端连接所述电容C3的一端以及所述PNP型三极管Q1的基极，所述电容C3的另一端连接所述电源地，所述PNP型三极管Q1的集电极连接所述二极管D2的正极，所述PNP型三极管Q1的基极连接所述稳压二极管D1的正极，所述PNP型三极管Q1的发射极连接所述电容C1的一端，所述电容C1的另一端连接所述电源地，所述稳压二极管D1的负极连接所述二极管D3的负极，所述二极管D3的正极连接所述电源地。
进一步地，所述第二电压和所述第二负电压的值可以通过改变所述稳压二极管D8、D1的值来调节；所述三极管Q2、Q1对所述第二电压和所述第二负电压的输出电流进行了放大处理。
进一步地，所述分压电路包括电容C4、C8、可调电阻R2、R5，其中，
所述可调电阻R2的一端连接所述PNP型三极管Q1的发射极，所述可调电阻R2的另一端连接所述电源地，所述可调电阻R2的中间端连接所述电容C4的一端，所述电容C4的另一端连接所述电源地；
所述可调电阻R5的一端连接所述NPN型三极管Q2的发射极，所述可调电阻R5的另一端连接所述电源地，所述可调电阻R5的中间端连接所述电容C8的一端，所述电容C8的另一端连接所述电源地。
进一步地，所述第三电压的值可以通过改变所述可调电阻R5的值来调节。
进一步地，所述第三负电压的值可以通过改变所述可调电阻R2的值来调节。
本发明的实施例提供的单路输入多路正负电源输出电路，成本低、体积小、电路简单、输出电压可调、驱动能力强、EMI电磁辐射低、抗干扰能力强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的一种单路输入多路正负电源输出电路组成示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图和实施例，对本发明技术方案的具体实施方式进行更加详细、清楚的说明。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。其只是包含了本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员对于本发明的各种变化获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明一实施例提供的一种单路输入多路正负电源输出电路组成示意图，包括开关稳压电路1、电荷泵电路2、正电压输出电路3、负电压输出电路4、分压电路5。
开关稳压电路1将输入电源进行稳压转换成第一电压。电荷泵电路2通过电荷泵原理把第一电压转换成等值的第一负电压。正电压输出电路3把第一电压进行稳压转换成第二电压。负电压输出电路4把第一负电压进行稳压转换成第二负电压。分压电路5应用分压原理将第二电压、第二负电压转换成第三电压、第三负电压。
开关稳压电路1包括稳压芯片U1、电容C5、C7、电感L1、可调电阻R3、电阻R4。
稳压芯片U1的1脚连接电感L1的一端，稳压芯片U1的2脚连接电源地，稳压芯片U1的3脚连接可调电阻R3的中端，稳压芯片U1的4脚与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端连接输入电源的正端+VIN，稳压芯片U1的5脚与可调电阻R3的一端、电容C5的一端连接，可调电阻R3的另一端连接电源地，电容C5的另一端与电容C7的一端一起连接电源地，稳压芯片U1的6脚与电感L1的另一端、电容C7的另一端一起连接输入电源的正端+VIN。
第一电压和第一负电压的值可以通过改变可调电阻R3的值来调节。
电荷泵电路2包括电容C6、C9、二极管D2、D4、D5、D7。
电容C6一端、C9的一端一起连接到稳压芯片U1的1脚，电容C6的另一端与二极管D2的负极与二极管D4的正极连接，电容C9的另一端与二极管D5的负极与二极管D7的正极连接，二极管D4的负极与二极管D5的正极一起连接到电源地，二极管D7的负极与稳压芯片U1的5脚连接。
正电压输出电路3采用稳压二极管把第一电压+VOUT1转换成第二电压+VOUT2，并使用三极管对电流进放大，提高电路的驱动能力。正电压输出电路包括电容C10、C11、C12、二极管D6、稳压二极管D8、电阻R6、NPN型三极管Q2。
电容C10的一端连接稳压芯片U1的5脚，电容C10的另一端连接电源地，电阻R6的一端连接稳压芯片U1的5脚，电阻R6的另一端连接电容C12的一端与NPN型三极管Q2的基极以及稳压二极管D8的负极，电容C12的另一端连接电源地，NPN型三极管Q2的集电极连接稳压芯片U1的5脚，NPN型三极管Q2的发射极与电容C11的一端连接，稳压二极管D8的正极与二极管D6的正极连接，电容C11的另一端与二极管D6的负极连接电源地。
