CN214707537U - 一种多路输出直流电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多路输出直流电源，包括前级电路、后级电路、控制电路、选择电路、辅助电源电路和蓄电池；所述前级电路的输出与选择电路的输入连接，蓄电池的正端与选择电路的输入连接，选择电路的输出与后级电路输入连接，控制电路的输入与前级电路的输出连接，控制电路的输出与选择电路的输入连接，辅助电源电路输入分别与蓄电池正端和选择电路的输出正端连接，辅助电源电路的输出与控制电路连接。本实用新型实现一路直流输入多路不同等级的直流输出；各直流输出支路相互独立、互不影响，输出电压、电流精度高，无交叉调整问题；在电源掉电、断电情况下，可通过硬件电路选择供电输入，保证电源的不间断输出。

Description

一种多路输出直流电源

技术领域

本实用新型涉及多路输出电源，尤其涉及一种多路输出直流电源。

背景技术

随着系统集成化的提高，系统规模越来越大，一般现代电子、通信系统都属于多电系统，往往需要多个不同等级的供电电源。

针对多电系统的应用场合，目前市场上大多采用固定变换器变压器二次侧多绕组的方式，实现多路输出。根据不同的参数选择不同的变换器，再通过在变压器二次侧设置多个绕组实现多路输出。这种电源利用拓扑自身对输出电压的控制能力进行调节，可实现电气隔离，提高了安全性和可靠性。但是这种电源存在着问题，当多路输出电源工作时，若某一路的负载电流发生变化，一般情况下其他支路输出电压也会发生变化，各支路输出间相互影响，由此产生交叉调整的问题。而且多路输出电源在控制上一般只对主路输出进行采样反馈调节，主路输出精度较高，其他辅路输出精度较低，严重影响供电可靠性，不适用于输出路数多且对电压、电流精度有要求的场合。此外，由于多路输出电源仅有一路输入供给，一旦出现输入掉电、断电的情况，那么各路输出将会终止，这种电源显然是不适用于对供电有不间断要求的场合。

发明内容

发明目的：本实用新型旨在提供一种多路输出直流电源，解决多路供电系统电流和电压精度低，不稳定的问题。

技术方案：本实用新型所述的一种多路输出直流电源，包括前级电路、后级电路、控制电路、选择电路、辅助电源电路和蓄电池；所述前级电路的输出与选择电路的输入连接，蓄电池的正端与选择电路的输入相连接，选择电路的输出与后级电路输入连接，控制电路的输入与前级电路的输出连接，控制电路的输出与选择电路的输入连接，辅助电源电路输入分别与蓄电池正端和选择电路的输出正端连接，辅助电源电路的输出与控制电路连接，正常工作时前级电路通过选择电路给后级电路供电，异常工作时蓄电池通过选择电路给后级电路供电。

所述前级电路包括变压器T1、电力场效应管Q1-Q2、电容C1、电阻R1、第一控制回路、第二控制回路和第一输出采样电路；所述变压器T1的一次侧A端与直流电源的正端连接，变压器T1的一次侧B端与电力场效应管Q1的漏极连接，电力场效应管Q1的源极与直流电源的负端和地连接；变压器T1的二次侧A端与电力场效应管Q2的漏极连接，电力场效应管Q2的源极与电容C1的A端、电阻R1的A端连接，电容C1的B端与电阻R1的B端、变压器T1的二次侧负端和地连接；第二控制回路输入与电力场效应管Q2的漏极连接，第二控制回路输出与电力场效应管Q2的栅极连接；第一输出采样电路的输入与电阻R1的A端连接，第一输出采样电路的输出与第一控制回路输入连接，第一控制回路控制的输出与电力场效应管Q1的栅极连接。

