CN109756123A - 一种多路输出混合电源模块 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种多路输出混合电源模块，通过开关电源模块将第一电压降压为第二电压，目的是要利用开关电源模块转换效率高的特性，使得在将第一电压降压为第二电压的过程中减小损耗，用以提高电源模块的效率，其次，降压后的第二电压小于第一电压，在二次降压中，将第二电压作为线性降压模块的输入电压进行再次降压，减小了线性降压模块输入电压和输出电压之间的差值，以减小线性降压模块的损耗，更进一步地提高电源模块的效率，同时由于线性降压模块的低纹波特性，使得电源模块的输出也具备了低纹波的特性。
Description
技术领域
本公开涉及电源技术领域，具体地，涉及一种多路输出混合电源模块。
背景技术
现有技术中，电台供电的电源模块要求具有效率高、纹波低、体积小等优点，但是现有的电源模块有的转换效率高，但是纹波较大；还有的一些电源模块纹波小，但是效率低，发热量较大，且体积较大，不能兼顾高效率和低纹波的特性，因此现有的电源模块不能很好地满足电台供电的需求。
发明内容
为解决上述问题，本公开的目的是提供一种多路输出混合电源模块。
为了实现上述目的，本公开提供一种混合开关电源模块，包括：开关电源模块和线性降压模块，所述开关电源模块包括多路输出，所述线性降压模块与所述开关电源模块的一路或多路输出端连接，所述开关电源模块用于将第一电压降压为第二电压，所述线性降压模块用于将所述第二电压降压为第三电压，所述第一电压为所述开关电源模块的输入电压。
可选地，所述开关电源模块包括控制器、反馈环路、可控开关、变压器，所述变压器包括初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，所述第二次级绕组为多个，所述初级绕组与所述可控开关连接，所述控制器与所述可控开关和所述反馈环路连接，所述反馈环路与所述第一次级绕组的输出端连接，用于获取所述第一次级绕组的当前输出电压，所述控制器根据所述当前输出电压和所述第二电压的差值生成控制信号，用于控制所述可控开关的导通时长，使所述当前输出电压为所述第二电压；
所述控制器在控制所述第一次级绕组的当前输出电压为所述第二电压时，通过所述第二次级绕组将所述第一电压降低为对应的第二电压。
可选地，所述可控开关包括NMOS管M1，所述初级绕组的同名端、异名端分别与所述开关电源模块的输入正端和所述NMOS管M1的漏极连接，所述NMOS管M1的源极、栅极分别与所述开关电源模块的输入负端和所述控制器连接；
所述反馈环路包括第一电阻R1、第二电阻R2、基准电压源U2和光电隔离器U1，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2串联连接，所述第一电阻R1连接所述开关电源模块的输出正端，所述第二电阻R2连接所述开关电源模块的输出负端，所述基准电压源U2的参考端与所述第二电阻R2连接，所述基准电压源U2的阳极、阴极分别与所述开关电源模块的输出负端和所述光电隔离器U1的阴极连接，所述光电隔离器U1的阳极与所述开关电源模块的输出正端连接，所述光电隔离器U1的集电极、发射极分别与所述控制器和所述开关电源模块的输出负端连接。
可选地，所述控制器包括LM5022芯片，所述变压器包括辅助绕组，所述辅助绕组与所述LM5022芯片的VCC端连接，所述VCC端并联连接有若干电容。
可选地，所述线性降压模块包括滤波电路和线性降压器，所述滤波电路分别并联在所述线性降压器的输入端和输出端。
可选地，所述线性降压器包括固定输出降压器或输出可调降压器。
可选地，所述线性降压器包括TPS76701线性降压器、MIC5233线性降压器。
通过上述技术方案，包括：开关电源模块和线性降压模块，所述开关电源模块包括多路输出，所述线性降压模块与所述开关电源模块的一路或多路输出端连接，所述开关电源模块用于将第一电压降压为第二电压，所述线性降压模块用于将所述第二电压降压为第三电压，所述第一电压为所述开关电源模块的输入电压。
通过开关电源模块将第一电压降压为第二电压，目的是要利用开关电源模块转换效率高的特性，使得在将第一电压降压为第二电压的过程中减小损耗，用以提高电源模块的效率，其次，降压后的第二电压小于第一电压，在二次降压中，将第二电压作为线性降压模块的输入电压进行再次降压，减小了线性降压模块输入电压和输出电压之间的差值，以减小线性降压模块的损耗，更进一步地提高电源模块的效率，同时由于线性降压模块的低纹波特性，使得电源模块的输出也具备了低纹波的特性。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种多路输出混合电源模块的框图；
图2是根据一示例性实施例示出的本公开所述的开关电源模块的框图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种多路输出混合电源模块的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