负电压输出电路4也采用稳压二极管把第一负电压-VOUT1转换成第二负电压-VOUT2，并使用三极管对电流进放大，提高电路的驱动能力。负电压输出电路包括电容C1、C2、C3、稳压二极管D1、二极管D3、电阻R1、PNP型三极管Q1。
电容C2的一端连接二极管D2的正极，电容C2的另一端连接电源地，电阻R1的一端连接二极管D2的正极，电阻R1的另一端连接电容C3的一端以及PNP型三极管Q1的基极，电容C3的另一端连接电源地，PNP型三极管Q1的集电极连接二极管D2的正极，PNP型三极管Q1的基极连接稳压二极管D1的正极，PNP型三极管Q1的发射极连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接电源地，稳压二极管D1的负极连接二极管D3的负极，二极管D3的正极连接电源地。
第二电压和第二负电压的值可以通过改变稳压二极管D8、D1的值来调节。
分压电路5包括电容C4、C8、可调电阻R2、R5。
可调电阻R2的一端连接PNP型三极管Q1的发射极，可调电阻R2的另一端连接电源地，可调电阻R2的中间端连接电容C4的一端，电容C4的另一端连接电源地。
可调电阻R5的一端连接NPN型三极管Q2的发射极，可调电阻R5的另一端连接电源地，可调电阻R5的中间端连接电容C8的一端，电容C8的另一端连接电源地。
第三电压的值可以通过改变可调电阻R5的值来调节。第三负电压的值可以通过改变可调电阻R2的值来调节。
工作原理具体描述如下。
在开关稳压电路1中，系统输入电源经过开关电源芯片U1和电感L1的转换后可以输出一个正电压+VOUT1。可以调节可调电阻R3来改变这个电压的大小。电容C7对输入电源进行滤波，电容C5对输出的+VOUT1进行滤波。
在电荷泵电路2中，由电容C6、C9、二极管D2、D4、D5、D7构成了一个负电压电荷泵转换电路。该负电压电荷泵转换电路可以把正电压+VOUT1转换成一个电压值大小相等的负电压-VOUT1。
在正电压输出电路3中，电容C10对输入的+VOUT1进行滤波，电容C12对稳压二极管D8的输出电压进行滤波，电容C11对输出的+VOUT2进行滤波，电阻R6保证了三极管Q2工作在放大区间，三极管Q2组成了一个共集电极放大电路，具有电流放大能力，保证了输出电压+VOUT2的驱动能力。稳压二极管D8具有电压稳压作用，可以选择不同的稳压二极管D8来改变输出电压+VOUT2的大小。三极管Q2工作时基极和发射极之间会有一个压降电压，因此加入二极管D6来抵消这个压降电压，以使输出电压+VOUT2的大小等于稳压二极管D8的稳压值。
在负电压输出电路4中，电容C2对输入的-VOUT1进行滤波，电容C3对稳压二极管D1的输出电压进行滤波，电容C1对输出的-VOUT2进行滤波，电阻R1保证了三极管Q1工作在放大区间，三极管Q1组成了一个共集电极放大电路，具有电流放大能力，保证了输出电压-VOUT2的驱动能力。稳压二极管D1具有电压稳压作用，可以选择不同的稳压二极管D1来改变输出电压-VOUT2的大小。三极管Q1工作时基极和发射极之间会有一个压降电压，因此加入二极管D3来抵消这个压降电压，以使输出电压-VOUT2的大小等于稳压二极管D1的稳压值。
在分压电路5中，可调电阻R2、R5采用分压原理对电压-VOUT2、+VOUT2进行分压以产生大小可调的输出电压-VOUT3、+VOUT3，电容C4、C8分别对输出电压-VOUT3、+VOUT3进行滤波。
由以上工作原理可知，可以通过调节可调电阻R3、R5、R2来改变电压+VOUT1、-VOUT1、+VOUT3、-VOUT3的大小，通过改变稳压二极管D8、D1来改变输出电压+VOUT2、-VOUT2的大小。同时本电路中基本上使用电阻、电容、二极管、三极管等分立元件，提高了电路的抗干扰能力，减小了电路的EMI电磁辐射。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种单路电源输入多路正负电源输出电路，包括：
开关稳压电路，将输入电源进行稳压转换成第一电压；
电荷泵电路，通过电荷泵原理把所述第一电压转换成等值的第一负电压；
正电压输出电路，把所述第一电压进行稳压转换成第二电压；
负电压输出电路，把所述第一负电压进行稳压转换成第二负电压；
分压电路，应用分压原理将所述第二电压、第二负电压转换成第三电压、第三负电压。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关稳压电路包括稳压芯片U1、电容C5、C7、电感L1、可调电阻R3、电阻R4，其中，
