CN108173432A - 开关电源电路和工业网关*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开关电源电路和工业网关***，其中，开关电源电路包括：开关电源模块，用于将接入的电源转换为高频电源；电压隔离模块，所述电压隔离模块的输入端与所述开关电源模块连接，所述电压隔离模块包括多个输出端，所述电压隔离模块的多个输出端之间电气隔离。电压隔离模块可以将开关电源模块输出的高频电源进行变压处理，满足后接负载的需求，电压隔离模块可以将输入电压与输出电压进行电气隔离，滤除输入电压的干扰，提高输出电压的稳定性，实现输入与输出隔离。电压隔离模块包括多个出端，多个输出端之间也为电气隔离，可以对多个后接负载进行隔离，实现负载之间的隔离。可以避免负载之间的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体涉及到一种开关电源电路和工业网关***。
背景技术
随着工业的进步发展，对于工业现场设备逐渐增多，在工业现场环境逐渐错综复杂，工业电源以及工业现场通讯模块由于受到环境影响严重影响工业网关核心部件的正常运行。
现有供电电路通常采用线性稳压电源或非隔离式开关电源进行供电，然而，线性稳压电源输出功率较小并且发热严重，非隔离式开关电源干扰较大。通常还会存在工业电源对工业网关核心部件的干扰，或工业网关核心部件互相，较为严重的影响通讯质量和核心模块的正常运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于降低工业网关核心模块和通讯模块的干扰。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种开关电源电路，包括：开关电源模块，用于将接入的电源转换为高频电源；电压隔离模块，电压隔离模块的输入端与开关电源模块连接，电压隔离模块包括多个输出端，电压隔离模块的多个输出端之间电气隔离。
可选地，电压隔离模块为隔离变压器。
可选地，隔离变压器包括：原边主绕组，原边主绕组的一端与接入的电源连接，原边主绕组的另一端与开关电源模块的输出端连接；至少一个原边辅助绕组，原边辅助绕组的一端与开关电源模块的高电平输入端；多个副边绕组，多个副边绕组之间电气隔离。
可选地，开关电源模块包括：电源转换控制器，电源转换控制器的输入端与接入的电源连接；可控开关，可控开关的控制端与电源转换器的输出端连接，可控开关的输出端与电压隔离模块的输入端连接。
可选地，开关电源模块包括：可控开关为MOS管，MOS管的栅极与电源转换器的输出端连接，MOS管的栅极与电压隔离模块的输入端连接，MOS 管的源极与开关电源模块的电流检测端连接。
可选地，开关电源电路还包括：多个整流滤波输出模块，分别与电压隔离模块的多个输出端连接，用于对电压隔离模块输出电压进行整流滤波。
可选地，开关电源电路包括：整流滤波输入模块，设置在开关电源模块的输入端，用于对接入的电源进行整流滤波。
可选地，开关电源电路包括：反馈模块，反馈模块的一端与至少一个整流滤波输出模块的输出端连接，反馈模块的另一端与开关电源模块的反馈端连接。
可选地，反馈模块包括光耦隔离电路，设置在反馈模块的输出端与开关电源模块的反馈端之间。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种工业网关***，包括：通讯模块；核心用电模块；以及上述第一方面任意一项的开关电源供电电路；开关电源供电电路的输出模块分别连接至通讯模块和核心用电模块，用于将工业网关***的输入电源与输出电源隔离，并将通讯模块与核心用电模块隔离。
本发明实施例提供了一种开关电源电路和工业网关***，开关电源模块，用于将接入的电源转换为高频电源；电压隔离模块，电压隔离模块的输入端与开关电源模块连接，电压隔离模块包括多个输出端，电压隔离模块的多个输出端之间电气隔离。电压隔离模块可以将开关电源模块输出的高频电源进行变压处理，满足后接负载的需求，电压隔离模块可以将输入电压与输出电压进行电气隔离，滤除输入电压的干扰，提高输出电压的稳定性，实现输入与输出隔离。电压隔离模块包括多个出端，多个输出端之间也为电气隔离，可以对多个后接负载进行隔离，实现负载之间的隔离。可以避免负载之间的干扰。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例的开关电源电路的模块化的示意图；
图2示出了本发明另一实施例的开关电源电路的模块化的示意图；
图3示出了本发明实施例的开关电源电路的电路原理的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供了一种开关电源电路，该开关电源电路可以包括：开关电源模块10，用于将接入的电源转换为高频电源；电压隔离模块20，电压隔离模块20的输入端与开关电源模块10连接，电压隔离模块20包括多个输出端，电压隔离模块20的多个输出端之间电气隔离；在具体的实施例中，开关电源模块10可以为AC-DC开关电源，可以为DC-DC开关电源，在本实施例中，开关电源可以将接入的电源转换为高频电源，同时，可以对电源进行变压，具体的可以根据负载所需电压等级选择开关电源模块10。电压隔离模块20，设置在开关电源模块10的输出端，具体的，电压隔离模块20可以将开关电源模块10输出的高频电源进行变压处理，满足后接负载的需求，电压隔离模块20可以将输入电压与输出电压进行电气隔离，滤除输入电压的干扰，提高输出电压的稳定性，实现输入与输出隔离。电压隔离模块20包括多个出端，多个输出端之间也为电气隔离，可以对多个后接负载进行隔离，实现负载之间的隔离。可以避免负载之间的干扰。
在可选的实施例中，电压隔离模块20可以为隔离变压器，隔离变压器包括：原边主绕组，原边主绕组的一端与接入的电源连接，原边主绕组的另一端与开关电源模块10的输出端连接；至少一个原边辅助绕组，原边辅助绕组的一端与开关电源模块10的高电平输入端；多个副边绕组，多个副边绕组之间电气隔离在不同的负载需要不同的电压时，可以通过改变副边绕组的匝数，为负载提供不同的电压。
