CN214045451U - 低成本隔离电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低成本隔离电源，包括主电源电路、次级单向二极管和次级电源电路，主电源电路的输入端与输入电源连接，主电源电路为开关电源电路，以将输入电源电压转换后输出；隔离变压器的初级线圈设置在所述主电源电路的调制变压输出端；次级单向二极管的阳极与所述隔离变压器的次级线圈的一端连接，所述隔离变压器的次级线圈的另一端与参考地连接；次级电源电路的正输入端与所述次级单向二极管的阴极连接，以将变压器次级线圈输出电压转换后输出。此电源电路可提供1.5KV以上的次级隔离电源供应，最大程度将对外接口供电电路与本地电源隔离开来。

Description

低成本隔离电源

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种低成本隔离电源。

背景技术

在物联网设备/工业场景设备/高防护场景的电路板供电中，通常采用的是通过DC-DC直流电压转换后，为通信单板及对外其他电路板提供供电电源。当需要多路输出电源时，则需要通过多个DC-DC模块转换后，输出多路供电电源。采用多个DC-DC模块来实现电源的转换。一方面会导致整体成本较高，以及电路板的体积较大问题。另一方由于每个DC-DC模块均是从输入电源中取电，且当其中一个DC-DC模块(尤且是对外供电的DC-DC模块)出现故障时，可能会影响整个供电电源的不稳定问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种低成本隔离电源。

为实现上述目的，根据本实用新型实施例的低成本隔离电源，所述低成本隔离电源包括：

主电源电路，所述主电源电路的输入端与输入电源连接，所述主电源电路为开关电源电路，以将输入电源电压转换后输出；

所述主电源电路上设有隔离变压器，所述隔离变压器的初级线圈设置在所述主电源电路的调制变压输出端；

次级单向二极管，所述次级单向二极管的阳极与所述隔离变压器的次级线圈的一端连接，所述隔离变压器的次级线圈的另一端与参考地连接；

次级电源电路，所述次级电源电路的正输入端与所述次级单向二极管的阴极连接，以将变压器次级线圈输出电压转换后输出。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述主电源电路包括：

第一输入滤波电路，所述第一输入滤波电路与输入电源连接，以将输入电源滤波稳压后输出第一稳压直流电；

第一电源控制电路，所述第一电源控制电路与所述第一输入滤波电路连接，以将所述第一稳压直流电调整后输出；

第一输出滤波电路，所述第一输出滤波电路通过所述隔离变压器与所述第一电源控制电路连接，以将所述第一电源控制电路的输出调制电源滤波稳压后输出第二稳压直流电。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述次级电源电路包括：

第二输入滤波电路，所述第二输入滤波电路与通过所述次级单向二极管与所述隔离变压器连接，以将所述隔离变压器的变压输出调整电源滤波稳压后输出第三稳压直流电；

第二电源芯片，所述第二电源芯片的输入端与所述第二输入滤波电路连接，以将所述第三稳压直流电变压后输出；

第二输出滤波电路，所述第二输出滤波电路与所述第二电源芯片输出端连接，以将所述第二电源芯片变压后输出电源滤波稳压后输出第四稳压直流电。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述第一电源控制电路包括：

DC-DC转换芯片，所述DC-DC转换芯片的电源输入端与所述第一输入滤波电路连接，所述DC-DC转换芯片的输出端与所述通过所述隔离变压器的初级线圈与所述第一输出滤波电路的正端连接；

第一电阻R1334，所述第一电阻R1334的一端与所述第一输出滤波电路的正端连接；

第二电阻R1337,所述第二电阻R1337的一端分别与所述第一电阻R1334的另一端及所述DC-DC转换芯片的电压反馈端连接，所述第二电阻R1337的另一端与参考地连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述第一电源控制电路还包括：

第三电阻R1336，所述第一电阻R1334通过所述第三电阻R1336与所述第二电阻R1337连接；

第一电容C841，所述第一电容C841的两端分别与所述第三电阻R1336的两端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述第二电源芯片为一低压差线性稳压器。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述第一输入滤波电路包括：

第一电解电容C837，所述第一电解电容C837的正端与所述输入电源的正端连接，所述第一电解电容C837的负端与参考地连接；

第二电容C836，所述第二电容C836的一端与所述输入电源的正端连接，所述第二电容C836的另一端与参考地连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述第一输出滤波电路包括：

