一种高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开一种高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路，其中：电源去耦转换模块把工业现场的交流电转换成低压直流电，并在输出端上串联一个厄流圈以消除300KHz左右的开关频率对标签读写信号的干扰；高精度两级稳压模块能保证RFID集成芯片的供电效果；降压调整模块在提供给后续模块所需输入电压电流的同时能降低压降在电路板上的热效应；瞬态大电流模块的大容量储能电容提供了RFID功放所需的瞬态大电流而不急剧拉低电压值；稳态直流模块提供事务控制器的电源；低压微电流模块提供给高频开关电源。本发明使所有的电源噪声都归集到电源去耦转换的输出端，屏蔽了RFID读写器所需的各级电源的相互影响，实现了松耦合。
【专利说明】一种高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源系统的设计，尤其涉及一种高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路。
【背景技术】
[0002]随着物联网在智能电网、智能交通、智能物流和生态监视等国民工业方方面面的大量应用，UHF频段的RFID技术更是发展迅速，它是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID系统由标签、读写器和天线3个部分组成，其中RFID读写器是整个RFID系统的核心。RFID读写器涉及多级电压且对电源都有着极为苛刻的要求，它的发送电路需要把射频信号放大输出，功放的开启需要瞬间拉出大电流，特别容易引起供电电源的波动；它的接收电路需要屏蔽电源噪声的影响；因为业务的需要它往往还要给出低压微电流。以上多个等级的电压容易互相影响，导致RFID读写器工作不稳定。追根溯源，高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路才能解决RFID读写器的供电问题。
[0003]经检索，中国发明专利申请号为201010237077.2，专利名称为:多级电源。该专利提供了一种多级电源:“根据本发明的一个方面的一种多级电源可以包括:电压转换器电路部分，其包括在输入端和输出端之间串联连接的多个第一至第nDC/DC转换器，以便向其中具有多个LED的LED阵列提供DC驱动电压；电压检测部分，用于检测来自所述电压转换器电路部分的输出电压；以及，PWM控制部分，用于基于来自所述电压检测部分的第一检测电压、通过检测流过所述LED阵列的电流而获得的第二检测电压和通过检测流过所述第ηDC/DC转换器的内部开关的电流波形而获得的第三检测电压来产生PWM控制信号，并且向所述第一至第n DC/DC转换器的每一个提供所述PWM控制信号。”
[0004]上述专利与本发明的技术要点比较:
[0005]1.多级电压产生方式:该发明输入端和输出端之间串联连接多个DC/DC转换器，虽然可以提供多级电源，但是后一级的电压功率输出都会影响前一级的电压稳定性。本发明最终所需的各级电压把所需功率产生的电压噪声都归集到电源去耦转换的输出端，屏蔽了 RFID读写器所需的各级电源的相互影响，实现了松耦合。
[0006]2.电压检测控制:该发明通过多级检测电压来产生PWM控制信号，最终用PWM波实现多级电源的供给。本发明通过闭环反馈，引入PI控制，保证迅速响应后续电压对电流的需求。
[0007]中国发明专利申请号为:200610062094.0，名称为:移动终端及其电源管理方法，该发明涉及一种移动终端及其电源管理方法:“上述方法包括以下步骤:根据移动终端中各通信模块和功能模块的功耗水平将电源电量分成多个级别；对应每个级别分别设置一电阈值；判断移动终端的电源电量是否低于上述设置的任意一个电阈值，若低于则根据优先级关闭相应的通信模块或功能模块；上述移动终端包括CPU，分别和CPU连接的多个通信模块和功能模块、电源模块、电源检测模块、用于将上述多个通信模块和功能模块分成多个级别，并对应每一级别设置一电阈值的多级电源管理模块。由于本发明移动终端及其电源管理方法通过将根据通信模块或功能模块功耗水平将电源电量划分成多个级别，并分级进行电阈值对比关闭处理，可实现有效利用电池电量。”
[0008]上述专利与本发明的技术要点比较:
[0009]优先级设定:该发明根据各通信模块和功能模块的功耗高低决定了电压低于设定阀值时各模块的关闭顺序。本发明的供电要求必须满足相应模块的功耗需求，但必须隔离各模块之间用电时的功率互相影响。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是针对RFID读写器的供电存在多级电压互相干扰，瞬态大电流影响供电稳定性的缺陷，提供了一种高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路，可以避免功放开启时的瞬态大电流对电源波动的影响，隔离开关芯片固有频率对RFID读写器和标签的通信干扰，把所有的电源噪声都归集到电源去耦转换的输出端，屏蔽了 RFID读写器所需的各级电源间的相互影响。
