CN206673830U - 一种正负电源输出控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种正负电源输出控制装置，该装置包括DC‑DC电源模块，储能电感，储能放能电容，电容充放电方向控制双向二极管，正电源输出模块，负电源输出模块，直流电源模块。通过DC‑DC电源模块中的开关管的截止与导通来控制正负电源的输出，进而达到使用一个DC‑DC芯片即可同时实现正、负电源输出的目的。本实用新型的控制装置，其控制模式灵活简洁，降低了设计成本及电源功耗，具有较大的应用推广前景。

Description

一种正负电源输出控制装置

技术领域

本实用新型涉及电源输出领域，具体涉及一种正负电源输出控制装置。

背景技术

目前，一般现有的运放为了满足正常工作，减少工作异常现象，实现零输入零输出理想状态，要给运放提供正负电源。通常实现的方式有利用两组绕组输出的变压器整流后分别产生正负电源、利用两个DC-DC芯片分别实现正负电源、利用一个DC-DC芯片外加一个变压器产生正负电源、两组晶体管和电感产生正负电源。然而，上述设计方案的成本高，设计布局繁琐，功耗大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种正负电源输出控制装置，利用单个DC-DC电源芯片同时产生正负电压的电源输出，具有控制模式丰富灵活、简洁，降低设计成本及电源功耗等优点，满足开发人员的使用需求。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

一种正负电源输出控制装置，包括DC-DC电源模块2、储能电感L2、储能放能电容C8、电容充放电方向控制双向二极管D3、正电源输出模块3、负电源输出模块4、直流电源模块1；其中，所述直流电源模块1的输出端连接所述储能电感L2的输入端和所述DC-DC电源模块2的输入端，所述储能电感L2的输出端连接所述正电源输出模块3的输入端和所述储能放能电容C8的输入端以及所述DC-DC电源模块2的输入端，所述正电源输出模块3的输出端连接所述DC-DC 电源模块2的一个输入端和正电压输出电路，所述储能放能电容C8的输出端连接所述电容充放电方向控制双向二极管D3的输入端，所述电容充放电方向控制双向二极管D3的输出端连接所述储能放能电容C8的输入端和所述负电源输出模块4的输入端，所述负电源输出模块4的输出端连接所述电容充放电方向控制双向二极管D3的输入端和负电压输出电路，所述DC-DC电源模块2的输出端连接所述储能放能电容C8的输入端。

所述DC-DC电源模块2，包括DC-DC芯片IC1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第三电容C3、第五电容C5；其中，所述DC-DC芯片IC1的第四端口EN连接所述第一电阻R1，第五端口VCC连接所述直流电源模块1的输出端，第三端口FB作为反馈输入端连接所述第二电阻R2，第一端口LX连接所述储能放能电容C8，第二端口GND接地；所述第一电阻R1一端连接所述DC-DC芯片IC1 的第四端口EN，另一端连接所述直流电源模块1的输出端；所述第二电阻R2的一端连接所述DC-DC芯片IC1的第三端口FB，另一端连接所述正电源输出模块 3；所述第三电阻R3的一端连接所述第五电容C5，另一端接地；所述第五电容 C5的一端连接所述正电源输出模块3，另一端连接所述第三电阻R3；所述第三电容C3一端连接所述直流电源模块1，另一端接地。

所述直流电源模块1，包括直流电源+VCC,第一电感L1，第一电容C1，第二电容C2；所述第一电感L1的一端连接所述直流电源+VCC,另一端连接所述第二电容C2；所述第一电容C1的一端连接所述直流电源+VCC，另一端接地；所述第二电容C2的一端连接所述第一电感L1，另一端接地。

所述负电源输出模块4，包括第九电容C9，第十电容C10，稳压管ZW1，第五电阻R5，第六电阻R6；所述第六电阻R6与所述稳压管ZW1、所述第十电容 C10并联后一端连接所述第五电阻R5，另一端接地；所述第五电阻R5一端连接并联后的第六电阻R6、稳压管ZW1和第十电容C10，另一端与所述第九电容并联后连接所述电容充放电方向控制双向二极管D3，所述第九电容C9的一端接地，另一端与所述第五电阻并联后连接所述电容充放电方向控制双向二极管D3。

