CN202306199U - 数字电源及线路板 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种数字电源及线路板，该数字电源包括：脉冲宽度调制PWM控制单元，以及一个或多个驱动单元，驱动单元和PWM控制单元相连接，其中，PWM控制单元，用于对输入的信号进行处理，并将处理后获得的数字信号输出到该驱动单元；驱动单元，用于根据PWM控制单元处理后的数字信号驱动场效应晶体管，通过本实用新型，使数字电源具有更小的体积和更低的成本，以及降低了数字电源的使用门坎。

Description

数字电源及线路板
技术领域
本实用新型涉及电源控制领域，具体而言，涉及一种数字电源及线路板。
背景技术
当前，电源技术大多采用模拟信号控制技术来实现，模拟信号控制的优点是：线路简单，输出稳定，成本低，而存在的缺点是：不能灵活控制，效率低。数字电源具有在线可编程能力、操作精度高和可靠性稳定、处理效率高等优点，但是目前实现的成本较高，且针对不同的应用场合需要对数字电源内部的电路进行相应的PCB布局布线，因而造成数字电源的成本高，以及使用门坎高的问题。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种数字电源及线路板，以解决现有技术中数字电源成本高，以及使用门坎高的问题。
根据本实用新型的一方面，提供了一种数字电源，该数字电源包括：脉冲宽度调制PWM控制单元，以及一个或多个驱动单元，所述驱动单元和所述PWM控制单元相连接，其中，所述PWM控制单元，用于对输入的信号进行处理，并将处理后获得的数字信号输出到所述驱动单元；所述驱动单元，用于根据所述PWM控制单元处理后的数字信号驱动场效应晶体管。
优选地，所述PWM控制单元包括：模数转换器，用于将采样到的输出模拟电压信号转换为数字信号；存储器，用于存储算法；接口，用于提供外部装置与所述数字电源连接的接口，所述接口还用于接收对所述存储器所存储的算法所进行的编辑；控制器，用于根据所述存储器中的算法对所述数字信号进行处理。
优选地，所述驱动单元包括：金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET驱动器。
优选地，所述MOSFET驱动器用于提供一路或多路电压输出，所述一路或多路电压输出能够被预先配置。
优选地，所述接口为电源输入输出接口和/或串行接口。
优选地，所述电源输入输出接口，用于连接电路***中需要进行电压转换的电源和转换后需要得到的电源。
优选地，所述串行接口为：12C接口、PMBUS接口或者GPIO接口。
优选地，所述PWM控制单元还包括：补偿器，用于根据数字信号的各参数补偿值对所述算法中所使用的各参数进行补偿。
优选地，所述数字电源集成在一个模块中。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种线路板，该线路板包括上述任一项所述的数字电源。
通过本实用新型，采用的数字电源包括：PWM控制单元和驱动单元，可以把数字电源模块内的PCB布局布线固定下来，该数字电源将PWM控制单元与驱动单元集成在一个数字电源模块内，做成一个一体化的数字电源模块，使用时安装在线路板上，不需要关注数字电源内部的电路PCB布局布线，与现有的数字电源相比，具有更好的优势，使数字电源方便地适用于各种不同的应用场合，降低了数字电源的使用门坎。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是根据本实用新型实施例的数字电源的结构框图；
图2是根据本实用新型优选实施例的数字电源的结构框图；
图3是根据本实用新型实施例的线路板的结构框图；
图4是根据本实用新型优选实施例的数字电源模块的结构框图；以及
图5是根据本实用新型优选实施例的PWM控制单元的内部结构框图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实施例中提供了一种数字电源，图1是根据本实用新型实施例的数字电源的结构框图，如图1所示，该数字电源10包括：脉冲宽度调制PWM控制单元12，以及一个或多个驱动单元14，该驱动单元14和该PWM控制单元12相连接，该下面对该数字电源进行说明。
PWM控制单元12，用于对输入的信号进行处理，并将处理后获得的数字信号输出到驱动单元14；