[0011]为实现上述的目的，本发明采用以下技术方案:
[0012]一种高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路，包括电源去耦转换模块、高精度两级稳压模块、降压调整模块、瞬态大电流模块、稳态直流模块以及低压微电流模块；所述电源去耦转换模块分别与高精度两级稳压模块、降压调整模块相连；所述降压调整模块分别与瞬态大电流模块、稳态直流模块、低压微电流模块相连，其中:
[0013]电源去耦转换模块通过A⑶C器件把工业现场的220V交流电转换成所需功率的低压直流电，并且在输出端上串联了一个厄流圈以消除300KHZ左右的开关频率对标签读写信号的干扰；
[0014]高精度两级稳压模块的电压调整率和纹波抑制效果能保证RFID集成芯片的供电效果;
[0015]降压调整模块在提供给后续模块所需输入电压电流的同时能降低压降在电路板上的热效应；
[0016]瞬态大电流模块的大容量储能电容提供了 RFID功放所需的瞬态大电流而不急剧拉低电压值；
[0017]稳态直流模块提供了事务控制器的电源及其外围电路的电源；
[0018]低压微电流模块提供给高频开关特殊的电源。
[0019]本发明中，所述电源去耦转换模块输入工业现场的220V交流电，把220V交流电以90%以上的效率转换成工业上最常用的低压24V直流电，在24V直流电输出端上串联了 一个厄流圈，所述电源去耦转换模块输出24V直流电，其中一路输出到高精度两级稳压模块，另一路输出到开关型降压调整模块。
[0020]本发明中，所述高精度两级稳压模块输入24V直流电，其中第一级从24V稳压到9V,第二级从9V稳压到5.3V。
[0021]本发明中，所述降压调整模块输入24V直流电，提供给后续模块所需输入电压电流的同时能降低压降在电路板上的热效应，降压调整模块输出的第一路供给瞬态大电流模块，配合大容量储能电容提供了 RFID功放所需的瞬态大电流而不急剧拉低电压值；降压调整模块输出的第二路供给稳态直流模块满足事务控制器的电源及其外围电路的电源的需求；降压调整模块输出的第三路供给低压微电流模块满足高频开关特殊的电源的需求。
[0022]本发明以上设计使得所有的电源噪声都归集到电源去耦转换的输出端，屏蔽了RFID读写器所需的各级电源的相互影响，实现了松耦合。本发明已用在宝钢环形轨道车的RFID定位系统上，有效改善了 RFID系统的读写距离。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明电源调配电路结构示意框图。
[0024]图2为本发明一实施例中电源去耦转换模块电路原理图。
[0025]图3为本发明一实施例中高精度两级稳压模块电路原理图。
[0026]图4为本发明一实施例中降压调整模块电路原理图。
[0027]图5为本发明一实施例中瞬态大电流模块电路原理图。
[0028]图6为本发明一实施例中稳态直流模块电路原理图。
[0029]图7为本发明一实施例中低压微电流模块电路原理图。
【具体实施方式】
[0030]以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。
[0031]实施例
[0032]参照图1，本发明的高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路包括电源去耦转换模块1、高精度两级稳压模块2、降压调整模块3、瞬态大电流模块4、稳态直流模块5和低压微电流模块6。电源去耦转换模块I分别与高精度两级稳压模块2和降压调整模块3相连；降压调整模块3分别与瞬态大电流模块4、稳态直流模块5和低压微电流模块6相连。
[0033]为了提供给后级不同的直流低电压，输入的工业现场的220V交流电首先通过电源去耦转换模块1，电源去耦转换模块I把220V交流电以90%以上的效率转换成工业上最常用的低压24V直流电，为了防止开关电源300KHZ左右的开关频率对标签读写信号的干扰，在24V直流电输出端上串联了 一个厄流圈。为了提供纯净稳定的RFID供电电源，把24V直流电的一路输入高精度两级稳压模块2，其中第一级从24V稳压到9V，第二级从9V稳压到5.3V，这样的设计既有利于电源模块散热，又有利于纹波的抑制。从24V直流电的另一路输入开关型降压调整模块3提供给后续模块所需输入电压电流的同时能降低压降在电路板上的热效应，降压调整模块3输出的第一路供给瞬态大电流模块4，配合大容量储能电容提供了 RFID功放所需的瞬态大电流而不急剧拉低电压值。降压调整模块3输出的第二路供给稳态直流模块5满足事务控制器的电源及其外围电路的电源的需求。降压调整模块4输出的第三路供给低压微电流模块6满足高频开关特殊的电源的需求。
