一种基于LCπ型滤波器设计的电压转换电路的制作方法

文档编号:14478051
研发日期:2018/5/19

本实用新型涉及通信技术、电压转换技术等领域,具体的说,是一种基于 LCπ型滤波器设计的电压转换电路。



背景技术:

通信技术,又称通信工程(也作信息工程、电信工程,旧称远距离通信工程、弱电工程)是电子工程的重要分支,同时也是其中一个基础学科。该学科关注的是通信过程中的信息传输和信号处理的原理和应用。通信工程研究的是,以电磁波、声波或光波的形式把信息通过电脉冲,从发送端(信源)传输到一个或多个接受端(信宿)。接受端能否正确辨认信息,取决于传输中的损耗功率高低。信号处理是通信工程中一个重要环节,其包括过滤,编码和解码等。专业课程包括计算机网络基础、电路基础、通信系统原理、交换技术、无线技术、计算机通信网、通信电子线路、数字电子技术、光纤通信等。

DC/DC是指将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,也称为直流斩波器。DC/DC【中文解释】就是指直流转直流电源。这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制。

DC/DC变换是将原直流电通过调整其PWM(占空比)来控制输出的有效电压的大小。

DC/DC转换器又可以分为硬开关(Hard Switching)和软开关(Soft Switching)两种。硬开关DC/DC转换器的开关器件是在承受电压或流过电流的情况下,开通或关断电路的,因此在开通或关断过程中将会产生较大的交叠损耗,即所谓的开关损耗(Switching loss)。当转换器的工作状态一定时开关损耗也是一定的,而且开关频率越高,开关损耗越大,同时在开关过程中还会激起电路分布电感和寄生电容的振荡,带来附加损耗,因此,硬开关DC/DC 转换器的开关频率不能太高。软开关DC/DC转换器的开关管,在开通或关断过程中,或是加于其上的电压为零,即零电压开关(Zero-Voltage-Switching, ZVS),或是通过开关管的电流为零,即零电流开关(Zero- Current·Switching,ZCS)。这种软开关方式可以显著地减小开关损耗,以及开关过程中激起的振荡,使开关频率可以大幅度提高,为转换器的小型化和模块化创造了条件。功率场效应管(MOSFET)是应用较多的开关器件,它有较高的开关速度,但同时也有较大的寄生电容。它关断时,在外电压的作用下,其寄生电容充满电,如果在其开通前不将这一部分电荷放掉,则将消耗于器件内部,这就是容性开通损耗。为了减小或消除这种损耗,功率场效应管宜采用零电压开通方式(ZVS)。绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar tansistor,IGBT)是一种复合开关器件,关断时的电流拖尾会导致较大的关断损耗,如果在关断前使流过它的电流降到零,则可以显着地降低开关损耗,因此IGBT宜采用零电流(ZCS)关断方式。IGBT在零电压条件下关断,同样也能减小关断损耗,但是MOSFET在零电流条件下开通时,并不能减小容性开通损耗。谐振转换器(ResonantConverter,RC)、准谐振转换器(Qunsi- Tesonant Converter,QRC)、多谐振转换器(Multi-ResonantConverter, MRC)、零电压开关PWM转换器(ZVS PWM Converter)、零电流开关PWM转换器(ZCS PWM Converter)、零电压转换(Zero-Voltage-Transition,ZVT) PWM转换器和零电流转换(Zero-Voltage-Transition,ZVT)PWM转换器等,均属于软开关直流转换器。电力电子开关器件和零开关转换器技术的发展,促使了高频开关电源的发展。

现有通信的某些终端机设备的中央控制电路需要采用不同的直流供电电压进行供电,并协同中央控制电路的主控芯片来管理控制,因此能够将同单独的直流电压通过不同的DC/DC转换,得到主控芯片所需的不同直流电压,实为发展之所需。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种基于LCπ型滤波器设计的电压转换电路,能够将终端设备上所提供的统一值的直流电利用不同的DC/DC电路转换成中央控制电路的主控芯片所需的直流电,同时在DC/DC电路的输出端上设置滤波器进行纹波电压的滤除,避免DC/DC电路输出端所输出的纹波电压影响主控芯片的正常稳定工作,整个电路具有设计科学合理,使用安全等特性。

