CN219107297U - 一种基于esp32的降压式开关电源及用电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于ESP32的降压式开关电源，包括主控模块、驱动电路模块、主电路模块、采样电路模块、第一直流电源输入端以及第二直流电源输出端，所述驱动电路模块的控制输入端与主控模块的驱动模块信号端相连，所述主电路模块的开关导通元件与驱动电路模块的驱动信号控制端相连，所述主电路模块的电源输入端与所述第一直流电源输入端相连，所述主电路模块的电源输出端与所述第二直流电源输出端相连，所述采样电路模块的采样信号输入端与所述主电路的电源输出端相连，所述采样电路模块的采样信号输出端与所述主控模块的电源采样端相连，本设计的开关电源输出的电源的精度较高，波动较小，稳定性极强。
Description
技术领域
本申请涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种基于ESP32的降压式开关电源及用电设备。
背景技术
ESP32单片机专为移动设备、可穿戴电子产品和物联网应用而设计，具有业内高水平的低功耗性能的单片机，该单片机将天线开关、RF射频、功率放大器、接收低噪声放大器、滤波器、电源管理模块等功能集于一体，只需极少的外围器件，即可实现强大的处理性能、可靠的安全性能。Wi-Fi&蓝牙功能以及精细分辨时钟门控、省电模式和动态电压调整等现有的开关电源技术趋向于高质量高稳定性发展，数字化、高精度化以及更稳定成了现阶段开关电源的研究热点，而目前的普通单片机很难承担起如此高精度、高稳定性的工作。
发明内容
为了实现开关电源数字化、高精度化以及更稳定的目标，解决现有普通单片机不能承担高精度、高稳定性工作的问题，本实用新型通过设计一个主控模块，通过主控模块控制驱动电路模块工作，以使主电路模块能够正常工作，同时采样电路模块对主电路实时采样并将电压及电流信号反馈回主控模块，使得开关电源能够实现高精度、高稳定性的工作。
一种基于ESP32的降压式开关电源，包括主控模块、驱动电路模块、主电路模块、采样电路模块、第一直流电源输入端以及第二直流电源输出端，所述驱动电路模块的控制输入端与主控模块的驱动模块信号端相连，所述主电路模块的开关导通元件与驱动电路模块的驱动信号控制端相连，所述主电路模块的电源输入端与所述第一直流电源输入端相连，所述主电路模块的电源输出端与所述第二直流电源输出端相连，所述采样电路模块的采样信号输入端与所述主电路的电源输出端相连，所述采样电路模块的采样信号输出端与所述主控模块的电源采样端相连。
如上所述一种基于ESP32的降压式开关电源，所述主电路模块包括第一直流电源输入端、MOS管Q1、MOS管Q2、电感L1、康铜丝以及第二直流电源输出端，所述第一直流电源输入端的第一端与MOS管Q1的漏极连接，所述第一直流电源输入端的第二端接地，所述MOS管Q1的栅极与所述驱动电路模块的高位输出端之间连有电阻R6和二极管D5，所述MOS管Q1的源极与所述MOS管Q2的漏极连接，所述MOS管Q2的源极接地，所述MOS管Q2的栅极与所述驱动电路模块的低位输出端之间电阻R11和二极管D1，所述MOS管Q1的源极和所述MOS管Q2的漏极的公共节点与所述电感L1的第一端相连，所述电感L1的第一端与所述驱动电路模块的高端悬浮地端连接，所述电感L1的第二端与所述第二直流电源输出端第一端连接，所述康铜丝的第一端接地，所述康铜丝的第二端与所述第二直流电源输出端第二端连接，所述第一直流电源输入端的第一端和所述第一直流电源输入端的第二端之间接有至少一个以上的电容，所述电感L1的第二端与地之间接有至少一个以上的电容，所述第二直流电源输出端的第一端和所述第二直流电源输出端的第二端之间接有至少一个以上的电容。
