本實(shí)用新型涉及電路領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電源轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)：

自從1999年物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，到現(xiàn)在“互聯(lián)網(wǎng)+”概念的盛行，網(wǎng)關(guān)的重要性不言而喻，工業(yè)網(wǎng)關(guān)主芯片及電源實(shí)現(xiàn)方式主要有以下3種：(1)以ARM為主芯片的工業(yè)網(wǎng)關(guān)，整機(jī)使用AC/DC轉(zhuǎn)換電源供電；(2)以ARM為主芯片的工業(yè)網(wǎng)關(guān)，使用直流電源(一般不高于36V)供電，但需要提供外接適配電源；(3)Quark平臺(tái)的工業(yè)網(wǎng)關(guān)一般使用直流5V供電，需要提供外接適配電源。

從工業(yè)網(wǎng)關(guān)發(fā)展的趨勢來看，現(xiàn)有的工業(yè)網(wǎng)關(guān)主芯片及電源實(shí)現(xiàn)方式存在如下不足：以ARM為主芯片的工業(yè)網(wǎng)關(guān)整機(jī)使用AC/DC轉(zhuǎn)換電源供電，使用專業(yè)的220V轉(zhuǎn)直流電源，此電源有安全防護(hù)，可提供高功率、高性能的直流電的優(yōu)點(diǎn)，但體積較大，結(jié)構(gòu)上會(huì)增加整機(jī)的體積、重量，對(duì)于器件小型化的發(fā)展趨勢而言顯得比較笨重；雖然高端ARM的處理能力很強(qiáng)大，但也需要提供專業(yè)的外接適配電源，其成本較高，而很多客戶希望獲得更高的性價(jià)比。

為了提高處理器的性價(jià)比，Intel推出了新架構(gòu)Quark SOC x1000系列處理器，其主要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，擁有更高的安全性和更強(qiáng)的可管理性，其強(qiáng)大的運(yùn)算能力大大提高了工業(yè)網(wǎng)關(guān)的信號(hào)處理能力?；赒uark處理器的Quark平臺(tái)的工業(yè)網(wǎng)關(guān)一般使用直流電源供電，其使用的直流供電(如5V直流電源)，對(duì)網(wǎng)關(guān)外部條件有特定要求，如在外部沒有此直流電源時(shí)，需要另外加電源適配器，會(huì)增加客戶成本，且無法提供安全有效的電源安全防護(hù)。

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中，工業(yè)網(wǎng)關(guān)的供電安全性較差的技術(shù)問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種電源轉(zhuǎn)換裝置，以至少解決相關(guān)技術(shù)中，工業(yè)網(wǎng)關(guān)的供電安全性較差的技術(shù)問題。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種電源轉(zhuǎn)換裝置，該裝置包括：EMC防護(hù)模塊，與交流電源連接，其中，交流電源用于提供交流電；AC/DC轉(zhuǎn)換模塊，與EMC防護(hù)模塊連接，AC/DC轉(zhuǎn)換模塊用于將交流電轉(zhuǎn)換為第一直流電；濾波模塊，與AC/DC轉(zhuǎn)換模塊連接；DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，分別與濾波模塊和處理器連接，DC/DC轉(zhuǎn)換模塊用于基于第一直流電為處理器提供多個(gè)電壓等級(jí)的直流電。

進(jìn)一步地，EMC防護(hù)模塊包括：熔斷保護(hù)電路，熔斷保護(hù)電路的第一端與交流電源的正極連接；防電磁干擾電路，防電磁干擾電路的第一端與熔斷保護(hù)電路的第二端連接；穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路的第一端與防電磁干擾電路的第二端連接，穩(wěn)壓電路的第二端與AC/DC轉(zhuǎn)換模塊連接。

進(jìn)一步地，防電磁干擾電路包括：第一安規(guī)電容，第一安規(guī)電容的第一端與熔斷保護(hù)電路的第二端連接，第一安規(guī)電容的第二端與交流電源的負(fù)極連接；共模電感，共模電感的第一端與第一安規(guī)電容的第一端連接，共模電感的第二端與第一安規(guī)電容的第二端連接；第二安規(guī)電容，第二安規(guī)電容的第一端與共模電感的第三端連接，第二安規(guī)電容的第二端與共模電感的第四端連接。