所述正电源输出模块3包括单向二极管D1，保险丝L105，第四电阻R4，第六电容C6，第七电容C7，第十一电容C11，第十二电容C12；所述单向二极管 D1的一端连接所述储能电感L2，另一端连接所述保险丝L105；所述保险丝L105 的一端连接所述单向二极管D1和所述第七电容C7，另一端连接正电压输出；所述第六电容C6的一端连接所述DC-DC电源模块2的第五电容C5和第二电阻R2，另一端接地；所述第七电容C7的一端连接所述保险丝L105，另一端连接所述电容充放电方向控制双向二极管D3；所述第十一电容C11的一端连接正电压输出，另一端连接所述稳压管ZW1；所述第十二电容C12的一端连接正电压输出，另一端连接所述第六电阻R6；所述第四电阻R4的一端连接所述正电压输出，另一端连接所述第六电阻R6。

所述电容充放电方向控制为双向二极管。

所述DC-DC芯片IC1中开关管的导通截止状态控制正负电源输出；

开关管截止时，所述直流电源模块1通过所述储能电感L2连接到所述正电源输出模块3形成正电源回路输出正电压并对所述第十一电容C11进行充电储能，同时，所述直流电源模块1通过所述储能电感L2连接到所述储能放能电容 C8和所述电容充放电方向控制双向二极管D3对储能放能电容C8进行充电储能，另外，所述第九电容C9接地并连接负电压输出后放电可维持负电压输出；

开关管导通时，所述储能放能电容C8通过开关管接地连接所述电容充放电方向控制双向二极管D3和所述负电源输出模块4形成负电源回路输出负电压并对所述第九电容C9进行充电储能，同时，所述直流电源模块1通过所述储能电感L2连接到所述DC-DC电源模块2接地后形成回路对储能电感L2进行充电储能，另外，所述第十一电容C11接地并连接正电压输出后放电维持正电压输出；

所述DC-DC芯片IC1中的开关管截止时，正电压输出由所述直流电源模块1 连接所述储能电感L2、所述单向二极管D1和所述保险丝L105形成回路提供，此时负电压输出由所述第九电容C9放电支持；所述DC-DC芯片IC1中的开关管导通时，负电压输出由所述储能放能电容C8通过开关管导通接地后连接所述电容充放电双向二极管D3和所述第五电阻R5放电提供，此时正电压输出由所述第十一电容C11放电支持；这样能够实现同时输出正负电压。

所述正电源输出模块3中输出的正电压值被实时采样反馈至所述DC-DC芯片IC1中，当正电压值超过DC-DC芯片IC1内部基准电压时，所述DC-DC芯片IC1中的开关管即从截止转态转换成导通状态；当正电压值低于DC-DC芯片IC1 内部基准电压时，所述DC-DC芯片IC1中的开关管则从导通状态转换成截止状态。

所述正电压输出值通过所述第二电阻R2、第三电阻R3调整，所述负电压输出值通过所述稳压管ZW1调整。

本实用新型所述的一种正负电源输出控制装置，其工作过程如下：

利用DC-DC芯片IC1中开关管的导通截止状态控制正负电源输出：

开关管截止时，直流电源模块1通过第十一电容C11进行充电储能，同时，直流电源模块1通过储能电感L2连接到储能放能电容C8和电容充放电方向控制双向二极管D3对储能放能电容C8进行充电储能，另外，第九电容C9接地并连接负电压输出后放电能够维持负电压输出；

开关管导通时，储能放能电容C8通过开关管接地连接电容充放电方向控制双向二极管D3和负电源输出模块4形成负电源回路输出负电压并对第九电容C9 进行充电储能，同时，直流电源模块1通过储能电感L2连接到DC-DC电源模块2接地后形成回路对储能电感L2进行充电储能，另外，第十一电容C11接地并连接正电压输出后放电维持正电压输出。