如上所述一种基于ESP32的降压式开关电源，所述驱动电路模块包括MOS管驱动芯片U10，所述MOS管驱动芯片U10的自举信号端与所述MOS管驱动芯片U10的电源输入端之间接有二极管D3，所述MOS管驱动芯片U10的高位信号输入电平端与所述主控模块的第一驱动信号端连接，所述MOS管驱动芯片U10的低位信号输入端与所述主控模块的第二驱动信号端连接，所述MOS管驱动芯片U10的高位浮地端与所述二极管D3的第一端之间接有电容C20，所述MOS管驱动芯片U10的高位浮地端与所述主电路的高位浮地端连接。
如上所述一种基于ESP32的降压式开关电源，所述采样电路模块包括运放芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5以及电阻R7，所述运放芯片U1的第一输出端与所述电阻R1第一端连接，所述电阻R1第二端与所述主控模块的电压采样端口连接，所述运放芯片U1的第一反向输入端与所述电阻R3第一端连接，所述电阻R3第二端与所述电阻R1第一端连接，所述运放芯片U1的第一同向输入端与所述第二直流电源输出端的第二端之间连有电阻R8，所述运放芯片U1的第一同向输入端与第二直流电源输出端第一端之间连有电阻R9，所述运放芯片U1的第二输出端与所述电阻R2第一端连接，所述电阻R2第二端与主控模块的电流采样端口连接，所述运放芯片U1的第二输出与地之间接有电阻R4，所述运放芯片U1的第二反向输入端于所述电阻R5第一端连接，所述电阻R5第二端接地，所述运放芯片U1的第二同向输入端与所述电阻R7第一端连接，所述电阻R7第二端与所述第二直流电源输出端第二端连接。
如上所述一种基于ESP32的降压式开关电源，还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块包括第一稳压芯片U4、第二稳压芯片U5、电感L2以及电阻R15，所述第一稳压芯片U4的电源输入端与地之间至少接有一个以上的电容，所述第一稳压芯片U4的电源输出端与地之间接有二极管D4，所述第一稳压芯片U4的电源输出端与所述电感L2的第一端连接，所述电感L2的第二端与所述电阻R15的第一端连接，所述电阻R15的第二端与地之间接有电阻R16，所述电阻R15和电阻R16的公共端与所述第一稳压芯片U4的反馈输入端连接，所述电感L2的第二端与所述第二稳压芯片U5的电源输入端相连，所述第二稳压芯片U5的电源输入端与地之间接有至少一个以上的电容，所述第二稳压芯片U5的电源输出端与地之间接有至少一个以上的电容。
如上所述一种基于ESP32的降压式开关电源，所述主控模块包括有控制芯片U12，所述控制芯片U12具体为ESP32单片机。
如上所述一种基于ESP32的降压式开关电源，还包括OLED屏幕，所述OLED屏幕的时钟线端与主控模块的时钟数据端连接，所述OLED屏幕的数据线端与主控模块的屏幕数据输出端连接，所述OLED屏幕的电源输入端与辅助电源模块的电源输出端连接。
一种用电设备，包括如上所述的一种基于ESP32的降压式开关电源。
本实用新型实施例通过设计一个主控模块，通过主控模块控制驱动电路模块工作，以使主电路模块能够正常工作，同时采样电路模块对主电路实时采样并将电压及电流信号反馈回主控模块，使得本设计的开关电源输出的电源的精度较高，波动较小，稳定性极强。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本实用新型实施例的总方案结构框图；
图2是本实用新型实施例的主电路模块原理图；
图3是本实用新型实施例的驱动电路模块原理图；
图4是本实用新型实施例的主控模块原理图；
图5是本实用新型实施例的采样电路模块原理图；
图6是本实用新型实施例的辅助电源模块原理图；
图7是本实用新型实施例的OLED屏幕原理图。
具体实施方式
请参照图1到图7所示，本实施例提出了一种基于ESP32的降压式开关电源，包括主控模块、驱动电路模块、主电路模块、采样电路模块、第一直流电源输入端以及第二直流电源输出端，所述驱动电路模块的控制输入端与主控模块的驱动模块信号端相连，所述主电路模块的开关导通元件与驱动电路模块的驱动信号控制端相连，所述主电路模块的电源输入端与所述第一直流电源输入端相连，所述主电路模块的电源输出端与所述第二直流电源输出端相连，所述采样电路模块的采样信号输入端与所述主电路的电源输出端相连，所述采样电路模块的采样信号输出端与所述主控模块的电源采样端相连。
