CN204794689U - 一种控制器电源、及其控制器电源模块与芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种控制器电源、及其控制器电源模块与芯片。控制器电源用于将24V直流输入转换为均低于24V的若干直流输出。输入电压的范围是30V～17V。控制器电源包括前级电压转换电路、后级电压转换电路、电源状态检测电路、电源状态显示电路。前级电压转换电路、后级电压转换电路构成二级级联直流变换电路。前级电压转换电路经由后级电压转换电路与电源状态检测电路、电源状态显示电路分别连接。本实用新型经过二级级联直流变换，可以实现高精度及较小纹波电源电压输出，输出电压精度0～0.06％。同时还提供对输出电源电压状态的检测。本实用新型还公开了具有所述控制器电源的模块与芯片。

Description

一种控制器电源、及其控制器电源模块与芯片

技术领域

本实用新型涉及一种电源，尤其涉及一种控制器电源、及具有所述控制器电源的模块与芯片。

背景技术

电源作为一切电路能量的来源，其性能的好坏决定系统运行的成败及其可靠性，在IC电路中，同时还影响其寿命。

一款较好的电源设计需要其提供持续稳定的电源供应，有较高的电源精度，较小的输出纹波，以及较高的带负载能力，同时还提供较好的电路保护功能，包括过压，过载，过流的保护。

实用新型内容

本实用新型针对目前控制器的电源电路存在电源无法持续稳定供电的缺陷，提供一种控制器电源、及具有所述控制器电源的模块与芯片。

本实用新型的解决方案是：一种控制器电源，其用于将24V直流输入转换为均低于24V的若干直流输出；其包括构成二级级联直流变换电路的前级电压转换电路(3)与后级电压转换电路(4)；

其中：前级电压转换电路(3)包括P10电源转换电路(31)、P5电源转换电路(32)、P3V3电源转换电路(33)、输入电源检测电路(34)、散热风扇电源电路(35)；P10电源转换电路(31)、P5电源转换电路(32)、P3V3电源转换电路(33)分别针对24V直流输入实现逻辑电压10V、5V、3.3V转换以用于后级电压转换电路(4)，输入电源检测电路(34)实现24V直流输入的检测，散热风扇电源电路(35)根据P3V3电源转换电路(33)的输出实现控制器的散热风扇电源的供电和状态检测；

后级电压转换电路(4)包括1P5EXT&P5EXT电源转换电路(40)、P2V5电源转换电路(41)、P1V8电源转换电路(42)、P1V5电源转换电路(43)、1P1V2电源转换电路(44)、P1V2电源转换电路(45)、P1V05电源转换电路(46)、P0V9电源转换电路(47)、PCORE电源转换电路(48)；这些电源转换电路根据前级电压转换电路(3)的逻辑电压10V、5V、3.3V实现控制器的主控单元的各种模块供电电源的转换。

作为上述方案的进一步改进，所述控制器电源还包括电源状态检测电路(5)、电源状态显示电路(6)；前级电压转换电路(3)经由后级电压转换电路(4)与电源状态检测电路(5)、电源状态显示电路(6)分别连接；电源状态检测电路(5)与后级电压转换电路(4)连接检测所述各种模块供电电源的电源状态；电源状态显示电路(6)与PCORE电源转换电路(48)连接显示所述主控单元的CPU的电源状态。

作为上述方案的进一步改进，所述控制器电源还包括过压过流保护电路(2)，过压过流保护电路(2)包括瞬变电压抑制器(21)、肖特基整流器五(213)、正高压功率及电流插拔控制器(212)；瞬变电压抑制器(21)一端接收24V直流输入，瞬变电压抑制器(21)另一端经由肖特基整流器五(213)、正高压功率及电流插拔控制器(212)输出电源电压信号P24_PS。

进一步地，P10电源转换电路(31)包括LTC3727直流电压转换器以及分别与LTC3727直流电压转换器电性连接的分压电阻一(312)、分压电阻二(311)、软启动电容一(314)、软启动电容二(315)、顶层MOSFET一(316)、底层MOSFET一(317)、顶层MOSFET二(318)、底层MOSFET二(319)、电流感知电阻一(3112)、电流感知电阻二(3111)、基准电压电路一(3110)；LTC3727直流电压转换器接收电源电压信号P24_PS，输出10V电压信号P10至PCORE电源转换电路(48)。