所述DC-DC芯片IC1中的开关管截止时，正电压输出由所述直流电源模块1连接所述储能电感L2、单向二极管D1和保险丝L105形成回路提供，此时负电压输出由所述第九电容C9放电支持；所述DC-DC芯片IC1中的开关管导通时，负电压输出由所述储能放能电容C8通过开关管导通接地后连接所述电容充放电双向二极管D3和第五电阻R5放电提供，此时正电压输出由所述第十一电容C11放电支持；这样能够实现同时输出正负电压。

所述DC-DC芯片(IC1)实时采样反馈正电源输出模块(3)中输出的正电压值，当正电压值超过DC-DC芯片IC1内部基准电压时，所述DC-DC芯片IC1中的开关管即从截止转态转换成导通状态；当正电压值低于DC-DC芯片IC1内部基准电压时，所述DC-DC芯片IC1中的开关管则从导通状态转换成截止状态。

所述正电压输出的设定值通过第二电阻R2、第三电阻R3调整，所述负电压输出值通过稳压管ZW1调整。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、本实用新型所述一种正负电源输出控制装置中只需一个DC-DC芯片即可实现正、负双电源同时输出，转换时间为4-20微妙。转换速度快，降低电路设计难度和成本，同时也降低电源功耗，减少电磁干扰；更能够满足开发人员的使用需求。

2、本实用新型所述一种正负电源输出控制装置中输出的正负电压既能做到对称输出，也能做到不对称输出。

3、本实用新型一种正负电源输出控制装置中正电压输出采用采样反馈控制，控制模式灵活简洁，并且具备3-50V范围的正常工作输入电压。

4、本实用新型一种正负电源输出控制装置中拓展了一种全新的方式：共用一个DC-DC电源模块，并结合电容、电感等元器件产生正负电压，可以延伸拓展到：共用一个DC-DC电源模块外加其它电路实现方波，正弦波，锯齿波，定时器等功能。

附图说明

图1为所述一种正负电源输出控制装置的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1，一种正负电源输出控制装置，包括：直流电源模块1，DC-DC电源模块2，储能电感L2，储能放能电容C8，电容充放电方向控制双向二极管D3，正电源输出模块3，负电源输出模块4。

所述直流电源模块1的输出端连接所述储能电感L2的输入端和所述DC-DC 电源模块2的输入端，所述储能电感L2的输出端连接所述正电源输出模块3的输入端和所述储能放能电容C8的输入端以及所述DC-DC电源模块2的输入端，所述正电源输出模块3的输出端连接所述DC-DC电源模块2的一个输入端和正电压输出电路，所述储能放能电容C8的输出端连接所述电容充放电方向控制双向二极管D3的输入端，所述电容充放电方向控制双向二极管D3的输出端连接所述储能放能电容C8的输入端和所述负电源输出模块4的输入端，所述负电源输出模块4的输出端连接所述电容充放电方向控制双向二极管D3的输入端和负电压输出电路，所述DC-DC电源模块2的输出端连接所述储能放能电容C8的输入端。

所述DC-DC电源模块2包括DC-DC芯片IC1，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第三电容C3，第五电容C5；所述DC-DC芯片IC1的第四端口EN连接所述第一电阻R1，第五端口VCC连接所述直流电源模块1的输出端，第三端口FB作为反馈输入端连接所述第二电阻R2，第一端口LX连接所述储能放能电容C8，第二端口GND接地；所述第一电阻R1一端连接所述DC-DC芯片IC1的第四端口EN，另一端连接所述直流电源模块1的输出端；所述第二电阻R2的一端连接所述DC-DC芯片IC1的第三端口FB，另一端连接所述正电源输出模块3；所述第三电阻R3的一端连接所述第五电容C5，另一端接地；所述第五电容C5 的一端连接所述正电源输出模块3，另一端连接所述第三电阻R3；所述第三电容C3一端连接所述直流电源模块1，另一端接地。

