專利名稱：一種電源裝置及嵌入式計算機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于計算機的技術領域，尤其涉及一種電源裝置及嵌入式計算機。
背景技術：
目前，嵌入式計算機的電源裝置如圖1所示，其包括輸入端1、與輸入端1相連的 +5V同步降壓變換器2、與+5V同步降壓變換器2相連的-5V直流/直流模塊式變換器3、 與+5V同步降壓變換器2相連的+12V升壓變換器4、以及與+12V升壓變換器4相連的電 荷泵5。從輸入端1輸入6-40V直流電壓，經過各變換器和電荷泵變換后，分別輸出-5V、 +5V.-12V 和 +12V 的電壓。但是，由于現(xiàn)在的電源裝置的各變換器和電荷泵是采用級聯(lián)方式連接的，因此會 造成電源裝置的效率低，總功耗過大，使得該電源裝置的可靠性比較差。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種嵌入式計算機的電源裝置，旨在解決現(xiàn)有的嵌入式計 算機的電源裝置存在可靠性比較差的問題。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種電源裝置，其包括輸入電源的輸入端，所述電源裝置還 包括與所述輸入端連接的士 12V單端初級電感變換器，其將輸入電源轉換為+12V電壓 和-12V電壓輸出；以及與所述輸入端連接的士5V同步降壓變換器，其將輸入電源轉換為+5V電壓和-5V 電壓輸出。上述結構中，所述電源裝置還包括與所述士5V同步降壓變換器的+5V輸出端相連的微型濾波器。上述結構中，所述士 12V單端初級電感變換器包括與所述輸入端連接且將輸入電源轉換為+12V電壓和-12V電壓輸出的第一電壓變 換電路；與所述第一電壓變換電路連接的第一過載保護電路；以及與所述第一電壓變換電路的-12V電壓輸出端連接的第一過流過壓保護器。上述結構中，所述士5V同步降壓變換器包括與所述輸入端連接且將輸入電源轉換為+5V電壓和-5V電壓輸出的第二電壓變換 電路；與所述第二電壓變換電路連接的第二過載保護電路；以及與所述第二電壓變換電路的-5V電壓輸出端連接的第二過流過壓保護器。上述結構中，所述士 12V單端初級電感變換器包括PWM控制芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第一電容、第 二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第八電容、第一電感、第二電感、第三電感、第一二極管、第二二極管、第一 MOS管和第一過流過壓保護器；所述第一電感 的第一端接所述輸入端，所述第一電感的第二端同時接所述第一 MOS管的漏極和第三電容 的第一端，所述第一 MOS管的柵極接P麗控制芯片的開關門端，所述第一 MOS管的源極一 路通過第三電阻接地，另一路與第二電阻的第一端連接，所述第二電阻的第二端一路通過 第二電容接地，另一路接PWM控制芯片的電流檢測端，所述PWM控制芯片的占空比控制端、 接地端與第一電阻的第一端同時接地，第一電阻的第二端接PWM控制芯片的邊沿截止校正 端，所述PWM控制芯片的主電源輸入端和開關驅動電源端同時通過第一電容接地且同時接 直流電源端，所述第三電容的第二端同時接第一二極管的陽極和第六電容的第一端，而且 還通過第二電感接地，所述第一二極管的陰極為+12V電壓輸出端，其同時通過所述第四電 容、第五電容、串接的第四電阻和第五電阻接地，所述第四電阻和第五電阻的連接點與PWM 控制芯片的誤差放大器輸入端連接，所述第六電容的第二端一路通過第二二極管接地，另 一路接第三電感的第一端，所述第三電感的第二端一路通過第七電容接地，另一路接第一 過流過壓保護器的輸入端，所述第一過流過壓保護器的接地端接地，第一過流過壓保護器 的輸出端為-12V電壓輸出端，所述第一過流過壓保護器的輸出端通過第八電容接地。