進(jìn)一步地，EMC防護(hù)模塊還包括：放電電路，放電電路分別與熔斷保護(hù)電路的第二端和交流電源的負(fù)極連接。

進(jìn)一步地，放電電路包括：第一壓敏電阻，第一壓敏電阻的第一端與熔斷保護(hù)電路的第二端連接；第二壓敏電阻，第二壓敏電阻的第一端與交流電源的負(fù)極連接；放電管，放電管的第一端與第一壓敏電阻的第二端和第二壓敏電阻的第二端連接，放電管的第二端接地。

進(jìn)一步地，AC/DC轉(zhuǎn)換模塊包括：全波整流電路，與EMC防護(hù)模塊連接；變壓電路，與全波整流電路連接，用于輸出第一直流電；反饋電路，與變壓電路連接，用于生成對(duì)應(yīng)于第一直流電的監(jiān)測信號(hào)；電源管理芯片，分別與變壓電路和反饋電路連接，用于基于監(jiān)測信號(hào)控制變壓電路。

進(jìn)一步地，全波整流電路包括：全波整流橋，全波整流橋的第一端與第二安規(guī)電容的第一端連接，全波整流橋的第二端與第二安規(guī)電容的第二端連接；第一電容，第一電容的第一端與全波整流橋的第三端連接，第一電容的第二端與全波整流橋的第四端連接。

進(jìn)一步地，變壓電路包括：穩(wěn)壓子電路，穩(wěn)壓子電路的第一端與全波整流橋的第三端連接，穩(wěn)壓子電路的第二端與全波整流橋的第四端連接；變壓器，變壓器的初級(jí)線圈的第一端與穩(wěn)壓子電路的第一端連接，變壓器的初級(jí)線圈的第二端與穩(wěn)壓子電路 的第二端連接，變壓器的第一次級(jí)線圈用于輸出第一直流電。

進(jìn)一步地，反饋電路包括：光耦合器，光耦合器的第一端與第一次級(jí)線圈的第一端連接，光耦合器的第二端與第一次級(jí)線圈的第二端連接，光耦合器的第三端與電源管理芯片連接，光耦合器用于生成監(jiān)測信號(hào)；供電電路，供電電路的第一端與變壓器的第二次級(jí)線圈的第一端連接，供電電路的第二端與光耦合器的第四端連接。

進(jìn)一步地，第二次級(jí)線圈的第二端與電源管理芯片連接。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，交流電源提供交流電，EMC防護(hù)模塊與交流電源連接，以提供EMC防護(hù)；AC/DC轉(zhuǎn)換模塊與EMC防護(hù)模塊連接，將交流電轉(zhuǎn)換為第一直流電；濾波模塊與AC/DC轉(zhuǎn)換模塊連接，對(duì)第一直流電進(jìn)行濾波；DC/DC轉(zhuǎn)換模塊分別與濾波模塊和處理器連接，將第一直流電轉(zhuǎn)換為多個(gè)電壓等級(jí)的直流電，以為處理供電，通過提供EMC防護(hù)，從而解決了相關(guān)技術(shù)中，工業(yè)網(wǎng)關(guān)的供電安全性較差的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了提高工業(yè)網(wǎng)關(guān)供電的安全防護(hù)性的技術(shù)效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換裝置的示意圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的EMC防護(hù)模塊的示意圖；以及

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的交直流電源轉(zhuǎn)換模塊的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

需要說明的是，本實(shí)用新型的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列電子元件或電氣元件 的系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些電子元件或電氣元件，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它電子元件或電氣元件。

首先，在對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行描述的過程中出現(xiàn)的部分名詞或術(shù)語適用于如下解釋：

EMC：Electro Magnetic Compatibility，電磁兼容性，是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。

AC/DC：一般指電源的規(guī)格是交流輸入直流輸出，屬于開關(guān)電源分類中的一種。

DC/DC：是指將一個(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓，也稱為直流斬波器。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種電源轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施例，圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換裝置的示意圖，如圖1所示，該裝置包括：EMC防護(hù)模塊10、AC/DC轉(zhuǎn)換模塊30、濾波模塊50以及DC/DC轉(zhuǎn)換模塊70。

