CN201282418Y

CN201282418Y - 用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构

Info

Publication number: CN201282418Y
Application number: CNU2008201547044U
Authority: CN
Inventors: 周燚; 罗斌
Original assignee: SHANGHAI DAYA INFORMATION INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI DAYA INFORMATION INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2018-10-31

Abstract

本实用新型涉及一种用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，包括输入电压滤波电路模块、降压电路模块、5V直流转换电路模块、3.3V直流转换电路模块和升压电路模块，输入电压滤波电路模块的输入端与外部直流电源连接，输入电压滤波电路模块依次通过降压电路模块和5V直流转换电路模块与3.3V直流转换电路模块连接，输入电压滤波电路模块与升压电路模块连接。采用该种结构的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，实现了多种直流稳压电源的同时输出使用，而且电源轻巧便携，体积较小，电路结构简单，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛，给人们的工作和生活带来了很大的便利，为卫星数字机顶盒的进一步推广应用奠定了坚实的基础。

Description

用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构

技术领域

本实用新型涉及机顶盒领域，特别涉及机顶盒电源供电技术领域，具体是指一种用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构。

背景技术

随着社会信息化程度的日益提高，各种各样的信息家电层出不穷，而这其中应用最为广泛的就是机顶盒技术。目前国内机顶盒的电源，基本都是AC-DC的开关电源电路，请参阅图1所示，一般都是220V交流电压经过EMI滤波及整流滤波后，得到约300V的直流电压加到半桥变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动功率MOS管，通过功率变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到稳定的直流输出电压。

这种应用是机顶盒厂家选用电源最普遍的方式，应用方式比较成熟，但是这样的机顶盒无法在汽车上使用，由于汽车电源是DC12V的输出，所以现有的电源工作方式和工作原理没有办法保证机顶盒做车载应用，同时目前现有技术中的DC-DC的电源方案，基本都是单路输出，而卫星机顶盒的电源要求是多路同时输出的(3.3V、5V、12V、22V)，所以现有技术中的电源解决方案根据无法满足这样的要求。

同时，目前有些电源厂家设计的电源方案，为隔离式的DC-DC开关电源，尤其是抗干扰能力强，但是缺点是体积大，分量重，另外没有办法满足12～24V的输入电压条件下性能保证一致，因为22V提供LNB和伺服马达转动，当输入电源低于17V的时候，因为输入电流过大，马达转动的时候导致机顶盒电源经常性重启，影响使用。同时有些客户除了车载使用外，也会拿笔记本电源进行使用，常规的转换电源是根本无法满足这样特殊的需求的，从而大大限制了机顶盒的应用范围和场合，给人们的工作和生活都带来了很大的不便。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够同时提供多种直流稳压电源输出、电源轻巧便携、体积较小、电路结构简单、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构。

为了实现上述的目的，本实用新型的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构具有如下构成：

该用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，包括3.3V电源输出接口、5V电源输出接口、12V电源输出接口和28V电源输出接口，其主要特点是，所述的电路结构包括输入电压滤波电路模块、降压电路模块、5V直流转换电路模块、3.3V直流转换电路模块和升压电路模块，所述的输入电压滤波电路模块的输出端与所述的12V电源输出接口相连接，所述的输入电压滤波电路模块的输入端与外部直流电源相连接，且该输入电压滤波电路模块依次通过所述的降压电路模块和5V直流转换电路模块与所述的3.3V直流转换电路模块相连接，所述的5V直流转换电路模块与所述的5V电源输出接口相连接，所述的3.3V直流转换电路模块与所述的3.3V直流输出接口相连接，该输入电压滤波电路模块通过所述的升压电路模块与所述的28V电源输出接口相连接。

该用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构中的输入电压滤波电路模块包括箝位二极管、第一电感、第一电容、第二电容和第三电容，所述的箝位二极管跨接于输入电压滤波电路模块输入端和地之间，所述的第一电感串接于输入电压滤波电路模块输入端和输入电压滤波电路模块输出端之间，所述的第一电容、第二电容和第三电容均并联跨接于输入电压滤波电路模块输出端和地之间。

该用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构中的降压电路模块包括第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三稳压二极管和第一电阻，所述的第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三稳压二极管依次串联并与所述的第一电阻并联后接于降压电路模块输入端和输出端之间。