上述結構中，所述士5V同步降壓變換器包括PWM控制芯片、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第九電容、第十電容、第 十一電容、第十二電容、第十三電容、第十四電容、第四電感、第五電感、第三二極管、第四二 極管、第三MOS管、第四MOS管和第二過流過壓保護器；所述第三MOS管的漏極一路接輸入 端，另一路通過第十一電容接地，所述第三MOS管的柵極接PWM控制芯片的頂邊開關驅動 端，所述第三MOS管的源極同時接第四電感的第一端和第四MOS管的漏極，所述第四MOS管 的源極接地，所述第四MOS管的柵極接PWM控制芯片的底邊開關驅動端，所述第四電感的 第二端一路通過串接的第九電阻和第十三電容接地，所述第四電感的第二端另一路接PWM 控制芯片的第二電流檢測端，所述第九電阻和第十三電容的連接點一路接PWM控制芯片的 第一電流檢測端，另一路通過第十四電容接地，該連接點為+5V電壓輸出端，所述第五電感 與第四電感反向耦合連接，所述第五電感的第一端為-5V電壓輸出端，所述第五電感的第 一端通過第十二電容接地，所述第五電感的第二端接第四二極管的陽極，所述第四二極管 的陰極接第二過流過壓保護器的輸入端，所述第二過流過壓保護器的輸出端接地，所述PWM 控制芯片的頂端電源供給端一路接第三二極管的陰極，另一路通過第九電容接升壓輸出驅 動基準端，所述第三二極管的陽極一路接12V電源，一路通過第十電容接地，另一路同時接 PWM控制芯片的12V電源輸入端和第八電阻的第一端，所述第八電阻的第二端接PWM控制芯 片的關斷控制端，所述PWM控制芯片的信號地端接地，所述PWM控制芯片的信號地端和誤差 放大器輸入端間接第六電阻，所述PWM控制芯片的誤差放大器輸入端通過第七電阻接PWM 控制芯片的第一電流檢測端。本發(fā)明的另一目的在于提供一種包括上述電源裝置的嵌入式計算機。在本發(fā)明中，士5V同步降壓變換器與士 12V單端初級電感變換器采用并聯(lián)方式連 接，上述兩個變換器分別獨立工作，因此使得電源裝置的效率高，減小了總功耗，另外由于 上述兩個變換器都具有過載保護功能，因此該電源裝置可靠性比較好。
圖1是現(xiàn)有嵌入式計算機的電源裝置的結構圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的嵌入式計算機的電源裝置的結構圖；圖3是本發(fā)明實施例提供的士 12V單端初級電感變換器的電路結構圖；圖4是本發(fā)明實施例提供的士5V同步降壓變換器的電路結構圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。圖2示出了本發(fā)明實施例提供的嵌入式計算機的電源裝置的結構，為了便于說 明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分。嵌入式計算機的電源裝置包括輸入電源的輸入端100，電源裝置還包括與輸入 端100連接的士 12V單端初級電感變換器200，其將輸入電源轉換為+12V電壓和-12V電壓 輸出；與輸入端100連接的士5V同步降壓變換器300，其將輸入電源轉換為+5V電壓和-5V 電壓輸出；以及與士 5V同步降壓變換器300的+5V輸出端相連的微型濾波器400。作為本發(fā)明一實施例，士 12V單端初級電感變換器200包括與輸入端100連接且 將輸入電源轉換為+12V電壓和-12V電壓輸出的第一電壓變換電路201 ；與第一電壓變換 電路201連接的第一過載保護電路202 ；以及與第一電壓變換電路201的-12V電壓輸出端 連接的第一過流過壓保護器203。士5V同步降壓變換器300包括與輸入端100連接且將輸入電源轉換為+5V電壓 和-5V電壓輸出的第二電壓變換電路301 ；與第二電壓變換電路301連接的第二過載保護電 路302 ；以及與第二電壓變換電路301的-5V電壓輸出端連接的第二過流過壓保護器303。圖3示出了本發(fā)明實施例提供的士 12V單端初級電感變換器的電路結構，為了便 于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分。作為本發(fā)明一實施例，士 12V單端初級電感變換器200包括PWM控制芯片U1、第一 電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一電容Cl、第二電容C2、 第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8、第一電感 Li、第二電感L2、第三電感L3、第一二極管D1、第二二極管D2、第一 MOS管附和第一過流過 壓保護器203。