CN205509859U - 一种基于fly-buck拓扑的多输出电源隔离模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于计算机技术领域，具体地说是一种基于FLY‑BUCK拓扑的多输出电源隔离模块。该实用新型的基于FLY‑BUCK拓扑的多输出电源隔离模块包括电压输入单元、多线圈变压器和隔离输出单元，还包括非隔离输出单元，所述非隔离输出单元包括非隔离驱动芯片和非隔离稳压芯片，电压输入单元的输出端与非隔离驱动芯片的输入端相连接，非隔离驱动芯片的输出端分别与非隔离稳压芯片、多线圈变压器的一次侧线圈相连接；所述隔离输出单元包括整流二极管和隔离稳压芯片。本实用新型的基于FLY‑BUCK拓扑的多输出电源隔离模块结构设计简单合理，成本低，可同时输出隔离前后两种电源，具有良好的推广应用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及计算机技术领域，具体提供一种基于FLY-BUCK拓扑的多输出电源隔离模块。
背景技术
随着现代化进程的高速发展，可编程逻辑控制器（PLC）和IO模块在工厂自动化中得到广泛的应用。目前，在大型自动化领域，很多系统需要将大量的输入输出接口集成在一个单一的模块中，这就对IO的接口的精度提出了严格的要求。为了满足IO接口的精度要求，提高IO接口的参考电压标准是必不可少的。隔离模块作为中继回路，为数字/模拟信号、强电/弱电回路提供隔离通道，以防止噪音干扰通过地平面回流，提高了整个电源输出的精确度和抗干扰度等。电源隔离在电气设计中也是一个强制性的安全标准，用以隔离用户的危险电压。电源隔离模块由于可以提高IO模块的性能，得到越来越多人的青睐。在工业自动化中，通常的母线电压为24V-30V，一般需要两路隔离电源供电，分别为控制器侧电源与工作电源。
专利号为CN101350554A的专利文献中公开了一种多路隔离输出电源。该结构的多路隔离输出电源，包括输入电压端、中间母线、多路电压变换电路，输入电压端通过中间母线分别与多路电压变换电路相连，所述多路电压变换电路中的每路电压变换电路将输入电压进行直流/直流变换后输出，还包括非隔离降压直流/直流变换电路，所述非隔离降压直流/直流变换电路连接在所述输入电压端与中间母线之间。通过该结构的多路隔离输出电源，可以使输入电压首先降低到一合适电压，从而使得后级的电压变换电路中的变换功率管可以采用小功率管，从而提高了电源的效率，降低了整个电源的制造成本。但是，该结构的多路隔离输出电源只是可以同时输出多路电压，不能满足分别需要控制器侧电源与工作电源的设备的使用需求，存在一定的局限性。
发明内容
为了解决以上存在的问题，本实用新型提供一种结构设计简单合理，成本低，可同时输出隔离前后两种电源的基于FLY-BUCK拓扑的多输出电源隔离模块。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
一种基于FLY-BUCK拓扑的多输出电源隔离模块，包括电压输入单元、多线圈变压器和隔离输出单元，还包括非隔离输出单元，所述非隔离输出单元包括非隔离驱动芯片和非隔离稳压芯片，电压输入单元的输出端与非隔离驱动芯片的输入端相连接，非隔离驱动芯片的输出端分别与非隔离稳压芯片、多线圈变压器的一次侧线圈相连接；所述隔离输出单元包括整流二极管和隔离稳压芯片，整流二极管的正极与多线圈变压器的二次侧线圈相连接，整流二极管的负极与隔离稳压芯片相连接。
电压输入单元的输入电压为24V，非隔离驱动芯片工作时将24V输入电压转换为3.3V，并通过非隔离稳压芯片稳压后输出。非隔离输出单元可以将未经隔离的一路电压输出，为外界的用电设备供电。同时，输入电压经过多线圈变压器变换，再经隔离稳压芯片进行稳定后为用电设备提供不同的隔离电压。由于多线圈变压器的每个二次侧线圈均能产生一路电压，可以通过增加二次侧线圈的个数来达到多路输出的要求，用于多路供电，简化了设计并降低了企业成本。
作为优选，所述非隔离驱动芯片为LM50XX系列芯片。非隔离驱动芯片的作用是将电压输入单元的输入电压降低为3.3V，并经过非隔离稳压芯片稳压后输出，供外界用电设备使用。
作为优选，所述非隔离稳压芯片和隔离稳压芯片均为LDO稳压芯片。
与现有技术相比，本实用新型的基于FLY-BUCK拓扑的多输出电源隔离模块具有以下突出的有益效果：
（一）本实用新型的电源隔离模块的多线圈变压器的一次侧线圈侧作为标准的BUCK电路，可以输出一路未做隔离的电压；
（二）本实用新型的电源隔离模块通过多线圈变压器可以实现多路隔离输出，并且采用LDO稳压芯片对每一路输出电压进行稳压，为用电设备提供不同的隔离电压，用于多路供电，简化了设计成本；
（三）所述电源隔离模块可以用于提供工控设备中的可编程逻辑IO的偏置电压、ADC采样模块的参考电压等，既提高了整个ADC电路采样精确度，又很大程度上简化了设计，降低了设计成本。
