CN219204346U - 一种多路输出低噪声直流电源转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多路输出低噪声直流电源转换电路，属于通用电源转换领域，包括芯片U2～U5、电容C11～C38、电容R1～R6和电感L1～L4。所述芯片U2为QPI滤波器，设置在48V输入端，能够对150kHz～30MHz范围内的噪声进行衰减；另外48V输入端并列有电容C1和电容C4。所述芯片U4和U5的型号为DCM2322T72S0650T60电源模块，具有调压功能。本实用新型采用多个不同容量的电容来进行滤除噪声，实现宽范围、程度高的噪声滤波；设计了多个不同的电压输出电路，GND隔离开，实现了多电压值输出的功能。

Description

一种多路输出低噪声直流电源转换电路

技术领域

本实用新型涉及通用电源转换技术领域，特别涉及一种多路输出低噪声直流电源转换电路。

背景技术

现代电源技术的发展方向，是从以低频技术为主的传统电源技术，向以高频技术为主的现代电源技术方向转变。电源技术始于上世纪的四十年代末五十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电源技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高电压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电源技术已经进入现代电源时代。

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供，但是大约20％——40％的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解、牵引和直流传动三大领域。大功率硅整流器能有效的把工频交流电转变为直流电，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以大力发展。但是，大功率整流器件也存在许多缺点，比如转换效率低，体积庞大，散热量大等。

七十年代，变频技术因节能效果显着而迅速发展。变频器的关键技术是：半导体器件的通断作用，将工频电源逆变为另一种频率的电能的控制装置。在七十年代到八十年代，随着变频调速装置的普及，大功率电力电子器件成为当时电机调速的主角。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变，但工作频率较低，使得设备的体积依然庞大，功率器件的损耗也较大，转换效率不够高，仅仅局限在中低频率范围内使用。

进入八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为电源技术的发展奠定了基础。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转变的标志。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率，使其性能更加完善可靠，而且使现代电子技术不断向高频化发展，为用电设备的高效、节能，实现小型化，机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

开关电源存在较为严重的开关干扰。开关稳压电源中，功率调整开关晶体管V工作在开关状态，它产生的交流电压和电流通过电路中的其他元器件产生尖峰干扰和谐振干扰，这些干扰如果不采取一定的措施进行抑制、消除和屏蔽，就会严重地影响整机的正常工作。传统的电源转换电路通常是单路或双路的，满足不了一些特殊情况下的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多路输出低噪声直流电源转换电路，以解决背景技术中的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多路输出低噪声直流电源转换电路，包括芯片U2～U5、电容C11～C38、电容R1～R6和电感L1～L4；

所述芯片U2设置在48V输入端，另外48V输入端并列有电容C1和电容C4；

所述芯片U3的GND端和Vin端之间并列有电容C5，+Vo1端和0V1端之间并列有电容C2，0V2端和+Vo2端之间并列有电容C8；所述芯片U3的GND端连接芯片U1的QPI-端，Vin端连接芯片U1的QPI+端；

所述芯片U4的TR端连接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端依次通过电阻R2、电阻R1连接芯片U4的-IN端，电容C11的一端连接芯片U4的-IN端，另一端连接电阻R3的第二端；所述芯片U4的+IN端和-IN端之间依次并列有电容C23、C22、C24、C21、C20和C19，所述芯片U4的+IN端通过电感L2连接芯片U1的QPI+端，-IN端连接芯片U1的QPI-端；所述芯片U4的两个+OUT端相连，并依次连接电容C13、C14、C15、C16、C12、C17、C18的第一端，所述芯片U4的两个-OUT端相连，并依次连接电容C13、C14、C15、C16、C12、C17、C18的第二端；另外，电感L1连接在电容C12的第一端和电容C17的第一端之间；