该用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构中的5V直流转换电路模块包括直流-直流转换单元、第四电容、第五电容、第四稳压二极管第二电感、第六电容、第七电容和第八电容，所述的第四电容、第五电容并联跨接于5V直流转换电路模块输入端和地之间，所述的直流-直流转换单元的输入端连接于5V直流转换电路模块输入端，且该直流-直流转换单元输出端通过该第二电感连接于5V直流转换电路模块输出端，所述的第四稳压二极管接于所述的直流-直流转换单元的输出端与地之间，所述的第六电容、第七电容和第八电容并联跨接于5V直流转换电路模块输出端和地之间。

该用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构中的直流-直流转换单元可以为AP1509芯片。

该用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构中的3.3V直流转换电路模块包括电压转换单元、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容和第十三电容，所述的电压转换单元串接于3.3V直流转换电路模块输入端和输出端之间，且所述的电压转换单元、第九电容并联跨接于3.3V直流转换电路模块输入端与地之间，所述的第十一电容、第十二电容和第十三电容并联跨接于3.3V直流转换电路模块输出端与地之间。

该用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构中的电压转换单元可以为LDO1117芯片。

该用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构中的升压电路模块包括升压转换单元、第十四电容、第十五电容、第四电感、第五电感、第五稳压二极管、第十六电容、第十七电容、第十八电容、第十九电容，所述的升压转换单元、第五稳压二极管和第四电感依次串联接于升压电路模块的输入端和输出端之间，所述的第十四电容、第十五电容并联跨接于升压电路模块的输入端和地之间，所述的第五电感跨接于所述的升压电路模块的输入端与输出端之间，所述的第十六电容跨接于所述的第五稳压二极管和地之间，所述的第十七电容，第十八电容、第十九电容跨接于所述的第四电感和升压电路模块的输出端之间。

该用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构中的升压转换单元可以为UTC3563芯片。

采用了该实用新型的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，由于其中使用了输入电压滤波电路模块、降压电路模块、5V直流转换电路模块、3.3V直流转换电路模块和升压电路模块实现了电源的4组同时输出：3.3V、5V、12V和28V，从而能够同时将3.3V提供给机顶盒解码芯片、FLASH、SDRAM使用，5V提供给机顶盒USB、音频DAC芯片使用，12V提供给机顶盒音频的放大器使用，28V提供给其它需要使用的外设来使用，从而实现了多种直流稳压电源的同时输出使用，而且电源轻巧便携，体积较小，电路结构简单，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛，给人们的工作和生活带来了很大的便利，为卫星数字机顶盒的进一步推广应用奠定了坚实的基础。

附图说明

图1为现有技术中的机顶盒AC-DC的开关电源电路的功能模块原理示意图。

图2为本实用新型的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构中的输入电压滤波电路模块电路原理图。

图3为本实用新型的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构中的降压电路模块电路原理图。

图4为本实用新型的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构中的5V直流转换电路模块电路原理图。

图5为本实用新型的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构中的3.3V直流转换电路模块电路原理图。

图6为本实用新型的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构中的升压电路模块电路原理图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图2至图6所示，该用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，包括3.3V电源输出接口、5V电源输出接口、12V电源输出接口和28V电源输出接口，其中，所述的电路结构包括输入电压滤波电路模块、降压电路模块、5V直流转换电路模块、3.3V直流转换电路模块和升压电路模块，所述的输入电压滤波电路模块的输出端与所述的12V电源输出接口相连接，所述的输入电压滤波电路模块的输入端与外部直流电源相连接，且该输入电压滤波电路模块依次通过所述的降压电路模块和5V直流转换电路模块与所述的3.3V直流转换电路模块相连接，所述的5V直流转换电路模块与所述的5V电源输出接口相连接，所述的3.3V直流转换电路模块与所述的3.3V直流输出接口相连接，该输入电压滤波电路模块通过所述的升压电路模块与所述的28V电源输出接口相连接。

其中，请参阅图2所示，所述的输入电压滤波电路模块包括箝位二极管D6、第一电感L1、第一电容C1、第二电容C10和第三电容C12，所述的箝位二极管D6跨接于输入电压滤波电路模块输入端和地之间，所述的第一电感L1串接于输入电压滤波电路模块输入端和输入电压滤波电路模块输出端之间，所述的第一电容C1、第二电容C10和第三电容C12均并联跨接于输入电压滤波电路模块输出端和地之间。

