一种交流采样模块的电源管理装置的制作方法

本实用新型涉及电子电路供电技术领域，具体涉及一种交流采样模块的电源管理装置。

背景技术：

随着综合自动化的发展，交流采样电路的使用越来越普及。交流采样电路作为综合自动化系统的一个模块，是综合自动化的一个测量单元，在微机控制系统中，经常要用到交流采样电路模块，用来将模拟信号转换为微处理器能够识别的数字信号，即将二次测得的电压、电流经高密度的TV、TA隔离变换成计算机可测量的交流小信号，采用32位浮点数字信号处理器的采样模块DSP内核工作环境要求稳定，使得交流采样电路的采样精度和输出稳定性往往会受到供电电路的制约。

同时，由于采样模块工作时功耗较大，微处理器的IO口(输入输出接口)带载能力很难满足要求，且对微处理器的工作影响较大。现行交流采样模块电源电路为解决上述问题往往会造成电源电路冗余，导致交流采样模块供电不可靠。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于如果交流采样模块的供电电源的稳定性和可靠性不高将会大大影响采样的精度和输出稳定性。

为此，本实用新型实施例提供了如下技术方案：

一种交流采样模块的电源管理装置，包括：用于为采样处理器内核供电的内核电源管理电路和用于为输入输出接口电路供电的IO电源管理电路，内核电源管理电路和IO电源管理电路分别包括依次连接的输入端处理电路、DC/DC转换芯片和输出端处理电路，输入端处理电路包括输入端滤波电路，用于滤除外接电源中的干扰后给DC/DC转换芯片供电；输出端处理电路包括输出端滤波电路和输出端电压调整电路。

可选地，输出端滤波电路包括电感，输出端电压调整电路包括第一调压电阻和第二调压电阻，电感的第一端与DC/DC转换芯片的斩波输出端连接，第二端与第一调压电阻和第二调压电阻依次串联后接地，第一调压电阻和第二调压电阻的连接处与DC/DC转换芯片的电压反馈端连接，电感与第一调压电阻的连接处作为输出端处理电路的电压输出端，调整第一调压电阻和第二调压电阻的比值能够调整输出电压大小。

可选地，输出端滤波电路还包括续流二极管，续流二极管的阴极与电感的第一端连接、阳极接地。

可选地，输出端滤波电路还包括第一滤波电容和第二滤波电容，第一滤波电容的第一端与电感的第二端连接、第二端接地，第二滤波电容与第一滤波电容并联。

可选地，输出端滤波电路还包括第一磁珠，第一磁珠的第一端与电感的第二端连接，第二端作为输出端处理电路的电压输出端。

可选地，内核电源管理电路的输入端滤波电路包括第二磁珠B5和电容C79，第二磁珠B5的第一端与外接电源连接、第二端与电容C79的第一端连接，电容C79的第二端接地，第二磁珠B5与电容C79的连接处分别与内核电源管理电路的DC/DC转换芯片的电压输入端和使能端连接。

可选地，内核电源管理电路的输入端滤波电路还包括静电防护二极管D2，静电防护二极管D2的阴极与第二磁珠B5的第一端连接、阳极接地。

可选地，内核电源管理电路的输入端滤波电路还包括电容C80和电容C81，电容C80和电容C81分别与电容C79并联。

可选地，IO电源管理电路的输入端滤波电路包括第二磁珠B5、电容C92和电容C93，电容C92的第一端与第二磁珠B5的第二端连接、第二端接地，电容C93与电容C92并联，第二磁珠B5、电容C92和电容C93的连接处与IO电源管理电路的DC/DC转换芯片的电压输入端连接。

可选地，IO电源管理电路的输入端处理电路还包括电阻R31、电阻R32和电容C94，电阻R31和电阻R32串联后与电容C93并联，电阻R31和电阻R32的连接处与IO电源管理电路的DC/DC转换芯片的使能端连接，该使能端还通过电容C94接地。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型实施例提供的交流采样模块的电源管理装置，可以为交流采样模块提供稳定可靠的处理器内核电源与IO(输入输出接口)电源，并且内核电源电压和IO电源电压可分别进行精确调整，该装置瞬态响应迅速、实时性强。另外，其结构简单、工作可靠、易于实现。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为本实用新型实施例中交流采样模块的电源管理装置的结构框图；

图2为一种交流采样模块的电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例中交流采样模块的电源管理装置的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