附图说明
图1是本实用新型所述基于FLY-BUCK拓扑的多输出电源隔离模块的结构框架图；
图2是本实用型新所述基于FLY-BUCK拓扑的多输出电源隔离模块的FLY-BUCK拓扑结构示意图；
图3是本实用新型所述基于FLY-BUCK拓扑的多输出电源隔离模块在ADC采样设备中的应用示意图。
其中，1.电压输入单元，2.非隔离驱动芯片，3.非隔离稳压芯片，4.多线圈变压器，5.整流二极管，6、7、8.隔离稳压芯片。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，对本实用新型的一种基于FLY-BUCK拓扑的多输出电源隔离模块作进一步详细说明。
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
如图1和图2所示，本实用新型的基于FLY-BUCK拓扑的多输出电源隔离模块主要由电压输入单元1、非隔离驱动芯片2、非隔离稳压芯片3、多线圈变压器4、整流二极管5、隔离稳压芯片6、隔离稳压芯片7和隔离稳压芯片8构成。电压输入单元1的输入电压为24V。非隔离驱动芯片2为LM50XX系统芯片。非隔离稳压芯片3为LDO TPS70933芯片。隔离稳压芯片6为LDO TPS7A4700芯片。隔离稳压芯片7为LDO TPS7A1650芯片。隔离稳压芯片8为LDO TPS7A3001芯片。
电压输入单元1的输出端与非隔离驱动芯片2的输入端相连接。非隔离驱动芯片2的输出端分别与非隔离稳压芯片3、多线圈变压器4的一次侧线圈相连接。电压输入单元1输入的24V电压经过非隔离驱动芯片2降为3.3V，再经过非隔离稳压芯片3稳定后输出，为外界用电设备供电。多线圈变压器4的二次侧线圈与整流二极管5的正极相连接，整流二极管5的负极分别与隔离稳压芯片6、隔离稳压芯片7、隔离稳压芯片8相连接。输入电压经过多线圈变压器4变换，再经隔离稳压芯片6进行稳定后为用电设备提供15V的隔离电压；经隔离稳压芯片7进行稳定后为用电设备提供5V的隔离电压；经隔离稳压芯片8进行稳定后为用电设备提供-15V的隔离电压。多线圈变压器4的每个二次侧线圈均能产生一路电压，可以通过增加二次侧线圈的个数来达到多路隔离电压输出的要求。
实施例
如图3所示，为本实用型新的基于FLY-BUCK拓扑的多输出电源隔离模块在ADC采样设备中的应用。为了防止ADC采样设备中其他信号对ADC采样电路的干扰，提高ADC采样精度，通常需要将ADC的供电与其他电路进行隔离处理。使用本实用新型的多输出电源隔离模块可以输出一路未隔离的电源用于一次侧电路供电；同时，该电源模块又能输出三路隔离后的电源，用于ADC电路的供电，能够避免ADC采样设备中其他信号对ADC采样电路的干扰，并能提高整个ADC电路的采样精度，在很大程度上简化了设计，降低了设计成本。
以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于FLY-BUCK拓扑的多输出电源隔离模块，包括电压输入单元、多线圈变压器和隔离输出单元，其特征在于：还包括非隔离输出单元，所述非隔离输出单元包括非隔离驱动芯片和非隔离稳压芯片，电压输入单元的输出端与非隔离驱动芯片的输入端相连接，非隔离驱动芯片的输出端分别与非隔离稳压芯片、多线圈变压器的一次侧线圈相连接；所述隔离输出单元包括整流二极管和隔离稳压芯片，整流二极管的正极与多线圈变压器的二次侧线圈相连接，整流二极管的负极与隔离稳压芯片相连接。
2.根据权利要求1所述的基于FLY-BUCK拓扑的多输出电源隔离模块，其特征在于：所述非隔离驱动芯片为LM50XX系列芯片。
3.根据权利要求1或2所述的基于FLY-BUCK拓扑的多输出电源隔离模块，其特征在于：所述非隔离稳压芯片和隔离稳压芯片均为LDO稳压芯片。
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Cited By (2)
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| CN108400780A (zh) * | 2017-02-08 | 2018-08-14 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 具备数据采集功能的功率半导体驱动器件装置及系统 |
| CN111934553A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-11-13 | 厦门能瑞康电子有限公司 | 一种他激式微功率模块 |
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