本实用新型属于直流稳压电源技术领域,尤其涉及一种降压型直流开关稳压电源。
背景技术:
由于电子技术的特性,电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能,而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。
稳压电源的分类方法繁多,按调整管的工作状态分有线性稳压电源和开关稳压电源。线性稳定电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区,靠调整管之间的电压降来稳定输出。该类电源优点是稳定性高,纹波小,可靠性高,易做成多路,输出连续可调的成品。线性稳压电源的缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。
与线性稳压电源不同的一类稳压电源就是开关型直流稳压电源,它的电路型式主要有单端反激式,单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。开关电源的优点是体积小,重量轻,稳定可靠。缺点相对于线性电源来说纹波较大。目前绝大部分开关稳压电源输出纹波达到150mV,输出纹波大;同时,转换效率仅为80%,转换效率较低,并且电压调整率为5%,输出电压不稳定。
技术实现要素:
本实用新型的目的是提供一种体积小,重量轻,电源输出纹波小,转换效率高,且输出电压较为稳定,同时具有过流保护功能和负载识别功能的降压型直流开关稳压电源。
为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是:一种降压型直流开关稳压电源,包括两路输入电压,还包括单片机模块、降压芯片模块、控制电路供电模块、AD数据采样模块、反馈回路模块和负载识别模块;所述两路输入电压分别连接控制电路供电模块和降压芯片模块,所述控制电路供电模块为系统供电,所述降压芯片模块用于输出电压;所述反馈回路模块分别连接降压芯片模块、输出电压和AD数据采样模块;所述负载识别模块连接AD数据采样模块;所述AD数据采样模块连接单片机模块;所述单片机模块连接降压芯片模块。
在上述的降压型直流开关稳压电源中,所述单片机模块采用MSP430单片机,用于控制所述降压芯片模块。
在上述的降压型直流开关稳压电源中,所述降压芯片模块选用LM5117芯片。
在上述的降压型直流开关稳压电源中,所述控制电路供电模块采用LM317芯片,提供3.3V电压。
在上述的降压型直流开关稳压电源中,所述AD数据采样模块采用高精度低功耗16位模数转换器ADS1118。
在上述的降压型直流开关稳压电源中,所述反馈回路模块包括硬件反馈和软件反馈;所述硬件反馈是从输出电压引出电压分压后接入所述LM5117芯片的FB口进行反馈;所述软件反馈是单片机模块输出的不同占空比的PWM波,经低通滤波之后得到的直流电压,通过所述LM5117芯片的FB口对开关管的导通时间进行控制。
在上述的降压型直流开关稳压电源中,所述负载识别模块采用REF3030芯片提供负载识别模块的3V基准电压,REF3030芯片的输入电压由控制电路供电模块提供。
而且,单片机模块可根据AD数据采样模块得到的输出电压的大小通过PID算法确定输出PWM波的占空比从而控制降压芯片模块。
而且,降压芯片模块带有模拟电流监视器的同步降压控制器。
而且,控制电路供电模块采用LM317芯片提供3.3V电压。
而且,AD数据采样模块使用了高精度的低功耗16位模数转换器ADS1118的两个采样通道采样输出电压和负载识别模块的电压,同时使用了单片机的片内10位AD配合降压芯片模块输出电流实现过流保护功能。
而且,反馈回路模块具有硬件反馈,即从输出端引出电压分压后直接接入LM5117芯片FB口进行反馈,还具有软件反馈,即单片机模块输出的不同占空比的PWM波,经低通滤波之后会得到一个直流电压,该电压通过LM5117芯片反馈端口FB对开关管的导通时间进行控制。
而且,负载识别模块采用REF3030芯片提供负载识别模块的3V基准电压,REF3030芯片的输入电压由控制电路供电模块提供。
本实用新型的有益效果是:体积小,重量轻,电源输出纹波小于50mV,转换效率高达91%,电压调整率达0.2%,输出电压较为稳定,同时具有过流保护的功能和负载识别的功能,可输出与检测到负载大小对应的电压。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例结构示意图;
图2为本实用新型一个实施例系统框图;
图3为本实用新型一个实施例降压芯片模块电路图;
图4为本实用新型一个实施例控制电路供电模块电路图;
图5为本实用新型一个实施例AD数据采样模块电路图;
图6为本实用新型一个实施例流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。