再进一步地，P5电源转换电路(32)、P3V3电源转换电路(33)共同采用5V及3.3V逻辑电压转换电路；所述5V及3.3V逻辑电压转换电路采用LTC1628直流电压转换器以及分别与LTC1628直流电压转换器电性连接的分压电阻三(322)、分压电阻四(321)、软启动电容三(324)、软启动电容四(325)、顶层MOSFET三(326)、底层MOSFET三(327)、顶层MOSFET四(328)、底层MOSFET四(329)、电流感知电阻三(3212)、电流感知电阻四(3211)；LTC3727直流电压转换器接收电源电压信号P24_PS，输出5V电压信号P5至1P5EXT&P5EXT电源转换电路(40)、PCORE电源转换电路(48)、P1V5电源转换电路(43)、P1V05电源转换电路(46)、P1V8电源转换电路(42)、1P1V2电源转换电路(44)、P1V2电源转换电路(45)、电源状态检测电路(5)，还输出3.3V电压信号P3V3至散热风扇电源电路(35)、PCORE电源转换电路(48)、P1V5电源转换电路(43)、P1V05电源转换电路(46)、P1V8电源转换电路(42)、1P1V2电源转换电路(44)、P1V2电源转换电路(45)、P0V9电源转换电路(47)、P2V5电源转换电路(41)、电源状态检测电路(5)；还输出参考电压3.3V电压信号REF_3V3至输入电源检测电路(34)；还输出电压信号P5A1至输入电源检测电路(34)、电源状态检测电路(5)。

再进一步地，PCORE电源转换电路(48)为所述主控单元的CPU供电电路，其采用MAX8770供电芯片，给MAX8770供电芯片提供10V、5V及3.3V逻辑电压，通过来自控制器的主控单元的CPU的数字量信号VID[0-6]，控制MAX8770供电芯片的输出电压信号PCORE在0～1.5V之间变化；MAX8770供电芯片还输出侦测信号PCORE_OK接电源状态显示电路(6)的LED显示灯，同时MAX8770供电芯片还提供CPU的供电电源信号的检测接口VCCSENSE、参考地信号的检测接口VSSSENSE。

P1V5电源转换电路(43)、P1V05电源转换电路(46)、P1V8电源转换电路(42)与1P1V2电源转换电路(44)为控制器供电。P0V9电源转换电路(47)为控制器的内存单元供电，采用MAX1510低电压线性稳压器，给DDR2供电电路供3.3V电压；MAX1510低电压线性稳压器输入1.8V电压，将1.8V电压转换成输出信号P0V9，同时输出信号P0V9_OK至电源状态检测电路(5)用于指示P0V9电源转换电路(47)的输出电压的状态。

优选地，电源状态检测电路(5)包括并联稳压器(51)、电压比较器(52)、与门(53)、或门(54)；通过并联稳压器(51)提供参考电压REF_2V5，经过电压比较器(52)、与门(53)、或门(54)输出信号POK，用于指示电源输出状态。

本实用新型还提供一种控制器电源模块，其采用上述任意一种控制器电源设计而成。控制器电源设计成模块形式，可在厂内实现安装，模块化设计方便运输、使用。

本实用新型还提供一种控制器电源芯片，其采用上述任意一种控制器电源设计而成。控制器电源设计成芯片形式，不但可在厂内实现安装，方便运输、使用，也可实现小型化。

本实用新型通过电路保护设计，经过二级级联直流变换，可以实现高精度及较小纹波电源电压输出，同时还提供对输出电源电压状态的检测。

附图说明

图1为控制器电源的总体框图。

图2为图1中过压过流保护电路2的具体实现框图。

图3为图1中P10电源转换电路31的具体实现框图。

图4为图1中P5电源转换电路32、P3V3电源转换电路33的具体实现框图。

图5为图1中输入电源检测电路34的具体实现框图。

图6为图1中散热风扇电源电路35的具体实现框图。

图7为图1中1P5EXT&P5EXT电源转换电路40的具体实现框图。

图8为图1中PCORE电源转换电路48的具体实现框图。

图9为图1中P1V5电源转换电路43、P1V05电源转换电路46的具体实现框图。

图10为图1中P1V8电源转换电路42与1P1V2电源转换电路44的具体实现框图。

图11为图1中P1V2电源转换电路45的具体实现框图。

图12为图1中P0V9电源转换电路47的具体实现框图。

图13为图1中P2V5电源转换电路41的具体实现框图。

图14为图1中电源状态检测电路5的具体实现框图。

图15为P10的输出电压图。

图16为P5的输出电压图。

图17为P3V3的输出电压图。

图18为P5A1的输出电压图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型中描述的电压信号数值均为理论数值；本实用新型中除非特别说明，各电压信号数字地公共端均为M(图中未示)。