如图1和3所示，本实施例提供了一种交流采样模块的电源管理装置，包括：用于为采样处理器内核供电的内核电源管理电路1和用于为输入输出接口电路供电的IO电源管理电路2，内核电源管理电路1和IO电源管理电路2分别包括依次连接的输入端处理电路(内核电源管理电路的输入端处理电路11、IO电源管理电路的输入端处理电路21)、DC/DC转换芯片(内核电源管理电路的DC/DC转换芯片12(U13)、IO电源管理电路的DC/DC转换芯片22(U15))和输出端处理电路(内核电源管理电路的输出端处理电路13、IO电源管理电路的输出端处理电路23)，输入端处理电路包括输入端滤波电路，用于滤除外接电源中的干扰后给DC/DC转换芯片供电；输出端处理电路包括输出端滤波电路和输出端电压调整电路。

其中，DC/DC转换芯片通过输入端处理电路与外接电源连接，该输入端处理电路中的输入端滤波电路，主要用于消除外接电源中的交流成分，对电源进行滤波处理。

上述DC/DC转换芯片采用高频率、精确调节、瞬态响应迅速的PWM降压型LM2830X芯片，开关频率1.6MHz，其实时性极强，转换时间低至30ns。所需外部元件少，占用板面面积小。引脚5-VIN为电压输入端，输入电压范围3V-5.5V，2-GND为电源地，3-FB为电压反馈，内部参考电压为0.6V；4-EN为芯片使能控制，高于1.8V使能，低于0.4V关断；1-SW为斩波输出，输出调制以后的PWM信号，输出电压可调范围为0.6V-4.5V。在较高的工作频率下也能确保93％以上的转换效率。该芯片采用电流模式控制和内部补偿，能够提供高性能的调控。

本实施例提供的交流采样模块的电源管理装置，可以为交流采样模块提供稳定的处理器内核电源(1.2V)与IO电源(3.3V)。另外，该装置结构简单、工作可靠、易于实现。图2为一种交流采样模块的电路结构示意图，其处理器采用TI的DSP芯片TMS320C6747。本实施例提供的电源管理装置可适用于该交流采样模块，内核电源管理电路1用于为DSP内核提供稳定的1.2V供电电源，IO电源管理电路2用于为各接口电路提供稳定的3.3V工作电源。

作为具体的实施方式，输出端滤波电路包括电感，输出端电压调整电路包括第一调压电阻和第二调压电阻，电感的第一端与DC/DC转换芯片的斩波输出端SW连接，第二端与第一调压电阻和第二调压电阻依次串联后接地，第一调压电阻和第二调压电阻的连接处与DC/DC转换芯片的电压反馈端FB连接，电感与第一调压电阻的连接处作为输出端处理电路的电压输出端，调整第一调压电阻和第二调压电阻的比值能够调整输出电压大小。

其中，如图3所示，内核电源管理电路1的输出端滤波电路的电感为储能电感L1、IO电源管理电路2的输出端滤波电路的电感为储能电感L2，内核电源管理电路1的输出端电压调整电路的第一调压电阻为R29、第二调压电阻为R30，IO电源管理电路2的输出端电压调整电路的第一调压电阻为R33、第二调压电阻为R34。R29和R30作为内核电源管理电路1的输出端电压调整电路的分压电阻，它们的连接处与内核电源管理电路的DC/DC转换芯片12(U13)的电压反馈端-FB引脚连接，FB引脚的反馈电压为固定值，具体可以是0.6V，因此通过调整R29和R30的阻值来调整它们的阻值比值，就可以调整内核电源管理电路1输出的电压大小，例如，当R29与R30的阻值比值为1时，该内核电源管理电路1输出的电压就为1.2V。同样地，R33和R34作为IO电源管理电路2的输出端电压调整电路的分压电阻，它们的连接处与IO电源管理电路的DC/DC转换芯片22(U15)的电压反馈端-FB引脚连接，FB引脚的反馈电压为0.6V，通过调整R33和R34的阻值来调整它们的阻值比值，就可以调整IO电源管理电路2输出的电压大小，例如，当R33与R34的阻值比值为4.5时，该IO电源管理电路2输出的电压就为3.3V。

优选地，输出端滤波电路还包括续流二极管，续流二极管的阴极与电感的第一端连接、阳极接地，用于保证负载电流连续。具体地，如图3所示，内核电源管理电路1的输出端滤波电路的续流二极管为ZD1，IO电源管理电路2的输出端滤波电路的续流二极管为ZD2。其中，内核电源管理电路1的储能电感L1与续流二极管ZD1组成开关保护电路，IO电源管理电路2的储能电感L2与续流二极管ZD2组成开关保护电路。

具体地，输出端滤波电路还包括第一滤波电容和第二滤波电容，第一滤波电容的第一端与电感的第二端连接、第二端接地，第二滤波电容与第一滤波电容并联。其中，如图3所示，内核电源管理电路1的输出端滤波电路的第一滤波电容为C84、第二滤波电容为C83，IO电源管理电路2的输出端滤波电路的第一滤波电容为C90、第二滤波电容为C91。C84和C90为储能电解电容，第一端为正极、第二端为负极。C83和C91为输出侧退耦电容，可以去除开关噪声。

