CN112104225A - 机载dc-dc转换模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机载DC‑DC转换模块，包括输入电压、第一部分、第二部分以及输出电压；其中，+28V机载输入电压与第一部分输入端以及第二部分输入端连接，输入电压经过第一部分直接输出+12V，输入电压经过第二部分先是输出+5V电压再输出‑12V电压。该机载DC‑DC转换模块能够将机载+28V直流电压转换为±12V直流电压，同时具有精度高、稳定性好、工作温区宽、体积小、成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体地，涉及主要应用于机载飞行仪表系统中的一种机载DC-DC转换模块。
背景技术
DC-DC转换器为转变输入电压后有效输出固定直流电压的电压转换器。一般情况下DC-DC转换器分为三类：升压型DC-DC转换器、降压型DC-DC转换器以及升降压型DC-DC转换器，目前DC-DC转换器广泛应用于计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航空航天等领域。
目前很多型号的机载飞行仪表系统上提供的电源为+28V直流电压，但是飞行仪表系统中有很多功能模块内部芯片的供电电压为±12V，各功能模块都需要设计一个电源转换电路，将+28V转换为±12V后才能正常工作，使得单个功能模块的体积增大，整个飞行仪表系统的体积也随之增大。目前，市场上大多数DC-DC转换模块体积较大且成本非常之高，不合符机载设备小型化发展的趋势。
因此，在保证各模块性能的前提下，为了更好的应用于工程实际，设计一种体积小、稳定性高、工作温区宽、转换精度高、成本低的DC-DC转换模块很有现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种机载DC-DC转换模块，该机载DC-DC转换模块能够将机载+28V直流电压转换为±12V直流电压，同时具有精度高、稳定性好、工作温区宽、体积小、成本低的优点。
为了实现上述目的，本发明提供了一种机载DC-DC转换模块，包括输入电压、第一部分、第二部分以及输出电压；其中，
+28V机载输入电压与第一部分输入端以及第二部分输入端连接，输入电压经过第一部分直接输出+12V，输入电压经过第二部分先是输出+5V电压再输出-12V电压。
优选地，第一部分由电容C0、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电感L1和芯片U1组成；其中，
输入电压通过滤波电容C0、电容C1与芯片U1的VIN端连接，RON与GND之间用电阻R1连接来控制开关频率；
电容C2连接SW与BST引脚，用于偏置内部高端驱动器；降压电感L1与SW连接，用于限制纹波电流；电阻R2与C4相连构成一个RC滤波器；FB与耦合电容C3连接后经反馈电阻R3、R4与输出端连接；C5为输出电容，用于滤波。
优选地，第二部分由电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电感L1、L2、电感D1、芯片U2和芯片U3组成；其中，
输入电压通过滤波电容C6、电容C7与芯片U2的VIN端连接；RON与GND之间用电阻R5连接来控制开关频率；
电容C8连接SW与BST引脚，用于偏置内部高端驱动器；降压电感L2与SW连接，用于限制纹波电流；电阻R6与C10相连构成一个RC滤波器；FB与耦合电容C9连接后经反馈电阻R7、R8与输出端连接；C11为输出电容，用于过滤纹波；通过调节电路各元件值改变输出电压，以使得U2芯片最后输出电压为+5V。
优选地，+5V电压通过滤波电容C12、C13进入U3芯片的IN引脚，EN引脚与VIN引脚相连；电容C15与VREF引脚相连起滤波作用，电阻R10、R12与芯片引脚FB相连，通过改变R10、R12来调整输出电压，再通过前馈电容C17来控制回路速度，C17后连接电阻R11；电感L3与SW引脚相连，用于过滤纹波，后再接二极管D1；输出电压-12V前接有电容C18、C19、C20、C21，用于更好地滤波。
优选地，C0与U1的VIN引脚相连。
优选地，C6与U2的VIN引脚相连。
优选地，电容C18、C19、C20、C21与-12V输出相连。
优选地，第一部分的U1芯片采用LM5163直流降压转换芯片。
优选地，第二部分的U2芯片采用LM5163直流降压转换芯片，U3芯片采用TPS63700负向直流降压芯片。
根据上述技术方案，本发明将+28V机载输入电压与第一部分输入端以及第二部分输入端连接，输入电压经过第一部分直接输出+12V，输入电压经过第二部分先是输出+5V电压再输出-12V电压。如此这样，成功地将机载+28V直流电压转换为±12V直流电压，整个转换模块精度高、稳定性好、工作温区宽、体积小、成本低，完美适用飞行仪表系统中的各种功能模块。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的一种机载DC-DC转换模块的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
参见图1，本发明提供一种机载DC-DC转换模块，包括输入电压、第一部分、第二部分以及输出电压。
+28V机载输入电压与第一部分输入端以及第二部分输入端连接，输入电压经过第一部分直接输出+12V，输入电压经过第二部分先是输出+5V电压再输出-12V电压。