请参阅图1，本实施例的控制器电源用于将24V直流输入转换为均低于24V的若干直流输出。控制器电源包括过压过流保护电路2、前级电压转换电路3、后级电压转换电路4、电源状态检测电路5、电源状态显示电路6。

前级电压转换电路3、后级电压转换电路4构成二级级联电压转换电路；电源状态检测电路5、电源状态显示电路6构成电源检测电路。所述控制器电源为较高性能的控制器控制单元供电电源设计，其输入电压首先经过过压过流保护电路2，再通过二级级联电压转换电路实现较高精度，较小纹波的电源输出，同时具有电源检测电路。

图1为整个系统供电电源即控制器电源的总体框图，24V直流输入为外部提供24V直流供电电源，过压过流保护电路2实现输入电源功率及电流限制保护并输出电源电压信号P24_PS。

前级电压转换电路3包括P10电源转换电路31、P5电源转换电路32、P3V3电源转换电路33、输入电源检测电路34、散热风扇电源电路35。P10电源转换电路31、P5电源转换电路32、P3V3电源转换电路33可分别针对电源电压信号P24_PS实现逻辑电压10V、5V、3.3V转换以用于后级电压转换电路4，输入电源检测电路34可实现电源电压信号P24_PS的检测，散热风扇电源电路35根据P3V3电源转换电路33的输出可实现控制器的散热风扇电源的供电和状态检测。P10、P5、P3V3是本领域技术人员的通用写法，表征10V、5V、3.3V，以下出现类似通用写法将不再进行解释。

前级电压转换电路3将输入的24V电源即电源电压信号P24_PS转换成10V、5V、3.3V逻辑电压用于后级电压转换电路4，后级电压转换电路4实现控制器的各种电源电压的转换，用于控制器主控单元各模块的供电、以及电源状态检测电路5和电源状态显示电路6，后级电压转换电路4实现控制器的控制单元的各个模块供电电源的转换，由于采用了二级级联转换，实现了电源输出的高精度及低纹波。

后级电压转换电路4包括1P5EXT&P5EXT电源转换电路40、P2V5电源转换电路41、P1V8电源转换电路42、P1V5电源转换电路43、1P1V2电源转换电路44、P1V2电源转换电路45、P1V05电源转换电路46、P0V9电源转换电路47、PCORE电源转换电路48。其中，PCORE指CPU供电，在本实施例中指的是控制器主控单元的CPU供电。后级电压转换电路4可以实现最终各种电源电压的转换，用于控制器主控单元各模块的供电以及供电状态的检测和显示电路。请参照后续的P2V5＝2.5V，1P5EXT&P5EXT都是5v，因为用途不同，其中1组前面冠1，以示区别。其中1P5EXT与1MEXT是1对5v信号；P5EXT与M5EXT是1对5v信号；1MEXT和M5EXT都是数字地电源公共端。1P1V2&P1V2的解释同上类似。1P1V2&P1V2的数字地电源公共端是M。

请结合图2，过压过流保护电路2用于输入电源功率及电流限制保护，输入24V直流，输出还是24V直流。在本实施例中，过压过流保护电路2接收24V直流输入，输出7个信号分别为P24_IO1、P24_IO2、P24_1、P24_OPT、P24_DSA、P5_OK_SEQ、P1V8_1P1V2_OK传送给控制器，且还输出一个电源电压信号P24_PS给后续的前级电压转换电路3。P24_IO1、P24_IO2、P24_1、P24_OPT、P24_DSA都是24V电压；P5_OK_SEQ、P1V8_1P1V2_OK都是状态检测信号。

具体地，过压过流保护电路2包括瞬变电压抑制器21、保险丝一22、保险丝二23、保险丝三24、肖特基整流器一25、肖特基整流器二26、肖特基整流器三27、肖特基整流器四214、肖特基整流器五213、磁珠滤波器一28、磁珠滤波器二29、电源开关210、正高压功率及电流插拔控制器212、低功率单电压比较器211。过压过流保护电路2通过瞬变电压抑制器、肖特基整流器以及功率和电流限制器，实现电路的保护功能。

