一种DC-DC直流稳压多路电源输出电路的制作方法

本发明涉及电源电路设计技术领域，尤其涉及一种抗干扰的DC-DC直流稳压多路电源输出电路。

背景技术：

目前，大多数的DC-DC电源的输入端与输出端共地，因而导致电源电路的输出端容易受到输入端的干扰，使输出电压不够稳定，同时也会干扰到其它电路。常见的直流开关电源，由于电路本身特性，使得开关电源存在大量噪声；而由于电源噪声干扰大，使得其稳定性较差。此外，开关电源一般用于大功率的仪器，对于低功率的仪器仪表电源转换效率较低。

电源作为电路中最基础且是最重要的部分，若易受干扰、不够稳定，则势必影响整个电路的性能；由此，本领域亟需一种能够抗干扰的DC-DC直流稳压多路输出的电源。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何使直流电源的多路输出电路中的每一路都不受输入端的干扰，且多路输出电路任意两路之间相互不干扰，以满足检测控制类仪器仪表领域的需求。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种DC-DC直流稳压多路电源输出电路，包括：DC-DC电路、RC振荡电路、正弦波-矩形波变换电路以及变压器耦合电路，所述RC振荡电路、正弦波-矩形波变换电路及变压器耦合电路依次电连接，且所述RC振荡电路、正弦波-矩形波变换电路及变压器耦合电路分别与所述DC-DC电路电连接，其中，

所述DC-DC电路中设有电容C1、C2、C3及C4，以及用于将电压不稳定的直流电转换为电压稳定的直流电的DC-DC集成电路，所述DC-DC电路的输入端电连接至不稳定的直流电源，输入端为V+端和V-端，V-端接地；大电容C1和小电容C2皆并联于V+端与V-端之间，V+端电连接至所述DC-DC集成电路的输入端，所述DC-DC集成电路的输出端为V1端，大电容C3和小电容C4皆并联于V1端与地端之间；

所述RC振荡电路为正弦波产生电路，设有用于滤波的RC结构以及放大器U3A，所述RC结构与放大器U3A皆电连接至所述DC-DC电路的V1端，所述放大器U3A的输出端电连接至所述正弦波-矩形波变换电路；

所述正弦波-矩形波变换电路中设有多个电阻及放大器U3B，所述放大器U3B通过一电阻电连接至所述DC-DC电路的V1端；

所述变压器耦合电路中设有多绕组变压器，所述多绕组变压器具有一个原边和第一、二、……N副边，其中，变压器的原边电连接有原边电路，所述原边电路电连接至所述放大器U3B的输出端；第一、二、……N副边分别电连接有第一、二、……N副边电路，且第一、二、……N副边电路分别电连接至第一、二、……N模块电路并为所述第一、二、……N模块电路提供电力；其中，第一、二、……N副边电路与原边电路不共地，且第一、二、……N副边电路两两之间亦不共地。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选地，所述RC振荡电路中设有电阻R3、R4、R5、R6、R7、R9、R11、R12，电容C7、C12、C13、C18、C19、C24、C25及放大器U3A，其中，

电阻R3的第一端电连接至所述DC-DC电路的V1端，电容C7与C18并联，C7、C18并联电容一端接地，另一端电连接至所述电阻R3的第二端；电阻R4的第一端电连接至所述DC-DC电路的V1端，电容C13与C19并联，C13、C19并联电容一端接地，另一端电连接至所述电阻R4的第二端；

电阻R7的第一端电连接至所述电阻R3的第二端，电阻R9的第一端电连接至所述电阻R7的第二端，R9的第二端接地；电容C25与所述电阻R9并联；

所述放大器U3A的电源端电连接至所述电阻R4的第二端，接地端接地；

电阻R6的第一端电连接至电阻R7与R9的电连接处P点，第二端电连接至放大器U3A的同向输入端；电容C24的第一端电连接至P点，第二端电连接至放大器U3A的同向输入端；电容C12的第一端电连接至放大器U3A的同向输入端，第二端电连接至电阻R5的第一端，电阻R5的第二端电连接至放大器U3A的输出端；

电阻R11的第一端电连接至电阻R7与R9的电连接处P点，第二端电连接至放大器U3A的反向输入端；电阻R12的第一端电连接至放大器U3A的反向输入端，第二端电连接至放大器U3A的输出端；

所述RC振荡电路将V1输出的稳定的直流电转化为正弦波信号，自放大器U3A的输出端发送至所述正弦波-矩形波变换电路。

优选地，所述正弦波-矩形波变换电路中设有电阻R8、R10、R13、R14以及放大器U3B，其中，

电阻R8的第一端电连接至所述放大器U3A的输出端，第二端电连接至所述放大器U3B的同相输入端；

电阻R10的第一端电连接至所述DC-DC电路的V1端，第二端电连接至所述放大器U3B的反相输入端；电阻R13的第一端电连接至所述放大器U3B的反相输入端，第二端电连接至电阻R14的第一端；所述电阻R14为可调电阻，第二端接地；

所述放大器U3B的输出端电连接至所述变压器耦合电路的原边电路。

优选地，所述原边电路中设有场效应管Q1、TVS管、电容C5及电容C6，其中，所述场效应管Q1的栅极电连接至所述正弦波-矩形波变换电路中放大器U3B的输出端，源极接地，漏极电连接至变压器原边的非同名端，变压器原边的同名端电连接至所述DC-DC电路的V1端；所述TVS管并联于所述多绕组变压器的原边，所述电容C5与C6并联，并联电容一端接地，另一端电连接至所述DC-DC电路的V1端。