为解决现有技术中电台供电的电源模块的转换效率和纹波不能兼顾的问题，本公开提供一种多路输出混合电源模块，通过开关电源模块将第一电压降压为第二电压，目的是要利用开关电源模块转换效率高的特性，使得在将第一电压降压为第二电压的过程中减小损耗，用以提高电源模块的效率，其次，降压后的第二电压小于第一电压，在二次降压中，将第二电压作为线性降压模块的输入电压进行再次降压，减小了线性降压模块输入电压和输出电压之间的差值，以减小线性降压模块的损耗，更进一步地提高电源模块的效率，同时由于线性降压模块的低纹波特性，使得电源模块的输出也具备了低纹波的特性。
下面通过具体的实施例对本公开的内容进行详细说明。
图1是根据一示例性实施例示出的一种多路输出混合电源模块的框图，如图1所示，该电源模块包括：开关电源模块和线性降压模块，该开关电源模块包括多路输出，该线性降压模块与该开关电源模块的一路或者多路输出端连接，该开关电源模块用于将第一电压降压为第二电压，该线性降压模块用于将该第二电压降压为第三电压，该第一电压为该开关电源模块的输入电压。
在本实施中，通过开关电源模块将第一电压降压为第二电压，目的是要利用开关电源模块转换效率高的特性，使得在将第一电压降压为第二电压的过程中减小损耗，用以提高电源模块的效率，其次，降压后的第二电压小于第一电压，在二次降压中，将第二电压作为线性降压模块的输入电压进行再次降压，减小了线性降压模块输入电压和输出电压之间的差值，以减小线性降压模块的损耗，更进一步地提高电源模块的效率，同时由于线性降压模块的低纹波特性，使得电源模块的输出也具备了低纹波的特性。
线性降压模块可与开关电源模块的多路输出端连接，用以实现电源模块的多路输出的功能，以满足电台对电源模块多路输出的需求。
如图2所示，该开关电源模块可包括控制器、反馈环路、可控开关、变压器，该变压器包括初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，该第二次级绕组为多个，该初级绕组与该可控开关连接，该控制器与该可控开关和该反馈环路连接，该反馈环路与该第一次级绕组的输出端连接，用于获取该第一次级绕组的当前输出电压，该控制器根据该当前输出电压和该第二电压的差值生成控制信号，用于控制该可控开关的导通时长，使该当前输出电压为该第二电压。
由于第一次级绕组和第二次级绕组的匝数和电压成正比的关系，因此，在控制器控制该第一次级绕组的当前输出电压为该第二电压时，通过该第二次级绕组将该第一电压降压为对应的第二电压。
继续参照图2，该可控开关可包括NMOS管M1，该初级绕组的同名端、异名端分别与该开关电源模块的输入正端和该NMOS管M1的漏极连接，该NMOS管M1的源极、栅极分别与该开关电源模块的输入负端和该控制器连接；该反馈环路包括第一电阻R1、第二电阻R2、基准电压源U2和光电隔离器U1，该第一电阻R1和该第二电阻R2串联连接，该第一电阻R1连接该开关电源模块的输出正端，该第二电阻R2连接该开关电源模块的输出负端，该基准电压源U2的参考端与该第二电阻R2连接，该基准电压源U2的阳极、阴极分别与该开关电源模块的输出负端和该光电隔离器U1的阴极连接，该光电隔离器U1的阳极与该开关电源模块的输出正端连接，该光电隔离器U1的集电极、发射极分别与该控制器和该开关电源模块的输出负端连接。
在图2中，NMOS管M1的栅极表示为G，源极表示为S，漏极表示为D，同名端和异名端为变压器相对的连接端，为便于区分变压器的两个连接端，图2中标示出了变压器的同名端，相应地，同一绕组的另一端即为变压器的异名端。
基准电压源U2用于获取第二电阻R2的端电压，并将第二电阻R2的端电压和基准电压源U2的参考端的基准电压进行比较，得到电压差，光电隔离器U1将该电压差反馈给控制器，控制器根据该电压差确定第二电压和当前输出电压的差值，以确定输出的控制信号。
可选地，参照图2，该线性降压模块包括滤波电路和线性降压器，该滤波电路分别并联在该线性降压器的输入端和输出端，分别用于滤除线性降压模块的输入端和输出端的噪声。
开关电源模块的输入端也可以连接有输入滤波电路，通过输入滤波电路滤除电源输入的噪声干扰，输入滤波电路可以包括共模电感、滤波器和差模电感等滤波元件，该输入滤波电路的输出端可连接有线性降压模块，通过线性降压模块对第一电压进行降压，并输出。
综上所述，该线性降压模块可与开关电源模块的一路或者多路输出端连接，也可以直接连接在开关电源模块的输入端，以满足设备对不同输入电源的需求。示例地，如图3所示，该混合电源模块可包括5路输出，混合电源模块的输入电压可以为9～18V，其中，1路输出通过线性降压模块连接在开关电源模块的输入端，该线性降压模块可包括MIC5233线性降压器，电阻R5和电阻R6是调压电阻，通过调节电阻R5和电阻R6可实现4V的输出。2路输出连接在第一次级绕组的输出端，3路输出、4路输出和5路输出通过线性降压模块分别连接在第二次级绕组的输出端。