本实用新型通过下述技术方案实现:一种基于LCπ型滤波器设计的电压转换电路,设置有第一DC/DC电路和第二DC/DC电路,第一DC/DC电路和第二 DC/DC电路输入端并联,所述第一DC/DC电路包括DC/DC芯片电路及LCπ型滤波器,DC/DC芯片电路包括DC/DC芯片IC4、电感L5、电容C24、电阻R6、RC 并联电路、RC串联电路及电位器W1,DC/DC芯片IC4的7脚通过电容C24与 DC/DC芯片IC4的5脚相连接且接地,DC/DC芯片IC4的1脚通过电阻R6接地,DC/DC芯片IC4的2脚通过RC并联电路接地,RC串联电路包括相互串联的第一RC串联电路和第二RC串联电路,且RC串联电路连接在DC/DC芯片IC4 的6脚和10脚之间,电位器W1作为第一DC/DC电路的输出端连接在DC/DC芯片IC4的6脚和地之间,且电位器W1的可调端与第一RC串联电路和第二RC 串联电路的共接端及DC/DC芯片IC4的9脚相连接,所述电感L5连接在DC/DC 芯片IC4的3脚和4脚之间,所述LCπ型滤波器并联在第一DC/DC电路的输出端上,DC/DC芯片IC4的8脚与中央控制电路的主控芯片相连接。

进一步的为更好地实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述第一RC 串联电路包括相互串联的电阻R19和电容C18,所述第二RC串联电路包括相互串联的电阻R7和电容C20,电容C18和电容C20共接且与DC/DC芯片IC4的9 脚相连接,电阻R19和电阻R7的非共接端分别连接在DC/DC芯片IC4的6脚和10脚或10脚和6脚上,RC并联电路包括相互并联的电阻R8和电容C21;所述LCπ型滤波器包括相互串联并构成环路的电容C29、电容C19及电感L1,且电容C19和电容C29的共接端接地,电感L1的一端与DC/DC芯片IC4的6 脚相连接,电感L1的另一端输出第一DC/DC电路转换后的3.3V电源并供电至主控芯片上。

进一步的为更好地实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述DC/DC 芯片IC4采用LTC3530。

进一步的为更好地实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述第二 DC/DC电路包括芯片电路及RCπ型滤波电路,所述芯片电路包括DC/DC芯片 IC5、电容C25及电感L6,DC/DC芯片IC5的3脚通过电感L6连接DC/DC芯片 IC5的6脚,且DC/DC芯片IC5的3脚通过电容C25接地,DC/DC芯片IC5的1 脚与中央控制电路的主控芯片相连接,RCπ型滤波电路并联在DC/DC芯片IC5 的4脚和地之间,DC/DC芯片IC5的2脚和5脚共接且接地,DC/DC芯片IC5 的3脚与DC/DC芯片IC4的7脚共接。

进一步的为更好地实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述RCπ型滤波电路包括相互串联并构成环路的电容C23、电容C30及电阻R9,电容C23 和电容C30的共接端接地,电阻R9的一端连接DC/DC芯片IC5的4脚,电阻 R9的另一端输出第二DC/DC电路转换后的5V电源并供电至主控芯片上。

进一步的为更好地实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述DC/DC 芯片IC5采用LTC3525-5V。

进一步的为更好地实现本实用新型,特别采用下述设置方式:还包括应急供电电路,所述应急供电电路包括芯片IC3、电容C22、电容C28及RCπ型滤波器,芯片IC3的1脚和3脚共接且与DC/DC芯片IC4的7脚相连接,芯片 IC3的1脚通过电容C22与芯片IC3的2脚相连接且接地,芯片IC3的4脚通过电容C28接地,RCπ型滤波器连接在芯片IC3的5脚和地之间。

进一步的为更好地实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述RCπ型滤波器包括相互串联并构成环路的电容C27、电容C26及电阻R5,电容C26和电容C27的共接端接地,电阻R5的一端连接芯片IC3的5脚,电阻R5的另一端输出应急供电电路转换后的3.3V电源并供电至主控芯片上。