第二电解电容C842，所述第二电解电容C842的正端与所述隔离变压器的初级线圈输出端连接，所述第二电解电容C842的负端与参考地连接；

第三电容C844，所述第三电容C844的一端与所述隔离变压器的初级线圈输出端连接，所述第三电容C844的另一端与参考地连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述第二输入滤波电路包括：

第三电解电容C5，所述第三电解电容C5的正端与所述次级单向二极管的阴极连接，所述第三电解电容C5的负端与参考地连接；

第四电容C6，所述第四电容C6的一端与所述次级单向二极管的阴极连接，所述第四电容C6的另一端与参考地连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述第二输出滤波电路包括：

第四电解电容C9，所述第四电解电容C9的正端与所述第二电源芯片输出端连接，所述第四电解电容C9的负端与参考地连接；

第五电容C10，所述第五电容C10的一端与所述第二电源芯片输出端连接，所述第五电容C10的另一端与参考地连接。

本实用新型实施例提供的低成本隔离电源主电源电路的输入端与输入电源连接，主电源电路为开关电源电路，以将输入电源电压转换后输出；隔离变压器的初级线圈设置在所述主电源电路的调制变压输出端；次级单向二极管的阳极与所述隔离变压器的次级线圈的一端连接；次级电源电路的正输入端与所述次级单向二极管的阴极连接，所述次级电源电路的就接地端与所述隔离变压器的次级的另一端连接，以将变压器次级线圈输出电压转换后输出。此电源电路可提供1.5KV以上的次级隔离电源供应，最大程度将对外接口供电电路与本地电源隔离开来，使得对外供电电源对主供电电源的影响较小，整体电源相对稳定，提升设备防护能力，为通信单板隔离功能模块提供低成本稳定电源供应。可以在当前物联网设备/工业场景设备/高防护场景推广。另外，整体电路实现简单，有效降低单板布线空间，同时兼顾高电压隔离效果。

其他有益效果将在具体实施例中结合实施例具体描述。

附图说明

图1为本实用新型实施提供的低成本隔离电源结构框图；

图2为本实用新型实施提供的低成本隔离电源电路结构图。

附图标记：

主电源电路10；

第一输入滤波电路101；

第一电源控制芯片102；

隔离变压器103；

第一输出滤波电路104；

次级电源电路20；

第二输入滤波电路201；

第二电源控制芯片202；

第二输出滤波电路203；

次级单向二极管204。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图1和图2，本实用新型实施例提供一种低成本隔离电源，包括：主电源电路10、次级单向二极管204和次级电源电路20，主电源电路10的输入端与输入电源连接，主电源电路10为开关电源电路，以将输入电源电压转换后输出；如图1中所示，主电源电路10为DC-DC开关电源电路，通过对输入电源进行脉宽调制方式，以实现对输入电源的电压转换。

主电源电路10上设有隔离变压器103，隔离变压器103的初级线圈设置在主电源电路10的调制变压输出端；如图1中所示，隔离变压器103通过初级线圈与主电源电路10的调制变压输出端连接。如此，一方面，主电源电路10可通过隔离变压器103的初级线圈将调制后的电源电压输出，稳压滤波成稳压直流电后，作为主供电电源为电路供电。另一方面，主电源电路10输出的调制电源电压通过变压器变压后，可通过变压器的次级线圈输出，作为另一路电源的供电电源。

次级单向二极管204的阳极与隔离变压器103的次级线圈的一端连接，所述隔离变压器的次级线圈的另一端与参考地连接；如图1和图2中所示，通过级单向二极管的单向导通性，将变压器的次级线圈输出的正电压引导至次级电源电路20的正输入端，为次级电源电路20提供供电电源。

次级电源电路20的正输入端与次级单向二极管204的阴极连接，以将变压器次级线圈输出电压转换后输出。如图1中所示，通过次级电源电路20可将隔离变压器103次级线圈输出的变压调制脉宽电源信号变压电压转换后输出。并通过稳压滤波成稳压直流电后，作为另一供电电源为电路供电。此路供电电源由于通过隔离变压器103与主供电电源相隔离，对主供电电源的影响较小，整体电源相对稳定。另外，通过变压器的方式引出两路供电电源为电路板供电，相对于直接采用两路单独的供电方式，成本也相对较低，可减少单板电源布线空间。

