一種電源轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電源轉(zhuǎn)換電路，包括開關(guān)電源變換模塊、線性電源變換模塊，所述開關(guān)電源變換模塊與所述線性電源變換模塊連接；所述開關(guān)電源變換模塊用于電源一級轉(zhuǎn)換；所述線性電源變換模塊用于電源二級轉(zhuǎn)換；外部電源經(jīng)過所述開關(guān)電源變換模塊、所述線性電源變換模塊電源轉(zhuǎn)換后，輸出紋波及尖峰干擾小的轉(zhuǎn)換電源。結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，維護方便；分別使用開關(guān)電源變換和線性電源變換兩種方式進(jìn)行兩級降壓，保證降壓效率的同時，也保證了輸出電源的質(zhì)量。
【專利說明】
一種電源轉(zhuǎn)換電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電源轉(zhuǎn)換電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)控制領(lǐng)域中，經(jīng)常使用24V?48V電源作為系統(tǒng)電源輸入。而系統(tǒng)內(nèi)除了24V?48V電源外，往往還需要使用5V、3.3V甚至1.8V等低電壓電源。當(dāng)系統(tǒng)需要多電源時，常用的解決方案有兩種，一是直接采用多電源輸入方案，系統(tǒng)需要的所有電源，均直接由外部提供;二是系統(tǒng)內(nèi)部采用降壓電路，將系統(tǒng)輸入的單一電源，變換為系統(tǒng)需要的多電源。系統(tǒng)內(nèi)部的降壓電路，常采用的方式有開關(guān)電源變換、線性電源變換或使用DC-DC直流電源變換豐吳塊實現(xiàn)。
[0003]多電源輸入方案中，外部使用了多個開關(guān)電源等電源模塊，占用體積大，成本較尚O
[0004]系統(tǒng)內(nèi)部采用降壓電路時，開關(guān)電源是將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l脈沖電流，然后電能儲存到電感、電容元件中，利用電感、電容的特性將電能按預(yù)定的要求釋放出來來改變輸出電壓或電流;開關(guān)電源具有效率高、降壓賦值大的特點，但是開關(guān)電源的缺點是存在較為嚴(yán)重的開關(guān)干擾、輸出電源紋波及尖峰干擾較大。開關(guān)電源中，功率調(diào)整開關(guān)晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，它產(chǎn)生的交流電壓和電流通過電路中的其他元器件產(chǎn)生尖峰干擾和諧振干擾，這些干擾如果不采取一定的措施進(jìn)行抑制、消除和屏蔽，就會嚴(yán)重地影響整機的正常工作。
[0005]而線性電源沒有高頻脈沖和儲存元件，它利用元器件線性特性在負(fù)載變化時瞬間反饋控制輸入達(dá)到穩(wěn)定電壓和電流的目的，具有調(diào)節(jié)速度快、紋波小的特點，缺點是一般降壓值較低，當(dāng)輸入電壓與輸出電壓壓差較大時，線性電源消耗功率會明顯增加，效率下降，發(fā)熱量明顯增大。
[0006]而在采用開關(guān)電源變換的方式進(jìn)行降壓的電路里，DC-DC直流電源變換模塊中，一般實現(xiàn)功率較低，并且價格較高，在一般價格敏感的場合無法應(yīng)用。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]有鑒于此，本實用新型提出的一種電源轉(zhuǎn)換電路，結(jié)合了開關(guān)電源和線性電源，利用了各自的優(yōu)點，并且有效規(guī)避了兩種變換方式的缺點，用低成本實現(xiàn)高質(zhì)量的電源轉(zhuǎn)換。
[0008]本實用新型通過以下技術(shù)手段解決上述問題:
[0009]—種電源轉(zhuǎn)換電路，包括開關(guān)電源變換模塊、線性電源變換模塊，所述開關(guān)電源變換模塊與所述線性電源變換模塊連接；