进一步的为更好地实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述芯片 IC3采用LP2985。

本实用新型与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:

本实用新型能够将终端设备上所提供的统一值的直流电利用不同的DC/DC 电路转换成中央控制电路的主控芯片所需的直流电,同时在DC/DC电路的输出端上设置滤波器进行纹波电压的滤除,避免DC/DC电路输出端所输出的纹波电压影响主控芯片的正常稳定工作,整个电路具有设计科学合理,使用安全等特性。

本实用新型在输出端上采用LCπ型滤波结构或RCπ型滤波结构进行纹波电压的滤除,在有效滤除纹波电压的同时,也保障了有效功率的最大化,从而为主控芯片的安全稳定运行提供保障。

本实用新型基于DC/DC芯片而设计,使得直流转直流的效果得到最优的保障。

本实用新型利用电位器进行分压,在使用时可以方便的进行分压调节,从而使得该部分电路的输出具有可调范围从而适应某些额定电压范围可变的主控芯片。

附图说明

图1为本实用新型电路结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明,但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1:

一种基于LCπ型滤波器设计的电压转换电路,能够将终端设备上所提供的统一值的直流电利用不同的DC/DC电路转换成中央控制电路的主控芯片所需的直流电,同时在DC/DC电路的输出端上设置滤波器进行纹波电压的滤除,避免DC/DC电路输出端所输出的纹波电压影响主控芯片的正常稳定工作,整个电路具有设计科学合理,使用安全等特性,如图1所示,特别采用下述设置结构:设置有第一DC/DC电路和第二DC/DC电路,第一DC/DC电路和第二DC/DC电路输入端并联,所述第一DC/DC电路包括DC/DC芯片电路及LCπ型滤波器, DC/DC芯片电路包括DC/DC芯片IC4、电感L5、电容C24、电阻R6、RC并联电路、RC串联电路及电位器W1,DC/DC芯片IC4的7脚通过电容C24与DC/DC芯片IC4的5脚相连接且接地,DC/DC芯片IC4的1脚通过电阻R6接地,DC/DC 芯片IC4的2脚通过RC并联电路接地,RC串联电路包括相互串联的第一RC串联电路和第二RC串联电路,且RC串联电路连接在DC/DC芯片IC4的6脚和10 脚之间,电位器W1作为第一DC/DC电路的输出端连接在DC/DC芯片IC4的6 脚和地之间,且电位器W1的可调端与第一RC串联电路和第二RC串联电路的共接端及DC/DC芯片IC4的9脚相连接,所述电感L5连接在DC/DC芯片IC4 的3脚和4脚之间,所述LCπ型滤波器并联在第一DC/DC电路的输出端上, DC/DC芯片IC4的8脚与中央控制电路的主控芯片相连接;利用电位器进行分压,在使用时可以方便的进行分压调节,从而使得该部分电路的输出具有可调范围从而适应某些额定电压范围可变的主控芯片。

实施例2:

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化,进一步的为更好地实现本实用新型,如图1所示,特别采用下述设置方式:所述第一RC串联电路包括相互串联的电阻R19和电容C18,所述第二RC串联电路包括相互串联的电阻R7 和电容C20,电容C18和电容C20共接且与DC/DC芯片IC4的9脚相连接,电阻R19和电阻R7的非共接端分别连接在DC/DC芯片IC4的6脚和10脚或10 脚和6脚上,RC并联电路包括相互并联的电阻R8和电容C21;所述LCπ型滤波器包括相互串联并构成环路的电容C29、电容C19及电感L1,且电容C19和电容C29的共接端接地,电感L1的一端与DC/DC芯片IC4的6脚相连接,电感L1的另一端输出第一DC/DC电路转换后的3.3V电源并供电至主控芯片上;在设置时,优选的将电容C29与DC/DC芯片IC4的6脚相连接,在输出端上采用LCπ型滤波结构进行纹波电压的滤除,在有效滤除纹波电压的同时,也保障了有效功率的最大化,从而为主控芯片的安全稳定运行提供保障。