本实用新型实施例提供的低成本隔离电源主电源电路10的输入端与输入电源连接，主电源电路10为开关电源电路，以将输入电源电压转换后输出；隔离变压器103的初级线圈设置在主电源电路10的调制变压输出端；次级单向二极管204的阳极与隔离变压器103的次级线圈的一端连接；次级电源电路20的正输入端与次级单向二极管204的阴极连接，次级电源电路20的就接地端与隔离变压器103的次级的另一端连接，以将变压器次级线圈输出电压转换后输出。此电源电路可提供1.5KV以上的次级隔离电源供应，最大程度将对外接口供电电路与本地电源隔离开来，使得对外供电电源对主供电电源的影响较小，整体电源相对稳定，提升设备防护能力，为通信单板隔离功能模块提供低成本稳定电源供应。可以在当前物联网设备/工业场景设备/高防护场景推广。另外，整体电路实现简单，有效降低单板布线空间，同时兼顾高电压隔离效果。

参阅图1，主电源电路10包括：第一输入滤波电路101、第一电源控制电路和第一输出滤波电路104，第一输入滤波电路101与输入电源连接，以将输入电源滤波稳压后输出第一稳压直流电；如图1中所示，通过第一输入滤波电路101可将输入电源的杂波滤除，一保证输出到第一电源控制电路的输入端电源为稳定的直流供电电源，避免高频信号或杂波信号对第一电源控制电路的影响，保证进入到第一电源控制电路的电源的稳定性。

第一电源控制电路与第一输入滤波电路101连接，以将第一稳压直流电调整后输出；第一电源控制电路为DC-DC电源控制电路，对输入电源进行脉宽调制后输出，并配合外部隔离变压器103和第一输出滤波电路104实现对输入电源的变压成另一电压的直流电源后输出，为电路板各个电路模块供电。

第一输出滤波电路104通过隔离变压器103与第一电源控制电路连接，以将第一电源控制电路的输出调制电源滤波稳压后输出第二稳压直流电。第一输出滤波电路104将隔离电压器初级线圈输出的电源电压进一步滤波稳压后，成为第二稳压直流电，并输出，作为主供电电源为电路板供电。第一输出滤波电路104保证输出主供电电源的输出电压的稳定性。

参阅图1，次级电源电路20包括：第二输入滤波电路201、第二电源芯片和第二输出滤波电路203，第二输入滤波电路201与通过次级单向二极管204与隔离变压器103连接，以将隔离变压器103的变压输出调整电源滤波稳压后输出第三稳压直流电；如图1中所示，通过第二输入滤波电路201可将次级单向二极管204的输出电源的杂波滤除，一保证输出到第二电源芯片的输入端电源为稳定的直流供电电源，避免高频信号或杂波信号对第二电源芯片的影响，保证进入到第第二电源芯片的电源的稳定性。

第二电源芯片的输入端与第二输入滤波电路201连接，以将第三稳压直流电变压后输出；第一电源控制电路为电源电压转换芯片，对输入电源进行电压转换后输出，并配合第二输出滤波电路203实现对隔离变压器103次级线圈输出的电源的变压成另一电压的直流电源后输出，为电路板的对外各个电路模块供电。

第二输出滤波电路203与第二电源芯片输出端连接，以将第二电源芯片变压后输出电源滤波稳压后输出第四稳压直流电。第二输出滤波电路203将第二电源芯片输出的电源电压进一步滤波稳压后，成为第四稳压直流电，并输出，作为对外供电电源。为电路板以为的其他电路供电。第二输出滤波电路203保证输出主供电电源的输出电压的稳定性。