所述后级电路包括第一DC/DC变换模块和第二DC/DC变换模块；

所述第一DC/DC变换模块包括电力场效应管Q3-Q4、二极管D1、电感L1、电容C2-C4、电阻R2、第二输出采样电路和第三控制回路；所述电力场效应管Q3的漏极与选择电路输出的正端和电容C2的A端连接，Q3的源极与C2的B端、C3的A端、电力场效应管Q4的漏极、二极管D1的阴极和电感L1的A端连接，电容C4的A端与电阻R2的A端和电感L1的B端连接，电力场效应管Q4的源极与二极管D1的阳极、电容C3的B端、电容C4的B端、电阻R2的B端和选择电路输出的负端连接，第三控制回路的输入与第二输出采样电路的输出连接，第三控制回路的输出与电力场效应管Q3的栅极和电力场效应管Q4的栅极连接，第二输出采样电路的输入与电阻R2的A端连接；

所述第二DC/DC变换模块包括电力场效应管Q5、二极管D2、电感L2、电容C5、电容C6、电阻R3、第三输出采样电路和第四控制回路；所述电力场效应管Q5的漏极与选择电路输出电压的正端和电容C5的A端连接，电力场效应管Q5的源极与电容C5的B端、二极管D2的阴极、电感L2的A端连接，电容C6的A端和电阻R3的A端与电感L2的B端连接，二极管D2的阳极与电容C6的B端、电阻R3的B端和选择电路输出电压的负端连接，第四控制回路的输入与第三输出采样电路的输出连接，第四控制回路的输出与电力场效应管Q5的栅极连接，第三输出采样电路的输入与电阻R3的A端连接。

所述辅助电源电路包括电力场效应管Q6、变压器T2、二极管D3、电容C7和电阻R4；所述变压器T2的一次侧A端与选择电路输出电压的正端和蓄电池的正端连接，变压器T2的一次侧B端与电力场效应管Q6的漏极连接，变压器T2的二次侧A端与二极管D3的阳极连接，二极管的D3的阴极与电容C7的A端和电阻的R4的A端连接，变压器T2的二次侧B端与电容C7的B端、电阻R4的B端和地连接，电力场效应管Q6的源极与地连接。

所述选择电路包括Q7-Q11、二极管D4、电容C8-C10和电阻R5-R10；所述二极管D4的阴极与电阻R5的A端和电力场效应管Q7的源极连接，电阻R5的B端与电力场效应管Q8的漏极和Q7的栅极连接，电阻R6的B端与电容C9的A端、电阻R7的A端和电力场效应管Q8的栅极连接，电容C9的B端与电阻R7的B端、Q8的源极和地连接；电力场效应管Q9的源极与R8的A端和电力场效应管Q10的源极连接，电力场效应管Q9的栅极与电阻R8的B端、电力场效应管Q10的栅极和电力场效应管Q11的漏极连接，电阻R9的B端与C10的A端、R10的A端和电力场效应管Q11的源极连接，C10的B端与R10的B端、电力场效应管Q11的源极和地连接，电力场效应管Q7的漏极与电力场效应管Q11的漏极和C8的A端连接，二极管D4的阳极与前级电路的输出的正端连接，电力场效应管Q9的漏极与蓄电池的输出电压的正端连接，R6的A端与控制电路的输出连接，R9的A端与控制电路的输出连接。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点可实现一路直流输入多路不同等级的直流输出；各直流输出支路相互独立、互不影响，输出电压、电流精度高，无交叉调整问题；在电源掉电、断电情况下，可通过硬件电路选择供电输入，保证电源的不间断输出。

附图说明

图1为本实用新型整体架构图；

图2为本实用新型前级电路的原理图；

图3为本实用新型后级电路模块1的原理图；

图4为本实用新型后级电路模块2的原理图；

图5为本实用新型选择电路的原理图；

图6为本实用新型辅助电源电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。

由图1可知，本实用新型所述的一种多路输出直流电源，包括前级电路、后级电路、控制电路、选择电路、辅助电源电路和蓄电池；所述前级电路的输出与选择电路的输入连接，蓄电池的正端与选择电路的输入连接，选择电路的输出与后级电路输入连接，控制电路的输入与前级电路的输出连接，控制电路的输出与选择电路的输入连接，辅助电源电路输入分别与蓄电池正端和选择电路的输出正端连接，辅助电源电路的输出与控制电路连接，正常工作时前级电路通过选择电路给后级电路供电，异常工作时蓄电池通过选择电路给后级电路供电。