第一電感Ll的第一端接輸入端100，第一電感Ll的第二端同時接第一MOS管附的 漏極和第三電容C3的第一端，第一 MOS管m的柵極接PWM控制芯片Ul的開關門端GATE， 第一 MOS管m的源極一路通過第三電阻R3接地，另一路與第二電阻R2的第一端連接，第 二電阻R2的第二端一路通過第二電容C2接地，另一路接PWM控制芯片Ul的電流檢測端 Isense, PWM控制芯片Ul的占空比控制端Vsen、接地端PGND與第一電阻Rl的第一端同時 接地，第一電阻Rl的第二端接PWM控制芯片Ul的邊沿截止校正端BLANK，PWM控制芯片Ul 的主電源輸入端Vinl和開關驅動電源端Vin2同時通過第一電容Cl接地且同時接IOV直 流電源端，第三電容C3的第二端同時接第一二極管Dl的陽極和第六電容C6的第一端，而 且還通過第二電感L2接地，第一二極管Dl的陰極為+12V電壓輸出端，其同時通過第四電容C4、第五電容C5、串接的第四電阻R4和第五電阻R5接地，第四電阻R4和第五電阻R5的 連接點與PWM控制芯片Ul的誤差放大器輸入端FB連接，第六電容C6的第二端一路通過第 二二極管D2接地，另一路接第三電感L3的第一端，第三電感L3的第二端一路通過第七電 容C7接地，另一路接第一過流過壓保護器203的輸入端，第一過流過壓保護器203的接地 端接地，第一過流過壓保護器203的輸出端為-12V電壓輸出端，第一過流過壓保護器203 的輸出端通過第八電容C8接地。士 12V單端初級電感變換器200的工作過程為士 12V單端初級電感變換器200的PWM控制芯片Ul的開關門端GATE輸出占空比 可變的脈沖信號到第一 MOS管m的柵極，第一 MOS管m在脈沖信號的控制下處于導通或 關斷狀態(tài)，當脈沖信號為高電平時，第一 Mos管m處于導通狀態(tài)，從輸入端loo輸入的電源 經過變換后，輸出+12V電壓和-12V電壓，當脈沖信號為低電平時，第一 MOS管m處于關斷 狀態(tài)，士 12V單端初級電感變換器200中的電感電容將儲存的電量釋放出來，經過變換后， 輸出+12V電壓和-12V電壓。當輸出過載時，第三電阻R3兩端的取樣電壓很大，取樣電壓從電流檢測端Isense 輸入到PWM控制芯片Ul后，PWM控制芯片Ul減小從其開關門端GATE輸出的脈沖信號的占 空比，士 12V單端初級電感變換器200輸出的電壓降低；當輸出短路時，第三電阻R3兩端的 取樣電壓很大，取樣電壓從電流檢測端Isense輸入到PWM控制芯片Ul后，PWM控制芯片Ul 輸出的脈沖信號的占空比為0，士 12V單端初級電感變換器200輸出的電壓也為0。在士 12V單端初級電感變換器200的-12V電壓輸出端增加第一過流過壓保護器 203，確保輸出具有優(yōu)異的過流和短路保護能力。圖4示出了本發(fā)明實施例提供的士5V同步降壓變換器的電路結構，為了便于說 明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分。作為本發(fā)明一實施例，士5V同步降壓變換器300包括PWM控制芯片U2、第六電阻 R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第九電容C9、第十電容C10、第i^一電容C11、第 十二電容C12、第十三電容C13、第十四電容C14、第四電感L4、第五電感L5、第三二極管D3、 第四二極管D4、第三MOS管N3、第四MOS管N4和第二過流過壓保護器303。第三MOS管N3的漏極一路接輸入端100，另一路通過第i^一電容Cll接地，第三 MOS管N3的柵極接PWM控制芯片U2的頂邊開關驅動端TG，第三MOS管N3的源極同時接第 四電感L4的第一端和第四MOS管N4的漏極，第四MOS管N4的源極接地，第四MOS管N4的 柵極接PWM控制芯片U2的底邊開關驅動端BG，第四電感L4的第二端一路通過串接的第九 電阻R9和第十三電容C13接地，第四電感L4的第二端另一路接PWM控制芯片U2的第二電 流檢測端SENSE+，第九電阻R9和第十三電容C13的連接點一路接PWM控制芯片U2的第一 電流檢測端SENSE-，另一路通過第十四電容C14接地，該連接點為+5V電壓輸出端，第五電 