电源转换电路及电子设备的制作方法

专利2022-06-28  94


本申请涉及电源转换技术领域,具体而言,涉及一种电源转换电路及电子设备。



背景技术:

在降压电路中,通常会存在雷击浪涌信号等干扰信号,为了确保输出的电源的电压稳定性,需要消除这些干扰信号对电源管理系统的影响。通常会采用压敏电阻来将输入电压钳位在某一电压值,从而消除雷击浪涌等干扰的影响。

但是,这种方式是从电源的输入端来消除雷击浪涌等干扰信号的影响,并不能有效地消除雷击浪涌信号等干扰在电路中对输出电源造成的影响。例如,在印制电路板(英文名称printedcircuitboard,简称:pcb)走线过长或者回路较大等pcb走线的布局不够理想的情况下,电路会产生天线效应或者受到外界干扰信号,例如雷击浪涌信号等的影响,从而使得电源芯片检测到的电压就会与实际输出的电压产生差异,进而影响电源系统控制环路,导致电源异常。



技术实现要素:

为了至少克服现有技术中的上述不足,本申请的目的之一在于提供一种电源转换电路,所述电源转换电路包括电源输入模块、第一二极管、电源芯片和电源输出模块;

所述电源输入模块用于对输入的交流电源进行整流,以获得整流后的直流电源;

所述第一二极管的高电压端与所述电源输入模块的电压输出端连接;

所述电源芯片包括电压输入端和电压输出端,所述电源芯片的电压输入端与所述第一二极管的低电压端连接,所述电源芯片的电压输出端与所述电源输出模块的电压输入端连接。

可选地,所述电源输入模块包括电压钳位单元、滤波单元、整流单元和平波单元;

所述电压钳位单元两端分别与所述电源输入模块的第一交流输入端和第二交流输入端连接,以使所述第一交流输入端和所述第二交流输入端之间的电压维持在预设电压范围内;

所述滤波单元连接在所述第一交流输入端和第二交流输入端之间;

所述整流单元与所述滤波单元的输出端连接,用于对所述滤波单元输出的电压进行整流;

所述平波单元连接在所述整流单元的输出端和所述第二交流输入端之间,用于抑制整流单元输出的电压的波动。

可选地,所述电压钳位单元包括压敏电阻,所述压敏电阻连接在所述第一交流输入端和所述第二交流输入端之间。

可选地,所述滤波单元包括第一电感、第一电阻和第一电容,所述第一电感的一端连接所述第一交流输入端,所述第一电感的另一端连接第一电阻的第一端,所述第一电容连接在所述第一电阻的第二端与所述第二交流输入端之间。

可选地,所述整流单元包括第二二极管和第三二极管,所述第二二极管的高电压端连接所述第一电阻的第二端,所述第二二极管的低电压端连接所述第三二极管的高电压端。

可选地,所述平波单元包括串联的第一电解电容和第二电解电容,所述第一电解电容的正极连接所述第三二极管的低电压端,所述第一电解电容的负极连接所述第二电解电容的正极,所述第二电解电容的负极连接所述第二交流输入端;

所述第一电解电容和所述第二电解电容分别并联有分压电阻。

可选地,所述电源输出模块包括第一直流输出单元和第二直流输出单元;

所述第一直流输出单元的电压输入端与所述电源芯片的电压输出端连接,所述第一直流输出单元的电压输出端与所述第二直流输出单元连接。

可选地,所述第一直流输出单元包括并联的第二电阻、第三电阻和第二电容;

所述第二电阻远离所述电源芯片的一端连接第二电感的第一端,所述第二电感的第二端分别通过第三电容和第三电解电容接地;

所述第二电阻远离所述电源芯片的一端还分别连接第四二极管的低电压端、第五二极管的低电压端,并通过所述第四二极管和所述第五二极管接地,其中,所述第二电感的第二端构成第一直流输出单元的电压输出端。