[0010]所述開關(guān)電源變換模塊用于電源一級轉(zhuǎn)換；
[0011 ]所述線性電源變換模塊用于電源二級轉(zhuǎn)換；
[0012]外部電源經(jīng)過所述開關(guān)電源變換模塊、所述線性電源變換模塊電源轉(zhuǎn)換后，輸出紋波及尖峰干擾小的轉(zhuǎn)換電源。
[0013]進(jìn)一步地，所述電源轉(zhuǎn)換電路還包括電源保護模塊，所述電源保護模塊與所述開關(guān)電源變換模塊連接，外部電源經(jīng)過所述電源保護模塊后再進(jìn)入所述開關(guān)電源變換模塊，所述電源保護模塊用于過流保護、濾除尖峰干擾。
[0014]進(jìn)一步地，所述電源轉(zhuǎn)換電路還包括電源輸出指示模塊，所述電源輸出指示模塊與所述線性電源變換模塊連接，用于指示輸出電源。
[0015]優(yōu)選地，所述電源轉(zhuǎn)換電路用于將24V電源轉(zhuǎn)換為5V電源。
[0016]進(jìn)一步地，所述電源保護模塊包括可恢復(fù)保險、瞬態(tài)二極管，24V電源正極連接至可恢復(fù)保險，經(jīng)過可恢復(fù)保險后連接至瞬態(tài)二極管負(fù)極，瞬態(tài)二極管正極連接到24V負(fù)極GND 中。
[0017]進(jìn)一步地，所述開關(guān)電源變換模塊包括第一瓷片電容、第二瓷片電容、第三瓷片電容、第一低ESR鋁電解電容、第二低ESR鋁電解電容、開關(guān)電源控制芯片、肖特基二極管、電感、第一分壓電阻、第二分壓電阻，經(jīng)過了電源保護模塊的24V信號，連接到第一瓷片電容的I腳、第二瓷片電容的I腳和第一低ESR鋁電解電容的正極，第一瓷片電容和第二瓷片電容的2腳、第一低ESR鋁電解電容的負(fù)極連接到24V負(fù)極GND，開關(guān)電源控制芯片的第I腳連接到第一低ESR鋁電解電容的正極，第3腳及第5腳連接到24V負(fù)極GND，開關(guān)電源控制芯片的第2腳連接到肖特基二極管的負(fù)極，肖特基二極管負(fù)極再連接到電感的I腳，電感的2腳連接到第二低ESR鋁電解電容正極，肖特基二極管正極、第二低ESR鋁電解電容負(fù)極及第三瓷片電容的2腳連接到GND，第三瓷片電容的I腳連接到第二低ESR鋁電解電容的正極，開關(guān)電源控制芯片的第4腳連接到第一分壓電阻的I腳，第一分壓電阻的2腳連接到GND，第一分壓電阻的I腳再連接到第二分壓電阻的I腳，第二分壓電阻的2腳連接到第二低ESR鋁電解電容的正極。
[0018]進(jìn)一步地，所述線性電源變換模塊包括線性電源芯片、第三分壓電阻、第四分壓電阻、第五分壓電阻、第四瓷片電容、第五瓷片電容、鉭電容，線性電源芯片的第3腳連接第二低ESR鋁電解電容的正極，線性電源芯片的第I腳連接到第三分壓電阻的I腳，再連接到第四分壓電阻的I腳和第五分壓電阻的2腳，第三分壓電阻和第四分壓電阻的2腳都連接到GND，線性電源芯片的第2腳連接到線性電源芯片的第4腳，再連接到第五分壓電阻的I腳，線性電源芯片的第2腳再連接到鉭電容的正極、第四瓷片電容的I腳、第五瓷片電容的I腳，第四瓷片電容和第五瓷片電容的2腳都連接到GND，變換后可供使用的5V電源從第五瓷片電容的I腳輸出。
[0019]進(jìn)一步地，所述電源輸出指示模塊包括限流電阻、發(fā)光二極管，5V電源連接到限流電阻的I腳，限流電阻的2腳連接到發(fā)光二極管的正極，發(fā)光二極管的負(fù)極連接到GND。
[0020]本實用新型的有益效果如下:
[0021 ] I)、結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，維護方便；
[0022]2)、對輸入電源進(jìn)行了過流、過壓及反接保護；
[0023]3)、分別使用開關(guān)電源變換和線性電源變換兩種方式進(jìn)行兩級降壓，保證降壓效率的同時，也保證了輸出電源的質(zhì)量；
[0024]4)、增加LED指示燈，指示電源狀態(tài)。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型電源轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)方框圖；