同时，这部分电路是输入电压滤波电路，F1是额定电流为3A的保险丝，防止电流过流，D6是箝位二极管，防止输入电压过大，L1、C1、C10、C12都是一些LC型滤波电路中用到的器件。

请参阅图3和图4所示，所述的降压电路模块包括第一稳压二极管D3、第二稳压二极管D4、第三稳压二极管D5和第一电阻R9，所述的第一稳压二极管D3、第二稳压二极管D4、第三稳压二极管D5依次串联并与所述的第一电阻R9并联后接于降压电路模块输入端和输出端之间。

所述的5V直流转换电路模块包括直流-直流转换单元U2、第四电容C23、第五电容C26、第四稳压二极管D2第二电感L2、第六电容C24、第七电容C301和第八电容C2，所述的第四电容C23、第五电容C26并联跨接于5V直流转换电路模块输入端和地之间，所述的直流-直流转换单元U2的输入端连接于5V直流转换电路模块输入端，且该直流-直流转换单元U2的输出端通过该第二电感L2连接于5V直流转换电路模块输出端，所述的第四稳压二极管D2接于所述的直流-直流转换单元U2的输出端与地之间，所述的第六电容C24、第七电容C301和第八电容C2并联跨接于5V直流转换电路模块输出端和地之间；所述的直流-直流转换单元U2可以为AP1509芯片。

其中的2个电路是输入电压经过3个二极管降压，只要是因为DC-DC转换芯片AP1509最大输入电压不能高于24V，通过3个二极管降低电压，给AP1509留出余量。

输入电压经过DC-DC芯片AP1509，转换成5V电压输出，因为5V还要转成3.3V，所以整个5V的输出电流要求2.0A，如果选择用LDO器件，输入电压和输出电压之间压差太大，而工作电流2.0A比较大，部分功耗会消耗在LDO芯片，会发烫严重而导致性能下降，最后输出保护，没有输出。

同时再请参阅图5所示，所述的3.3V直流转换电路模块包括电压转换单元U6、第九电容C5、第十电容C16、第十一电容C6、第十二电容C17和第十三电容C18，所述的电压转换单元U6串接于3.3V直流转换电路模块输入端和输出端之间，且所述的电压转换单元U6、第九电容C5并联跨接于3.3V直流转换电路模块输入端与地之间，所述的第十一电容C6、第十二电容C17和第十三电容C18并联跨接于3.3V直流转换电路模块输出端与地之间；所述的电压转换单元U6可以为LDO1117芯片。

上述的电路是5V转成3.3V的电路，U6为LDO1117电路，成本低廉通用。

请参阅图6所示，所述的升压电路模块包括升压转换单元、第十四电容C7、第十五电容C19、第四电感L4、第五电感L5、第五稳压二极管D1、第十六电容C3、第十七电容C4、第十八电容C21、第十九电容C22，所述的升压转换单元、第五稳压二极管D1和第四电感L4依次串联接于升压电路模块的输入端和输出端之间，所述的第十四电容C7、第十五电容C19并联跨接于升压电路模块的输入端和地之间，所述的第五电感L5跨接于所述的升压电路模块的输入端与输出端之间，所述的第十六电容C3跨接于所述的第五稳压二极管D1和地之间，所述的第十七电容C4、第十八电容C21、第十九电容C22跨接于所述的第四电感L4和升压电路模块的输出端之间；所述的升压转换单元可以为UTC3563芯片。

根据上述电路，其是MC34063的一个典型的升压电路，输出电压的计算公式如下：

V_out＝1.25×(1+R7/R6)

在这个电路中，R7＝47K，R6＝2.7K，最后计算出V_out＝22V左右，从而符合基本要求。

在实际使用当中，本实用新型能够达到的技术指标是：

输入电压范围：DC12～24V

输出电压和电流：5V@0.8A，3.3V@1.3A，12V@0.2A，22V@0.5A

其中，输出电压和电流，都是和原来AC-DC开关电源的输出相同的，也没有额外的不同。而本实用新型相对于其它现有技术来说，真正的优越之处在于解决了输入电压过宽的问题，即从12V到24V，而且要求性能表现都一致，通常一般电源要求输入电压基本都是某个固定电压和误差范围，而且本实用新型的技术方案还能够适应有些客户的特殊要求，比如除了车载使用外，也会拿笔记本电源进行使用，这种情况下，24V电压输入也是会碰到的。

