CN214045441U

CN214045441U - 一种高功率可调式开关稳压电源

Info

Publication number: CN214045441U
Application number: CN202022565203.9U
Authority: CN
Inventors: 李�杰; 杨金林
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT; Zhejiang Sci Tech University ZSTU; Zhejiang University of Science and Technology ZUST
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2021-08-24
Anticipated expiration: 2030-11-09

Abstract

一种高功率可调式开关稳压电源，包括可调式稳压输出模块和5V稳压模块，外部输入电源同时接入可调式稳压输出模块和5V稳压模块；所述可调式稳压输出模块包括第一输入滤波电路、欠压保护电路、过压保护电路、DC‑DC转换电路、第一反馈电路、限流电路、输出调压电路和第一输出滤波电路；所述5V稳压模块包括第二输入滤波电路、第二反馈电路、短路保护电路和第二输出滤波电路。本实用新型提供了一种高功率可调式开关稳压电源，具有双路输出，其中一路输出电压可调节，具有短接保护及过流保护功能、欠压保护功能，最大支持15A电流，功率可达300W，另一路提供5V稳压输出。

Description

一种高功率可调式开关稳压电源

技术领域

本实用新型涉及直流电源技术领域，尤其是涉及一种高功率可调式开关稳压电源。

背景技术

稳压电源是指能为负载提供稳定的交流电或者直流电的电子装置，常用的直流稳压电源为线性稳压电源和开关稳压电源。线性稳定电源其特点在于：输出波较小、稳定性好、可靠性高、工作产生噪声小、瞬态响应速度快，但是效率较低、发热量大；开关稳压电源通过控制调整管的通断时间实现稳压，开关稳压电源其特点在于：体积小、重量轻、功耗小稳压范围宽、效率高，但是输出纹波电压较高以及噪声较大。与线性稳压电源相比，开关稳压源输出精度高、转换效率高、性能可靠，开关稳压最大优势在于能够大幅度减小变压器的体积和重量。

现有产品的开关稳压电源种类繁多，内部电路设计各有千秋，有的开关稳压电源输出电压不可调节，或者是输出电压调节电路复杂，功率低、效率低都会造成使用者的体验感不佳，并且在输出端出现短接、过流等状况时没有保护功能。有鉴于此，本案由此而生。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种高功率可调式开关稳压电源，具有双路输出，其中一路输出电压可调节，具有短接保护及过流保护功能、欠压保护功能，最大支持15A电流，功率可达300W，另一路提供5V稳压输出。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高功率可调式开关稳压电源，包括可调式稳压输出模块和5V 稳压模块，外部输入电源同时接入可调式稳压输出模块和5V稳压模块；

所述可调式稳压输出模块包括第一输入滤波电路、欠压保护电路、过压保护电路、DC-DC转换电路、第一反馈电路、限流电路、输出调压电路和第一输出滤波电路，所述第一输入滤波电路同时与欠压保护电路、DC-DC转换电路连接，欠压保护电路还与过压保护电路连接，DC-DC 转换电路与过压保护电路连接，所述第一反馈电路与过压保护电路连接，所述限流电路同时与输出调压电路、过压保护电路连接，输出调压电路还与过压保护电路连接，第一输出滤波电路与DC-DC转换电路连接；外部供电经过第一输入滤波电路后接入芯片U6的VIN引脚，芯片U6 的TG1、TG2、BG1、BG2、SW1、SW2引脚接入DC-DC转换电路，过压保护电路的输出端连接芯片U6的SENSE+、SENSE-引脚，欠压保护电路的输出端连接芯片U6的RUN引脚，第一反馈电路输出端连接芯片U6的PGOOD 引脚，输出调压电路连接芯片U6的VOSENSE引脚，芯片U6为LTC3780芯片；