驱动单元14，用于根据该PWM控制单元12处理后的数字信号驱动场效应晶体管。
通过上述数字电源，采用脉冲宽度调制PWM控制单元与驱动单元的集成，PWM控制单元对数字信号进行处理，只要对该PWM控制单元中的算法进行编辑即可。优选地，在实施时一个较优的方法，即本实施例及以下优选实施方式中提到的数字电源可以集成在一个模块上，集成为一个具有输入、输出及控制管脚的整体化的数字电源模块，使用时只需要把模块按其封装形式安装在线路板上，不需要对数字电源内部的电路进行PCB布局布线，便可以在许多不同的模式和不同的应用场合使用同一个模块。
图2是根据本实用新型优选实施例的数字电源的结构框图，如图2所示，该数字电源10包括：PWM控制单元12，以及一个或多个驱动单元14，该驱动单元14和该PWM控制单元12相连接其中，该PWM控制单元12包括：模数转换器122、存储器124、接口126和控制器128，下面对该数字电源内的PWM控制单元内的各模块进行说明。该PWM控制单元12包括：
模数转换器122，用于将采样到的输出模拟电压信号转换为数字信号；存储器124，用于存储算法；接口126，用于提供外部装置与该数字电源连接的接口，该接口还用于接收对该存储器124所存储的算法所进行的编辑；控制器128，用于根据该存储器124中的算法对该数字信号进行处理。
通过在PWM控制单元内设置模数转换器122、存储器124、接口126及控制器128，使用存储器124和接口126可以方便的对算法进行编辑，编辑算法的方式还可以是数字电源使用接口126与外部装置来实施，例如，该外部装置可以为MCU，用于根据数字电源的需要对算法进行在线编辑。根据上述算法，控制器128对该数字信号进行处理，通过接口输出到驱动单元14，实现灵活的配置输出控制。
优选地，该驱动单元14可以包括：金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET驱动器。
在使用该驱动器时，比较优地，可以根据用户需要提供一路或者多路电压的输出，其中，该一路或多路电压输出能够被预先配置，即用户可以根据自己的需要灵活进行配置输出电压的等级。
在实施时，使用电源输入输出接口和/或串行接口作为接口126。其中，串行接口为I2C接口、PMBUS接口、GPIO接口等串行接口。
优选地，该PWM控制单元12还包括：补偿器120(图2中的虚线表示该模块是优选地)，用于根据数字信号的各参数补偿值对该算法中所使用的各参数进行补偿，以提高输出电源的精度。例如，误差信号，驱动级所需的脉宽，驱动优化输出的延迟值，环路补偿参数等。
在本实施例中还提供了一种线路板，图3是根据本实用新型实施例的线路板的结构框图，如图3所示，该线路板20包括上述任一项的数字电源10。
下面结合优选实施例进行说明，该优选实施例结合了上述实施例及优选实施方式。
图4是根据本实用新型优选实施例的数字电源模块的结构框图，如图4所示，该数字电源模块包括：微处理器(Micro Control Unit，简称为MCU)，用于上电时对数字电源模块进行在线编程，该MCU可以根据需要选择放在数字模块里面，也可以选择与数字模块独立。产生控制信号的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation简称为PWM)控制单元；与控制信号相连的驱动单元和整个数字电源模块对外的控制接口和输入输出接口，其中，该控制接口可以根据具体情况进行设置，例如，该控制接口用于转接一个PC机，或者连接一个MCU。把这种数字电源做成一个具有输入、输出及控制管脚的小型模块，方便地安装在用户板上，按照用户需要灵活配置，以实现可编程电压输出。
图5是根据本实用新型优选实施例的PWM控制单元的内部结构框图，如图5所示。该PWM控制单元采用模数转换器将采样的输出电压信号转换为数字信号。程序存储器存储了微处理器的控制运算算法，用于执行一系列基于模数转换器输出值的计算。这些计算的结果是一些参数，例如误差信号，驱动级所需的脉宽，针对各种驱动输出优化的延迟值，以及环路补偿参数。数字***中外部环路不再需要补偿元件。生产过程中，参数的比较参考值，例如输出电压、输出电流、温度限定值存储在非易失性存储器里，或者在***启动时可以下载到数据存储器中。