[0034]图2示出了电源去耦转换模块的一种【具体实施方式】。其中，AC/DC器件Ul的第5脚和第6脚悬空，第I脚与按键SI的一端相连，第2脚与220V交流电的零线相连，第3脚与保险丝Fl的一端相连，第4脚与穿过扼流圈Pl的第二支电线的一端相连；按键SI的另一端与220V交流电的火线相连；保险丝Fl的另一端与穿过扼流圈Pl的第一支电线的一端相连；穿过扼流圈Pl的第一支电线的另一端与电感LI的一端相连，穿过扼流圈Pl的第二支电线的另一端接地；电感LI的另一端与电容Cl-1的正极和9V电源相连；电容Cl-1的负极接地。
[0035]保险丝的存在是控制总电源的输出，防止电源和地短接给设备造成损坏；kAC/DC的输出通过扼流圈再给整个系统供电，可以减弱开关电源固有频率对RFID读写器与标签通信的干扰；末端电感电容组成了 LC滤波电路减小输出电压纹波。[0036]图3示出了高精度两级稳压模块的一种【具体实施方式】。其中，第一级降压稳压芯片U2的第I脚和第2脚短接后与9V电源和电容C2-1的正极相连，第3脚接地，第4脚分别与电阻R2-1的一端、电容C2-2的正极和5V8电源相连，第5脚分别与电阻R2-1的另一端和电阻R2-2的一端相连；电容C2-1的负极接地；电阻R2-2的另一端接地；电容C2-2的负极接地。第二级低压差稳压芯片U3的第I脚和第7脚悬空，第2脚分别与电容C3-3的正极、电阻R3-1的一端和电源5V4相连，第3脚分别与电阻R3-1的另一端和电阻R3-2的一端相连，第4脚接地，第5脚和第8脚短接后分别与电容C3-1的正极、电容C3-2的正极和5V8电源相连，第6脚接地；电容C3-3的负极接地；电阻R3-2的另一端接地；电容C3-1的负极接地；电容C3-2的负极接地。
[0037]通过降压稳压和低压差稳压串联后的电压调整率和纹波抑制效果远胜于常见的一级稳压，它可以提供给RFID集成芯片稳定的电压,纹波小于10mV。
[0038]图4示出了降压调整模块的一种【具体实施方式】。其中，大电流开关芯片U4的第I脚分别与电容C4-1的正极和9V电源相连，第2脚分别与二极管Dl的N极和电感L2的一端相连，第3脚接地，第4脚分别于电感L2的另一端、电容C4-2的正极和5V电源相连，第5脚接地；电容C4-1的负极接地；二极管Dl的P极接地；电容C4-2的负极接地。
[0039]使用大电流开关芯片进行降压调整的目的是减少压降传递到电路板上的热量，同时增加了一个闭环电路，引入了 PI控制，保证迅速响应后续三种电压对电流的需求。
[0040]图5示出了瞬态大电流模块的一种【具体实施方式】。其中，大电流稳压芯片U5的第I脚和第2脚短接后分别与电容C5-1的正极和5V电源连接，第3脚接地，第4脚分别与电阻R5-1的一端、电容C5-2的正极和3V5电源相连，第5脚分别与电阻R5-1的另一端和电阻R5-2的一端相连；电容C5-1的负极接地；电阻R5-2的另一端接地；电容C5-2的负极接地。
[0041]电阻R5-1和电阻R5-2组成了分压反馈电路，使得输出端能得到接近标准电压源
N倍的电压
【权利要求】
1.一种高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路，其特征在于包括电源去耦转换模块、高精度两级稳压模块、降压调整模块、瞬态大电流模块、稳态直流模块以及低压微电流模块；所述电源去耦转换模块分别与高精度两级稳压模块、降压调整模块相连；所述降压调整模块分别与瞬态大电流模块、稳态直流模块、低压微电流模块相连，其中: 电源去耦转换模块通过ACDC器件把工业现场的220V交流电转换成所需功率的低压直流电，并且在输出端上串联了一个厄流圈以消除300KHZ左右的开关频率对标签读写信号的干扰； 高精度两级稳压模块实现电压调整率和纹波抑制，保证RFID集成芯片的供电效果； 降压调整模块在提供给后续模块所需输入电压电流的同时能降低压降在电路板上的热效应； 瞬态大电流模块的大容量储能电容提供了 RFID功放所需的瞬态大电流而不急剧拉低电压值； 稳态直流模块提供了事务控制器的电源及其外围电路的电源； 低压微电流模块提供给高频开关特殊的电源。
2.根据权利要求1所述的高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路，其特征在于:所述电源去耦转换模块输入工业现场的220V交流电，把220V交流电以90%以上的效率转换成工业上最常用的低压24V直流电，在24V直流电输出端上串联了一个厄流圈，所述电源去耦转换模块输出24V直流电，其中一路输`出到高精度两级稳压模块，另一路输出到开关型降压调整模块。