可选地,所述第二直流输出单元包括第六二极管,所述第六二极管的高电压端与所述第一直流输出单元的电压输出端连接,所述第六二极管的低电压端连接第四电阻,所述第四电阻分别通过第四电容和第四电解电容接地;

所述第二直流输出单元还包括通过高电压端与所述第一直流输出单元的电压输出端连接的第七二极管,所述第七二极管的低电压端构成第二直流输出单元的电压输出端。

本申请的另一目的还在于提供一种电子设备,所述电子设备包括电路主板和如本申请任一项所述的电源转换电路,所述电源转换电路的电压输出端与所述电路主板的供电端口连接。

相对于现有技术而言,本申请具有以下有益效果:

本申请实施例提供的电源转换电路及电子设备,通过在电源芯片的电压输入端与电源输入模块的电压输出端之间连接一个第一二极管,这样,将第一二极管直接连接在电源芯片的电压输入端上,当电源芯片的电压输出端上连接的结构中存在雷击浪涌信号等干扰信号时,由于第一二极管的存在,能够阻断干扰信号传输的通路,使得电源芯片采集到的电压就是其实际输出的电压,电源芯片在进行电源管理工作时,能够根据其实际输出的电压来进行控制管理,避免了干扰信号的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本申请实施例提供的电源转换电路的结构示意框图一;

图2是本申请实施例提供的电源转换电路的结构示意框图二;

图3是本申请实施例提供的电源转换电路的电路结构图一;

图4是本申请实施例提供的电源转换电路的电路结构图二。

图标:100-电源输入模块;110-电源芯片;120-电源输出模块;101-电压钳位单元;102-滤波单元;103-整流单元;104-平波单元;121-第一直流输出单元;122-第二直流输出单元。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

很多设备上都会采用电源管理系统来对电源进行转换,例如,将高压交流电转化为低压直流电等,从而获得理想的电源电压。在电源转化过程中,电源管理系统中的电源芯片110通常会根据输出的电压大小来调整自身的工作状态,例如增大输出、减小输出等等。

对于电源管理系统而言,其在工作的过程中难免会存在一些干扰,为了减小这些干扰信号对电源造成的异常影响,在一种实施方式中,会在电源管理系统的电源输入端设置钳位模块,通过钳位模块将电源输入端输入的电压限制在一个特定的电压范围内,以达到减小雷击浪涌信号等干扰信号导致的电源异常。

在电源转换电路中,当pcb走线过长和环路较大等情况下,pcb走线会产生天线效应,从而接收到外界的干扰信号,例如常见的雷击信号等,电源输出端的干扰信号会从电源芯片110的电源输出端传导至电源芯片110的输入端,从而使得电源芯片110检测到的输出端的电压与其实际输出的电压不一致,从而会导致电源异常。

为了解决干扰信号会造成电源转换电路电源(输出电压)异常的问题,本申请提供了一种电源转换方案。

请参见图1所示,图1是本申请实施例提供的电源转换电路的结构示意框图一,所述电源转换电路包括电源输入模块100、第一二极管d1、电源芯片110和电源输出模块120。

所述电源输入模块100用于对输入的交流电源进行整流,以获得整流后的直流电源;所述第一二极管d1的高电压端与所述电源输入模块100的电压输出端连接;

电源芯片110即电源管理芯片,是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯片是用于对控制输入电压是否输出的芯片。所述电源芯片110包括电压输入端和电压输出端,所述电源芯片110的电压输入端与所述第一二极管d1的低电压端连接,所述电源芯片110的电压输出端与所述电源输出模块120的电压输入端连接。

由于电源芯片110的电压输入端和电源芯片110的电压输出端之间导通的时候,两者之间可以形成通路,此时,电源芯片110的输出端上连接的电路上产生的干扰信号就会在电源芯片110的电压输入端和电源芯片110的电压输出端之间的通路上传输,从而使得电源芯片110检测到其实际输出的电压与实际的电压之间存在较大的偏差,从而使得电源芯片110根据存在偏差的电压来进行电源管理操作。