感L5與第四電感L4反向耦合連接，第五電感L5的第一端為-5V電壓輸出端，第五電感L5 的第一端通過第十二電容C12接地，第五電感L5的第二端接第四二極管D4的陽極，第四二 極管D4的陰極接第二過流過壓保護器303的輸入端，第二過流過壓保護器303的輸出端接 地，PWM控制芯片U2的頂端電源供給端Vboost —路接第三二極管D3的陰極，另一路通過 第九電容C9接升壓輸出驅動基準端TS，第三二極管D3的陽極一路接12V電源，一路通過第 十電容ClO接地，另一路同時接PWM控制芯片U2的12V電源輸入端12Vin和第八電阻R8的第一端，第八電阻R8的第二端接PWM控制芯片U2的關斷控制端RUN/SHDN，PWM控制芯片 U2的信號地端SGND接地，PWM控制芯片U2的信號地端SGND和誤差放大器輸入端FB間接 第六電阻R6，PWM控制芯片U2的誤差放大器輸入端FB通過第七電阻R7接PWM控制芯片U2 的第一電流檢測端SENSE-。士5V同步降壓變換器300的工作過程為士 5V同步降壓變換器300的PWM控制芯片U2的頂邊開關驅動端TG和底邊開關驅 動端BG分別輸出正脈沖和負脈沖到第三MOS管N3的柵極和第四MOS管N4的柵極，使得第 三MOS管N3導通、第四MOS管N4關斷，從輸入端100輸入的電源經過第四電感L4、第九電 阻R9給第十三電容C13和第十四電容C14充電，當?shù)诰烹娮鑂9兩端的取樣電壓大到足以 使P麗控制芯片U2內部的RS鎖存器復位時，PWM控制芯片U2使第三MOS管N3關斷，使第 四MOS管N4導通，上述過程周而復始，推動并維持+5V電壓正常輸出，經過第五電感L5的 反激變化產生-5V電壓。當輸出過載時，第九電阻R9兩端的取樣電壓很大，取樣電壓從第一電流檢測端 SENSE-、第二電流檢測端SENSE+和誤差放大器輸入端FB輸入到PWM控制芯片U2后，PWM控 制芯片U2減小輸出的脈沖信號的占空比，士5V同步降壓變換器300輸出的電壓降低；當輸 出短路時，第九電阻R9兩端的取樣電壓很大，取樣電壓從第一電流檢測端SENSE-、第二電 流檢測端SENSE+和誤差放大器輸入端FB輸入到PWM控制芯片U2后，PWM控制芯片U2輸 出的脈沖信號的占空比為0，士5V同步降壓變換器300輸出的電壓也為0。在士5V同步降壓變換器300的-5V電壓輸出端增加第二過流過壓保護器303，確 保輸出具有優(yōu)異的過流和短路保護能力。在本發(fā)明實施例中，士5V同步降壓變換器與士 12V單端初級電感變換器采用并聯(lián) 方式連接，上述兩個變換器分別獨立工作，因此使得電源裝置的效率高，減小了總功耗，另 外由于上述兩個變換器都具有過載保護功能，因此該電源裝置不易損壞，可靠性比較好。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
一種電源裝置，其包括輸入電源的輸入端，其特征在于，所述電源裝置還包括與所述輸入端連接的±12V單端初級電感變換器，其將輸入電源轉換為+12V電壓和-12V電壓輸出；以及與所述輸入端連接的±5V同步降壓變換器，其將輸入電源轉換為+5V電壓和-5V電壓輸出。
2.如權利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述電源裝置還包括 與所述士5V同步降壓變換器的+5V輸出端相連的微型濾波器。
3.如權利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述士12V單端初級電感變換器包括 與所述輸入端連接且將輸入電源轉換為+12V電壓和-12V電壓輸出的第一電壓變換電路；與所述第一電壓變換電路連接的第一過載保護電路；以及與所述第一電壓變換電路的-12V電壓輸出端連接的第一過流過壓保護器。
4.如權利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述士5V同步降壓變換器包括 與所述輸入端連接且將輸入電源轉換為+5V電壓和-5V電壓輸出的第二電壓變換電路；與所述第二電壓變換電路連接的第二過載保護電路；以及與所述第二電壓變換電路的-5V電壓輸出端連接的第二過流過壓保護器。