所述芯片U5的TR端连接电阻R6的第一端，电阻R6的第二端依次通过电阻R5、电阻R4连接芯片U5的-IN端，电容C25的一端连接芯片U5的-IN端，另一端连接电阻R6的第二端；所述芯片U5的+IN端和-IN端之间依次并列有电容C37、C36、C38、C35、C34和C33，所述芯片U5的+IN端通过电感L4连接芯片U1的QPI+端，-IN端连接芯片U1的QPI-端；所述芯片U5的两个+OUT端相连，并依次连接电容C26、C27、C28、C29、C32、C30、C31的第一端，所述芯片U5的两个-OUT端相连，并依次连接电容C26、C27、C28、C29、C32、C30、C31的第二端；另外，电感L3连接在电容C32的第一端和电容C30的第一端之间。

在一种实施方式中，所述芯片U3的+Vo1端连接5V+电压，0V1端连接5V-电压；所述芯片U3的+Vo2端连接12V+电压，0V2端连接12V-电压。

在一种实施方式中，所述电容C18的第一端输出+5V电压，第二端接地；所述电容C31的第一端接地，第二端输出-5V电压。

在一种实施方式中，所述电容C2的电容值为100uF，所述电容C8的电容值为22uF。

在一种实施方式中，所述电容C33、C34、C35的电容值均为2.2uF，所述电容C38的电容值为22uF；所述电容C26、C27、C28、C29的电容值均为330uF，所述电容C32、C30的电容值均为1uF，所述电容C31的电容值为0.1uF。

在一种实施方式中，所述电感L1和L3的电感值均为1uH，所述电感L1和所述电容C12、C17构成Π型滤波电路；所述电感L3和所述电容C32、C30构成Π型滤波电路。

在一种实施方式中，所述芯片U2为QPI滤波器，能够对150kHz～30MHz范围内的噪声进行衰减。

在一种实施方式中，所述芯片U4和U5的型号为DCM2322T72S0650T60电源模块，具有调压功能。

本实用新型提供的一种多路输出低噪声直流电源转换电路，具有以下

有益效果：

(1)采用多个不同容量的电容来进行滤除噪声，实现宽范围、程度高的噪声滤波；

(2)在器件选择时选择了合适的容值，电容精度为0.5％，使噪声的滤除更精确，干扰得到了较大的减少；

(3)设计了多个不同的电压输出电路，GND隔离开，实现了多电压值输出的功能。

附图说明

图1是直流电源转换电路原理示意图；

图2是理想和非理想电容的阻抗随频率变化示意图；

图3是本实用新型提供的一种多路输出低噪声直流电源转换电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种多路输出低噪声直流电源转换电路作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

图1所示是一个简易直流电源转换电路的原理图，电路中的Vin和Vo分别是电压输入和电压输出，Cin和Cout分别是输入端滤波电容和输出端滤波电容。

Vin是直流电压输入，Vo是直流电压输出。当Vin>Vo时，是降压电路，相反，当Vin<Vo时，是升压电路。Cin和Cout是两个滤波电容，用来滤除其他电器和空间上的干扰噪声。理论上理想的电容其阻抗随频率的增加而减少，但由于电容两端引脚的电感效应，这时电容应该看成是一个LC串连谐振电路，自谐振频率即器件的FSR参数，这表示频率大于FSR值时，电容变成了一个电感，如果电容对地滤波，当频率超出FSR后，对干扰的抑制就大打折扣，所以需要一个较小的电容并联对地，原因在于小电容，SFR值大，对高频信号提供了一个对地通路，所以在电源滤波电路中这样理解：大电容滤低频，小电容滤高频。例如，某电容的阻抗随频率变化如图2所示。

本实用新型提供的一种多路输出低噪声直流电源转换电路，如图3所示，包括一个QPI滤波器(即芯片U1)，设置在48V输入端，另外48V输入端并列有电容C1和电容C4；所述QPI滤波器可对150kHz～30MHz范围内的噪声进行衰减。