EMC防護(hù)模塊10，與交流電源連接，其中，交流電源用于提供交流電。

AC/DC轉(zhuǎn)換模塊30，與EMC防護(hù)模塊連接，AC/DC轉(zhuǎn)換模塊用于將交流電轉(zhuǎn)換為第一直流電。如產(chǎn)生5V直流電，以供Quark平臺(tái)使用。

濾波模塊50，與AC/DC轉(zhuǎn)換模塊連接。

DC/DC轉(zhuǎn)換模塊70，分別與濾波模塊和處理器連接，DC/DC轉(zhuǎn)換模塊用于基于第一直流電為處理器提供多個(gè)電壓等級(jí)的直流電。如將5V直流電轉(zhuǎn)換為1.5V和3.3V的直流電，以滿足處理器的各個(gè)引腳的電平需求。

通過上述實(shí)施例，交流電源提供交流電，EMC防護(hù)模塊與交流電源連接，以提供EMC防護(hù)；AC/DC轉(zhuǎn)換模塊與EMC防護(hù)模塊連接，將交流電轉(zhuǎn)換為第一直流電；濾波模塊與AC/DC轉(zhuǎn)換模塊連接，對(duì)第一直流電進(jìn)行濾波；DC/DC轉(zhuǎn)換模塊分別與濾波模塊和處理器連接，將第一直流電轉(zhuǎn)換為多個(gè)電壓等級(jí)的直流電，以為處理供電，通過提供EMC防護(hù)，從而解決了相關(guān)技術(shù)中，工業(yè)網(wǎng)關(guān)的供電安全性較差的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了提高工業(yè)網(wǎng)關(guān)供電的安全防護(hù)性的技術(shù)效果。

如圖2所示，EMC防護(hù)模塊包括：熔斷保護(hù)電路(包括開關(guān)S和熔斷絲FU)，熔斷保護(hù)電路的第一端與交流電源的正極連接；防電磁干擾電路(包括安規(guī)電容X和安規(guī)電容Y、共模電感L1)，防電磁干擾電路的第一端與熔斷保護(hù)電路的第二端連接；穩(wěn)壓電路(包括TVS管)，穩(wěn)壓電路的第一端與防電磁干擾電路的第二端連接，穩(wěn)壓電路的第二端與AC/DC轉(zhuǎn)換模塊連接。

上述的防電磁干擾電路包括：第一安規(guī)電容X，第一安規(guī)電容的第一端與熔斷保護(hù)電路的第二端連接，第一安規(guī)電容的第二端與交流電源的負(fù)極連接；共模電感L1，共模電感的第一端與第一安規(guī)電容的第一端連接，共模電感的第二端與第一安規(guī)電容的第二端連接；第二安規(guī)電容Y，第二安規(guī)電容的第一端與共模電感的第三端連接，第二安規(guī)電容的第二端與共模電感的第四端連接，第二安規(guī)電容的第三端接地。

可選地，EMC防護(hù)模塊還包括：放電電路，放電電路分別與熔斷保護(hù)電路的第二端和交流電源的負(fù)極連接。放電電路包括：第一壓敏電阻VDR1，第一壓敏電阻的第一端與熔斷保護(hù)電路的第二端連接；第二壓敏電阻VDR2，第二壓敏電阻的第一端與交流電源的負(fù)極連接；放電管GDT，放電管的第一端與第一壓敏電阻的第二端和第二壓敏電阻的第二端連接，放電管的第二端接地。

本申請(qǐng)的EMC防護(hù)綜合考慮了防護(hù)等級(jí)和體積的要求，采用兩級(jí)防護(hù)，為了避免開機(jī)時(shí)產(chǎn)生瞬間高壓，加入NTC負(fù)溫度系數(shù)電阻(其一端與電源負(fù)極連接，另一端與第一安規(guī)電容的第二端連接)，避免了開機(jī)對(duì)電源模塊的沖擊；還加入熔斷絲FU，可以消除由于各種不可預(yù)見性的過流或短路而出現(xiàn)的危險(xiǎn)；防雷防浪涌則是通過壓敏電阻VDR1和VDR2與放電管GDT的配合，在出現(xiàn)高壓時(shí)，滯后放電管的反應(yīng)時(shí)間，壓敏電阻和放電管均打開，將危險(xiǎn)的高壓旁路到大地。