本实施例通过设计一个主控模块，通过主控模块控制驱动电路模块工作，以使主电路模块能够正常工作，同时采样电路模块对主电路实时采样并将电压及电流信号反馈回主控模块，使得本设计的开关电源输出的电源的精度较高，波动较小，稳定性极强优选地，所述主电路模块包括第一直流电源输入端、MOS管Q1、MOS管Q2、电感L1、康铜丝以及第二直流电源输出端，所述第一直流电源输入端的第一端与MOS管Q1的漏极连接，所述第一直流电源输入端的第二端接地，所述MOS管Q1的栅极与所述驱动电路模块的高位输出端之间连有电阻R6和二极管D5，所述MOS管Q1的源极与所述MOS管Q2的漏极连接，所述MOS管Q2的源极接地，所述MOS管Q2的栅极与所述驱动电路模块的低位输出端之间电阻R11和二极管D1，所述MOS管Q1的源极和所述MOS管Q2的漏极的公共节点与所述电感L1的第一端相连，所述电感L1的第一端与所述驱动电路模块的高端悬浮地端连接，所述电感L1的第二端与所述第二直流电源输出端第一端连接，所述康铜丝的第一端接地，所述康铜丝的第二端与所述第二直流电源输出端第二端连接，所述第一直流电源输入端的第一端和所述第一直流电源输入端的第二端之间接有至少一个以上的电容，所述电感L1的第二端与地之间接有至少一个以上的电容，所述第二直流电源输出端的第一端和所述第二直流电源输出端的第二端之间接有至少一个以上的电容。
本实施例的主电路通过同步整流的方式，采用通态电阻极低的功率MOSFET来取代整流二极管，能大大降低整流器的损耗，提高DC/DC变换器的效率，满足低压、大电流整流的需要。
优选地，所述驱动电路模块包括MOS管驱动芯片U10，所述MOS管驱动芯片U10的自举信号端与所述MOS管驱动芯片U10的电源输入端之间接有二极管D3，所述MOS管驱动芯片U10的高位信号输入电平端与所述主控模块的第一驱动信号端连接，所述MOS管驱动芯片U10的低位信号输入端与所述主控模块的第二驱动信号端连接，所述MOS管驱动芯片U10的高位浮地端与所述二极管D3的第一端之间接有电容C20，所述MOS管驱动芯片U10的高位浮地端与所述主电路的高位浮地端连接。
本实施例采用的驱动芯片为EG3013，该芯片具有一对互补的PWM输出端口，在其输入端输入电压幅值为5V的同相PWM，其信号输出端即可输出一对电压幅值相等，电压波形相反的PWM，使驱动控制效果较好。
优选地，所述采样电路模块包括运放芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5以及电阻R7，所述运放芯片U1的第一输出端与所述电阻R1第一端连接，所述电阻R1第二端与所述主控模块的电压采样端口连接，所述运放芯片U1的第一反向输入端与所述电阻R3第一端连接，所述电阻R3第二端与所述电阻R1第一端连接，所述运放芯片U1的第一同向输入端与所述第二直流电源输出端的第二端之间连有电阻R8，所述运放芯片U1的第一同向输入端与第二直流电源输出端第一端之间连有电阻R9，所述运放芯片U1的第二输出端与所述电阻R2第一端连接，所述电阻R2第二端与主控模块的电流采样端口连接，所述运放芯片U1的第二输出与地之间接有电阻R4，所述运放芯片U1的第二反向输入端于所述电阻R5第一端连接，所述电阻R5第二端接地，所述运放芯片U1的第二同向输入端与所述电阻R7第一端连接，所述电阻R7第二端与所述第二直流电源输出端第二端连接。
本实施例通过设计采样电路，通过主电路上设有的康铜丝对电流进行采样，以及检测电路输出端电压，可以较好地通过实时的电压电流信息，调节开关电源，使得电源输出的电源更稳定，精度更高。