实施例3:

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,进一步的为更好地实现本实用新型,如图1所示,特别采用下述设置方式:所述DC/DC芯片IC4采用LTC3530。

LTC3530是一款宽VIN范围、高效率、固定频率、降压-升压型DC/DC转换器,可在输入电压高于、低于或等于输出电压的条件下运作。该IC所采用的拓扑结构可通过所有操作模式提供一个连续转换功能。

LTC3530的引脚与LTC3440降压-升压型DC/DC转换器兼容,但增加了可设置自动突发模式操作功能,并把VIN/VOUT范围扩展至1.8V。高达2MHz的开关频率由一个外部电阻器来设置。自动突发模式操作允许用户利用连接在BURST(2 脚)引脚和GND之间的单个电阻器来设置执行突发模式操作的负载电流门限。

包括1μA的停机电流、短路保护、可设置软起动控制、电流限制和热停机功能。LTC3530采用耐热增强型10引脚(3mm x 3mm)DFN或MSOP封装。

实施例4:

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,如图1所示,进一步的为更好地实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述第二DC/DC电路包括芯片电路及RCπ型滤波电路,所述芯片电路包括DC/DC芯片IC5、电容C25 及电感L6,DC/DC芯片IC5的3脚通过电感L6连接DC/DC芯片IC5的6脚,且DC/DC芯片IC5的3脚通过电容C25接地,DC/DC芯片IC5的1脚与中央控制电路的主控芯片相连接,RCπ型滤波电路并联在DC/DC芯片IC5的4脚和地之间,DC/DC芯片IC5的2脚和5脚共接且接地,DC/DC芯片IC5的3脚与 DC/DC芯片IC4的7脚共接。

实施例5:

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,如图1所示,进一步的为更好地实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述RCπ型滤波电路包括相互串联并构成环路的电容C23、电容C30及电阻R9,电容C23和电容C30 的共接端接地,电阻R9的一端连接DC/DC芯片IC5的4脚,电阻R9的另一端输出第二DC/DC电路转换后的5V电源并供电至主控芯片上;在设置时,优选的将电容C23与DC/DC芯片IC5的4脚相连接,在输出端上采用RCπ型滤波结构进行纹波电压的滤除,在有效滤除纹波电压的同时,也保障了有效功率的最大化,从而为主控芯片的安全稳定运行提供保障。

实施例6:

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,如图1所示,进一步的为更好地实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述DC/DC芯片IC5采用LTC3525-5V。

实施例7:

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,如图1所示,进一步的为更好地实现本实用新型,特别采用下述设置方式:还包括应急供电电路,所述应急供电电路包括芯片IC3、电容C22、电容C28及RCπ型滤波器,芯片 IC3的1脚和3脚共接且与DC/DC芯片IC4的7脚相连接,芯片IC3的1脚通过电容C22与芯片IC3的2脚相连接且接地,芯片IC3的4脚通过电容C28接地,RCπ型滤波器连接在芯片IC3的5脚和地之间,应急供电电路的设置,可用于对中央控制电路的主控芯片进行单独供电,从而保障中央控制电路在关机时仍然可以通过开机键进行开机。

实施例8:

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,如图1所示,进一步的为更好地实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述RCπ型滤波器包括相互串联并构成环路的电容C27、电容C26及电阻R5,电容C26和电容C27的共接端接地,电阻R5的一端连接芯片IC3的5脚,电阻R5的另一端输出应急供电电路转换后的3.3V电源并供电至主控芯片上;在设置时,优选的将电容 C27与芯片IC3的5脚相连接,在输出端上采用RCπ型滤波结构进行纹波电压的滤除,在有效滤除纹波电压的同时,也保障了有效功率的最大化,从而为主控芯片的安全稳定运行提供保障。

实施例9:

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,如图1所示,进一步的为更好地实现本实用新型,特别采用下述设置方式:所述芯片IC3采用 LP2985。

以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例,并非对本实用新型做任何形式上的限制,凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本实用新型的保护范围之内。

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