所述5V稳压模块包括第二输入滤波电路、第二反馈电路、短路保护电路和第二输出滤波电路，所述第二输入滤波电路与第二反馈电路连接，所述第二反馈电路与第二输出滤波电路连接，短路保护电路与所述第二反馈电路连接。

进一步，所述限流电路包括芯片U7、二极管D6、电阻R9、电阻R10、电容C13和电位器RV2，芯片U7的1脚依次串接电阻R10、电位器RV2、电阻R9后接地，同时还与二极管D6的阳极相连，二极管D6的阴极与芯片U6的6脚相连接，电容C13的一端与芯片U7的1脚相连，其另一端与芯片 U7的2脚相连，芯片U7的2脚还与电位器RV2的滑动片相连，芯片U7的3 脚与电阻F3串接后接地；芯片U7为LM358双运放芯片。

再进一步，所述DC-DC转换电路包括由场效应管U1、U2、U3、U4 构成输出开关，芯片U6的TG2、BG2、TG1、BG1脚分别连接四个场效应管的栅极，芯片U6的SW2脚连接场效应管U1的源极和场效应管U2 的漏极，芯片U6的SW1连接场效应管U3的源极和场效应管U4的漏极，芯片U6的SW1与SW2通过一个电感L1相连，场效应管U2、U4的源极通过电阻F2接地，场效应管U1的漏极连接外部输入电源，场效应管 U3的漏接连接电压输出端，场效应管U2的源极连接二极管D1的阳极， U2的漏极连接二极管D1的阴极，场效应管U3的源极连接二极管D2 的阳极，场效应管U3的漏极连接二极管D2的阴极。

再进一步，所述第一输入滤波电路经电阻R2、电容C5滤波后接入LTC3780芯片的VIN引脚；所述第一输出滤波电路由电解电容EC4、 EC5、EC6、电容C2构成，电解电容EC4、EC5、EC6与电容C2并联接地。

再进一步，所述欠压保护电路包括芯片U5，外部电源输入后经电容C1、电解电容EC1、电解电容EC2滤波后接入芯片U5的VCCIN引脚，芯片U5的VOUT引脚经电阻R13、电阻R14分压后接入LM358双运放芯片的-IN2引脚，外部电源输入电压经电位器RV1、电阻R12分压后接入LM358双运放芯片的+IN2引脚，LM358双运放芯片的OUT2 引脚连接LTC3780芯片的RUN引脚，所述芯片U5为78L05芯片。

再进一步，所述过压保护电路SENSE+、SENSE-引脚通过电容C11 连接，SENSE+串接电阻R8接到电阻F2上方，SENSE-串接电阻R7接地。

再进一步，所述第一反馈电路包括电阻R1和发光二极管D3，78L05 芯片的VOUT引脚串接电阻R1和发光二极管后输出5V电压连接 LTC3780芯片的PGOOD引脚。

再进一步，所述输出调压电路由电阻RS1和电位器RV3并联构成，一端接二极管D6的阳极后串接电阻R5接地，另一端接电阻R15、发光二极管D7后接地。

再进一步，所第二输入滤波电路由电解电容EC3、电容C15构成，两电容并联接地，另一端接供电电源和芯片U9的VIN引脚；

所述第二反馈电路由电阻R16、电阻18构成，5V输出经两电阻分压后接入芯片U9的Feedback引脚；

所述第二输出滤波电路由电感L2、电解电容EC7、电容C17、电阻R17、发光二极管LD1构成，电阻与发光二极管串联后与两个电容并联接地，另一端接5V输出，电感两端分别连接VOUT引脚和5V输出；芯片U9为LM2596S芯片。

更进一步，所述5V稳压模块的短路保护电路由芯片U8、电阻R23、 R19、电位器RV4、电容C18、二极管D9构成，电容C18连接芯片U8 的OUT1引脚和-IN1引脚，电阻R19、电位器RV4、电阻R23依次串联接地，R19上端接芯片U8的OUT1引脚，RV4调阻端接芯片U8的-IN1 引脚，芯片U8的OUT1引脚还连接D9的阳极，D9的阴极连接LM2596S 芯片的Feedback引脚，芯片U8为LM358双运放芯片。