数字电源模块预留串行接口(例如，I2C接口、电源管理总线PMBUS接口、通用输入输出(General Purpose Input Output，简称为GPIO))，PWM控制单元通过串行接口与PC机相连，用于实现PC机对PWM控制单元进行在线编程或者PC机与PWM控制单元之间的通讯，通过I2C接口、PMBUS接口、GPIO接口或者其它串行接口与MCU相连，用于实现MCU对PWM控制单元进行在线编程或者MCU与PWM控制单元之间的通讯，以实现灵活的***级控制和诊断。PC机和MCU在开发的初期需要使用到，用于在线对数字电源模块进行编程，开发成熟之后，可以把数字电源需要的参数直接烧录到电源模块的存储器中，每次上电时电源模块按照预先烧录好的参数进行输出。
较优地，驱动单元采用金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semicondutor Field-EffectTransistor，简称为MOSFET)驱动器，可以很方便地与PWM控制单元相连，根据用户需要进行在线编程，提供一路或者更多路电压输出，每路输出可以根据用户需要灵活配置输出的电压等级。
输入接口主要是输入需要进行电源转换的电压。输出接口用于输出用户需要的各种不同的电压等级。它可以根据用户需要编程为输出一路或者多路输出。
本优选实施例可以灵活控制开启每一路的电源输出或者关断电源输出。每一路输出电源的开启时间和关断时间可调，用于实现同一电源模块不同路输出的上、下电时序控制。
数字电源的PCB布局布线设计需要使开关节点的面积选择合适、减小门驱动电路的回流路径、减小闭合环路的回流路径、干净的反馈环路以及合适的地平面，才能使数字电源正常工作。
通过上述优选实施例把数字电源模块内的PCB布局布线固定下来，做成一个整体化的数字电源模块，可以让使用者不需要关注数字电源模块内的布局布线便可以在不同的使用场合方便自如地对数字电源模块进行应用，降低了数字电源的使用门坎。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的电路装置来实现，它们可以集中在单个的电路装置上，或者分布在多个电路装置上。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数字电源，其特征在于包括：脉冲宽度调制PWM控制单元，以及一个或多个驱动单元，所述驱动单元和所述PWM控制单元相连接，其中，
所述PWM控制单元，用于对输入的信号进行处理，并将处理后获得的数字信号输出到所述驱动单元；
所述驱动单元，用于根据所述PWM控制单元处理后的数字信号驱动场效应晶体管。
2.根据权利要求1所述的数字电源，其特征在于，所述PWM包括：
模数转换器，用于将采样到的输出模拟电压信号转换为数字信号；
存储器，用于存储算法；
接口，用于提供外部装置与所述数字电源连接的接口，所述接口还用于接收对所述存储器所存储的算法所进行的编辑；
控制器，用于根据所述存储器中的算法对所述数字信号进行处理。
3.根据权利要求1所述的数字电源，其特征在于，所述驱动单元包括：金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET驱动器。
4.根据权利要求3所述的数字电源，其特征在于，所述MOSFET驱动器用于提供一路或多路电压输出，所述一路或多路电压输出能够被预先配置。
5.根据权利要求2所述的数字电源，其特征在于，所述接口为电源输入输出接口和/或串行接口。
6.根据权利要求5所述的数字电源，其特征在于，所述电源输入输出接口，用于连接电路***中需要进行电压转换的电源和转换后需要得到的电源。
7.根据权利要求5所述的数字电源，其特征在于，所述串行接口为：12C接口、PMBUS接口或者GPIO接口。
8.根据权利要求1所述的数字电源，其特征在于，所述PWM控制单元还包括：补偿器，用于根据数字信号的各参数补偿值对所述算法中所使用的各参数进行补偿。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的数字电源，其特征在于，所述数字电源集成在一个模块中。
10.一种线路板，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的数字电源。
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