其中，2路输出可以不接入线性降压模块，主要作用是通过反馈环路的调节作用，使当前输出电压稳定在第三电压，同时使3路输出、4路输出和5路输出中第二次级绕组的输出电压稳定在对应的第三电压。在2路输出中，输出的第三电压可包括8V，开关电源模块的控制器可包括LM5022芯片，该变压器包括辅助绕组，该辅助绕组与该LM5022芯片的VCC端连接，该VCC端并联连接有若干电容，电容C29、电容C31和电容C33，辅助绕组和电容C29、电容C31和电容C33的组合电路能够实现向LM5022芯片的VCC端提供稳定的供电电压。
LM5022芯片具有过流保护CS端、欠压保护UVLO端、软启动SS端等功能端，因此可以通过以上功能端设置相应的***电路，实现开关电源模块的过流保护、欠压保护以及软启动等功能，各功能电路的设计本公开对此不作详述。
在3路输出中，线性降压模块采用的是MIC5233线性降压器，MIC5233线性降压器是输出可调降压器，通过设置调压电阻R8和R9，可实现-8V的输出。
在4路输出和5路输出中，线性降压模块采用的是TPS76701线性降压器，TPS76701线性降压器是输出可调降压器，在4路输出中，通过调节调压电阻R3和R50，可实现5V的输出。在5路输出中，通过调节调压电阻R31和R51可实现3.3V的输出。
该混合电源模块还可以包括控制开关，通过控制开关可以控制混合电源处于正常工作状态或停止工作。控制开关的电路图如图3所示，以三极管Q1作为开关元件，三极管Q1的发射极接地，集电极连接LM5022芯片的欠压保护端UVLO。ON/OFF端为触发按钮，外部信号从ON/OFF端输入，例如在触发ON/OFF端使输入为高电平时，三极管Q1导通，欠压保护端UVLO接地，LM5022芯片无输出，则混合电源模块停止工作；在输入为低电平时，三极管Q1不导通，LM5022芯片正常工作，则混合电源模块为正常工作状态。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (7)
1.一种多路输出混合电源模块，其特征在于，包括：开关电源模块和线性降压模块，所述开关电源模块包括多路输出，所述线性降压模块与所述开关电源模块的一路或多路输出端连接，所述开关电源模块用于将第一电压降压为第二电压，所述线性降压模块用于将所述第二电压降压为第三电压，所述第一电压为所述开关电源模块的输入电压。
2.根据权利要求1所述的多路输出混合电源模块，其特征在于，所述开关电源模块包括控制器、反馈环路、可控开关、变压器，所述变压器包括初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，所述第二次级绕组为多个，所述初级绕组与所述可控开关连接，所述控制器与所述可控开关和所述反馈环路连接，所述反馈环路与所述第一次级绕组的输出端连接，用于获取所述第一次级绕组的当前输出电压，所述控制器根据所述当前输出电压和所述第二电压的差值生成控制信号，用于控制所述可控开关的导通时长，使所述当前输出电压为所述第二电压；
所述控制器在控制所述第一次级绕组的当前输出电压为所述第二电压时，通过所述第二次级绕组将所述第一电压降低为对应的第二电压。
3.根据权利要求2所述的多路输出混合电源模块，其特征在于，所述可控开关包括NMOS管M1，所述初级绕组的同名端、异名端分别与所述开关电源模块的输入正端和所述NMOS管M1的漏极连接，所述NMOS管M1的源极、栅极分别与所述开关电源模块的输入负端和所述控制器连接；
所述反馈环路包括第一电阻R1、第二电阻R2、基准电压源U2和光电隔离器U1，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2串联连接，所述第一电阻R1连接所述开关电源模块的输出正端，所述第二电阻R2连接所述开关电源模块的输出负端，所述基准电压源U2的参考端与所述第二电阻R2连接，所述基准电压源U2的阳极、阴极分别与所述开关电源模块的输出负端和所述光电隔离器U1的阴极连接，所述光电隔离器U1的阳极与所述开关电源模块的输出正端连接，所述光电隔离器U1的集电极、发射极分别与所述控制器和所述开关电源模块的输出负端连接。
4.根据权利要求3所述的多路输出混合电源模块，其特征在于，所述控制器包括LM5022芯片，所述变压器包括辅助绕组，所述辅助绕组与所述LM5022芯片的VCC端连接，所述VCC端并联连接有若干电容。
5.根据权利要求1所述的多路输出混合电源模块，其特征在于，所述线性降压模块包括滤波电路和线性降压器，所述滤波电路分别并联在所述线性降压器的输入端和输出端。
6.根据权利要求5所述的多路输出混合电源模块，其特征在于，所述线性降压器包括固定输出降压器或输出可调降压器。
7.根据权利要求6所述的多路输出混合电源模块，其特征在于，所述线性降压器包括TPS76701线性降压器、MIC5233线性降压器。
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