本实用新型的有益效果主要表现在：具有输出短路保护功能，可避免输出端短接烧坏电路；欠压保护、过压保护电路使电路工作在指定电压范围内；设置了电位器RV3，可通过改变其阻值来控制输出电压；设置了电位器RV2，可通过改变其阻值来改变最大输出电流；本实用新型使用LTC3780芯片作为DC-DC转换器，LTC3780芯片具有宽泛输入输出的优点，其输入电压范围介于4V至36V，输出电压介于0.8V 至30V，输出电压监视器，保证输出电压不偏离设置电压，保持稳定； LM2596S芯片构成5V稳压输出电路，回路具有欠压保护、输出短路保护功能。

附图说明

图1为本实用新型的整体电路图。

图2为本实用新型的可调式稳压输出模块的电路图。

图3为本实用新型的5V稳压模块的电路图。

图4为图1中的欠压保护电路的电路图。

图5为图1中的过压保护电路的电路图。

图6为图1中的DC-DC转换电路的电路图。

图7为图1中的限流电路的电路图。

图8为图1中的输出调压电路的电路图。

图9为图1中的第一输入滤波电路的电路图。

图10为图1中的第一反馈电路的电路图。

图11为图1中的第一输出滤波电路的电路图。

图12为图2中的第二输入滤波电路的电路图。

图13为图2中的第二反馈电路的电路图。

图14为图2中的短路保护电路的电路图。

图15为图2中第二输出滤波电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1～图15，一种高功率可调式开关稳压电源，包括可调式稳压输出模块和5V稳压模块，外部输入电源同时接入可调式稳压输出模块和5V稳压模块；

进一步，所述限流电路包括芯片U7、二极管D6、电阻R9、电阻R10、电容C13和电位器RV2，芯片U7的1脚依次串接电阻R10、电位器RV2、电阻R9后接地，同时还与二极管D6的阳极相连，二极管D6的阴极与芯片 U6的6脚相连接，电容C13的一端与芯片U7的1脚相连，其另一端与芯片 U7的2脚相连，芯片U7的2脚还与电位器RV2的滑动片相连，芯片U7的3 脚与电阻F3串接后接地；芯片U7为LM358双运放芯片。

如图2所示，LTC3780芯片的SS引脚接电容C7接地。电阻R6与电容C12串联后与电容C10并联接LTC3780芯片的ITH引脚。电阻R4 上端接78L05的VOUT串接电阻R3后接地，两电阻分压中间接LTC3780 芯片的PLLFLTR引脚。电容C9接地连接LTC3780芯片的STBYMD引脚。电容C6串联D5的阳极，另一端接LTC3780芯片的SW1引脚，D5的阴极接LTC3780芯片的BOOST1引脚。电容C8串联D4的阳极，另一端接 LTC3780芯片的SW2引脚，D4的阴极接LTC3780芯片的BOOST2引脚。

如图4所示，欠压保护电路：外部电源输入电压经电位器RV1、电阻R12分压后接入LM358芯片双运放芯片的+IN2引脚，LM358双运放芯片的OUT2引脚连接LTC3780芯片的RUN引脚，经过运放放大之后再接入LTC3780芯片的RUN引脚，当RUN引脚的电压低于1.5V将会关断开关整调器的输出。

如图5所示，当检测到电流电感器电压低于-60mV时将会开启过压保护，直到过压被清除才会重新工作。

如图6所示，DC-DC转换电路：四个场效应管构成的开关电路，当工作于降压工作区：场效应管U4导通、U2关断，场效应管U1、U3 交替开启，形如典型同步BUCK稳压器；当工作于升压工作区：场效应管U1导通、U3关断，场效应管U2、U4交替开启，工作状态形如同步升压稳压器。