瞬变电压抑制器21一端接收24V直流输入，瞬变电压抑制器21另一端经由保险丝三24、肖特基整流器一25输出信号P24_IO1；瞬变电压抑制器21另一端还经由保险丝二23、肖特基整流器二26输出信号P24_IO2；瞬变电压抑制器21另一端还经由保险丝一22、肖特基整流器三27、磁珠滤波器一28输出信号P24_1；瞬变电压抑制器21另一端还经由保险丝一22、肖特基整流器三27、磁珠滤波器一28、电源开关210输出信号P24_OPT；瞬变电压抑制器21另一端还经由保险丝一22、肖特基整流器四214、磁珠滤波器二29输出信号P24_DSA；瞬变电压抑制器21另一端还经由肖特基整流器五213、正高压功率及电流插拔控制器212输出电源电压信号P24_PS；瞬变电压抑制器21另一端还经由肖特基整流器五213、正高压功率及电流插拔控制器212、低功率单电压比较器211输出信号P5_OK_SEQ与P1V8_1P1V2_OK。

直流24V输入电源通过瞬变电压抑制器21如瞬变电压抑制器SM15T，可以对过冲的，瞬间变化的电压进行抑制。三个保险丝UMT250可以防止电流过载。肖特基整流器一25、肖特基整流器二26可为12CWQ03FN，信号P24_IO1和P24_IO2为数字量输出电路供电信号可用于控制器的主控单元的数字量输出电路的供电。肖特基整流器三27可为SS24肖特基二极管，可以实现40V2A整流限制效果，经过磁珠滤波器一28输出信号P24_1，信号P24_1为散热风扇供电电源信号用于散热风扇供电电源。另外经过电源开关210(可为电源开关BTS4141N)输出信号P24_OPT，信号P24_OPT为选项板信号用于选项板。经过肖特基整流器四214和磁珠滤波器二29后的信号P24_DSA，信号P24_DSA为驱动总线供电信号。24V直流输入的信号经过肖特基整流器五213(可为肖特基整流器MBRD1060)，及正高压功率和电流限制控制器12输出电源电压信号P24_PS用于后续前级电压转换电路3的10V、5V、3.3V电源转换电路的输入电源。

请结合图3，P10电源转换电路31接收来自过压过流保护电路2的电源电压信号P24_PS，输出3个信号分别为P10、FB_P10、XSD_PS。信号P10传送给PCORE电源转换电路48。信号FB_P10为内部控制信号，用于10V电压状态监测，传送给电源状态检测电路5。后续的FB_P**都用于**电压状态监测。XSD_PS是根据XDSAVE的边沿(上升沿和下降沿)变化而产生的内部控制信号，分别传送给P5电源转换电路32、P3V3电源转换电路33和散热风扇电源电路35。

P10电源转换电路31包括：电压转换器一313；以及分别与电压转换器一313电性连接的分压电阻一312、分压电阻二311、软启动电容一314、软启动电容二315、顶层MOSFET一316、底层MOSFET一317、顶层MOSFET二318、底层MOSFET二319、电流感知电阻一3112、电流感知电阻二3111、基准电压电路一3110。

电压转换器一313接收电源电压信号P24_PS，输出3个信号P10、FB_P10、XSD_PS。P10电源转换电路31为10V逻辑电压转换电路。电压转换器一313采用LTC3727直流电压转换器，通过设置两个分压电阻(分压电阻一312、分压电阻二311)，以及两个电流感知电阻(电流感知电阻一3112、电流感知电阻二3111)，电压转换器一313的两路控制器分别加上顶层和底层MOSFET(顶层MOSFET一316、底层MOSFET一317、顶层MOSFET二318、底层MOSFET二319)，并联在一起，终实现了10V逻辑电压输出；同时通过加上两个电容(软启动电容一314、软启动电容二315)可以实现软启动功能；其中P10电压额定值为10.0V，最大输出电流7.6A，最大平均电流3.9A，24V直流输入电源断开后最大平均电流为2.3A；输出的信号XSD_PS、FB_P10可用于P10电源转换电路31的电源状态的检测。

