低紋波大電流DC-DC開關模塊電源制造技術

本實用新型專利技術公開了一種低紋波大電流DC-DC開關模塊電源，包括低紋波開關電源變換芯片和輸入/輸出濾波電路；在芯片輸入端接入濾波電路，使本實用新型專利技術的電源的電磁兼容特性得到保證，性能得到提高；在芯片輸出端接入濾波電路，使本實用新型專利技術的電源的輸出紋波小于2mV（Vpp），可以滿足多種電子產品的需要，使這些電子產品的設計性能得到提高。本實用新型專利技術還可擴展為多個芯片并聯連接，其單個芯片輸出紋波小于20mV（Vpp），使模塊能輸出n倍單個芯片的電流，并依靠同步電路和均流電路保證各個支路的電流、電壓的一致性以及模塊輸出的低紋波特性。本實用新型專利技術將電源的全部電路封裝在標準的外殼內，進一步提高了電源的可靠性和可用性。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術主要涉及DC-DC變換電源，尤其涉及一種低紋波大電流的DC-DC開關變換模塊電源。
技術介紹
當今，DC-DC變換電源應用非常普遍，幾乎所有電子產品都要用到電源變換裝置。隨著電子線路集成度越來越高，電子產品的體積也越來越小，它們所采用的電源變換裝置也逐漸采用模塊化方式，且電源模塊也越來越小，逐步形成了若干種類的DC-DC模塊電源系列。 DC-DC模塊電源主要分線性模塊電源和開關模塊電源兩大類。線性DC-DC模塊電源的優點是輸出紋波低，一般在2mV以下，但缺點是變換模塊功耗大，發熱大，能源浪費大。由于其紋波低，它在通信、雷達、醫療電子、自動控制、弱信號采集和處理等領域仍較有市場。但變換模塊功耗大帶來的問題是電源裝置發熱大，在一些大功率場合不得不采用強迫冷卻手段；此外，由于電源模塊本身功耗大，造成能源浪費，特別是在一些便攜式產品中，節電是一項重要指標，因而限制了它們的使用。開關DC-DC模塊電源正好與線性模塊電源相反，它們的效率高，一般在80%以上，有的甚至達到95%以上。變換效率高是這類電源裝置的突出優點，使它們在各類電子產品中得到了普遍使用。但開關變換的DC-DC電源裝置的輸出紋波大，一般在IOOmV以上。一些改進后的開關電源模塊也能作到50mV左右，如國內現在大量使用的美國Vicor公司的電源模塊；國內廠商自己生產的模塊，紋波多數在150mV左右。由于其紋波較大，使得在許多場合要采取各種濾波措施，來保證電子設備的正常工作和滿足電磁兼容性測試要求；此外，也限制了它們在一些需要采用低紋波電源的場合的應用。為了降低開關電源模塊的輸出紋波，一些公司從芯片級進行改進，使開關芯片本身的輸出紋波大大降低，現已達到5mV (RMS)左右，如Linear Technology公司的LT8033芯片。但其單芯片輸出的電流小，限制了它們的直接使用范圍。
技術實現思路
本技術的目的是要為需要效率高、紋波低的DC-DC模塊電源場合提供一種極低紋波的模塊電源產品。本技術的技術方案為一種低紋波大電流DC-DC開關模塊電源，包括低紋波開關電源變換芯片、輸入濾波器、輸出濾波器，輸入濾波器與低紋波開關電源變換芯片的輸入端電性連接，輸出濾波器與低紋波開關電源變換芯片的輸出端電性連接；并設置有時鐘電路和采樣電路，時鐘電路與所述低紋波開關電源變換芯片的RT端和SYNC端，以及輸入濾波器連接；采樣電路和所述低紋波開關電源變換芯片的輸出端和ADJ端，以及輸出濾波器連接；當需要較大的輸出電流時，可采用兩個或兩個以上低紋波開關電源變換芯片并聯連接的方式，比如，2、3、4、5、6個芯片的并聯，理論上，可以獲得2、3、4、5、6倍單個芯片輸出的電流，針對兩個及以上的低紋波開關電源變換芯片，可用同步電路和均流電路代替時鐘電路和采樣電路。時鐘電路/同步電路與所述低紋波開關電源變換芯片的RT端和SYNC端，以及輸入濾波器連接；采樣電路/均流電路和所述低紋波開關電源變換芯片的輸出端和ADJ端，以及輸出濾波器連接。所述芯片為輸出紋波彡20mV (Vpp)的芯片。所述輸入濾波器和輸出濾波器為能濾除差模和共模干擾的濾波器。在輸入端采取濾波措施，可盡量降低本模塊電源內部的噪聲通過輸入電路干擾共用輸入電源的其它電子設備，使本模塊能滿足電磁兼容測試的相關要求；在輸出端采取適當的濾波措施，可使輸出紋波達到低于2mV (Vpp)的紋波水平。