优选地，还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块包括第一稳压芯片U4、第二稳压芯片U5、电感L2以及电阻R15，所述第一稳压芯片U4的电源输入端与地之间至少接有一个以上的电容，所述第一稳压芯片U4的电源输出端与地之间接有二极管D4，所述第一稳压芯片U4的电源输出端与所述电感L2的第一端连接，所述电感L2的第二端与所述电阻R15的第一端连接，所述电阻R15的第二端与地之间接有电阻R16，所述电阻R15和电阻R16的公共端与所述第一稳压芯片U4的反馈输入端连接，所述电感L2的第二端与所述第二稳压芯片U5的电源输入端相连，所述第二稳压芯片U5的电源输入端与地之间接有至少一个以上的电容，所述第二稳压芯片U5的电源输出端与地之间接有至少一个以上的电容。
本实施通过加入辅助电源模块，为驱动电路及主控电路进行供电，能够保证开关电源能够正常启动工作，保证电路的稳定性。
优选地，所述主控模块包括有控制芯片U12，所述控制芯片U12具体为ESP32单片机。
本实施例通过采用ESP32单片机，该单片机将天线开关、RF射频、功率放大器、接收低噪声放大器、滤波器、电源管理模块等功能集于一体，只需极少的外围器件，即可实现强大的处理性能、可靠的安全性能，使开关电源使用起来更稳定，精度更高。
优选地，还包括OLED屏幕，所述OLED屏幕的时钟线端与主控模块的时钟数据端连接，所述OLED屏幕的数据线端与主控模块的屏幕数据输出端连接，所述OLED屏幕的电源输入端与辅助电源模块的电源输出端连接。
本实施例通过设有OLED屏幕，能够通过OLED屏幕实时观测开关电源的输入输出的电压及电流信息，以保证开关电源的高效稳定。
本实施例还公开了一种用电设备，包括如上所述的一种基于ESP32的降压式开关电源。
如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不认定本申请的具体实施只局限于这些说明。凡与本申请的方法、结构等近似、雷同，或是对于本申请构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于ESP32的降压式开关电源，其特征在于,包括主控模块、驱动电路模块、主电路模块、采样电路模块、第一直流电源输入端以及第二直流电源输出端，所述驱动电路模块的控制输入端与主控模块的驱动模块信号端相连，所述主电路模块的开关导通元件与驱动电路模块的驱动信号控制端相连，所述主电路模块的电源输入端与所述第一直流电源输入端相连，所述主电路模块的电源输出端与所述第二直流电源输出端相连，所述采样电路模块的采样信号输入端与所述主电路的电源输出端相连，所述采样电路模块的采样信号输出端与所述主控模块的电源采样端相连。
2.根据权利要求1所述一种基于ESP32的降压式开关电源，其特征在于，所述主电路模块包括第一直流电源输入端、MOS管Q1、MOS管Q2、电感L1、康铜丝以及第二直流电源输出端，所述第一直流电源输入端的第一端与MOS管Q1的漏极连接，所述第一直流电源输入端的第二端接地，所述MOS管Q1的栅极与所述驱动电路模块的高位输出端之间连有电阻R6和二极管D5，所述MOS管Q1的源极与所述MOS管Q2的漏极连接，所述MOS管Q2的源极接地，所述MOS管Q2的栅极与所述驱动电路模块的低位输出端之间电阻R11和二极管D1，所述MOS管Q1的源极和所述MOS管Q2的漏极的公共节点与所述电感L1的第一端相连，所述电感L1的第一端与所述驱动电路模块的高端悬浮地端连接，所述电感L1的第二端与所述第二直流电源输出端第一端连接，所述康铜丝的第一端接地，所述康铜丝的第二端与所述第二直流电源输出端第二端连接，所述第一直流电源输入端的第一端和所述第一直流电源输入端的第二端之间接有至少一个以上的电容，所述电感L1的第二端与地之间接有至少一个以上的电容，所述第二直流电源输出端的第一端和所述第二直流电源输出端的第二端之间接有至少一个以上的电容。
3.根据权利要求1所述一种基于ESP32的降压式开关电源，其特征在于，所述驱动电路模块包括MOS管驱动芯片U10，所述MOS管驱动芯片U10的自举信号端与所述MOS管驱动芯片U10的电源输入端之间接有二极管D3，所述MOS管驱动芯片U10的高位信号输入电平端与所述主控模块的第一驱动信号端连接，所述MOS管驱动芯片U10的低位信号输入端与所述主控模块的第二驱动信号端连接，所述MOS管驱动芯片U10的高位浮地端与所述二极管D3的第一端之间接有电容C20，所述MOS管驱动芯片U10的高位浮地端与所述主电路的高位浮地端连接。