请结合图4，P5电源转换电路32、P3V3电源转换电路33采用同一个电路实现5V和3.3V的输出，这个电路即为5V及3.3V逻辑电压转换电路。P10电源转换电路31、P5电源转换电路32、P3V3电源转换电路33这三个电源转换电路的设计理念大致相同，区别在于：5V及3.3V逻辑电压转换电路的电压转换器二323采用LTC1628直流电压转换器，且没有P10电源转换电路31的基准电压电路3110。

所述5V及3.3V逻辑电压转换电路采用LTC1628直流电压转换器以及分别与LTC1628直流电压转换器电性连接的分压电阻三322、分压电阻四321、软启动电容三324、软启动电容四325、顶层MOSFET三326、底层MOSFET三327、顶层MOSFET四328、底层MOSFET四329、电流感知电阻三3212、电流感知电阻四3211。LTC3727直流电压转换器接收电源电压信号P24_PS，输出5V电压信号P5至1P5EXT&P5EXT电源转换电路40、PCORE电源转换电路48、P1V5电源转换电路43、P1V05电源转换电路46、P1V8电源转换电路42、1P1V2电源转换电路44、P1V2电源转换电路45、电源状态检测电路5；还输出3.3V电压信号P3V3至散热风扇电源电路35、PCORE电源转换电路48、P1V5电源转换电路43、P1V05电源转换电路46、P1V8电源转换电路42、1P1V2电源转换电路44、P1V2电源转换电路45、P0V9电源转换电路47、P2V5电源转换电路41、电源状态检测电路5；还输出参考电压3.3V电压信号REF_3V3至输入电源检测电路34；还输出电压信号P5A1至输入电源检测电路34、电源状态检测电路5。电压信号P5A1：内部控制用5V信号，为了有别于P5，故命名为P5A1，是根据P24_PS的边沿(上升沿和下降沿)变化而产生的内部控制信号。

也就是说5V及3.3V逻辑电压转换电路的电压转换器二323采用LTC1628直流电压转换器，通过设置两个分压电阻，以及两个电流感知电阻，电压转换器二323的两路控制器分别加上顶层和底层MOSFET，可以实现所需的直流电压的输出；同时通过加上两个电容可以实现软启动功能；其中P5电压额定值为5.1V，最大输出电流8.2A，最大平均电流3.3A，24V直流输入电源断开后最大平均电流为2.6A；P3V3电压额定值为3.3V，最大输出电流6.8A，最大平均电流3.8A，24V直流输入电源断开后最大平均电流为2.3A；输出信号XSD_PS、XSD_P3V3、FB_P5、P5_SENSE、FB_P3V3、P3V3_SENSE可用于5V及3.3V逻辑电压转换电路的电源状态的检测；5V及3.3V逻辑电压转换电路可以提供3.3V基准电压输出REF_3V3。

请结合图5，输入电源检测电路34采用单纯比较功能的电压比较器341，如LM339电压比较器，通过分压电阻(图未示，可选择)与基准电压电路二342(可为TLV431基准电压芯片)提供的基准电压1.24V与电源电压信号P24_PS进行比较，输出信号XDSAVE至1P5EXT&P5EXT电源转换电路10和信号XSD_PS至控制器实现对输入电源电压的检测功能。信号XDSAVE是根据P24_PS的边沿(上升沿和下降沿)变化而产生的内部控制信号。

请结合图6，散热风扇电源电路35目的是散热冷却风扇的电源检测，使用控制器如74HC423D控制器：带复位的可重触发的单稳态触发器。给74HC423D控制器供电3.3V(接3.3V电压信号P3V3)，并给风扇供P24_FAN电源(另外供电源)，可实现对风扇状态的检测，输出风扇电源失败信号FANFAIL、风扇状态检测信号DETECT_FAN至控制器。

请结合图7，1P5EXT&P5EXT电源转换电路40为现场总线电源供电设计，包括两个电压变换器404、402以及两个变压器403、401。两个电压变换器404、402采用LM2733电压变换器，两个变压器403、401采用T60402变压器，将输入信号5V(接5V电压信号P5)转换成现场总线所需电源P5EXT及1P5EXT。该电源精度可达5％，纹波50mV，最大输出电流0.22A，最大平均电流0.14A，24V断开后最大平均电流0A，最小掉电时间3ms。