所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能解释为对本实用新型的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本实用新型。此外,本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外,本实用新型提供了各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外,以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例,也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例,这样第一和第二特征可能不是直接接触。
本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“相连”“连接"应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于相关领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本实施例采用如下技术方案:一种降压型直流开关稳压电源,包括两路输入电压,还包括单片机模块、降压芯片模块、控制电路供电模块、AD数据采样模块、反馈回路模块和负载识别模块;所述两路输入电压分别连接控制电路供电模块和降压芯片模块,所述控制电路供电模块为系统供电,所述降压芯片模块用于输出电压;所述反馈回路模块分别连接降压芯片模块、输出电压和AD数据采样模块;所述负载识别模块连接AD数据采样模块;所述AD数据采样模块连接单片机模块;所述单片机模块连接降压芯片模块。
进一步,所述单片机模块采用MSP430单片机,用于控制所述降压芯片模块。
进一步,所述降压芯片模块选用LM5117芯片。
进一步,所述控制电路供电模块采用LM317芯片,提供3.3V电压。
进一步,所述AD数据采样模块采用高精度低功耗16位模数转换器ADS1118。
进一步,所述反馈回路模块包括硬件反馈和软件反馈;所述硬件反馈是从输出电压引出电压分压后接入所述LM5117芯片的FB口进行反馈;所述软件反馈是单片机模块输出的不同占空比的PWM波,经低通滤波之后得到的直流电压,通过所述LM5117芯片的FB口对开关管的导通时间进行控制。
更进一步,所述负载识别模块采用REF3030芯片提供负载识别模块的3V基准电压,REF3030芯片的输入电压由控制电路供电模块提供。
如图1所示,一种降压型直流开关稳压电源,包括单片机模块,降压芯片模块,控制电路供电模块,AD数据采样模块,反馈回路模块,负载识别模块及它们之间的级联。
如图2所示,输入电压幅值范围为13.6V~17.6V,分为两路。一路给LM5117芯片用以输出稳定电压,并在电压输出端引出反馈电压以保持输出稳定。另一路由LM317降压至3.3V后给系统供电。
如图2所示,ADS1118采集反馈回路1的电压信号2和反馈回路2的电压信号3后送至MSP430单片机,LM5117模拟电流监视器从CM输出电流,图3中SMA连接MSP430单片机片内ADC进行采样,如图2所示,4为反馈回路3,MSP430产生占空比可调的PWM波,经过低通滤波产生直流电压,连接到LM5117的FB引脚,进而输出所需求的电压幅值。如图2所示,通过将输出电压用电阻分压得到电压1,连接到LM5117芯片的FB引脚,实现硬件反馈。
如图4所示,控制电路供电模块采用LM317芯片提供3.3V电压。
如图5所示,与p1连接的是图2中电压信号2,与p2连接的是图2中电压信号3,与p3连接的是图2中的4。图5中①为MSP430单片机的IO,SCLK,DIN,p3均连接到单片机IO口。
如图6所示,MSP430单片机监视反馈回路1和硬件反馈部分共同实现稳定输出电压的功能。MSP430单片机监视反馈回路2实现负载识别的功能,端口可外接电阻R(1KΩ~10KΩ)作为负载,电源根据通过测量端口识别电阻R的阻值,确定输出电压MSP 430单片机监视反馈回路3实现过流保护的功能,当MSP430单片机检测到反馈回路3采样电压对应的电流大于3.2A时,向连接LM5117的RES和RAMP引脚的IO口输出高电平,从而使LM5117停止工作,输出电压为0。
MSP430单片机监视反馈回路1和反馈回路2时PWM波占空比的计算采用位置式PID算法。
本实施例以降压控制器芯片和MOS场效应管为核心器件,以Buck型DC-DC电路为依托,采用脉宽调制技术(PWM),通过控制开关管的导通与关断来达到电压转换输出的目的。电源在输入额定直流电压16V的情况下,输出额定电压5V,额定电流3A,具有效率高,输出噪声纹波小的优点,具有过流保护功能,同时带有负载识别端口,可输出与检测到的负载大小对应的电压,具有较高的实用价值。
应当理解的是,本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
虽然以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式,但是本领域普通技术人员应当理解,这些仅是举例说明,可以对这些实施方式做出多种变形或修改,而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。