本实施例中,在电源芯片110的电压输入端与电源输入模块100的电压输出端之间连接一个第一二极管d1,这样,将第一二极管d1直接连接在电源芯片110的电压输入端上,当电源芯片110的电压输出端上连接的结构中存在雷击浪涌信号等干扰信号时,由于第一二极管d1的存在,能够阻断干扰信号传输的通路,从而使得电源芯片110采集到的电压就是其输出的电压,电源芯片110在进行电源管理工作时,便根据其实际输出的电压来进行控制管理,避免了干扰信号的影响。

本实施例中,二极管d1可以是快恢复二极管usim。

请参照图2,可选地,本实施例中,所述电源输入模块100包括电压钳位单元101、滤波单元102、整流单元103和平波单元104。所述电压钳位单元101两端分别与所述电源输入模块100的第一交流输入端un和第二交流输入端gnd连接,以使所述第一交流输入端和所述第二交流输入端之间的电压维持在预设电压范围内。其中,第一交流输入端为零线,第二交流输入端为火线。

所述滤波单元102连接在所述第一交流输入端和第二交流输入端之间。

所述整流单元103与所述滤波单元102的输出端连接,用于对所述滤波单元102输出的电压进行整流。

所述平波单元104连接在所述整流单元103的输出端和所述第二交流输入端之间,用于抑制整流单元103输出的电压的波动。

本实施例中,在第一交流输入端和第二交流输入端之间连接电压钳位单元101,能够将输入的交流电的电压维持在一定范围内,如此,便可以避免电源输入模块100中的雷击信号对电源转换电路最后输出的电压的影响。在第一交流输入端和第二交流输入端之间设置滤波单元102,可以滤除输入的交流电源中的干扰信号。整流单元103可以对滤波单元102滤除干扰后的电源进整流以得到直流电源,平波单元104对直流电源进一步处理,使得直流电源更加平稳。

请参照图3,可选地,本实施例中,所述电压钳位单元101包括压敏电阻rv,所述压敏电阻rv连接在所述第一交流输入端和所述第二交流输入端之间。

压敏电阻rv是一种对电压变化反应灵敏的限压型元件,其具有在规定的温度下,当电压超过某一临界值时,其阻值将急剧减小,通过它的电流急剧增加,电压和电流不呈线性关系的特点。本实施例中,采用压敏电阻rv具有结构简单的特点。

请继续参照图3,可选地,本实施例中,所述滤波单元102包括第一电感l1、第一电阻r1和第一电容c1,所述第一电感l1的一端连接所述第一交流输入端,所述第一电感l1的另一端连接第一电阻r1的第一端,所述第一电容c1连接在所述第一电阻r1的第二端与所述第二交流输入端之间。

本实施例中,滤波单元102中的第一电感l1、第一电阻r1和第一电容c1能够相互配合,进一步滤除电源输入模块100输入的交流电源中的干扰信号。

具体地,第一电阻r1可以采用阻值为33欧姆、功率为3瓦特地电阻。第一电容c1可以采用容值为0.1μf,额定电压为315v的电容。

请继续参照图3,可选地,本实施例中,所述整流单元103包括第二二极管d2和第三二极管d3,所述第二二极管d2的高电压端连接所述第一电阻r1的第二端,所述第二二极管d2的低电压端连接所述第三二极管d3的高电压端。

本实施例中,将第二二极管d2和第三二极管d3串联来作为整流单元103,能够提高整流单元103的耐压范围。

其中,第二二极管d2和第三二极管d3均可以采用型号为em520的二极管。

请继续参照图3,可选地,本实施例中,所述平波单元104包括串联的第一电解电容ce1和第二电解电容ce2,所述第一电解电容ce1的正极连接所述第三二极管d3的低电压端,所述第一电解电容ce1的负极连接所述第二电解电容ce2的正极,所述第二电解电容ce2的负极连接所述第二交流输入端;所述第一电解电容ce1和所述第二电解电容ce2分别并联有分压电阻。