[0026]圖2為本實用新型電源轉(zhuǎn)換電路的一個實施例結(jié)構(gòu)方框圖；
[0027]圖3為本實用新型電源轉(zhuǎn)換電路的電路連接圖。
[0028]圖中附圖標(biāo)記說明:
[0029]F1、可恢復(fù)保險、D3、瞬態(tài)二極管C7、第一瓷片電容、C8、第二瓷片電容、C13、第三瓷片電容、C24、第一低ESR鋁電解電容、C12、第二低ESR鋁電解電容、U8、開關(guān)電源控制芯片、D4、肖特基二極管、L18、電感、R6、第一分壓電阻、R8、第二分壓電阻U9、線性電源芯片、R9、第三分壓電阻、R10、第四分壓電阻、Rll、第五分壓電阻、C15、第四瓷片電容、C16、第五瓷片電容、C14、鉭電容R5、限流電阻、LEDl、發(fā)光二極管
【具體實施方式】
[0030]為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面將結(jié)合附圖和具體的實施例對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。需要指出的是，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0031]如圖1所示，一種電源轉(zhuǎn)換電路，包括開關(guān)電源變換模塊、線性電源變換模塊，所述開關(guān)電源變換模塊與所述線性電源變換模塊連接；
[0032]所述開關(guān)電源變換模塊用于電源一級轉(zhuǎn)換；
[0033]所述線性電源變換模塊用于電源二級轉(zhuǎn)換；
[0034]外部電源經(jīng)過所述開關(guān)電源變換模塊、所述線性電源變換模塊電源轉(zhuǎn)換后，輸出紋波及尖峰干擾小的轉(zhuǎn)換電源。
[0035]優(yōu)選地，圖2所示，一種電源轉(zhuǎn)換電路，包括電源保護模塊、開關(guān)電源變換模塊、線性電源變換模塊、電源輸出指示模塊，所述開關(guān)電源變換模塊分別與所述電源保護模塊、所述線性電源變換模塊連接，所述線性電源變換模塊分別與所述開關(guān)電源變換模塊、所述電源輸出指不申旲塊連接；
[0036]所述開關(guān)電源變換模塊用于電源一級轉(zhuǎn)換；
[0037]所述線性電源變換模塊用于電源二級轉(zhuǎn)換；
[0038]所述電源保護模塊用于過流保護、濾除尖峰干擾；
[0039]所述電源輸出指示模塊用于指示輸出電源；
[0040]外部電源經(jīng)過所述電源保護模塊后，經(jīng)過所述開關(guān)電源變換模塊、所述線性電源變換模塊電源轉(zhuǎn)換后，輸出紋波及尖峰干擾小的轉(zhuǎn)換電源。
[0041]下面以電源轉(zhuǎn)換電路用于將24V電源轉(zhuǎn)換為5V電源為例，外部輸入電源為電壓值24V的直流電源，而系統(tǒng)內(nèi)部需要24V和5V電源，實行本實用新型的電源轉(zhuǎn)換電路時，24V電源首先使用開關(guān)電源變換模塊將24V電壓降至6.8V附近，再使用線性電源變換模塊，將6.8V電源降壓至5V水平。
[0042]如圖3所示，所述電源保護模塊包括可恢復(fù)保險F1、瞬態(tài)二極管D3，24V電源正極連接至可恢復(fù)保險Fl，經(jīng)過Fl后連接至瞬態(tài)二極管D3負(fù)極，瞬態(tài)二極管正極連接到24V負(fù)極GND中，當(dāng)負(fù)載過大或電源反接導(dǎo)致電流達(dá)到可恢復(fù)保險Fl的保護電流大小時，F(xiàn)l保險阻值增加，達(dá)到切斷電流、保護電路的目的，而當(dāng)輸入端出現(xiàn)超過瞬態(tài)二極管D3擊穿電壓的尖峰干擾時，D3擊穿，可有效濾除該干擾;輸入狀態(tài)正常后，D3恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)。