所述同步電路能使各芯片的開關工作頻率和切換時間同步，使并聯工作的各個芯片工作狀態盡量一致、輸出均衡，同時也使輸出紋波一致，避免差頻干擾影響；均流電路能使并聯的各個芯片的輸出電流盡量一致，避免因相互間的電流不均衡而使個別芯片負擔偏重，導致因不均衡地長時間工作而溫升不均、個別芯片溫度過高損壞芯片。所述同步電路包括一時鐘發生器、一同步驅動電路和一阻容網絡(RC網絡)。時鐘發生器與同步驅動電路連接，時鐘發生器產生時鐘信號，同步驅動電路將時鐘信號放大后輸送到各芯片的SYNC端；這個時鐘信號就是芯片的外部開關時鐘信號，當該開關時鐘的頻率高于芯片內部時鐘的頻率時，芯片由該開關時鐘控制，從而保證各個芯片的開關工作頻率相同和切換時間固定；RC網絡與芯片的RT端連接，向所述芯片的內部時鐘提供所需的RC參數值。所述DC-DC開關模塊電源還包括一外殼，所述電源的全部組成器件通過導熱膠封裝在外殼內，主芯片通過良好的散熱通道將芯片熱量傳導到外殼上；所述外殼為金屬外殼。所述電源還包括印刷電路板，所述電源的整體電路所需的電器均集成在印刷電路板上。與現有技術相比，本技術的有益效果表現為本技術的低紋波大電流DC-DC開關模塊電源采用兩個或兩個以上低紋波開關電源變換芯片并聯，其輸出紋波小于20mV(Vpp)，且能輸出η倍單個芯片的電流(η為芯片的數量)，可以滿足多種電子產品的需要，使這些電子產品的設計性能得到提高。在芯片輸入端接入濾波電路，使本技術的電源的電磁兼容特性得到保證，節電性能得到提聞。在芯片輸出端接入濾波電路，可使本技術的電源的輸出紋波小于2mV(Vpp)。本模塊電源采用高性能、小型化元器件，同時采用緊湊設計，將電源的全部電路封裝在標準的外殼內，進一步提高了電源的可靠性和可用性。本電源同時進行了熱設計考慮，采用導熱膠將各電路封裝在外殼中，使電源內部的電路產生的熱量能迅速傳遞到外殼，最大限度的降低電源內部溫度，使電源的可靠性得到保證。附圖說明圖I是本技術采用2個低紋波開關電源變換芯片并聯的電路原理圖；圖2是本技術圖I中的同步電路原理圖；圖3是本技術圖I中的均流電路原理圖；圖4是本技術DC-DC開關模塊電源結構示意圖；圖5是本技術DC-DC開關模塊電源另一種結構示意圖；圖6是本技術采用η個低紋波開關電源變換芯片并聯的原理圖；圖7是本技術采用單個低紋波開關電源變換芯片并聯的電路原理圖。其中101-外殼；102-王I旲塊；103-印刷電路板；104-引出電極； 105-其它元器件； 106-導熱膠。·具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本技術作進一步說明。本技術主要采用低紋波開關電源變換芯片作為主模塊I、主模塊2、......主模塊η構建基本單元電路。該芯片是低噪聲的，其輸出紋波小于20mV(Vpp)。它具有以下引出端子Vin :DC 輸入。Vout DC輸出，經變換芯片變換。GND :芯片接地端。SHARE :芯片并聯控制端，當各個主模塊并聯使用時，各芯片的SHARE端需連接在一起(按采用芯片的要求決定是否連接)。RT:外接阻容網絡端。當芯片采用自身內部時鐘工作時，外接阻容網絡確定了芯片工作的開關頻率。SYNC :外部時鐘輸入端。同步端子，當芯片采用外部時鐘工作時，由此輸入外部時鐘。ADJ :誤差信號輸入端。芯片輸出電壓調節的輸入端，由此端子控制輸出電壓值。這種電源變換芯片是一種以開關方式工作的DC-DC轉換芯片，其開關工作時鐘可由內部的時鐘電路產生，工作頻率由RT輸入端提供的電阻、電容值確定，這時SYNC端需接地或一高電平；當SYNC端接有外部時鐘源，且其頻率高于內部時鐘電路產生的頻率時，其開關工作時鐘由SYNC端輸入的外部時鐘確定。由低紋波開關電源變換芯片構成的主模塊，其單個電路變換輸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低紋波大電流DC？DC開關模塊電源，其特征在于，包括低紋波開關電源變換芯片、輸入濾波器、輸出濾波器，輸入濾波器與低紋波開關電源變換芯片的輸入端電性連接，輸出濾波器與低紋波開關電源變換芯片的輸出端電性連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉志模，張賀，李平，王新懷，劉永珊，
申請(專利權)人：北京華遠凌進電子科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：