参阅图2，第一电源控制电路包括：DC-DC转换芯片、第一电阻R1334和第二电阻R1337，DC-DC转换芯片的电源输入端与第一输入滤波电路101连接，DC-DC转换芯片的输出端与通过隔离变压器103的初级线圈与第一输出滤波电路104的正端连接；如图2中所示，DC-DC转换芯片U90为一电源控制芯片，通过将输入电源进行脉宽调制后输出，一实现对输入电源的电压转换控制。由于通过DC-DC转换芯片脉宽调制并输出的电源为脉冲电源信号，此脉冲电源信号可通过隔离电压器进行电压转换后作为次极供电的电源输出，也可以通过初级线圈直接输出，作为主供电电源。如此，可提供至少两路供电电源，且集成度高，减少多路电源带来的布线难度。

第一电阻R1334的一端与第一输出滤波电路104的正端连接；第二电阻R1337的一端分别与第一电阻R1334的另一端及DC-DC转换芯片的电压反馈端连接，第二电阻R1337的另一端与参考地连接。如图2中所示，第一电阻R1334与第二电阻R1337构成分压电路，可将输出电源电压分压后，反馈至DC-DC转换芯片U90的电压反馈端，通过DC-DC转换芯片对输出电源脉宽的调制，一保证主电源电路10的输出电源电压的稳定性。

参阅图2，第一电源控制电路还包括：第三电阻R1336和第一电容C841，第一电阻R1334通过第三电阻R1336与第二电阻R1337连接；第一电容C841的两端分别与第三电阻R1336的两端连接。通过第三电阻R1336和第一电容C841构成并联电路，并设置在第一电阻R1334与第二电阻R1337之间。如此，可保证反馈电压的稳定性。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，第二电源芯片为一低压差线性稳压器。通过将第二电源芯片设置为低压差线性稳压器LDO。由于低压差线性稳压器LDO成本较低，可进一步降低整体电路的成本。另外，低压差线性稳压器LDO具有输出电压稳定的特点。可以较好地满足电路板对外供电要求。

参阅图2，第一输入滤波电路101包括：第一电解电容C837和第二电容C836，第一电解电容C837的正端与输入电源的正端连接，第一电解电容C837的负端与参考地连接；第二电容C836的一端与输入电源的正端连接，第二电容C836的另一端与参考地连接。在本实用新型的一个实施例中，第一电解电容C837为大电容和第二电容C836为小电容，通过一大一小电容，可将输入电源中的各类高频信号滤除，保证输入电源的稳定性。

参阅图2，第一输出滤波电路104包括：第二电解电容C842和第三电容C844，第二电解电容C842的正端与隔离变压器103的初级线圈输出端连接，第二电解电容C842的负端与参考地连接；第三电容C844的一端与隔离变压器103的初级线圈输出端连接，第三电容C844的另一端与参考地连接。在本实用新型的一个实施例中，第二电解电容C842为大电容和第三电容C844为小电容，通过一大一小电容，可将隔离变压器103初级线圈输出的电源中的各类高频信号滤除，保证输出电源的稳定性。

参阅图2，第二输入滤波电路201包括：第三电解电容C5和第四电容C6，第三电解电容C5的正端与次级单向二极管204的阴极连接，第三电解电容C5的负端与参考地连接；第四电容C6的一端与次级单向二极管204的阴极连接，第四电容C6的另一端与参考地连接。在本实用新型的一个实施例中，第三电解电容C5为大电容和第四电容C6为小电容，通过一大一小电容，可将隔离变压器103次级线圈输出的各类高频信号滤除，保证次级电源电路20的输入电源的稳定性。

参阅图2，第二输出滤波电路203包括：第四电解电容C9和第五电容C10，第四电解电容C9的正端与第二电源芯片输出端连接，第四电解电容C9的负端与参考地连接；第五电容C10的一端与第二电源芯片输出端连接，第五电容C10的另一端与参考地连接。在本实用新型的一个实施例中，第四电解电容C9为大电容和第五电容C10为小电容，通过一大一小电容，可将次级电源输出中的各类高频信号滤除，保证输出电源的稳定性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种低成本隔离电源，其特征在于，包括：