安規(guī)電容X和Y與共模電感L1形成π型濾波，對(duì)浪涌過來的殘壓，共模電感可阻止其突變，使得電壓或電流不能夠突變，π型濾波對(duì)快速脈沖群和快速瞬變均有較好的抑制作用；TVS管防護(hù)包括差模防護(hù)與共模防護(hù)，是在π型濾波后的殘壓依然超過了TVS管的觸發(fā)電壓時(shí)，TVS管將電壓鉗位，保證不損壞后級(jí)電壓模塊。

通過上述實(shí)施例，為了應(yīng)付工業(yè)網(wǎng)關(guān)的工作環(huán)境多種多樣，本申請(qǐng)的電源轉(zhuǎn)換裝置可以為Quark平臺(tái)的工業(yè)網(wǎng)關(guān)的電源提供EMC4級(jí)防護(hù)，既保證了Quark平臺(tái)的工業(yè)網(wǎng)關(guān)電源的EMC防護(hù)等級(jí)，也符合工業(yè)網(wǎng)關(guān)對(duì)于越來越小型化的發(fā)展趨勢要求。

在上述實(shí)施例中，AC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊，采用15W的AC/DC電源模塊，其體積較小(65*45*22.5mm)，輸入為85V至264V的交流電(頻率為50或60Hz)；如圖3所示，AC/DC轉(zhuǎn)換模塊包括：全波整流電路31，與EMC防護(hù)模塊連接；變壓電路33，與全波整流電路連接，用于輸出第一直流電；反饋電路35，與變壓電路連接，用于生成對(duì)應(yīng)于第一直流電的監(jiān)測信號(hào)；電源管理芯片37，分別與變壓電路和反饋電路連接，用于基于監(jiān)測信號(hào)控制變壓電路。

可選地，全波整流電路31包括：全波整流橋Q，全波整流橋的第一端與第二安規(guī)電容的第一端連接，全波整流橋的第二端與第二安規(guī)電容的第二端連接；第一電容C1， 第一電容的第一端與全波整流橋的第三端連接，第一電容的第二端與全波整流橋的第四端連接。

可選地，變壓電路33包括：穩(wěn)壓子電路(包括串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管VZ1和二極管VD1)，穩(wěn)壓子電路的第一端與全波整流橋的第三端連接，穩(wěn)壓子電路的第二端與全波整流橋的第四端連接；變壓器T，變壓器的初級(jí)線圈的第一端與穩(wěn)壓子電路的第一端連接，變壓器的初級(jí)線圈的第二端與穩(wěn)壓子電路的第二端連接，變壓器的第一次級(jí)線圈用于輸出第一直流電。

交流電源經(jīng)過熔斷絲FU的保護(hù)，通過共模電感與電容的濾波之后進(jìn)入電橋，全波整流將負(fù)電壓轉(zhuǎn)換為正電壓，電源IC(即電源管理芯片37)控制著變壓器初級(jí)通斷，變壓器次級(jí)感應(yīng)產(chǎn)生的電流通過二極管VD2單向?qū)?，電容C2和C3蓄能，電感L2蓄能后產(chǎn)生輸出電壓U0。

為了能得到穩(wěn)定的輸出電壓，需要反饋進(jìn)行，反饋電路35包括：光耦合器OC，光耦合器的第一端通過電阻R2與第一次級(jí)線圈的第一端連接，光耦合器的第二端通過穩(wěn)壓二極管VZ2與第一次級(jí)線圈的第二端連接，光耦合器的第一端與第二端之間還串接有電阻R3，光耦合器的第三端與電源管理芯片連接，光耦合器用于生成監(jiān)測信號(hào)；供電電路(主要包括二極管VD3和電容C5)，供電電路的第一端與變壓器的第二次級(jí)線圈的第一端連接，供電電路的第二端與光耦合器的第四端連接。反饋回路通過變壓器次級(jí)感應(yīng)線圈供電，光耦的采集，反饋給電源IC，電源IC通過比較反饋的結(jié)果去控制著變壓器初級(jí)線圈的通斷。