由图2可知，所述前级电路包括变压器T1、电力场效应管Q1-Q2、电容C1、电阻R1、第一控制回路、第二控制回路和第一输出采样电路；所述变压器T1的一次侧A端与直流电源的正端连接，变压器T1的一次侧B端与电力场效应管Q1的漏极连接，电力场效应管Q1的源极与直流电源的负端和地连接；变压器T1的二次侧A端与电力场效应管Q2的漏极连接，电力场效应管Q2的源极与电容C1的A端、电阻R1的A端连接，电容C1的B端与电阻R1的B端、变压器T1的二次侧负端和地连接；第二控制回路输入与电力场效应管Q2的漏极连接，第二控制回路输出与电力场效应管Q2的栅极连接；第一输出采样电路的输入与电阻R1的A端连接，第一输出采样电路的输出与第一控制回路输入连接，第一控制回路控制的输出与电力场效应管Q1的栅极连接。

所述后级电路包括第一DC/DC变换模块和第二DC/DC变换模块；由图3可知，所述第一DC/DC变换模块包括电力场效应管Q3-Q4、二极管D1、电感L1、电容C2-C4、电阻R2、第二输出采样电路和第三控制回路；所述电力场效应管Q3的漏极与选择电路输出的正端和电容C2的A端连接，Q3的源极与C2的B端、C3的A端、电力场效应管Q4的漏极、二极管D1的阴极和电感L1的A端连接，电容C4的A端与电阻R2的A端和电感L1的B端连接，电力场效应管Q4的源极与二极管D1的阳极、电容C3的B端、电容C4的B端、电阻R2的B端和选择电路输出的负端连接，第三控制回路的输入与第二输出采样电路的输出连接，第三控制回路的输出与电力场效应管Q3的栅极和电力场效应管Q4的栅极连接，第二输出采样电路的输入与电阻R2的A端连接。

由图4可知，所述第二DC/DC变换模块包括电力场效应管Q5、二极管D2、电感L2、电容C5、电容C6、电阻R3、第三输出采样电路和第四控制回路；所述电力场效应管Q5的漏极与选择电路输出电压的正端和电容C5的A端连接，电力场效应管Q5的源极与电容C5的B端、二极管D2的阴极、电感L2的A端连接，电容C6的A端和电阻R3的A端与电感L2的B端连接，二极管D2的阳极与电容C6的B端、电阻R3的B端和选择电路输出电压的负端连接，第四控制回路的输入与第三输出采样电路的输出连接，第四控制回路的输出与电力场效应管Q5的栅极连接，第三输出采样电路的输入与电阻R3的A端连接。

由图5可知，所述辅助电源电路包括电力场效应管Q6、变压器T2、二极管D3、电容C7和电阻R4；所述变压器T2的一次侧A端与选择电路输出电压的正端和蓄电池的正端连接，变压器T2的一次侧B端与电力场效应管Q6的漏极连接，变压器T2的二次侧A端与二极管D3的阳极连接，二极管的D3的阴极与电容C7的A端和电阻的R4的A端连接，变压器T2的二次侧B端与电容C7的B端、电阻R4的B端和地连接，电力场效应管Q6的源极与地连接。

由图6可知，所述选择电路包括Q7-Q11、二极管D4、电容C8-C10和电阻R5-R10；所述二极管D4的阴极与电阻R5的A端和电力场效应管Q7的源极连接，电阻R5的B端与电力场效应管Q8的漏极和Q7的栅极连接，电阻R6的B端与电容C9的A端、电阻R7的A端和电力场效应管Q8的栅极连接，电容C9的B端与电阻R7的B端、Q8的源极和地连接；电力场效应管Q9的源极与R8的A端和电力场效应管Q10的源极连接，电力场效应管Q9的栅极与电阻R8的B端、电力场效应管Q10的栅极和电力场效应管Q11的漏极连接，电阻R9的B端与C10的A端、R10的A端和电力场效应管Q11的源极连接，C10的B端与R10的B端、电力场效应管Q11的源极和地连接，电力场效应管Q7的漏极与电力场效应管Q11的漏极和C8的A端连接，二极管D4的阳极与前级电路的输出的正端连接，电力场效应管Q9的漏极与蓄电池的输出电压的正端连接，R6的A端与控制电路的输出连接，R9的A端与控制电路的输出连接。其中Q7、Q9、Q10为P型，Q1-Q6、Q8、Q11为N型。