本实用新型主要解决了以下两个技术难点：

(1)22V电压这个点，22V电压主要是提供给卫星机顶盒LNB电路，提供垂直和水平电压，考虑到兼容Diseqc1.2，必须要能提供0.5A的输出电流能力。因为输入电压范围是12～24V，如果是输出电压是22V的话，就会有当输入电压低于22V的时候，是芯片34063升压电路转换成22V@0.5A，但是当输入电压在22～24V之间的时候，升压电路就没有意义了，升压变成降压电路了。必须改变升压电路参数，改变原有的启动电流参数，正常工作，但正是因为宽电压范围，倒是输入电流的变化都很大，根据能量守恒定律来看，P＝U×I，在P恒定的前提下，U范围大的情况下，I电流变化范围肯定也是非常大的，对器件的选用造成一定的困难。而22V电压比较高，又要输出大电流，参数配置不当，会引起工作的时候输出电压跌落。

(2)因为宽输入电压范围衍生的问题，就是如果24V输入电压情况下，那些低电压的转换。其他几路输出是3.3V、5V、12V，由于输入电压和输出电压，压差比较大，如果用LDO转换的话，效率低，芯片发热非常厉害，长时间使用肯定损坏。

采用了本实用新型的技术方案，其中电源的性能说明如下：

1、电源规格

(1)该电源为DC/DC开关电源，输入电压范围12～24VDC，输出电压为：+5VDC、+3.3VDC、+12VDC、+28VDC，4组输出共地。

(2)环境条件

●工作温度：0℃～+40℃

●存储温度：-10℃～+80℃

●相对湿度：30％～90％

●大气压力：70K～106Kpa(3000m～9000m)

●散热方式：自然散热

(3)输入特性

●输入额定电压：12VDC

●输入电压范围：12～24VDC

●最大输入电流：≤2A

(4)输出特性

●输出电压：+5VDC、+3.3VDC、+12VDC、+28VDC

●输出电流：+5VDC：0.1～0.8A，+3.3VDC：0.2～1.2A，+12VDC：0～0.2A，+28Vdc：0.05～0.5A

●静态输出电压范围：+5VDC：4.75～5.25V，+3.3VDC：3.00～3.60V，+12VDC：11.4～14.5V

●+28VDC：27V～29V

●电压调整率：≤±5％

●负载调整率：≤±5％

●输出纹波(Vp-p)：+5VDC：≤85mVp-p，+3.3VDC：≤85mVp-p，+12VDC：≤200mVp-p，+28VDC：≤200mVp-p

电路说明如下：

电源共有4组输出：3.3V、5V、12V、28V，其中3.3V是提供给机顶盒解码芯片，FLASH，SDRAM使用，5V是提供给机顶盒USB，音频DAC芯片使用，12V是提供给机顶盒音频的放大器使用，鉴于音频放大器的输入电压范围非常大，最高到30V左右，所以12V～24V内，完全可以直接使用，只做滤波处理即可，28V是输入电压通过MC34063升压电路来解决。

采用了上述的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，由于其中使用了输入电压滤波电路模块、降压电路模块、5V直流转换电路模块、3.3V直流转换电路模块和升压电路模块实现了电源的4组同时输出：3.3V、5V、12V和28V，从而能够同时将3.3V提供给机顶盒解码芯片、FLASH、SDRAM使用，5V提供给机顶盒USB、音频DAC芯片使用，12V提供给机顶盒音频的放大器使用，28V提供给其它需要使用的外设来使用，从而实现了多种直流稳压电源的同时输出使用，而且电源轻巧便携，体积较小，电路结构简单，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛，给人们的工作和生活带来了很大的便利，为卫星数字机顶盒的进一步推广应用奠定了坚实的基础。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1、一种用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，包括3.3V电源输出接口、5V电源输出接口、12V电源输出接口和28V电源输出接口，其特征在于，所述的电路结构包括输入电压滤波电路模块、降压电路模块、5V直流转换电路模块、3.3V直流转换电路模块和升压电路模块，所述的输入电压滤波电路模块的输出端与所述的12V电源输出接口相连接，所述的输入电压滤波电路模块的输入端与外部直流电源相连接，且该输入电压滤波电路模块依次通过所述的降压电路模块和5V直流转换电路模块与所述的3.3V直流转换电路模块相连接，所述的5V直流转换电路模块与所述的5V电源输出接口相连接，所述的3.3V直流转换电路模块与所述的3.3V直流输出接口相连接，该输入电压滤波电路模块通过所述的升压电路模块与所述的28V电源输出接口相连接。