5.如權利要求3所述的電源裝置，其特征在于，所述士12V單端初級電感變換器包括 PWM控制芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第八電容、第一電感、第二電感、第 三電感、第一二極管、第二二極管、第一 MOS管和第一過流過壓保護器；所述第一電感的第 一端接所述輸入端，所述第一電感的第二端同時接所述第一 MOS管的漏極和第三電容的第 一端，所述第一 MOS管的柵極接PWM控制芯片的開關門端，所述第一 MOS管的源極一路通過 第三電阻接地，另一路與第二電阻的第一端連接，所述第二電阻的第二端一路通過第二電 容接地，另一路接PWM控制芯片的電流檢測端，所述PWM控制芯片的占空比控制端、接地端 與第一電阻的第一端同時接地，第一電阻的第二端接PWM控制芯片的邊沿截止校正端，所 述PWM控制芯片的主電源輸入端和開關驅動電源端同時通過第一電容接地且同時接直流 電源端，所述第三電容的第二端同時接第一二極管的陽極和第六電容的第一端，而且還通 過第二電感接地，所述第一二極管的陰極為+12V電壓輸出端，其同時通過所述第四電容、 第五電容、串接的第四電阻和第五電阻接地，所述第四電阻和第五電阻的連接點與PWM控 制芯片的誤差放大器輸入端連接，所述第六電容的第二端一路通過第二二極管接地，另一 路接第三電感的第一端，所述第三電感的第二端一路通過第七電容接地，另一路接第一過 流過壓保護器的輸入端，所述第一過流過壓保護器的接地端接地，第一過流過壓保護器的 輸出端為-12V電壓輸出端，所述第一過流過壓保護器的輸出端通過第八電容接地。
6.如權利要求4所述的電源裝置，其特征在于，所述士5V同步降壓變換器包括PWM控制芯片、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第九電容、第十電容、第十一 電容、第十二電容、第十三電容、第十四電容、第四電感、第五電感、第三二極管、第四二極 管、第三MOS管、第四MOS管和第二過流過壓保護器；所述第三MOS管的漏極一路接輸入端， 另一路通過第十一電容接地，所述第三MOS管的柵極接PWM控制芯片的頂邊開關驅動端，所述第三MOS管的源極同時接第四電感的第一端和第四MOS管的漏極，所述第四MOS管的源 極接地，所述第四MOS管的柵極接PWM控制芯片的底邊開關驅動端，所述第四電感的第二端 一路通過串接的第九電阻和第十三電容接地，所述第四電感的第二端另一路接PWM控制芯 片的第二電流檢測端，所述第九電阻和第十三電容的連接點一路接PWM控制芯片的第一電 流檢測端，另一路通過第十四電容接地，該連接點為+5V電壓輸出端，所述第五電感與第四 電感反向耦合連接，所述第五電感的第一端為-5V電壓輸出端，所述第五電感的第一端通 過第十二電容接地，所述第五電感的第二端接第四二極管的陽極，所述第四二極管的陰極 接第二過流過壓保護器的輸入端，所述第二過流過壓保護器的輸出端接地，所述PWM控制 芯片的頂端電源供給端一路接第三二極管的陰極，另一路通過第九電容接升壓輸出驅動基 準端，所述第三二極管的陽極一路接12V電源，一路通過第十電容接地，另一路同時接PWM 控制芯片的12V電源輸入端和第八電阻的第一端，所述第八電阻的第二端接PWM控制芯片 的關斷控制端，所述PWM控制芯片的信號地端接地，所述PWM控制芯片的信號地端和誤差放 大器輸入端間接第六電阻，所述PWM控制芯片的誤差放大器輸入端通過第七電阻接PWM控 制芯片的第一電流檢測端。
7. 一種嵌入式計算機，其特征在于，所述嵌入式計算機包括權利要求1-6任一項所述 的電源裝置。
全文摘要
本發(fā)明適用于計算機技術領域，提供了一種電源裝置及嵌入式計算機，電源裝置包括輸入電源的輸入端，還包括與輸入端連接的±12V單端初級電感變換器，其將輸入電源轉換為+12V電壓和-12V電壓輸出；與輸入端連接的±5V同步降壓變換器，其將輸入電源轉換為+5V電壓和-5V電壓輸出。在本發(fā)明中，±5V同步降壓變換器與±12V單端初級電感變換器采用并聯(lián)方式連接，上述兩個變換器分別獨立工作，因此使得電源裝置的效率高，減小了總功耗，因此該電源裝置可靠性比較好。
文檔編號G06F1/26GK101887298SQ20091010731
公開日2010年11月17日 申請日期2009年5月12日 優(yōu)先權日2009年5月12日
發(fā)明者楊延輝 申請人:楊延輝