电压变换器404与变压器403采用P10电源转换电路31的5V电压信号P5，输出信号P5EXT与M5EXT。电压变换器402与变压器401采用输入电源检测电路34的信号XDSAVE，输出信号1P5EXT与1MEXT。

请结合图8，PCORE电源转换电路48为控制器控制单元CPU供电电路，包括电压转换器三，可采用CPU专用供电芯片，如MAX8770供电芯片。给MAX8770供电芯片提供10V、5V及3.3V逻辑电压，通过来自控制器的主控单元的CPU的数字量信号VID[0-6]，控制MAX8770供电芯片输出在0～1.5V之间变化，以实现CPU正常工作及休眠减少功耗的目的。MAX8770供电芯片的输出信号：PCORE、PCORE_OK、VCCSENSE、VSSSENSE。

CPU电源输出良好可通过侦测信号PCORE_OK接电源状态显示电路6的LED显示灯以直观显示CPU供电电源状态，同时MAX8770供电芯片还提供CPU的供电电源及参考地信号的检测接口VCCSENSE、VSSSENSE；CPU正常工作时的供电电源信号PCORE额定值为1.25V，精度可达1.5％，典型纹波10mV，最大输出电流41A，最大平均电流20.5A，24V直流供电断开后的最大平均电流为20.5A，最小掉电时间3ms，最小恢复时间40ms。

P1V5电源转换电路43、P1V05电源转换电路46采用同一转换电路，如图9所示：控制器控制单元南北桥电压转换电路。南北桥电压转换电路与图4的5V及3.3V逻辑电压转换电路基本相同，区别在于：南北桥电压转换电路采用的电压转换器四433采用集成两异相工作降压的LTC3850直流电压转换器，通过设置两个分压电阻，以及两个电流感知电阻，电压转换器四433的两路控制器分别加上顶层和底层MOSFET，可以实现所需的直流电压的输出；同时通过加上两个电容可以实现软启动功能；其中P1V5电压用于南桥电路供电，额定值为1.5V，精度可达5％，典型纹波15mV，最大输出电流4.8A，最大平均电流3.0A，24V直流输入电源断开后最大平均电流为3.0A，最小掉电时间3ms，最小恢复时间40ms；P1V05电压用于北桥电路供电，额定值为1.05V，精度可达5％，典型纹波10mV，最大输出电流4.8A，最大平均电流2.5A，24V直流输入电源断开后最大平均电流为2.5A，最小掉电时间3ms，最小恢复时间40ms；输出信号XSD_P1V05_P1V5、P1V05_P1V5_OK、FB_P1V5、FB_P1V05可用于该转换电路电源状态的检测。

P1V8电源转换电路42与1P1V2电源转换电路44采用同一转换电路，如图10所示：控制器控制单元DDR2-RAM、SOC及CPU核电压转换电路。核电压转换电路与南北桥电压转换电路结构相同，核电压转换电路采用集成两异相工作降压的LTC3850直流电压转换器，通过设置两个分压电阻，以及两个电流感知电阻，核电压转换电路的两路控制器分别加上顶层和底层MOSFET，可以实现所需的直流电压的输出；同时通过加上两个电容可以实现软启动功能。

但是核电压转换电路的输出信号不同，其中P1V8电压用于DDR2-RAM电路供电，额定值为1.8V，精度可达5％，典型纹波20mV，最大输出电流3.3A，最大平均电流2.5A，24V直流输入电源断开后最大平均电流为2.5A，最小掉电时间3ms，最小恢复时间40ms；1P1V2电压用于SOC及CPU电路供电，额定值为1.2V，精度可达5％，典型纹波20mV，最大输出电流2.75A，最大平均电流1.1A，24V直流输入电源断开后最大平均电流为1.1A，最小掉电时间3ms，最小恢复时间40ms；输出信号XSD_P1V8、XSD_1P1V2、P1V8_1P1V2_OK、FB_P1V8、FB_1P1V2可用于该转换电路电源状态的检测。

请结合图11，P1V2电源转换电路45为以太网、北桥及CPU核供电电源转换电路。采用固定或可调频率同步整流降压型ST1S06开关稳压器完成该转换功能，给核供电电源转换电路提供5V及3.3V逻辑电压，通过分压电阻实现P1V2电源转换，其额定值为1.2V，精度5％，典型纹波20mV，最大输出电流0.85A，最大平均电流0.65A，24V直流断开后的最大平均电流为0.65A，最小掉电时间3ms，最小恢复时间40ms，同时提供FB_P1V2信号实现对电源状态的检测。