[0043]所述開關(guān)電源變換模塊包括第一瓷片電容C7、第二瓷片電容C8、第三瓷片電容C13、第一低ESR鋁電解電容C24、第二低ESR鋁電解電容C12、開關(guān)電源控制芯片U8、肖特基二極管D4、電感L18、第一分壓電阻R6、第二分壓電阻R8，經(jīng)過了電源保護模塊的24V信號，連接到第一瓷片電容C7的I腳、第二瓷片電容C8的I腳和第一低ESR鋁電解電容C24的正極，經(jīng)過保護及一級濾波，向系統(tǒng)內(nèi)部提供24V電源使用，第一瓷片電容C7和第二瓷片電容C8的2腳、第一低ESR鋁電解電容C24的負(fù)極連接到24V負(fù)極GND，開關(guān)電源控制芯片U8的第I腳連接到第一低ESR鋁電解電容C24的正極，第3腳及第5腳連接到24V負(fù)極GND，開關(guān)電源控制芯片U8的第2腳連接到肖特基二極管D4的負(fù)極，肖特基二極管D4負(fù)極再連接到電感L18的I腳，電感L18的2腳連接到第二低ESR鋁電解電容C12正極，肖特基二極管D4正極、第二低ESR鋁電解電容C12負(fù)極及第三瓷片電容C13的2腳連接到GND，第三瓷片電容C13的I腳連接到第二低ESR招電解電容Cl 2的正極，開關(guān)電源控制芯片U8的第4腳連接到第一分壓電阻R6的I腳，第一分壓電阻R6的2腳連接到GND，第一分壓電阻R6的I腳再連接到第二分壓電阻R8的I腳，第二分壓電阻R8的2腳連接到第二低ESR鋁電解電容C12的正極。
[0044]所述線性電源變換模塊包括線性電源芯片U9、第三分壓電阻R9、第四分壓電阻R10、第五分壓電阻R11、第四瓷片電容C15、第五瓷片電容C16、鉭電容C14，線性電源芯片U9的第3腳連接第二低ESR鋁電解電容C12的正極，接受開關(guān)電源降壓后的電源輸出，線性電源芯片U9的第I腳連接到第三分壓電阻R9的I腳，再連接到第四分壓電阻RlO的I腳和第五分壓電阻Rll的2腳，第三分壓電阻R9和第四分壓電阻RlO的2腳都連接到GND，線性電源芯片U9的第2腳連接到線性電源芯片U9的第4腳，再連接到第五分壓電阻Rll的I腳，線性電源芯片U9的第2腳再連接到鉭電容C14的正極、第四瓷片電容C15的I腳、第五瓷片電容C16的I腳，第四瓷片電容C15和第五瓷片電容C16的2腳都連接到GND，變換后可供使用的5V電源從第五瓷片電容C16的I腳輸出。
[0045]所述電源輸出指示模塊包括限流電阻R5、發(fā)光二極管LEDl，5V電源連接到限流電阻R5的I腳，限流電阻R5的2腳連接到發(fā)光二極管LEDl的正極，發(fā)光二極管LEDl的負(fù)極連接到GND，當(dāng)5V電源存在時，LED燈點亮，達(dá)到指示電源的目的。
[0046]本實用新型的電源轉(zhuǎn)換電路的工作過程描述如下:
[0047]I)、外部電源從XPl輸入，經(jīng)過電源保護模塊后輸入到開關(guān)電源變換模塊，在電源保護模塊中，使用可恢復(fù)保險進(jìn)行過流保護，順態(tài)二極管可以濾除尖峰干擾。
[0048]2)、電源進(jìn)入開關(guān)電源變換模塊后，經(jīng)過開關(guān)電源變換模塊變換后，將24V電壓降壓為6.8V左右低壓，但此時輸出的6.8V電源紋波及尖峰干擾比較大。
[0049]3)、6.8V電源進(jìn)入線性電源變換模塊后，利用線性穩(wěn)壓電源芯片特性和后續(xù)濾波電路，在降壓到5V的同時，降低了輸出電源的紋波值及過濾了部分尖峰干擾，向系統(tǒng)提供一個高質(zhì)量的電源。
[0050]本實用新型的有益效果如下:
[0051 ] I )、結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，維護方便；
[0052]2)、對輸入電源進(jìn)行了過流、過壓及反接保護；
[0053]3)、分別使用開關(guān)電源變換和線性電源變換兩種方式進(jìn)行兩級降壓，保證降壓效率的同時，也保證了輸出電源的質(zhì)量；
[0054]4)、增加LED指示燈，指示電源狀態(tài)。