所述稳压芯片U1的1脚连接所述电感L1的一端，所述稳压芯片U1的2脚连接电源地，所述稳压芯片U1的3脚连接所述可调电阻R3的中端，所述稳压芯片U1的4脚与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端连接所述输入电源的正端+VIN，所述稳压芯片U1的5脚与所述可调电阻R3的一端、所述电容C5的一端连接，所述可调电阻R3的另一端连接所述电源地，所述电容C5的另一端与所述电容C7的一端一起连接所述电源地，所述稳压芯片U1的6脚与所述电感L1的另一端、电容C7的另一端一起连接所述输入电源的正端+VIN。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一电压和所述第一负电压的值可以通过改变所述可调电阻R3的值来调节。
4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电荷泵电路包括电容C6、C9、二极管D2、D4、D5、D7，其中，
所述电容C6一端、所述C9的一端一起连接到所述稳压芯片U1的1脚，所述电容C6的另一端与所述二极管D2的负极与所述二极管D4的正极连接，所述电容C9的另一端与所述二极管D5的负极与二极管D7的正极连接，所述二极管D4的负极与所述二极管D5的正极一起连接到所述电源地，所述二极管D7的负极与所述稳压芯片U1的5脚连接。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述正电压输出电路包括电容C10、C11、C12、二极管D6、稳压二极管D8、电阻R6、NPN型三极管Q2，其中，
所述电容C10的一端连接所述稳压芯片U1的5脚，所述电容C10的另一端连接所述电源地，所述电阻R6的一端连接所述稳压芯片U1的5脚，所述电阻R6的另一端连接所述电容C12的一端与所述NPN型三极管Q2的基极以及所述稳压二极管D8的负极，所述电容C12的另一端连接所述电源地，所述NPN型三极管Q2的集电极连接所述稳压芯片U1的5脚，所述NPN型三极管Q2的发射极与所述电容C11的一端连接，所述稳压二极管D8的正极与所述二极管D6的正极连接，所述电容C11的另一端与所述二极管D6的负极连接所述电源地。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述负电压输出电路包括电容C1、C2、C3、稳压二极管D1、二极管D3、电阻R1、PNP型三极管Q1，其中，
所述电容C2的一端连接所述二极管D2的正极，所述电容C2的另一端连接所述电源地，所述电阻R1的一端连接所述二极管D2的正极，所述电阻R1的另一端连接所述电容C3的一端以及所述PNP型三极管Q1的基极，所述电容C3的另一端连接所述电源地，所述PNP型三极管Q1的集电极连接所述二极管D2的正极，所述PNP型三极管Q1的基极连接所述稳压二极管D1的正极，所述PNP型三极管Q1的发射极连接所述电容C1的一端，所述电容C1的另一端连接所述电源地，所述稳压二极管D1的负极连接所述二极管D3的负极，所述二极管D3的正极连接所述电源地。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第二电压和所述第二负电压的值可以通过改变所述稳压二极管D8、D1的值来调节；所述三极管Q2、Q1对所述第二电压和所述第二负电压的输出电流进行了放大处理。
8.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述分压电路包括电容C4、C8、可调电阻R2、R5，其中，
所述可调电阻R2的一端连接所述PNP型三极管Q1的发射极，所述可调电阻R2的另一端连接所述电源地，所述可调电阻R2的中间端连接所述电容C4的一端，所述电容C4的另一端连接所述电源地；
所述可调电阻R5的一端连接所述NPN型三极管Q2的发射极，所述可调电阻R5的另一端连接所述电源地，所述可调电阻R5的中间端连接所述电容C8的一端，所述电容C8的另一端连接所述电源地。
9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述第三电压的值可以通过改变所述可调电阻R5的值来调节。
10.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述第三负电压的值可以通过改变所述可调电阻R2的值来调节。
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