CN117477951B - 小型化电源模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子精密设备供电领域，尤其涉及一种小型化电源模块，包括供电电源、升压转换器、分流调节器、第一降压转换器、第二降压转换器、微控制单元和至少两个电压输出电路，供电电源用于输出初始输入电压；第一降压转换器用于接收初始输入电压并进行降压，向微控制单元的芯片供电；升压转换器用于接收初始输入电压并进行升压，向第二降压转换器及电压输出电路供电；第二降压转换器用于向分流调节器供电，分流调节器用于向微控制单元及其内部的DAC供电；通过微控制单元调节每个电压输出电路的输出电压，为不同类型电子精密设备内的各部件供电。本发明只需一个供电电源，从而简化整个供电系统的体积，并降低供电系统的供电成本。
Description
技术领域
本发明涉及电子精密设备供电技术领域，尤其涉及一种小型化电源模块。
背景技术
电子精密设备需要可靠和高效的供电系统才能实现最佳性能。供电系统包括多个控制电路和多个供电电源，每个供电电源为每个控制电路产生所需的初始输入电压，每个控制电路基于输入的初始输入电压产生固定的输出电压，通过多个控制电路产生多个固定的输出电压，为电子精密设备内的各个部件供电，多个供电电源与控制电路不仅会增加供电系统的供电成本，还会增加整个供电系统的体积。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提出一种小型化电源模块，通过微控制单元的控制输出多路可调电压，以简化整个供电系统的体积，并降低供电系统的供电成本。
本发明提供的小型化电源模块，包括供电电源、升压转换器、分流调节器、第一降压转换器、第二降压转换器、微控制单元和至少两个电压输出电路；其中，
供电电源用于输出2.5V~6V的初始输入电压；
第一降压转换器用于接收2.5V~6V的初始输入电压，并转换为1.8V电压，向微控制单元供电；
升压转换器用于接收2.5V~6V的初始输入电压，当初始输入电压为2.5V~5.5V时，升压转换器将其转换为5.5V电压，向第二降压转换器供电，当初始输入电压为5.5V~6V时，升压转换器进入旁路模式；
第二降压转换器用于接收5.5V电压并转换为3.3V电压，向分流调节器供电；
分流调节器用于接收3.3V供电电压并转换为2.8V电压；
微控制单元包括DAC模块，DAC模块的输入端用于接收分流调节器输出的2.8V电压；
电压输出电路包括低压差线性稳压器、电阻和电容，低压差线性稳压器的SNS和OUT引脚耦合用于输出电压，向电子精密设备内的部件供电，低压差线性稳压器的IN引脚接入升压转换器输出的5.5V电压，低压差线性稳压器的EN引脚接入使能信号，低压差线性稳压器的NR/SS引脚分别接入低压差线性稳压器内部的电流源及电容与电阻的一端，电阻与电容的另一端分别接入DAC模块的输出端，通过微控制单元调节DAC模块的输出电压，从而调节电压输出电路的输出电压。
优选地，DAC模块为R-2R型DAC。
优选地，分流调节器的型号为ATL431LI。
优选地，低压差线性稳压器的型号为TPS7A94。
优选地，升压转换器的型号为MIC2877。
优选地，第一降压转换器的型号为XCL232。
优选地，第二降压转换器的型号为XCL206。
优选地，电压输出电路的输出电压VCH=VDAC+I*R1；其中，VDAC为DAC模块的输出电压，I为电流源62的电流值，R1为电阻的阻值。
与现有技术相比，本发明通过一个微控制单元与多个电压输出电路即可根据供电电源输出的初始输入电压生成多路可调的输出电压，为电子精密设备内的各个部件供电，因此本发明只需要一个供电电源，从而简化整个供电系统的体积，并降低供电系统的供电成本。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的小型化电源模块的逻辑结构示意图；
图2是根据本发明实施例提供的电压输出电路的电路结构示意图。
附图标记：供电电源1、升压转换器2、第一降压转换器3、第二降压转换器4、微控制单元5、DAC模块51、电压输出电路6、低压差线性稳压器61、电流源62、电阻63、电容64、分流调节器7。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
图1示出了根据本发明实施例提供的小型化电源模块的逻辑结构。
如图1所示，本发明实施例提供的小型化电源模块包括供电电源1、升压转换器2、第一降压转换器3、第二降压转换器4、微控制单元5、至少两个电路结构相同的电压输出电路6和分流调节器7；其中，供电电源1用于输出2.5V~6V的电压，作为电源模块的初始输入电压；升压转换器2的型号为MIC2877，用于接收2.5V~6V的初始输入电压，当初始输入电压为2.5V~5.5V时，升压转换器将其转换为5.5V电压，向第二降压转换器4供电，当初始输入电压为5.5V~6V时，升压转换器2进入旁路模式，有效地连接输入与升压转换器2的输出；第二降压转换器4 的型号为XCL206，用于将5.5V电压转换为3.3V电压，向分流调节器7供电，分流调节器7的型号为ATL431LI，用于将3.3V电压转换为2.8V电压，向微控制单元5的VDDA引脚和VREF+引脚以及DAC模块供电；第一降压转换器3的型号为 XCL232，用于接收2.5V~6V的初始输入电压，并转换为1.8V电压，向微控制单元5的VDD引脚供电；微控制单元5可以调节每个电压输出电路6的输出电压，从而适用于不同类型的电子精密设备，为不同类型的电子精密设备内的各个部件供电。