本实施例中，前级电路的功率电路拓扑采用Flyback变换器，第一控制回路采用基于LD5535E芯片的控制方案，变压器T1的二次侧使用同步整流提高传输效率，第二控制回路采用基于LD8526芯片的控制方案，前级电路输入DC，经变换后实现降压输出Vo，进而输入给选择电路。后级电路包含两路DC-DC模块，分别为第一DC/DC模块、第二DC/DC模块，电路拓扑采用Buck变换器，第三控制回路和第四控制回路采用基于MP2908和MP26123芯片的控制方案，实现直流输出电压或输出电流的控制。控制电路检测前级电路输出电压Vo，判断电源的工作状态，发出不同的控制信号给后级供电选择电路。选择电路接收来自MCU控制电路发出的信号，根据不同的控制信号，分别控制电力场效应管Q7、Q8、Q9、Q10、Q11的导通与关断，从而实现不同工作条件下，选择后级电路的输入功能。辅助电源电路为控制电路中的芯片提供稳定的5V供电电压。

本实用新型的工作原理如下：

当电源有直流电输入后，首先会经过前级电路的DC/DC变换电路，对输入直流电进行闭环调节，将输入直流电降压输出，输出变换后的直流电Vo。

此时，控制电路检测前级电路输出，判断电源工作状态，正常工作下，如图6所示，控制电路会发出高电平信号Vo_on给电力场效应管Q8，Q8栅源极存在压差，Q8将会导通，Q7栅极电位被拉低，Q7导通，前级电路的输出Vo会顺利输入进选择电路中。当前级电路出现输入掉电、断电的情况时，前级电路将会没有直流输出，控制电路检测前级电路的输出，判断电源工作异常，发出高电平信号BAT_ON给电力场效应管Q11，Q11栅源极存在压差，Q11将会导通，Q9、Q10栅极电位将被拉低，进而Q9、Q10导通，外接蓄电池供电V_bat顺利输入进选择电路。

正常工作下，输入进选择电路中的Vo不作变换直接输出Vo_m给后级电路，异常工作下，外接蓄电池供电V_bat代替Vo输出Vo_m给后级电路，实现了输出Vo_m的不间断，后级电路中的第一DC/DC变换模块、第二DC/DC变换模块对不间断输入的直流电Vo_m，进行降压调控处理，再分别不间断输出相应的Vout1和Vout2。

Claims (5)

1.一种多路输出直流电源，其特征在于：包括前级电路、后级电路、控制电路、选择电路、辅助电源电路和蓄电池；所述前级电路的输出与选择电路的输入连接，蓄电池的正端与选择电路的输入连接，选择电路的输出与后级电路输入连接，控制电路的输入与前级电路的输出连接，控制电路的输出与选择电路的输入连接，辅助电源电路输入分别与蓄电池正端和选择电路的输出正端连接，辅助电源电路的输出与控制电路连接；正常工作时前级电路通过选择电路给后级电路供电，异常工作时蓄电池通过选择电路给后级电路供电。

2.根据权利要求1所述的多路输出直流电源，其特征在于：所述前级电路包括变压器T1、电力场效应管Q1-Q2、电容C1、电阻R1、第一控制回路、第二控制回路和第一输出采样电路；