3.根据权利要求2所述的高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路，其特征在于:所述电源去耦转换模块的电路结构为:AC/DC器件Ul的第5脚和第6脚悬空，第I脚与按键SI的一端相连，第2脚与220V交流电的零线相连，第3脚与保险丝Fl的一端相连，第4脚与穿过扼流圈Pl的第二支电线的一端相连；按键SI的另一端与220V交流电的火线相连；保险丝Fl的另一端与穿过扼流圈Pl的第一支电线的一端相连；穿过扼流圈Pl的第一支电线的另一端与电感LI的一端相连，穿过扼流圈Pl的第二支电线的另一端接地；电感LI的另一端与电容Cl-1的正极和9V电源相连；电容Cl-1的负极接地。
4.根据权利要求1所述的高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路，其特征在于:所述高精度两级稳压模块输入24V直流电，其中第一级从24V稳压到9V，第二级从9V稳压到 5.3V。
5.根据权利要求1所述的高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路，其特征在于:所述降压调整模块输入24V直流电，提供给后续模块所需输入电压电流的同时能降低压降在电路板上的热效应，降压调整模块输出的第一路供给瞬态大电流模块，配合大容量储能电容提供了 RFID功放所需的瞬态大电流而不急剧拉低电压值；降压调整模块输出的第二路供给稳态直流模块满足事务控制器的电源及其外围电路的电源的需求；降压调整模块输出的第三路供给低压微电流模块满足高频开关特殊的电源的需求。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路，其特征在于:所述高精度两级稳压模块的电路结构为:第一级降压稳压芯片U2的第I脚和第2脚短接后与9V电源和电容C2-1的正极相连，第3脚接地，第4脚分别与电阻R2-1的一端、电容C2-2的正极和5V8电源相连，第5脚分别与电阻R2-1的另一端和电阻R2-2的一端相连；电容C2-1的负极接地；电阻R2-2的另一端接地；电容C2-2的负极接地；第二级低压差稳压芯片U3的第I脚和第7脚悬空，第2脚分别与电容C3-3的正极、电阻R3-1的一端和电源5V4相连，第3脚分别与电阻R3-1的另一端和电阻R3-2的一端相连，第4脚接地，第5脚和第8脚短接后分别与电容C3-1的正极、电容C3-2的正极和5V8电源相连，第6脚接地；电容C3-3的负极接地；电阻R3-2的另一端接地；电容C3-1的负极接地；电容C3-2的负极接地。
7.根据权利要求1-5任一项所述的高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路，其特征在于:所述降压调整模块的电路结构为:大电流开关芯片U4的第I脚分别与电容C4-1的正极和9V电源相连，第2脚分别与二极管Dl的N极和电感L2的一端相连，第3脚接地，第4脚分别于电感L2的另一端、电容C4-2的正极和5V电源相连，第5脚接地；电容C4-1的负极接地；二极管Dl的P极接地；电容C4-2的负极接地。
8.根据权利要求1-5任一项所述的高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路，其特征在于:所述瞬态大电流模块的电路结构为:大电流稳压芯片U5的第I脚和第2脚短接后分别与电容C5-1的正极和5V电源连接，第3脚接地，第4脚分别与电阻R5-1的一端、电容C5-2的正极和3V5电源相连，第5脚分别与电阻R5-1的另一端和电阻R5-2的一端相连；电容C5-1的负极接地；电阻R5-2的另一端接地；电容C5-2的负极接地；电阻R5-1和电阻R5-2组成了分压反馈电路。
9.根据权利要求1-5任一项所述的高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路，其特征在于:所述稳态直流模块的电路结构为:稳压芯片U6的第4脚悬空，第I脚接地，第2脚分别与电容C6-3的正极和电感L3的一端相连,第3脚分别与电容C6-2的一端、电容C6-1的正极和5V电源相连；电容C6-3的负极接地；电感L3的另一端接3V3电源；电容C6-2的另一端接地；电容C6-1的负极接地。
10.根据权利要求1-5任一项所述的高精度松耦合多级电压输出的电源调配电路，其特征在于:所述低压微电流模块的 电路结构为:稳压芯片U7的第4脚悬空，第I脚分别与电容C7-3的正极、电阻R7-1的一端和电阻R7-2的一端相连，第2脚分别与电阻R7-1的另一端、电容C7-4的正极和电感L4的一端相连，第3脚分别与电容C7-2的一端、电容C7-1的正极和5V电源相连；电容C7-3的负极接地；电阻R7-2的另一端接地；电容C7-4的负极接地；电感L4的另一端接2V7电源；电容C7-2的另一端接地；电容C7-1的负极接地。
【文档编号】H02M1/44GK103516232SQ201210199526
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月15日 优先权日:2012年6月15日
【发明者】许煜, 周媛, 张灿峰, 闻扬 申请人:上海宝信软件股份有限公司