进一步地，输出端滤波电路还包括第一磁珠，第一磁珠的第一端与电感的第二端连接，第二端作为输出端处理电路的电压输出端。具体地，如图3所示，内核电源管理电路1中的第一磁珠为磁珠B6，其第一端与电感L1的第二端、电容C84的正极、电容C83的一端和电阻R29的一端分别连接，其第二端作为内核电源管理电路1的电压输出端。IO电源管理电路2中的第一磁珠为磁珠B7，其第一端与电感L2的第二端、电容C90的正极、电阻R33的一端和电容C91的一端分别连接，其第二端作为IO电源管理电路2的电压输出端。

作为优选的实施方式，如图3所示，内核电源管理电路1的输入端滤波电路包括第二磁珠B5和电容C79，第二磁珠B5的第一端与外接电源连接、第二端与电容C79的第一端连接，电容C79的第二端接地，第二磁珠B5与电容C79的连接处分别与内核电源管理电路的DC/DC转换芯片12(U13)的电压输入端VIN和使能端EN连接。

其中，上述第二磁珠B5与电容C79构成LC滤波电路，用于去除外接电源纹波。

作为进一步优选的实施方式，如图3所示，内核电源管理电路1的输入端滤波电路还包括静电防护二极管D2，静电防护二极管D2的阴极与第二磁珠B5的第一端连接、阳极接地。静电防护二极管D2(ESD)用于保护电路不受静电损伤。

作为具体的实施方式，如图3所示，内核电源管理电路1的输入端滤波电路还包括电容C80和电容C81，电容C80和电容C81分别与电容C79并联。其中，C80和C81为滤波电容，用于去除高次谐波。

作为优选的实施方式，如图3所示，IO电源管理电路2的输入端滤波电路包括第二磁珠B5、电容C92和电容C93，电容C92的第一端与第二磁珠B5的第二端连接、第二端接地，电容C93与电容C92并联，第二磁珠B5、电容C92和电容C93的连接处与IO电源管理电路的DC/DC转换芯片22(U15)的电压输入端VIN连接。其中，第二磁珠B5与电容C92构成LC滤波电路，用于去除外接电源纹波。C93为滤波电容，用于去除高次谐波。

作为进一步优选的实施方式，如图3所示，IO电源管理电路的输入端处理电路21还包括电阻R31、电阻R32和电容C94，电阻R31和电阻R32串联后与电容C93并联，电阻R31和电阻R32的连接处与IO电源管理电路的DC/DC转换芯片22的使能端EN连接，该使能端EN还通过电容C94接地，即电容C94的一端与IO电源管理电路的DC/DC转换芯片22(即U15)的使能端-EN引脚连接、另一端接地。其中，电阻R31和电阻R32组成芯片U15的使能控制电路，外接电源经其分压后作为开关控制信号，分压后电压在1.8V以上芯片U15使能，低于0.4V芯片U15关断，停止输出。另外，上述电阻R31、电阻R32还和电容C94构成IO电源管理电路的DC/DC转换芯片22的使能端-EN引脚保护电路。其中，电阻R31和电阻R32组成分压电路，电容C94为滤波电容。由于芯片使能端-EN引脚逻辑高有效，且不得悬空或其输入电压大于VIN+0.3V，因此使用电阻分压以及电容滤波进行保护。

综上，本实施例提供的交流采样模块的电源管理装置，外接电源提供的+5.2V电压经过内核电源管理电路的输入端处理电路11(包括第二磁珠B5、电容C79、电容C80和电容C81)滤波后输入内核电源管理电路的DC/DC转换芯片12(U13)进行降压处理，然后再由电阻R29和R30调整成需要的电压大小(1.2V)后输出，最后由电容C83、电容C84和第一磁珠B6等组成的滤波电路进行滤波稳压后输出稳定的内核电源电压(1.2V)。同样地，外界电源提供的+5.2V电压经过IO电源管理电路的输入端处理电路21(包括第二磁珠B5、电容C92、电容C93)滤波后输入IO电源管理电路的DC/DC转换芯片22(U15)进行降压处理，然后再由电阻R33和电阻R34调整成需要的电压大小(3.3V)后输出，最后由电容C90、电容C91和第一磁珠B7等组成的滤波电路进行滤波稳压后输出稳定的IO电源电压(3.3V)。该电源管理装置输出的内核电源电压和IO电源电压可分别进行精确调整、瞬态响应迅速、实时性强。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。