所述直流电源模块1包括直流电源+VCC,第一电感L1，第一电容C1，第二电容C2；所述第一电感L1的一端连接所述直流电源+VCC,另一端连接所述第二电容C2；所述第一电容C1的一端连接所述直流电源+VCC，另一端接地；所述第二电容C2的一端连接所述第一电感L1，另一端接地。

所述正电源输出模块3包括单向二极管D1，保险丝L105，第四电阻R4，第六电容C6，第七电容C7，第十一电容C11，第十二电容C12；所述单向二极管 D1的一端连接所述储能电感L2，另一端连接所述保险丝L105；所述保险丝L105 的一端连接所述单向二极管D1和所述第七电容C7，另一端连接正电压输出；所述第六电容C6的一端连接所述DC-DC电源模块2的第五电容C5和第二电阻R2，另一端接地；所述第七电容C7的一端连接所述保险丝L105，另一端连接所述电容充放电方向控制双向二极管D3；所述第十一电容C11的一端连接正电压输出，另一端连接所述稳压管ZW1；所述第十二电容C12的一端连接正电压输出，另一端连接所述第六电阻R6；所述第四电阻R4的一端连接所述正电压输出，另一端连接所述第六电阻R6。

所述负电源输出模块4包括第九电容C9，第十电容C10，稳压管ZW1，第五电阻R5，第六电阻R6；所述第六电阻R6与所述稳压管ZW1、所述第十电容C10 并联后一端连接所述第五电阻R5，另一端接地；所述第五电阻R5一端连接并联后的第六电阻R6、稳压管ZW1和第十电容C10，另一端与所述第九电容并联后连接所述电容充放电方向控制双向二极管D3，所述第九电容C9的一端接地，另一端与所述第五电阻并联后连接所述电容充放电方向控制双向二极管D3。

图1所示的一种正负电源输出控制装置，所述直流电源模块1的直流电压 +VCC输入范围为3-50V，为DC-DC电源模块2提供工作电压。所述DC-DC电源模块2中DC-DC芯片IC1中的开关管的截止导通状态来控制正负电源输出。本实用新型如附图所示装置的具体工作如下：所述第一电阻R1连接所述第一电感 L1，所述直流电压+VCC为所述DC-DC电源模块2提供工作电压，此时所述DC-DC 芯片IC1中的开关管处于截止状态，所述直流电压+VCC通过所述第一电感L1、储能电感L2、单向二极管D1、保险丝L105回路输出正电压；同时，所述直流电压+VCC通过所述第一电感L1、储能电感L2、储能放能电容C8、电容充放电方向控制双向二极管D3以及接地这一回路对储能放能电容C8进行充电储能；所述直流电压+VCC通过所述第一电感L1、储能电感L2、单向二极管D1、保险丝L105和所述第十一电容C11接地后对所述第十一电容C11充电储能；另外，所述第九电容C9接地并连接负电压输出后放电可提供负电压输出；所述直流电压+VCC通过所述第一电感L1、储能电感L2、单向二极管D1、第二电阻R2、DC-DC 芯片IC1的第三端口FB回路对实时输出正电压进行采样后与DC-DC芯片IC1内部基准电压进行比较，当正电压输出超过基准电压时，所述DC-DC芯片IC1内的开关管由截止状态转换成导通状态，此时所述储能放能电容C8由于所述的开关管导通接地，并通过所述并联后的第九电容C9、第十电容C10、稳压管ZW1、第六电阻R6等连接所述第五电阻R5、以及电容充放电方向控制双向二极管D3 这一回路放电输出负电压并对所述第九电容C9充电储能；同时所述直流电压 +VCC通过所述第一电感L1、储能电感L2连接到所述DC-DC芯片IC1的第一端口LX接地回路对所述储能电感L2进行充电储能，另外所述第十一电容C11接地连接正电压输出后进行放电维持正电压输出。当正电压低于DC-DC芯片IC1 内部基准电压时，所述DC-DC芯片IC1内的开关管由导通状态转换成截止状态，电路***如此循环工作，做到只用一个DC-DC芯片实现同时输出正负电压。其中，所述正电压输出值由所述第二电阻R2、第三电阻R3以及所述DC-DC芯片 IC1内部基准电压决定，U_out+表示输出的正电压值，R₂和R₃分别表示第二电阻和第三电阻的电阻值，U_FB表示DC-DC芯片IC1的内部电压值，根据公式U_out+＝U_FB(R₂+ R₃)/R₃，可调整第二电阻和第三电阻的大小来选择所需的正电压值；所述负电压输出值由所述稳压管ZW1决定，负电压输出值等于稳压管ZW1的电压值。通过调整所述第二电阻R2、第三电阻R3、稳压管ZW1既可使正负电压做到对称输出，也可做到不对称输出。