可選地，第二次級(jí)線圈的第二端與電源管理芯片連接，在穩(wěn)壓二極管VZ2的兩端之間還設(shè)置有電容C4；電源管理芯片還通過電容C6與第一次級(jí)線圈的第二端連接，以對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測；電阻R1和電容C7用于保護(hù)電源芯片的引腳。

需要說明的是，AC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生的是5V直流電，為了減少電源的紋波和噪音對(duì)Quark及單板的影響，在濾波電路中添加260uf的固態(tài)電容，和1uf、0.1uf、1nf的陶瓷電容進(jìn)行濾波。

在Quark的啟動(dòng)過程中中，電源的工作流程可分為3個(gè)階段(由電源管理芯片控制實(shí)現(xiàn))，S5階段、S3階段、S0階段。上電后電源開始進(jìn)入S5階段，DC/DC電源產(chǎn)生3.3V和1.5V供Quark啟動(dòng)，當(dāng)S5階段安全通過后產(chǎn)生S3階段的允許信號(hào)S3_EN；S3_EN控制電源開關(guān)啟動(dòng)產(chǎn)生S3階段的3.3V和1.5V，當(dāng)S3階段安全通過后產(chǎn)生S0階段的允許信號(hào)S0_EN；S0_EN控制電源開關(guān)啟動(dòng)產(chǎn)生S0階段的3.3V和1.5V，進(jìn)入S0階段后產(chǎn)生power_good信號(hào)，進(jìn)入S0階段也既Quark開始了正常工作。

如，在S5階段，為Quark處理器的管腳R10提供1.5V直流電，為管腳P5和P7提供3.3V直流電；在S3階段，為管腳AT12、AT16、AT18、AT23提供1.5V直流電，為管腳K14、K16提供3.3V直流電；在S0階段，為管腳AD5、AT28提供1.5V直流電，為管腳AA26、AB24、AD24提供3.3V直流電，為管腳AB14、AD14、V14、V16、AB18、AB20、Y18、V18、Y20、Y16、V20提供1V直流電，這些控制邏輯均由電源芯片控制產(chǎn)生，通過該裝置，可以為Quark平臺(tái)提供所需的電壓，并滿足其時(shí)序要求。

需要說明的是，上述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊由三個(gè)子模塊組成，一個(gè)是5V轉(zhuǎn)3.3V的子模塊，一個(gè)是5V轉(zhuǎn)1.5V的子模塊，一個(gè)為5V轉(zhuǎn)1V的子模塊。

在上述實(shí)施例中，本申請(qǐng)的電源轉(zhuǎn)換裝置可用于Quark平臺(tái)的工業(yè)網(wǎng)關(guān)，在保證Quark平臺(tái)的工業(yè)網(wǎng)關(guān)功率需求下，選用小封裝的AC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊，可以保證Quark平臺(tái)的工業(yè)網(wǎng)關(guān)的正常工作，也符合工業(yè)網(wǎng)關(guān)對(duì)于越來越小型化的發(fā)展趨勢要求，其功能可以達(dá)到預(yù)期要求，參數(shù)可以根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整。可滿足在滿足Quark平臺(tái)的供電需求的情況下，降低供電模組的體積，保證供電安全，并降低用戶的投入成本。

上述本實(shí)用新型實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

在本實(shí)用新型的上述實(shí)施例中，對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實(shí)施例的相關(guān)描述。

本實(shí)用新型所要保護(hù)的電源轉(zhuǎn)換裝置以及構(gòu)成該電源轉(zhuǎn)換裝置的各個(gè)模塊都是一種具有確定形狀、構(gòu)造且占據(jù)一定空間的實(shí)體產(chǎn)品。例如，EMC防護(hù)模塊、AC/DC轉(zhuǎn)換模塊、濾波模塊、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊等都是可以獨(dú)立運(yùn)行的、具有具體硬件結(jié)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。