本实施例中,采用电解电容来作为平波电容,具有良好的平波效果。将第一电解电容ce1和第二电解电容ce2串联起来,能够提高耐压值,本实施例中,分别为第一电解电容ce1和第二电解电容ce2并联一个分压电阻,可以使得使第一电解电容ce1和第二电解电容ce2各自的两端都产生稳定的压差。从而能够提高平波效果。其中每个分压电阻都可以采用贴片电阻。采用贴片电阻,能够减小整个电路的体积。

本实施例中,当分压电阻采用贴片电阻时,可以将多个贴片电阻串联组成分压电阻。例如,与第一电解电容ce1并联的分压电阻可以由第一贴片电阻rt1、第二贴片电阻rt2、第三贴片电阻rt3串联而成,与第二电解电容ce2并联的分压电阻可以采用第四贴片电阻rt4、第五贴片电阻rt5和第六贴片电阻rt6串联而成。

本实施例中,采用多个贴片电阻串联组成分压电阻,在减小电路体积的同时,还能提高分压电阻的耐压值,从而能够提高贴片电阻的使用时间。

本实施例中,第一电解电容ce1可以采用容值为0.1nf,额定电压为400kv的电容,第二电解电容ce2采用容值为0.1nf,额定电压为400kv的电容。第一贴片电阻rt1、第二贴片电阻rt2、第三贴片电阻rt3、第四贴片电阻rt4、第五贴片电阻rt5和第六贴片电阻rt6均可以采用阻值为1兆欧的,精度为1%的电阻,例如,型号为0805的电阻。

请继续参照图3,可选地,本实施例中,所述电源输出模块120包括第一直流输出单元121,所述第一直流输出单元121的电压输入端与所述电源芯片110的电压输出端连接,所述第一直流输出单元121包括并联的第二电阻r2、第三电阻r3和第二电容c2。

所述第二电阻r1远离所述电源芯片110的一端接地,所述第二电阻r1远离所述电源芯片110的一端连接第二电感l2的第一端,所述第二电感l2的第二端分别通过第三电容c3和第三电解电容ce3接地。

所述第二电阻r2远离所述电源芯片110的一端还分别连接第四二极管d4的低电压端、第五二极管d5的低电压端,并通过所述第四二极管d4和所述第五二极管d5接地,其中,所述第二电感l2的第二端构成第一直流输出单元121的电压输出端。

本实施例中,第二电阻r2和第三电阻r3用于作为电压采样电阻,第二电阻和第三电阻上并联第二电容c2,可以用于对电源芯片110输出的电源进行高频滤波。第二电感l2和第三电解电容ce3用于对经过第二电阻、第三电阻的电流进行滤波,从而能够使输出的直流电源更加稳定。其中,第三电容c3可以使输出的直流电源更加稳定。

第四二极管d4、第五二极管d5均可以采用型号为usim的二极管。第二电阻r2可以采用阻值为2欧姆、精度为1%的电阻,第三电阻r3可以采用阻值为2欧姆、精度为1%的电阻,例如,型号为1206的电阻。第二电容c2可以采用采用容值为33pf,额定电压为50v的电容,第三电容c3可以采用为0603的电容,第三电解电容ce3可以采用采用容值为1000μf,额定电压为25v的电容。

请参照图4,可选地,本实施例中,所述电源输出模块120还可以包括第二直流输出单元122。所述第一直流输出单元121的电压输出端与所述第二直流输出单元122连接。

本实施例中将电源输出模块120分为两个直流输出单元,可以输出两路直流电源,从而能够同时为不同的设备等提供直流电源。

请继续参照图4,可选地,本实施例中,所述第二直流输出单元122包括第六二极管d6,所述第六二极管d6的高电压端与所述第一直流输出单元121的电压输出端连接,所述第六二极管d6的低电压端连接第四电阻r4,所述第四电阻r4分别通过第四电容c4和第四电解电容ce4接地。