所述的一种正负电源输出控制装置利用所述DC-DC芯片IC1中开关管的导通截止状态来控制正负电源输出：开关管截止时，所述直流电源模块1通过所述储能电感L2连接到所述正电源输出模块3形成正电源回路输出正电压并对所述第十一电容C11进行充电储能，同时，所述直流电源模块1通过所述储能电感L2连接到所述储能放能电容C8和所述电容充放电方向控制双向二极管D3对储能放能电容C8进行充电储能，另外，所述第九电容C9接地并连接负电压输出后放电可维持负电压输出。所述正电源输出模块3中输出的正电压值被实时采样反馈至所述DC-DC芯片IC1中，当正电压值超过DC-DC芯片IC1内部基准电压时，所述DC-DC芯片IC1中的开关管即从截止转态转换成导通状态。开关管导通时，所述储能放能电容C8通过开关管接地连接所述电容充放电方向控制双向二极管D3和所述负电源输出模块4形成负电源回路输出负电压并对所述第九电容C9进行充电储能，同时，所述直流电源模块1通过所述储能电感L2连接到所述DC-DC电源模块2接地后形成回路对储能电感L2进行充电储能，另外，所述第十一电容C11接地并连接正电压输出后放电维持正电压输出。当正电压低于DC-DC芯片IC1内部基准电压时，所述DC-DC芯片IC1内的开关管由导通状态转换成截止状态，电路***如此循环工作，做到只用一个DC-DC芯片实现同时输出正负电压。

所述DC-DC芯片IC1中的开关管截止时，正电压输出由所述直流电源模块1 连接所述储能电感L2、所述单向二极管D1和所述保险丝L105形成回路提供，此时负电压输出由所述第九电容C9放电支持；所述DC-DC芯片IC1中的开关管导通时，负电压输出由所述储能放能电容C8通过开关管导通接地后连接所述电容充放电双向二极管D3和所述第五电阻R5放电提供，此时正电压输出由所述第十一电容C11放电支持。

所述正电压输出值通过所述第二电阻R2、第三电阻R3调整，所述负电压输出值通过所述稳压管ZW1调整。通过调整所述第二电阻R2、第三电阻R3、稳压管ZW1既可使正负电压做到对称输出，也可做到不对称输出。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种正负电源输出控制装置，其特征在于：包括直流电源模块(1)、DC-DC电源模块(2)、储能电感(L2)、储能放能电容(C8)、电容充放电方向控制双向二极管(D3)、正电源输出模块(3)、负电源输出模块(4)；其中

所述直流电源模块(1)的输出端连接所述储能电感(L2)的输入端和所述DC-DC电源模块(2)的输入端，所述储能电感(L2)的输出端连接所述正电源输出模块(3)的输入端和所述储能放能电容(C8)的输入端以及所述DC-DC电源模块(2)的输入端，所述正电源输出模块(3)的输出端连接所述DC-DC电源模块(2)的一个输入端和正电压输出电路，所述储能放能电容(C8)的输出端连接所述电容充放电方向控制双向二极管(D3)的输入端，所述电容充放电方向控制双向二极管(D3)的输出端连接所述储能放能电容(C8)的输入端和所述负电源输出模块(4)的输入端，所述负电源输出模块(4)的输出端连接所述电容充放电方向控制双向二极管(D3)的输入端和负电压输出电路，所述DC-DC电源模块(2)的输出端连接所述储能放能电容(C8)的输入端。