请结合图12，P0V9电源转换电路47为控制器的主控单元DDR2供电电路。采用MAX1510低电压线性稳压器，给DDR2供电电路供3.3V电压。MAX1510低电压线性稳压器输入1.8V电压，将1.8V转换成信号P0V9，信号P0V9额定值为0.9V，精度4.5％，典型纹波10mV，最大输出电流1.25A，最大平均电流0.4A，24V直流断开后的最大平均电流为0.4A，最小掉电时间3ms，最小恢复时间40ms，同时输出信号P0V9_OK及FB_P0V9可用于指示P0V9电源转换电路47的输出电压的状态。

请结合图13，P2V5电源转换电路41为控制器控制单元主板及局域网供电电源电路。采用线性稳压器MAX8770将输入3.3V电压，转换成P2V5，同时提供电源状态显示信号P2V5_OK；P2V5电源额定值为2.5V，精度5％，典型纹波30mV，最大输出电流0.65A，最大平均电流0.5A，24V直流断开后的最大平均电流为0.5A，最小掉电时间3ms，最小恢复时间40ms。

请结合图14，电源状态检测电路5为控制器控制单元供电电源状态检测电路。通过并联稳压器51(可为TLV431并联稳压器)提供参考电压REF_2V5，经过电压比较器52(可为LM339电压比较器)，与门53(可为74AHC08与门)，或门54(可为74AHC32或门)输出信号POK，用于指示电源输出状态。电源状态检测电路5通过电压比较器52以及逻辑门，对输出的电源进行检测，可以判断电源输出状态信息。

本实用新型通过电路保护设计，经过二级级联直流变换，可以实现宽范围电压输入高精度及较小纹波电压输出，同时还提供对输出电源电压状态的检测。下表1与表2是应用TPR3010S稳压电源(0～30V)对本实用新型所述的电源测试的部分记录表。

表1

表2

P10、P5、P3V3、P5A1对应的各输出电压图示如图15至图18。

当P24_PS电压范围30V～21V(事实要精密得多，如此取值，为的说明输入电压带宽很大)，各输出电压误差0～0.06％之间，输出精度很高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制器电源，其用于将24V直流输入转换为均低于24V的若干直流输出；其特征在于：其包括构成二级级联直流变换电路的前级电压转换电路(3)与后级电压转换电路(4)；

其中：前级电压转换电路(3)包括P10电源转换电路(31)、P5电源转换电路(32)、P3V3电源转换电路(33)、输入电源检测电路(34)、散热风扇电源电路(35)；P10电源转换电路(31)、P5电源转换电路(32)、P3V3电源转换电路(33)分别针对24V直流输入实现逻辑电压10V、5V、3.3V转换以用于后级电压转换电路(4)，输入电源检测电路(34)实现24V直流输入的检测，散热风扇电源电路(35)根据P3V3电源转换电路(33)的输出实现控制器的散热风扇电源的供电和状态检测；

后级电压转换电路(4)包括1P5EXT&P5EXT电源转换电路(40)、P2V5电源转换电路(41)、P1V8电源转换电路(42)、P1V5电源转换电路(43)、1P1V2电源转换电路(44)、P1V2电源转换电路(45)、P1V05电源转换电路(46)、P0V9电源转换电路(47)、PCORE电源转换电路(48)；这些电源转换电路根据前级电压转换电路(3)的逻辑电压10V、5V、3.3V实现控制器的主控单元的各种模块供电电源的转换。

2.如权利要求1所述的控制器电源，其特征在于：所述控制器电源还包括电源状态检测电路(5)、电源状态显示电路(6)；前级电压转换电路(3)经由后级电压转换电路(4)与电源状态检测电路(5)、电源状态显示电路(6)分别连接；电源状态检测电路(5)与后级电压转换电路(4)连接检测所述各种模块供电电源的电源状态；电源状态显示电路(6)与PCORE电源转换电路(48)连接显示所述主控单元的CPU的电源状态。