在可选的实时中，开关电源模块10包括：电源转换控制器U1，电源转换控制器的输入端与接入的电源连接；可控开关，可控开关的控制端与电源转换器的输出端连接，可控开关的输出端与电压隔离模块20的输入端连接。在具体的实施例中，电源转换控制器U1，可以选用升压控制器，例如LM5022芯片。在本实施例中，以LM5022芯片为例对电源转换控制器U1引脚配置进行详细说明，如图3所示，第一引脚1通过第一电阻R1 与第一二极管D1连接的负极连接，第一二极管D1的正极与接入的电源连接，第一引脚还通过第一电容C1接地；第二引脚2接地；第三引脚3与反馈模块50的光耦隔离电路51的输出端连接，第四引脚4分别连接至第二二极管D2和第三二极管D3的负极，第二二极管D2的正极与隔离变压器 T1的辅助绕组连接，第三二极管D3的正极接地，第四引脚4还通过第二电容C2接地。第五引脚与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的栅极与电压隔离模块20的输入端连接，MOS管Q1的源极接地。第六引脚6接地。第七引脚7采集输入电压信号通过第二电阻R2与接入的电源连接，第七引脚 7还通过第三电阻R3接地。第八引脚8电流检测，连接至MOS管Q1的源极。第九引脚9通过第四电阻R4接地，用于调节开关电源频率。
在可选的实施例中，如图2所示，开关电源还可以包括多个整流滤波输出模块30，分别与电压隔离模块20的多个输出端连接，用于对电压隔离模块20输出电压进行整流滤波。在具体的实施例中，整流滤波输出模块30 可以为两个或两个以上，为方便说明，在本实施例中，对其中一个第一整流滤波输出模块30的电路结构进行说明，如图3所示，整流滤波输出模块 30可以通过第四二极管D4进行滤波，通过并联在整流滤波输出模块30的输出端之间的第四电容C4第五电容C5和第六电容C6以及电感进行滤波。
在可选的实施例中，如图2所示，开关电源电路还可以包括：整流滤波输入模块40，设置在开关电源模块10的输入端，用于对接入的电源进行整流滤波。在具体的实施例中，整流滤波输入模块40的具体电路图可以如图3所示，可以包括整流桥DB，设置在输入端，多个滤波电容设置在整流桥DB的输出端。
在可选的实施例中，如图2所示，开关电源电路还包括反馈模块50，反馈模块50的一端与至少一个整流滤波输出模块30的输出端连接，反馈模块50的另一端与开关电源模块10的反馈端连接。反馈模块50包括光耦隔离电路，设置在反馈模块50的输出端与开关电源模块10的反馈端之间。光耦隔离电路可以隔离输出端与反馈端，可以对输出端进行进一步隔离。
本发明实施例还提供了一种工业网关***，包括：通讯模块；核心用电模块；以及上述实施例描述的开关电源供电电路；开关电源供电电路的输出模块分别连接至通讯模块和核心用电模块，用于将工业网关***的输入电源与输出电源隔离，并将通讯模块与核心用电模块隔离。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种开关电源电路，其特征在于，包括：
开关电源模块，用于将接入的电源转换为高频电源；
电压隔离模块，所述电压隔离模块的输入端与所述开关电源模块连接；所述电压隔离模块包括多个输出端，所述电压隔离模块的多个输出端之间电气隔离。
2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述电压隔离模块为隔离变压器。
3.如权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，所述隔离变压器包括：
原边主绕组，所述原边主绕组的一端与接入的电源连接，所述原边主绕组的另一端与所述开关电源模块的输出端连接；
至少一个原边辅助绕组，所述原边辅助绕组的一端与所述开关电源模块的高电平输入端；
多个副边绕组，所述多个副边绕组之间电气隔离。
4.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关电源模块包括：
电源转换控制器，所述电源转换控制器的输入端与接入的电源连接；
可控开关，所述可控开关的控制端与所述电源转换器的输出端连接，所述可控开关的输出端与所述电压隔离模块的输入端连接。
5.如权利要求4所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关电源模块包括：所述可控开关为MOS管，所述MOS管的栅极与所述电源转换器的输出端连接，所述MOS管的栅极与所述电压隔离模块的输入端连接，所述MOS管的源极与开关电源模块的电流检测端连接。
6.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，还包括：
多个整流滤波输出模块，分别与所述电压隔离模块的多个输出端连接，用于对电压隔离模块输出电压进行整流滤波。
7.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，还包括：整流滤波输入模块，设置在所述开关电源模块的输入端，用于对所述接入的电源进行整流滤波。
8.如权利要求6所述的开关电源电路，其特征在于，还包括：反馈模块，所述反馈模块的一端与所述至少一个整流滤波输出模块的输出端连接，所述反馈模块的另一端与开关电源模块的反馈端连接。
9.如权利要求8所述的开关电源电路，其特征在于，所述反馈模块包括光耦隔离电路，设置在所述反馈模块的输出端与所述开关电源模块的反馈端之间。
10.一种工业网关***，其特征在于，包括：
通讯模块；
核心用电模块；
以及
如权利要求1-9任意一项所述的开关电源供电电路；
所述开关电源供电电路的输出模块分别连接至所述通讯模块和所述核心用电模块，用于将工业网关***的所述输入电源与输出电源隔离，并将所述通讯模块与所述核心用电模块隔离。
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