4.根据权利要求1所述一种基于ESP32的降压式开关电源，其特征在于，所述采样电路模块包括运放芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5以及电阻R7，所述运放芯片U1的第一输出端与所述电阻R1第一端连接，所述电阻R1第二端与所述主控模块的电压采样端口连接，所述运放芯片U1的第一反向输入端与所述电阻R3第一端连接，所述电阻R3第二端与所述电阻R1第一端连接，所述运放芯片U1的第一同向输入端与所述第二直流电源输出端的第二端之间连有电阻R8，所述运放芯片U1的第一同向输入端与第二直流电源输出端第一端之间连有电阻R9，所述运放芯片U1的第二输出端与所述电阻R2第一端连接，所述电阻R2第二端与主控模块的电流采样端口连接，所述运放芯片U1的第二输出与地之间接有电阻R4，所述运放芯片U1的第二反向输入端于所述电阻R5第一端连接，所述电阻R5第二端接地，所述运放芯片U1的第二同向输入端与所述电阻R7第一端连接，所述电阻R7第二端与所述第二直流电源输出端第二端连接。
5.根据权利要求1所述一种基于ESP32的降压式开关电源，其特征在于，还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块包括第一稳压芯片U4、第二稳压芯片U5、电感L2以及电阻R15，所述第一稳压芯片U4的电源输入端与地之间至少接有一个以上的电容，所述第一稳压芯片U4的电源输出端与地之间接有二极管D4，所述第一稳压芯片U4的电源输出端与所述电感L2的第一端连接，所述电感L2的第二端与所述电阻R15的第一端连接，所述电阻R15的第二端与地之间接有电阻R16，所述电阻R15和电阻R16的公共端与所述第一稳压芯片U4的反馈输入端连接，所述电感L2的第二端与所述第二稳压芯片U5的电源输入端相连，所述第二稳压芯片U5的电源输入端与地之间接有至少一个以上的电容，所述第二稳压芯片U5的电源输出端与地之间接有至少一个以上的电容。
6.根据权利要求1所述一种基于ESP32的降压式开关电源，其特征在于，所述主控模块包括有控制芯片U12，所述控制芯片U12具体为ESP32单片机。
7.根据权利要求1所述一种基于ESP32的降压式开关电源，其特征在于，还包括OLED屏幕，所述OLED屏幕的时钟线端与主控模块的时钟数据端连接，所述OLED屏幕的数据线端与主控模块的屏幕数据输出端连接，所述OLED屏幕的电源输入端与辅助电源模块的电源输出端连接。
8.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述的一种基于ESP32的降压式开关电源。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202222982625.5U CN219107297U (zh) | 2022-11-09 | 2022-11-09 | 一种基于esp32的降压式开关电源及用电设备 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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ID=86457277
Family Applications (1)
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| CN202222982625.5U Active CN219107297U (zh) | 2022-11-09 | 2022-11-09 | 一种基于esp32的降压式开关电源及用电设备 |
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