3.如权利要求2所述的控制器电源，其特征在于：所述控制器电源还包括过压过流保护电路(2)，过压过流保护电路(2)包括瞬变电压抑制器(21)、肖特基整流器五(213)、正高压功率及电流插拔控制器(212)；瞬变电压抑制器(21)一端接收24V直流输入，瞬变电压抑制器(21)另一端经由肖特基整流器五(213)、正高压功率及电流插拔控制器(212)输出电源电压信号P24_PS。

4.如权利要求3所述的控制器电源，其特征在于：P10电源转换电路(31)包括LTC3727直流电压转换器以及分别与LTC3727直流电压转换器电性连接的分压电阻一(312)、分压电阻二(311)、软启动电容一(314)、软启动电容二(315)、顶层MOSFET一(316)、底层MOSFET一(317)、顶层MOSFET二(318)、底层MOSFET二(319)、电流感知电阻一(3112)、电流感知电阻二(3111)、基准电压电路一(3110)；LTC3727直流电压转换器接收电源电压信号P24_PS，输出10V电压信号P10至PCORE电源转换电路(48)。

5.如权利要求4所述的控制器电源，其特征在于：P5电源转换电路(32)、P3V3电源转换电路(33)共同采用5V及3.3V逻辑电压转换电路；所述5V及3.3V逻辑电压转换电路采用LTC1628直流电压转换器以及分别与LTC1628直流电压转换器电性连接的分压电阻三(322)、分压电阻四(321)、软启动电容三(324)、软启动电容四(325)、顶层MOSFET三(326)、底层MOSFET三(327)、顶层MOSFET四(328)、底层MOSFET四(329)、电流感知电阻三(3212)、电流感知电阻四(3211)；LTC3727直流电压转换器接收电源电压信号P24_PS，输出5V电压信号P5至1P5EXT&P5EXT电源转换电路(40)、PCORE电源转换电路(48)、P1V5电源转换电路(43)、P1V05电源转换电路(46)、P1V8电源转换电路(42)、1P1V2电源转换电路(44)、P1V2电源转换电路(45)、电源状态检测电路(5)，还输出3.3V电压信号P3V3至散热风扇电源电路(35)、PCORE电源转换电路(48)、P1V5电源转换电路(43)、P1V05电源转换电路(46)、P1V8电源转换电路(42)、1P1V2电源转换电路(44)、P1V2电源转换电路(45)、P0V9电源转换电路(47)、P2V5电源转换电路(41)、电源状态检测电路(5)；还输出参考电压3.3V电压信号REF_3V3至输入电源检测电路(34)；还输出电压信号P5A1至输入电源检测电路(34)、电源状态检测电路(5)。

6.如权利要求5所述的控制器电源，其特征在于：PCORE电源转换电路(48)为所述主控单元的CPU供电电路，其采用MAX8770供电芯片，给MAX8770供电芯片提供10V、5V及3.3V逻辑电压，通过来自控制器的主控单元的CPU的数字量信号VID[0-6]，控制MAX8770供电芯片的输出电压信号PCORE在0～1.5V之间变化；MAX8770供电芯片还输出侦测信号PCORE_OK接电源状态显示电路(6)的LED显示灯，同时MAX8770供电芯片还提供CPU的供电电源信号的检测接口VCCSENSE、参考地信号的检测接口VSSSENSE。

7.如权利要求6所述的控制器电源，其特征在于：P1V5电源转换电路(43)、P1V05电源转换电路(46)、P1V8电源转换电路(42)与1P1V2电源转换电路(44)为控制器供电，P0V9电源转换电路(47)为控制器的内存单元供电，采用MAX1510低电压线性稳压器，给DDR2供电电路供3.3V电压；MAX1510低电压线性稳压器输入1.8V电压，将1.8V电压转换成输出信号P0V9，同时输出信号P0V9_OK至电源状态检测电路(5)用于指示P0V9电源转换电路(47)的输出电压的状态。

8.如权利要求7所述的控制器电源，其特征在于：电源状态检测电路(5)包括并联稳压器(51)、电压比较器(52)、与门(53)、或门(54)；通过并联稳压器(51)提供参考电压REF_2V5，经过电压比较器(52)、与门(53)、或门(54)输出信号POK，用于指示电源输出状态。

9.一种控制器电源模块，其特征在于：其采用如权利要求1至8中任意一项所述的控制器电源，所述控制器电源设计成模块。

10.一种控制器电源芯片，其特征在于：其采用如权利要求1至8中任意一项所述的控制器电源，所述控制器电源设计成芯片。