主电源电路，所述主电源电路的输入端与输入电源连接，所述主电源电路为开关电源电路，以将输入电源电压转换后输出；

所述主电源电路上设有隔离变压器，所述隔离变压器的初级线圈设置在所述主电源电路的调制变压输出端；

次级单向二极管，所述次级单向二极管的阳极与所述隔离变压器的次级线圈的一端连接，所述隔离变压器的次级线圈的另一端与参考地连接；

次级电源电路，所述次级电源电路的正输入端与所述次级单向二极管的阴极连接，以将所隔离述变压器次级线圈输出电压转换后输出。

2.根据权利要求1所述的低成本隔离电源，其特征在于，所述主电源电路包括：

第一输入滤波电路，所述第一输入滤波电路与输入电源连接，以将输入电源滤波稳压后输出第一稳压直流电；

第一电源控制电路，所述第一电源控制电路与所述第一输入滤波电路连接，以将所述第一稳压直流电调整后输出；

第一输出滤波电路，所述第一输出滤波电路通过所述隔离变压器与所述第一电源控制电路连接，以将所述第一电源控制电路的输出调制电源滤波稳压后输出第二稳压直流电。

3.根据权利要求2所述的低成本隔离电源，其特征在于，所述次级电源电路包括：

第二输入滤波电路，所述第二输入滤波电路与通过所述次级单向二极管与所述隔离变压器连接，以将所述隔离变压器的变压输出调整电源滤波稳压后输出第三稳压直流电；

第二电源芯片，所述第二电源芯片的输入端与所述第二输入滤波电路连接，以将所述第三稳压直流电变压后输出；

第二输出滤波电路，所述第二输出滤波电路与所述第二电源芯片输出端连接，以将所述第二电源芯片变压后输出电源滤波稳压后输出第四稳压直流电。

4.根据权利要求2所述的低成本隔离电源，其特征在于，所述第一电源控制电路包括：

DC-DC转换芯片，所述DC-DC转换芯片的电源输入端与所述第一输入滤波电路连接，所述DC-DC转换芯片的输出端与所述通过所述隔离变压器的初级线圈与所述第一输出滤波电路的正端连接；

第一电阻(R1334)，所述第一电阻(R1334)的一端与所述第一输出滤波电路的正端连接；

第二电阻(R1337)，所述第二电阻(R1337)的一端分别与所述第一电阻(R1334)的另一端及所述DC-DC转换芯片的电压反馈端连接，所述第二电阻(R1337)的另一端与参考地连接。

5.根据权利要求4所述的低成本隔离电源，其特征在于，所述第一电源控制电路还包括：

第三电阻(R1336)，所述第一电阻(R1334)通过所述第三电阻(R1336)与所述第二电阻(R1337)连接；

第一电容(C841)，所述第一电容(C841)的两端分别与所述第三电阻(R1336)的两端连接。

6.根据权利要求3所述的低成本隔离电源，其特征在于，所述第二电源芯片为一低压差线性稳压器。

7.根据权利要求2所述的低成本隔离电源，其特征在于，所述第一输入滤波电路包括：

第一电解电容(C837)，所述第一电解电容(C837)的正端与所述输入电源的正端连接，所述第一电解电容(C837)的负端与参考地连接；

第二电容(C836)，所述第二电容(C836)的一端与所述输入电源的正端连接，所述第二电容(C836)的另一端与参考地连接。

8.根据权利要求2所述的低成本隔离电源，其特征在于，所述第一输出滤波电路包括：

第二电解电容(C842)，所述第二电解电容(C842)的正端与所述隔离变压器的初级线圈输出端连接，所述第二电解电容(C842)的负端与参考地连接；

第三电容(C844)，所述第三电容(C844)的一端与所述隔离变压器的初级线圈输出端连接，所述第三电容(C844)的另一端与参考地连接。

9.根据权利要求3所述的低成本隔离电源，其特征在于，所述第二输入滤波电路包括：

第三电解电容(C5)，所述第三电解电容(C5)的正端与所述次级单向二极管的阴极连接，所述第三电解电容(C5)的负端与参考地连接；

第四电容(C6)，所述第四电容(C6)的一端与所述次级单向二极管的阴极连接，所述第四电容(C6)的另一端与参考地连接。

10.根据权利要求3所述的低成本隔离电源，其特征在于，所述第二输出滤波电路包括：

第四电解电容(C9)，所述第四电解电容(C9)的正端与所述第二电源芯片输出端连接，所述第四电解电容(C9)的负端与参考地连接；

第五电容(C10)，所述第五电容(C10)的一端与所述第二电源芯片输出端连接，所述第五电容(C10)的另一端与参考地连接。

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