2.根据权利要求1所述正负电源输出控制装置，其特征在于：所述DC-DC电源模块(2)包括DC-DC芯片(IC1)，第一电阻(R1)，第二电阻(R2)，第三电阻(R3)，第三电容(C3)，第五电容(C5)；所述DC-DC芯片(IC1)的第四端口(EN)连接所述第一电阻(R1)，第五端口(VCC)连接所述直流电源模块(1)的输出端，第三端口(FB)作为反馈输入端连接所述第二电阻(R2)，第一端口(LX)连接所述储能放能电容(C8)，第二端口(GND)接地；所述第一电阻(R1)一端连接所述DC-DC芯片(IC1)的第四端口(EN)，另一端连接所述直流电源模块(1)的输出端；所述第二电阻(R2)的一端连接所述DC-DC芯片(IC1)的第三端口(FB)，另一端连接所述正电源输出模块(3)；所述第三电阻(R3)的一端连接所述第五电容(C5)，另一端接地；所述第五电容(C5)的一端连接所述正电源输出模块(3)，另一端连接所述第三电阻(R3)；所述第三电容(C3)一端连接所述直流电源模块(1)，另一端接地。

3.根据权利要求1所述正负电源输出控制装置，其特征在于：所述直流电源模块(1)包括直流电源(+VCC),第一电感(L1)，第一电容(C1)，第二电容(C2)；所述第一电感(L1)的一端连接所述直流电源(+VCC),另一端连接所述第二电容(C2)；所述第一电容(C1)的一端连接所述直流电源(+VCC)，另一端接地；所述第二电容(C2)的一端连接所述第一电感(L1)，另一端接地。

4.根据权利要求1所述正负电源输出控制装置，其特征在于：所述负电源输出模块(4)包括第九电容(C9)，第十电容(C10)，稳压管(ZW1)，第五电阻(R5)，第六电阻(R6)；所述第六电阻(R6)与所述稳压管(ZW1)、所述第十电容(C10)并联后一端连接所述第五电阻(R5)，另一端接地；所述第五电阻(R5)一端连接并联后的第六电阻(R6)、稳压管(ZW1)和第十电容(C10)，另一端与所述第九电容(C9)并联后连接所述电容充放电方向控制双向二极管(D3)，所述第九电容(C9)的一端接地，另一端与所述第五电阻(R5)并联后连接所述电容充放电方向控制双向二极管(D3)。

5.根据权利要求4所述正负电源输出控制装置，其特征在于：所述正电源输出模块(3)包括单向二极管(D1)，保险丝(L105)，第四电阻(R4)，第六电容(C6)，第七电容(C7)，第十一电容(C11)，第十二电容(C12)；所述单向二极管(D1)的一端连接所述储能电感(L2)，另一端连接所述保险丝(L105)；所述保险丝(L105)的一端连接所述单向二极管(D1)和所述第七电容(C7)，另一端连接正电压输出；所述第六电容(C6)的一端连接所述DC-DC电源模块(2)的第五电容(C5)和第二电阻(R2)，另一端接地；所述第七电容(C7)的一端连接所述保险丝(L105)，另一端连接所述电容充放电方向控制双向二极管(D3)；所述第十一电容(C11)的一端连接正电压输出，另一端连接所述稳压管(ZW1)；所述第十二电容(C12)的一端连接正电压输出，另一端连接所述第六电阻(R6)；所述第四电阻(R4)的一端连接所述正电压输出，另一端连接所述第六电阻(R6)。

6.根据权利要求1所述正负电源输出控制装置，其特征在于：所述电容充放电方向控制为双向二极管。