所述第二直流输出单元122还包括通过高电压端与所述第一直流输出单元121的电压输出端连接的第七二极管d7,所述第七二极管d7的低电压端构成第二直流输出单元的电压输出端。

本实施例中第四电阻r4与所述第四电容c4之间,与供电电源vcc_hf920连接。

本实施例中,设置第六二极管d6和第七二极管d7能够使得第一直流输出单元121的电压输出端与第二直流输出单元122的电压输出端相对独立,从而能够避免第二直流输出单元122的输出端上所连接的用电设备对第一直流输出单元121的输出端所输出的电压产生影响。其中,第六二极管d6和第七二极管d7均可以采用型号为in4007的二极管。第四电阻r2可以采用阻值为2欧姆、精度为1%的电阻,例如型号为1206的电阻。第四电容c4可以采用容值为0.1μf、额定电压为50v的电容,例如型号为0603的电容。第四电解电容ce4可以采用22uf、额定电压为50v的电解电容。

本实施例中,电源芯片110还连接有外围电路。例如当电源芯片110型号为hf920时,电源芯片110的电压输入端为电源芯片110内置的场效应管的漏极d,电源芯片110的电压输出端为电源芯片110内置的场效应管的源极s。电源芯片110的悬空端nc不连接器件。电源芯片110的第一接地端gnd1和第二接地端gnd2接地pgnd。电源芯片110的供电端vcc连接供电电源vcc_hf920,电源芯片110的开关频率设定端fset分别通过并联的第五电阻r5和第五电容c5接地,电源芯片110的过压保护端pro以及所述电源芯片110的第三接地端gnd3接地电源芯片110的第四接地端gnd4接地,所述电源芯片110的fb通过第六电容c6接地,所述电源芯片110的反馈端fb还连接三极管v的集电极,三极管v的发射极通过第六电阻r6接地,所述第六电阻r6的基极连接稳压二极管d8的高电压端,稳压二极管d8的高电压端通过第八电阻r8接地,稳压二极管d8的低电压端连接供电电源vcc_hf920。

在上述例子中,第五电阻r5可以采用阻值为330千欧姆、精度为1%的电阻,例如,型号为0602的电阻;第五电容c5可以采用容值为1nf、额定电压为50v的电容,例如型号为0402的电容;第六电容c6可以采用容值为1nf、额定电压为50v的电容,例如型号为0402的电容;第六电阻r6可以采用阻值为100欧姆、精度为1%的电阻,例如型号为0402的电阻;第七电阻r7可以采用阻值为1千欧姆、精度为1%的电阻,例如型号为0402的电阻;第八电阻r8可以采用阻值为1千欧姆、精度为1%的电阻,例如型号为0402的电阻;稳压二极管可以采用型号为sma4744a、额定电压为15v的稳压二极管。

本实施例还提供一种电子设备,所述电子设备包括电路主板和如本实施例任一项所述的电源转换电路,所述电源转换电路的电压输出端与所述电路主板的供电端口连接。

本实施例所述的电子设备,由于采用了本实施例以上所述的电源转换电路,因此,能够得到稳定的电源,从而能够更加稳定的工作。

以上所述,仅为本申请的各种实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。


技术特征:

1.一种电源转换电路,其特征在于,所述电源转换电路包括电源输入模块、第一二极管、电源芯片和电源输出模块;

所述电源输入模块用于对输入的交流电源进行整流,以获得整流后的直流电源;

所述第一二极管的高电压端与所述电源输入模块的电压输出端连接;

所述电源芯片包括电压输入端和电压输出端,所述电源芯片的电压输入端与所述第一二极管的低电压端连接,所述电源芯片的电压输出端与所述电源输出模块的电压输入端连接。

2.根据权利要求1所述电路,其特征在于,所述电源输入模块包括电压钳位单元、滤波单元、整流单元和平波单元;