2、根据权利要求1所述的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，其特征在于，所述的输入电压滤波电路模块包括箝位二极管(D6)、第一电感(L1)、第一电容(C1)、第二电容(C10)和第三电容(C12)，所述的箝位二极管(D6)跨接于输入电压滤波电路模块输入端和地之间，所述的第一电感(L1)串接于输入电压滤波电路模块输入端和输入电压滤波电路模块输出端之间，所述的第一电容(C1)、第二电容(C10)和第三电容(C12)均并联跨接于输入电压滤波电路模块输出端和地之间。

3、根据权利要求1所述的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，其特征在于，所述的降压电路模块包括第一稳压二极管(D3)、第二稳压二极管(D4)、第三稳压二极管(D5)和第一电阻(R9)，所述的第一稳压二极管(D3)、第二稳压二极管(D4)、第三稳压二极管(D5)依次串联并与所述的第一电阻(R9)并联后接于降压电路模块输入端和输出端之间。

4、根据权利要求1所述的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，其特征在于，所述的5V直流转换电路模块包括直流-直流转换单元(U2)、第四电容(C23)、第五电容(C26)、第四稳压二极管(D2)第二电感(L2)、第六电容(C24)、第七电容(C301)和第八电容(C2)，所述的第四电容(C23)、第五电容(C26)并联跨接于5V直流转换电路模块输入端和地之间，所述的直流-直流转换单元(U2)的输入端连接于5V直流转换电路模块输入端，且该直流-直流转换单元(U2)的输出端通过该第二电感(L2)连接于5V直流转换电路模块输出端，所述的第四稳压二极管(D2)接于所述的直流-直流转换单元(U2)的输出端与地之间，所述的第六电容(C24)、第七电容(C301)和第八电容(C2)并联跨接于5V直流转换电路模块输出端和地之间。

5、根据权利要求4所述的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，其特征在于，所述的直流-直流转换单元(U2)为AP1509芯片。

6、根据权利要求1所述的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，其特征在于，所述的3.3V直流转换电路模块包括电压转换单元(U6)、第九电容(C5)、第十电容(C16)、第十一电容(C6)、第十二电容(C17)和第十三电容(C18)，所述的电压转换单元(U6)串接于3.3V直流转换电路模块输入端和输出端之间，且所述的电压转换单元(U6)、第九电容(C5)并联跨接于3.3V直流转换电路模块输入端与地之间，所述的第十一电容(C6)、第十二电容(C17)和第十三电容(C18)并联跨接于3.3V直流转换电路模块输出端与地之间。

7、根据权利要求6所述的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，其特征在于，所述的电压转换单元(U6)为LDO1117芯片。

8、根据权利要求1所述的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，其特征在于，所述的升压电路模块包括升压转换单元、第十四电容(C7)、第十五电容(C19)、第四电感(L4)、第五电感(L5)、第五稳压二极管(D1)、第十六电容(C3)、第十七电容(C4)、第十八电容(C21)、第十九电容(C22)，所述的升压转换单元、第五稳压二极管(D1)和第四电感(L4)依次串联接于升压电路模块的输入端和输出端之间，所述的第十四电容(C7)、第十五电容(C19)并联跨接于升压电路模块的输入端和地之间，所述的第五电感(L5)跨接于所述的升压电路模块的输入端与输出端之间，所述的第十六电容(C3)跨接于所述的第五稳压二极管(D1)和地之间，所述的第十七电容(C4)、第十八电容(C21)、第十九电容(C22)跨接于所述的第四电感(L4)和升压电路模块的输出端之间。

9、根据权利要求8所述的用于机顶盒的直流转换开关电源电路结构，其特征在于，所述的升压转换单元为UTC3563芯片。