如图7所示，限流电路，芯片U7的2脚还与电位器RV2的滑动片相连，调节电位器RV2阻值；芯片U7的4脚接地。

如图9所示，第一输入滤波电路经电阻R2、电容C5滤波后接入 LTC3780芯片的VIN引脚，为芯片供电保证所有模块能够正常工作。

如图10所示，第一反馈电路，78L05芯片的VOUT引脚串接电阻 R1和发光二极管后输出5V电压连接LTC3780芯片的PGOOD引脚，当输出电压满足标称输出的±7.5％以内时PGOOD引脚将拉高至7V，当输出电压超过标称输出的±7.5％PGOOD引脚被拉低LED灯点亮报警，并关断输出。

如图12所示，第二输入滤波电路由电解电容EC3、电容C15构成，两电容并联接地，另一端接供电电源和U9的VIN引脚，供电电源输入后经电容缓冲，电压稳定后芯片接受供电开始工作，掉电后，电解电容放电，芯片缓慢退出工作状态。芯片为LM2596S芯片。

如图13所示，第二反馈电路由电阻R16、电阻18构成，5V输出经两电阻分压后接入LM2596S芯片的Feedback引脚，Feedback引脚提供输出闭环控制，保证输出电压在设定电压范围内。

如图14所示，短路保护电路由芯片U8、电阻R23、R19、电位器 RV4、电容C18、二极管D9构成，电容C18连接芯片U8的OUT1引脚和-IN1引脚，R19、RV4、R23依次串联接地，R19上端接芯片U8的OUT1 引脚，RV4调阻端接芯片U8的-IN1引脚，芯片U8的OUT1引脚还连接 D9的阳极，D9的阴极连接LM2596S芯片的Feedback引脚，通过调节RV1可以改变最大输出电流，达到输出限流的效果。芯片U8为LM358 双运放芯片。

如图15所示，第二输出滤波电路由电感L2、电解电容EC7、电容 C17、电阻R17、发光二极管LD1构成，电阻与发光二极管串联后与两个电容并联接地，另一端接5V输出，电感两端分别连接LM2596S芯片 VOUT引脚和5V输出，电感两端分别连接LM2596S芯片VOUT引脚和5V 输出，通过LC电路输出滤波，保证输出稳定电压，减小噪声。

尽管已经结合附图描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

Claims

1.一种高功率可调式开关稳压电源，其特征在于：包括可调式稳压输出模块和5V稳压模块，外部输入电源同时接入可调式稳压输出模块和5V稳压模块；

所述可调式稳压输出模块包括第一输入滤波电路、欠压保护电路、过压保护电路、DC-DC转换电路、第一反馈电路、限流电路、输出调压电路和第一输出滤波电路，所述第一输入滤波电路同时与欠压保护电路、DC-DC转换电路连接，欠压保护电路还与过压保护电路连接，DC-DC转换电路与过压保护电路连接，所述第一反馈电路与过压保护电路连接，所述限流电路同时与输出调压电路、过压保护电路连接，输出调压电路还与过压保护电路连接，第一输出滤波电路与DC-DC转换电路连接；外部供电经过第一输入滤波电路后接入芯片U6的VIN引脚，芯片U6的TG1、TG2、BG1、BG2、SW1、SW2引脚接入DC-DC转换电路，过压保护电路的输出端连接芯片U6的SENSE+、SENSE-引脚，欠压保护电路的输出端连接芯片U6的RUN引脚，第一反馈电路输出端连接芯片U6的PGOOD引脚，输出调压电路连接芯片U6的VOSENSE引脚，芯片U6为LTC3780芯片；