微控制单元5包括DAC模块，DAC模块的输入端接入分流调节器7输出的2.8V电压。
电压输出电路6的数量根据电子精密设备内的部件的数量确定，一个部件对应一个电压输出电路6。由于各个电压输出电路的电路结构相同，下面以一个具体的电路结构为例进行说明。
图2示出了根据本发明实施例提供的电压输出电路的电路结构。
如图2所示，电压输出电路包括低压差线性稳压器61、电流源62、电阻63和电容64，低压差线性稳压器61的型号为TPS7A9401DSCR，电流源62位于低压差线性稳压器61的内部，低压差线性稳压器61的SNS引脚和OUT引脚耦接在一起，用于输出电压VCH，该电压VCH作为电压输出电路的输出电压，向电子精密设备内的部件供电，低压差线性稳压器61的IN引脚接入升压转换器输出的5.5V电压，低压差线性稳压器61的EN引脚接入使能信号EN，低压差线性稳压器61的NR/SS引脚分别接入电流源62及电容64与电阻63的一端，电阻63与电容64的另一端分别接入DAC模块51的输出端，低压差线性稳压器61的GND引脚接地。
该低压差线性稳压器61使用一个超低噪声的电流参考值，经过电阻63后输出2.4V电压，DAC模块51的输出电压VDAC被连接到电阻63的另一端，因此当电压输出电路输出电压时，2.4V电压会被DAC模块51的输出电压VDAC提高，最高能提高到5.2V，即电压输出电路可以输出2.4V到5.2V之间的电压。
在图2中，节点1的电压与节点2的电压相同，节点2的电压即为电压输出电路的输出电压VCH，节点1的电压=DAC模块51的输出电压VDAC+电流源62的电流值I（例如150mA）*电阻63的阻值R（例如16kΩ），也就是说，电压输出电路的输出电压。
通过微控制单元调节DAC模块51的输出电压，从而调节电压输出电路的输出电压VCH=DAC模块51的输出电压VDAC+电流源62的电流值I*电阻63的阻值R。
由此可见，本发明可以通过微控制单元5调节DAC模块51的输出电压，以此来调节电压输出电路的输出电压VCH，微控制单元5调节DAC模块51的输出电压的方式为现有技术，故在发明中不再赘述。
作为优选的实时方式，DAC模块51采用R-2R型DAC。由于R-2R型DAC的架构具有低噪声的特点，所以2.4V电压可以被提高而不会向电路注入额外的噪声。而提高输出电压会引入高噪声的问题，通常是一个标准LDO稳压器与反馈电阻的GND端绑定时所必须面对的情况，本申请可以避免此情况的发生。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.一种小型化电源模块，其特征在于，包括供电电源、升压转换器、分流调节器、第一降压转换器、第二降压转换器、微控制单元和至少两个电压输出电路；其中，
所述供电电源用于输出2.5V~6V的初始输入电压；
所述第一降压转换器用于接收所述2.5V~6V的初始输入电压，并转换为1.8V电压，向所述微控制单元供电；
所述升压转换器用于接收所述2.5V~6V的初始输入电压，当初始输入电压为2.5V~5.5V时，所述升压转换器将其转换为5.5V电压，向所述第二降压转换器供电，当初始输入电压为5.5V~6V时，所述升压转换器进入旁路模式；
所述第二降压转换器用于接收5.5V电压并转换为3.3V电压，向所述分流调节器供电；
所述分流调节器用于接收3.3V供电电压并转换为2.8V电压；
所述微控制单元包括DAC模块，所述DAC模块的输入端用于接收所述分流调节器输出的2.8V电压；
所述电压输出电路包括低压差线性稳压器、电阻和电容，所述低压差线性稳压器的SNS和OUT引脚耦合用于输出电压，向电子精密设备内的部件供电，所述低压差线性稳压器的IN引脚接入所述升压转换器输出的5.5V电压，所述低压差线性稳压器的EN引脚接入使能信号，所述低压差线性稳压器的NR/SS引脚分别接入所述低压差线性稳压器内部的电流源及所述电容与所述电阻的一端，所述电阻与所述电容的另一端分别接入所述DAC模块的输出端，通过所述微控制单元调节所述DAC模块的输出电压，从而调节所述电压输出电路的输出电压。
2.根据权利要求1所述的小型化电源模块，其特征在于，所述DAC模块为R-2R型DAC。
3.根据权利要求1所述的小型化电源模块，其特征在于，所述分流调节器的型号为ATL431LI。
4.根据权利要求1所述的小型化电源模块，其特征在于，所述低压差线性稳压器的型号为TPS7A94。
5.根据权利要求1所述的小型化电源模块，其特征在于，所述升压转换器的型号为MIC2877。
6.根据权利要求1所述的小型化电源模块，其特征在于，所述第一降压转换器的型号为XCL232。
7.根据权利要求1所述的小型化电源模块，其特征在于，所述第二降压转换器的型号为XCL206。
8.根据权利要求1所述的小型化电源模块，其特征在于，所述电压输出电路的输出电压VCH=VDAC+I*R1；其中，VDAC为所述DAC模块的输出电压，I为所述电流源的电流值，R1为所述电阻的阻值。
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