所述多路输出低噪声直流电源转换电路还包括芯片U3～U5、电容C11～C38、电容R1～R6和电感L1～L4。所述芯片U3的GND端和Vin端之间并列有电容C5，+Vo1端和0V1端之间并列有电容C2，0V2端和+Vo2端之间并列有电容C8。所述芯片U3的GND端连接芯片U1的QPI-端，Vin端连接芯片U1的QPI+端；所述芯片U3的+Vo1端连接5V+电压，0V1端连接5V-电压，所述芯片U3的+Vo2端连接12V+电压，0V2端连接12V-电压。

所述芯片U4的TR端连接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端依次通过电阻R2、电阻R1连接芯片U4的-IN端，电容C11的一端连接芯片U4的-IN端，另一端连接电阻R3的第二端。所述芯片U4的+IN端和-IN端之间依次并列有电容C23、C22、C24、C21、C20和C19，所述芯片U4的+IN端通过电感L2连接芯片U1的QPI+端，-IN端连接芯片U1的QPI-端。所述芯片U4的两个+OUT端相连，并依次连接电容C13、C14、C15、C16、C12、C17、C18的第一端，所述芯片U4的两个-OUT端相连，并依次连接电容C13、C14、C15、C16、C12、C17、C18的第二端；另外，电感L1连接在电容C12的第一端和电容C17的第一端之间，电容C18的第一端输出+5V电压，第二端接地。

所述芯片U5的TR端连接电阻R6的第一端，电阻R6的第二端依次通过电阻R5、电阻R4连接芯片U5的-IN端，电容C25的一端连接芯片U5的-IN端，另一端连接电阻R6的第二端。所述芯片U5的+IN端和-IN端之间依次并列有电容C37、C36、C38、C35、C34和C33，所述芯片U5的+IN端通过电感L4连接芯片U1的QPI+端，-IN端连接芯片U1的QPI-端。所述芯片U5的两个+OUT端相连，并依次连接电容C26、C27、C28、C29、C32、C30、C31的第一端，所述芯片U5的两个-OUT端相连，并依次连接电容C26、C27、C28、C29、C32、C30、C31的第二端；另外，电感L3连接在电容C32的第一端和电容C30的第一端之间，电容C31的第一端接地，第二端输出-5V电压。

本实用新型采用了多个高精度电容并联的方式实现了宽频段的滤波功能；通常根据经验，对100kHz以内的低频噪声，使用10uF以上的钽电容或铝电解电容，对100kHz-10MHz区域的噪声，使用100nF(0.1uF)陶瓷电容，对10MHz-100MHz区域的噪声，使用10nF(0.01uF)陶瓷电容，而对于>100MHz的噪声，使用1nF(0.001uF)陶瓷电容和PCB的地平面与电源平面的电容。

在48V电压经过QPI滤波器滤波后，再一次进行滤波，对第一级滤波起到加强的作用。所以，本实用新型在两个±5V电源模块前、后端选用多个22uF、2.2uF、330uF、1uF和0.1uF的电容对输入和输出电压进行滤波，这是因为±5V供电的设备对高频率的低噪声要求较高，所以选用多个不同容值的电容进行滤波，以对更宽频段进行更精确地滤波。而另外的5V和12V供电的设备对低噪声要求较低，所以只选用100uF和22uF的电容滤除低频噪声。

本实用新型在±5V电源输出的后端增加了一个Π型滤波，用来压低纹波，±5V供电的设备主要工作频率在450kHz，带宽为50kHz，所以此滤波电路是用来滤除较高频率的交流信号，经过仿真软件计算，选取L＝4.7uH的电感和C＝1uF的电容来组成Π型滤波电路。