所述电压钳位单元两端分别与所述电源输入模块的第一交流输入端和第二交流输入端连接,以使所述第一交流输入端和所述第二交流输入端之间的电压维持在预设电压范围内;

所述滤波单元连接在所述第一交流输入端和第二交流输入端之间;

所述整流单元与所述滤波单元的输出端连接,用于对所述滤波单元输出的电压进行整流;

所述平波单元连接在所述整流单元的输出端和所述第二交流输入端之间,用于抑制整流单元输出的电压的波动。

3.根据权利要求2所述的电路,其特征在于,所述电压钳位单元包括压敏电阻,所述压敏电阻连接在所述第一交流输入端和所述第二交流输入端之间。

4.根据权利要求3所述的电路,其特征在于,所述滤波单元包括第一电感、第一电阻和第一电容,所述第一电感的一端连接所述第一交流输入端,所述第一电感的另一端连接第一电阻的第一端,所述第一电容连接在所述第一电阻的第二端与所述第二交流输入端之间。

5.根据权利要求4所述的电路,其特征在于,所述整流单元包括第二二极管和第三二极管,所述第二二极管的高电压端连接所述第一电阻的第二端,所述第二二极管的低电压端连接所述第三二极管的高电压端。

6.根据权利要求5所述的电路,其特征在于,所述平波单元包括串联的第一电解电容和第二电解电容,所述第一电解电容的正极连接所述第三二极管的低电压端,所述第一电解电容的负极连接所述第二电解电容的正极,所述第二电解电容的负极连接所述第二交流输入端;

所述第一电解电容和所述第二电解电容分别并联有分压电阻。

7.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述电源输出模块包括第一直流输出单元和第二直流输出单元;

所述第一直流输出单元的电压输入端与所述电源芯片的电压输出端连接,所述第一直流输出单元的电压输出端与所述第二直流输出单元连接。

8.根据权利要求7所述的电路,其特征在于,所述第一直流输出单元包括并联的第二电阻、第三电阻和第二电容;

所述第二电阻远离所述电源芯片的一端连接第二电感的第一端,所述第二电感的第二端分别通过第三电容和第三电解电容接地;

所述第二电阻远离所述电源芯片的一端还分别连接第四二极管的低电压端、第五二极管的低电压端,并通过所述第四二极管和所述第五二极管接地,其中,所述第二电感的第二端构成第一直流输出单元的电压输出端。

9.根据权利要求7所述的电路,其特征在于,所述第二直流输出单元包括第六二极管,所述第六二极管的高电压端与所述第一直流输出单元的电压输出端连接,所述第六二极管的低电压端连接第四电阻,所述第四电阻分别通过第四电容和第四电解电容接地;

所述第二直流输出单元还包括通过高电压端与所述第一直流输出单元的电压输出端连接的第七二极管,所述第七二极管的低电压端构成第二直流输出单元的电压输出端。

10.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括电路主板和如权利要求1-9任一项所述的电源转换电路,所述电源转换电路的电压输出端与所述电路主板的供电端口连接。

技术总结
本申请公开了一种电源转换电路及电子设备,所述电源转换电路包括电源输入模块、第一二极管、电源芯片和电源输出模块;所述电源输入模块用于对输入的交流电源进行整流,以获得整流后的直流电源;所述第一二极管的高电压端与所述电源输入模块的电压输出端连接;所述电源芯片包括电压输入端和电压输出端,所述电源芯片的电压输入端与所述第一二极管的低电压端连接,所述电源芯片的电压输出端与所述电源输出模块的电压输入端连接。本实施例中,通过在电源芯片的电压输入端设置第一二极管,从而能够阻断干扰信号从电源芯片的电压输出端经过电源芯片,避免了干扰信号造成电源芯片异常。

技术研发人员:陈艳琴;孟遥
受保护的技术使用者:宁波三星医疗电气股份有限公司
技术研发日:2019.12.18
技术公布日:2020.06.09

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