第一部分由电容C0、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电感L1和芯片U1组成；
其中，输入电压通过电容C0、电容C1与芯片U1的VIN端连接，可以起到很好的滤波作用。RON与GND之间用电阻R1连接来控制开关频率，开关频率能够直接影响输出电压值。
电容C2连接SW与BST引脚，为了偏置内部高端驱动器。降压电感L1与SW连接，用来限制纹波电流。电阻R2与C4相连构成一个RC滤波器。FB与耦合电容C3连接后经反馈电阻R3、R4与输出端连接，C5为输出电容，用来滤波，其中PGOOD引脚与地相连。
第二部分由电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电感L1、L2、电感D1、芯片U2、芯片U3组成；
其中，输入电压通过滤波电容C6、电容C7与芯片U2的VIN端连接。RON与GND之间用电阻R5连接，同样是用来控制开关频率。
电容C8连接SW与BST引脚，为了偏置内部高端驱动器。降压电感L2与SW连接，用来限制纹波电流。PGOOD引脚直接与GND相连接。电阻R6与C10相连构成一个RC滤波器。FB与耦合电容C9连接后经反馈电阻R7、R8与输出端连接，C11为输出电容，用来过滤纹波。通过调节电路各元件值改变输出电压，U2芯片最后输出电压为+5V。
+5V直流电压通过滤波电容C12、C13进入U3芯片的IN引脚，EN引脚与VIN引脚相连，这样使得整个芯片处于接通状态。PS_GND引脚未启用，直接与GND连接。电容C15与VREF引脚相连起滤波作用，电阻R10、R12与芯片引脚FB相连，通过改变R10、R12来调整输出电压，再通过前馈电容C17来控制回路速度，C17后连接电阻R11。COMP引脚通过电容C16与地连接。电感L3与SW引脚相连，用来过滤纹波，后再接二极管D1。输出电压-12V前接有电容C18、C19、C20、C21，单一小电容无法很好的滤除纹波，多个小电容并联在输出端可以得到很好的滤波作用，稳定的输出-12V直流电压。
通过上述技术方案，将+28V机载输入电压与第一部分输入端以及第二部分输入端连接，输入电压经过第一部分直接输出+12V，输入电压经过第二部分先是输出+5V电压再输出-12V电压。成功地将机载+28V直流电压转换为±12V直流电压，整个转换模块精度高、稳定性好、工作温区宽、体积小、成本低，完美适用飞行仪表系统中的各种功能模块。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (9)
1.一种机载DC-DC转换模块，其特征在于，包括输入电压、第一部分、第二部分以及输出电压；其中，
+28V机载输入电压与第一部分输入端以及第二部分输入端连接，输入电压经过第一部分直接输出+12V，输入电压经过第二部分先是输出+5V电压再输出-12V电压。
2.根据权利要求1所述的机载DC-DC转换模块，其特征在于，第一部分由电容C0、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电感L1和芯片U1组成；其中，
输入电压通过滤波电容C0、电容C1与芯片U1的VIN端连接，RON与GND之间用电阻R1连接来控制开关频率；
电容C2连接SW与BST引脚，用于偏置内部高端驱动器；降压电感L1与SW连接，用于限制纹波电流；电阻R2与C4相连构成一个RC滤波器；FB与耦合电容C3连接后经反馈电阻R3、R4与输出端连接；C5为输出电容，用于滤波。
3.根据权利要求1所述的机载DC-DC转换模块，其特征在于，第二部分由电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电感L1、L2、电感D1、芯片U2和芯片U3组成；其中，
输入电压通过滤波电容C6、电容C7与芯片U2的VIN端连接；RON与GND之间用电阻R5连接来控制开关频率；
电容C8连接SW与BST引脚，用于偏置内部高端驱动器；降压电感L2与SW连接，用于限制纹波电流；电阻R6与C10相连构成一个RC滤波器；FB与耦合电容C9连接后经反馈电阻R7、R8与输出端连接；C11为输出电容，用于过滤纹波；通过调节电路各元件值改变输出电压，以使得U2芯片最后输出电压为+5V。
4.根据权利要求3所述的机载DC-DC转换模块，其特征在于，+5V电压通过滤波电容C12、C13进入U3芯片的IN引脚，EN引脚与VIN引脚相连；电容C15与VREF引脚相连起滤波作用，电阻R10、R12与芯片引脚FB相连，通过改变R10、R12来调整输出电压，再通过前馈电容C17来控制回路速度，C17后连接电阻R11；电感L3与SW引脚相连，用于过滤纹波，后再接二极管D1；输出电压-12V前接有电容C18、C19、C20、C21，用于更好地滤波。
5.根据权利要求2所述的机载DC-DC转换模块，其特征在于，C0与U1的VIN引脚相连。
6.根据权利要求3所述的机载DC-DC转换模块，其特征在于，C6与U2的VIN引脚相连。
7.根据权利要求4所述的机载DC-DC转换模块，其特征在于，电容C18、C19、C20、C21与-12V输出相连。
8.根据权利要求2所述的机载DC-DC转换模块，其特征在于，第一部分的U1芯片采用LM5163直流降压转换芯片。
9.根据权利要求3所述的机载DC-DC转换模块，其特征在于，第二部分的U2芯片采用LM5163直流降压转换芯片，U3芯片采用TPS63700负向直流降压芯片。
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