所述芯片U4和U5的型号为DCM2322T72S0650T60电源模块，具有调压功能，因为后端电路的要求是±5V供电，根据电源模块手册中的公式：V_OUT＝2.7+(3.260*V_TR/V_CC)，其中V_OUT是电源模块的输出电压，V_TR是电源模块的TR脚需要拉低到的电压值，V_CC是电源模块内部产生的电压，得出分压电阻R＝R3+R4+R5＝60.3kΩ或R＝R7+R8+R9＝60.3kΩ。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种多路输出低噪声直流电源转换电路，其特征在于，包括芯片U2～U5、电容C11～C38、电容R1～R6和电感L1～L4；

所述芯片U2设置在48V输入端，另外48V输入端并列有电容C1和电容C4；

所述芯片U3的GND端和Vin端之间并列有电容C5，+Vo1端和0V1端之间并列有电容C2，0V2端和+Vo2端之间并列有电容C8；所述芯片U3的GND端连接芯片U1的QPI-端，Vin端连接芯片U1的QPI+端；

所述芯片U4的TR端连接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端依次通过电阻R2、电阻R1连接芯片U4的-IN端，电容C11的一端连接芯片U4的-IN端，另一端连接电阻R3的第二端；所述芯片U4的+IN端和-IN端之间依次并列有电容C23、C22、C24、C21、C20和C19，所述芯片U4的+IN端通过电感L2连接芯片U1的QPI+端，-IN端连接芯片U1的QPI-端；所述芯片U4的两个+OUT端相连，并依次连接电容C13、C14、C15、C16、C12、C17、C18的第一端，所述芯片U4的两个-OUT端相连，并依次连接电容C13、C14、C15、C16、C12、C17、C18的第二端；另外，电感L1连接在电容C12的第一端和电容C17的第一端之间；

所述芯片U5的TR端连接电阻R6的第一端，电阻R6的第二端依次通过电阻R5、电阻R4连接芯片U5的-IN端，电容C25的一端连接芯片U5的-IN端，另一端连接电阻R6的第二端；所述芯片U5的+IN端和-IN端之间依次并列有电容C37、C36、C38、C35、C34和C33，所述芯片U5的+IN端通过电感L4连接芯片U1的QPI+端，-IN端连接芯片U1的QPI-端；所述芯片U5的两个+OUT端相连，并依次连接电容C26、C27、C28、C29、C32、C30、C31的第一端，所述芯片U5的两个-OUT端相连，并依次连接电容C26、C27、C28、C29、C32、C30、C31的第二端；另外，电感L3连接在电容C32的第一端和电容C30的第一端之间。

2.如权利要求1所述的多路输出低噪声直流电源转换电路，其特征在于，所述芯片U3的+Vo1端连接5V+电压，0V1端连接5V-电压；所述芯片U3的+Vo2端连接12V+电压，0V2端连接12V-电压。

3.如权利要求2所述的多路输出低噪声直流电源转换电路，其特征在于，所述电容C18的第一端输出+5V电压，第二端接地；所述电容C31的第一端接地，第二端输出-5V电压。

4.如权利要求1所述的多路输出低噪声直流电源转换电路，其特征在于，所述电容C2的电容值为100uF，所述电容C8的电容值为22uF。

5.如权利要求1所述的多路输出低噪声直流电源转换电路，其特征在于，所述电容C33、C34、C35的电容值均为2.2uF，所述电容C38的电容值为22uF；所述电容C26、C27、C28、C29的电容值均为330uF，所述电容C32、C30的电容值均为1uF，所述电容C31的电容值为0.1uF。

6.如权利要求1所述的多路输出低噪声直流电源转换电路，其特征在于，所述电感L1和L3的电感值均为1uH，所述电感L1和所述电容C12、C17构成Π型滤波电路；所述电感L3和所述电容C32、C30构成Π型滤波电路。

7.如权利要求1所述的多路输出低噪声直流电源转换电路，其特征在于，所述芯片U2为QPI滤波器，能够对150kHz～30MHz范围内的噪声进行衰减。

8.如权利要求1所述的多路输出低噪声直流电源转换电路，其特征在于，所述芯片U4和U5的型号为DCM2322T72S0650T60电源模块，具有调压功能。

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