[0055]以上所述實施例僅表達(dá)了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，包括開關(guān)電源變換模塊、線性電源變換模塊，所述開關(guān)電源變換模塊與所述線性電源變換模塊連接； 所述開關(guān)電源變換模塊用于電源一級轉(zhuǎn)換； 所述線性電源變換模塊用于電源二級轉(zhuǎn)換； 外部電源經(jīng)過所述開關(guān)電源變換模塊、所述線性電源變換模塊電源轉(zhuǎn)換后，輸出紋波及尖峰干擾小的轉(zhuǎn)換電源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)換電路還包括電源保護模塊，所述電源保護模塊與所述開關(guān)電源變換模塊連接，外部電源經(jīng)過所述電源保護模塊后再進(jìn)入所述開關(guān)電源變換模塊，所述電源保護模塊用于過流保護、濾除尖峰干擾。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)換電路還包括電源輸出指示模塊，所述電源輸出指示模塊與所述線性電源變換模塊連接，用于指示輸出電源。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)換電路用于將24V電源轉(zhuǎn)換為5V電源。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述電源保護模塊包括可恢復(fù)保險、瞬態(tài)二極管，24V電源正極連接至可恢復(fù)保險，經(jīng)過可恢復(fù)保險后連接至瞬態(tài)二極管負(fù)極，瞬態(tài)二極管正極連接到24V負(fù)極GND中。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述開關(guān)電源變換模塊包括第一瓷片電容、第二瓷片電容、第三瓷片電容、第一低ESR鋁電解電容、第二低ESR鋁電解電容、開關(guān)電源控制芯片、肖特基二極管、電感、第一分壓電阻、第二分壓電阻，經(jīng)過了電源保護模塊的24V信號，連接到第一瓷片電容的I腳、第二瓷片電容的I腳和第一低ESR鋁電解電容的正極，第一瓷片電容和第二瓷片電容的2腳、第一低ESR鋁電解電容的負(fù)極連接到24V負(fù)極GND，開關(guān)電源控制芯片的第I腳連接到第一低ESR鋁電解電容的正極，第3腳及第5腳連接到24V負(fù)極GND，開關(guān)電源控制芯片的第2腳連接到肖特基二極管的負(fù)極，肖特基二極管負(fù)極再連接到電感的I腳，電感的2腳連接到第二低ESR鋁電解電容正極，肖特基二極管正極、第二低ESR鋁電解電容負(fù)極及第三瓷片電容的2腳連接到GND，第三瓷片電容的I腳連接到第二低ESR鋁電解電容的正極，開關(guān)電源控制芯片的第4腳連接到第一分壓電阻的I腳，第一分壓電阻的2腳連接到GND，第一分壓電阻的I腳再連接到第二分壓電阻的I腳，第二分壓電阻的2腳連接到第二低ESR鋁電解電容的正極。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述線性電源變換模塊包括線性電源芯片、第三分壓電阻、第四分壓電阻、第五分壓電阻、第四瓷片電容、第五瓷片電容、鉭電容，線性電源芯片的第3腳連接第二低ESR鋁電解電容的正極，線性電源芯片的第I腳連接到第三分壓電阻的I腳，再連接到第四分壓電阻的I腳和第五分壓電阻的2腳，第三分壓電阻和第四分壓電阻的2腳都連接到GND，線性電源芯片的第2腳連接到線性電源芯片的第4腳，再連接到第五分壓電阻的I腳，線性電源芯片的第2腳再連接到鉭電容的正極、第四瓷片電容的I腳、第五瓷片電容的I腳，第四瓷片電容和第五瓷片電容的2腳都連接到GND，變換后可供使用的5V電源從第五瓷片電容的I腳輸出。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述電源輸出指示模塊包括限流電阻、發(fā)光二極管，5V電源連接到限流電阻的I腳，限流電阻的2腳連接到發(fā)光二極管的正極，發(fā)光二極管的負(fù)極連接到GND。
【文檔編號】H02M3/06GK205584019SQ201620352786
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】蔣柏軍, 張學(xué)德, 呂海來, 郭日衛(wèi)
【申請人】廣州捷士電子科技有限公司