所述变压器T1的一次侧A端与直流电源的正端连接，变压器T1的一次侧B端与电力场效应管Q1的漏极连接，电力场效应管Q1的源极与直流电源的负端和地连接；变压器T1的二次侧A端与电力场效应管Q2的漏极连接，电力场效应管Q2的源极与电容C1的A端、电阻R1的A端连接，电容C1的B端与电阻R1的B端、变压器T1的二次侧负端和地连接；第二控制回路输入与电力场效应管Q2的漏极连接，第二控制回路输出与电力场效应管Q2的栅极连接；第一输出采样电路的输入与电阻R1的A端连接，第一输出采样电路的输出与第一控制回路输入连接，第一控制回路控制的输出与电力场效应管Q1的栅极连接。

3.根据权利要求1所述的多路输出直流电源，其特征在于：所述后级电路包括第一DC/DC变换模块和第二DC/DC变换模块；

所述第一DC/DC变换模块包括电力场效应管Q3-Q4、二极管D1、电感L1、电容C2-C4、电阻R2、第二输出采样电路和第三控制回路；所述电力场效应管Q3的漏极与选择电路输出的正端和电容C2的A端连接，Q3的源极与C2的B端、C3的A端、电力场效应管Q4的漏极、二极管D1的阴极和电感L1的A端连接，电容C4的A端与电阻R2的A端和电感L1的B端连接，电力场效应管Q4的源极与二极管D1的阳极、电容C3的B端、电容C4的B端、电阻R2的B端和选择电路输出的负端连接，第三控制回路的输入与第二输出采样电路的输出连接，第三控制回路的输出与电力场效应管Q3的栅极和电力场效应管Q4的栅极连接，第二输出采样电路的输入与电阻R2的A端连接；

所述第二DC/DC变换模块包括电力场效应管Q5、二极管D2、电感L2、电容C5、电容C6、电阻R3、第三输出采样电路和第四控制回路；所述电力场效应管Q5的漏极与选择电路输出电压的正端和电容C5的A端连接，电力场效应管Q5的源极与电容C5的B端、二极管D2的阴极、电感L2的A端连接，电容C6的A端和电阻R3的A端与电感L2的B端连接，二极管D2的阳极与电容C6的B端、电阻R3的B端和选择电路输出电压的负端连接，第四控制回路的输入与第三输出采样电路的输出连接，第四控制回路的输出与电力场效应管Q5的栅极连接，第三输出采样电路的输入与电阻R3的A端连接。

4.根据权利要求1所述的多路输出直流电源，其特征在于：所述辅助电源电路包括电力场效应管Q6、变压器T2、二极管D3、电容C7和电阻R4；

所述变压器T2的一次侧A端与选择电路输出电压的正端和蓄电池的正端连接，变压器T2的一次侧B端与电力场效应管Q6的漏极连接，变压器T2的二次侧A端与二极管D3的阳极连接，二极管的D3的阴极与电容C7的A端和电阻的R4的A端连接，变压器T2的二次侧B端与电容C7的B端、电阻R4的B端和地连接，电力场效应管Q6的源极与地连接。

5.根据权利要求1所述的多路输出直流电源，其特征在于：所述选择电路包括Q7-Q11、二极管D4、电容C8-C10和电阻R5-R10；

所述二极管D4的阴极与电阻R5的A端和电力场效应管Q7的源极连接，电阻R5的B端与电力场效应管Q8的漏极和Q7的栅极连接，电阻R6的B端与电容C9的A端、电阻R7的A端和电力场效应管Q8的栅极连接，电容C9的B端与电阻R7的B端、Q8的源极和地连接；电力场效应管Q9的源极与R8的A端和电力场效应管Q10的源极连接，电力场效应管Q9的栅极与电阻R8的B端、电力场效应管Q10的栅极和电力场效应管Q11的漏极连接，电阻R9的B端与C10的A端、R10的A端和电力场效应管Q11的源极连接，C10的B端与R10的B端、电力场效应管Q11的源极和地连接，电力场效应管Q7的漏极与电力场效应管Q11的漏极和C8的A端连接，二极管D4的阳极与前级电路的输出的正端连接，电力场效应管Q9的漏极与蓄电池的输出电压的正端连接，R6的A端与控制电路的输出连接，R9的A端与控制电路的输出连接。

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