2.如权利要求1所述的一种高功率可调式开关稳压电源，其特征在于：所述限流电路包括芯片U7、二极管D6、电阻R9、电阻R10、电容C13和电位器RV2，芯片U7的1脚依次串接电阻R10、电位器RV2、电阻R9后接地，同时还与二极管D6的阳极相连，二极管D6的阴极与芯片U6的6脚相连接，电容C13的一端与芯片U7的1脚相连，其另一端与芯片U7的2脚相连，芯片U7的2脚还与电位器RV2的滑动片相连，芯片U7的3脚与电阻F3串接后接地；芯片U7为LM358双运放芯片。

3.如权利要求2所述的一种高功率可调式开关稳压电源，其特征在于：所述DC-DC转换电路包括由场效应管U1、U2、U3、U4构成输出开关，芯片U6的TG2、BG2、TG1、BG1脚分别连接四个场效应管的栅极，芯片U6的SW2脚连接场效应管U1的源极和场效应管U2的漏极，芯片U6的SW1连接场效应管U3的源极和场效应管U4的漏极，芯片U6的SW1与SW2通过一个电感L1相连，场效应管U2、U4的源极通过电阻F2接地，场效应管U1的漏极连接外部输入电源，场效应管U3的漏接连接电压输出端，场效应管U2的源极连接二极管D1的阳极，U2的漏极连接二极管D1的阴极，场效应管U3的源极连接二极管D2的阳极，场效应管U3的漏极连接二极管D2的阴极。

4.如权利要求3所述的一种高功率可调式开关稳压电源，其特征在于：所述第一输入滤波电路经电阻R2、电容C5滤波后接入LTC3780芯片的VIN引脚；所述第一输出滤波电路由电解电容EC4、EC5、EC6、电容C2构成，电解电容EC4、EC5、EC6与电容C2并联接地。

5.如权利要求4所述的一种高功率可调式开关稳压电源，其特征在于：所述欠压保护电路包括芯片U5，外部电源输入后经电容C1、电解电容EC1、电解电容EC2滤波后接入芯片U5的VCCIN引脚，芯片U5的VOUT引脚经电阻R13、电阻R14分压后接入LM358双运放芯片的-IN2引脚，外部电源输入电压经电位器RV1、电阻R12分压后接入LM358双运放芯片的+IN2引脚，LM358双运放芯片的OUT2引脚连接LTC3780芯片的RUN引脚，所述芯片U5为78L05芯片。

6.如权利要求5所述的一种高功率可调式开关稳压电源，其特征在于：所述过压保护电路SENSE+、SENSE-引脚通过电容C11连接，SENSE+串接电阻R8接到电阻F2上方，SENSE-串接电阻R7接地。

7.如权利要求6所述的一种高功率可调式开关稳压电源，其特征在于：所述第一反馈电路包括电阻R1和发光二极管D3，78L05芯片的VOUT引脚串接电阻R1和发光二极管后输出5V电压连接LTC3780芯片的PGOOD引脚。

8.如权利要求7所述的一种高功率可调式开关稳压电源，其特征在于：所述输出调压电路由电阻RS1和电位器RV3并联构成，一端接二极管D6的阳极后串接电阻R5接地，另一端接电阻R15、发光二极管D7后接地。

9.如权利要求2至7中任意一项所述的一种高功率可调式开关稳压电源，其特征在于：所第二输入滤波电路由电解电容EC3、电容C15构成，两电容并联接地，另一端接供电电源和芯片U9的VIN引脚；

10.如权利要求9所述的一种高功率可调式开关稳压电源，其特征在于：所述5V稳压模块的短路保护电路由芯片U8、电阻R23、R19、电位器RV4、电容C18、二极管D9构成，电容C18连接芯片U8的OUT1引脚和-IN1引脚，电阻R19、电位器RV4、电阻R23依次串联接地，R19上端接芯片U8的OUT1引脚，RV4调阻端接芯片U8的-IN1引脚，芯片U8的OUT1引脚还连接D9的阳极，D9的阴极连接LM2596S芯片的Feedback引脚，芯片U8为LM358双运放芯片。