优选地，所述第一、二、……N副边电路中，有一部分副边电路的输入端与变压器副边的同名端电连接，另一部分副边电路的输入端与变压器副边的非同名端电连接，其中，输入端电连接至变压器副边同名端的副边电路中所包含的电气元件与电连接关系相同；输入端电连接至变压器副边非同名端的副边电路中所包含的电气元件与电连接关系相同；输入端电连接至变压器副边同名端的副边电路的功率之和与输入端电连接至变压器副边非同名端的副边电路的功率之和相等或相近。但是，所述副边电路中所包含的电气元件的参数可相同、亦可不同。

优选地，为第一模块电路供电的第一副边电路中设有：快速恢复开关二极管D1，电解质电容C8、C9，小电容C10、C11，及线性稳压电路U4，其中，

所述线性稳压电路U4具有输入端、输出端和接地端，接地端接第一模块电路的地；

所述快速恢复开关二极管D1的正极电连接至所述多绕组变压器的第一副边的同名端，负极电连接至所述线性稳压电路U4的输入端；

所述电解质电容C8的正极电连接至所述线性稳压电路U4的输入端，负极接第一模块电路的地，小电容C11并联于所述线性稳压电路U4的输入端与第一模块电路的地之间；

所述电解质电容C9的正极电连接至所述线性稳压电路U4的输出端，负极接第一模块电路的地，小电容C10并联于所述线性稳压电路U4的输出端与第一模块电路的地之间；

所述第一模块电路电连接至所述线性稳压电路U4的输出端，并与U4接共同的地。

优选地，为第二模块电路供电的第二副边电路中设有：快速恢复开关二极管D2，电解质电容C16、C17，小电容C14、C15，及线性稳压电路U5，其中，

所述线性稳压电路U5具有输入端、输出端和接地端，接地端接第二模块电路的地；

所述快速恢复开关二极管D2的正极电连接至所述多绕组变压器的第二副边的非同名端，负极电连接至所述线性稳压电路U5的输入端；

所述电解质电容C16的正极电连接至所述线性稳压电路U5的输入端，负极接第二模块电路的地，小电容C15并联于所述线性稳压电路U5的输入端与第二模块电路的地之间；

所述电解质电容C17的正极电连接至所述线性稳压电路U5的输出端，负极接第二模块电路的地，小电容C14并联于所述线性稳压电路U5的输出端与第二模块电路的地之间；

所述第二模块电路电连接至所述线性稳压电路U5的输出端，并与U5接共同的地。

优选地，所述放大器U3A和U3B皆为8引脚的TL072。

优选地，所述场效应管Q1为NCE0102。

优选地，所述TVS管为P6KE30AC。

与现有技术相比，本发明产生的技术效果是：使直流电源的多路输出电路中的每一路都不受输入端的干扰，且多路输出电路任意两路之间相互不干扰；用于控制检测类仪器仪表的电源电路设计，提供精准稳定的电压，以满足控制检测类仪器仪表对精确度和稳定度的要求。

附图说明

图1为本发明的DC-DC电路的结构示意图；

图2为输出电压为3.3V的DC-DC集成电路的电路连接图；

图3为输出电压为8V的DC-DC集成电路的电路连接图；

图4为输出电压为12V的DC-DC集成电路的电路连接图；

图5为依次电连接的RC振荡电路、正弦波-矩形波变换电路以及变压器耦合电路的电路连接图；

在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：

100 DC-DC电路

101 DC-DC集成电路

200 RC振荡电路

300 正弦波-矩形波变换电路

400 变压器耦合电路

401 第一模块电路

402 第二模块电路

40N 第N模块电路

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明的DC-DC直流稳压多路电源输出电路包括：DC-DC电路100、RC振荡电路200、正弦波-矩形波变换电路300以及变压器耦合电路400，所述RC振荡电路200、正弦波-矩形波变换电路300及变压器耦合电路400依次电连接，且所述RC振荡电路200、正弦波-矩形波变换电路300及变压器耦合电路400分别与所述DC-DC电路100电连接。

请参照图1所示，其为本发明的DC-DC电路的结构示意图，所述DC-DC电路中设有电容C1、C2、C3及C4，以及DC-DC集成电路101，其中，

所述DC-DC电路的输入端电连接至不稳定的直流电源，输入端为V+端和V-端，V-端接地；大电容C1和小电容C2皆并联于V+端与V-端之间，C1例如可为470uF，C2例如可为0.1uF；V+端电连接至所述DC-DC集成电路101的输入端，所述DC-DC集成电路101的输出端为V1端，大电容C3和小电容C4皆并联于V1端与地端之间，C3例如可为100uF，C4例如可为0.1uF。由此，不稳定的直流电源经过大电容C1、小电容C2滤波后，进入DC-DC集成电路，输出一个稳定的电压，再经过大电容C3、小电容C4滤波后输出电压V1。

所述DC-DC集成电路用于将电压不稳定的直流电转换为电压稳定的直流电，如图2～4所示的三种电路，其中，图2示为输出电压为3.3V的DC-DC集成电路的电路连接图，图3示为输出电压为8V的DC-DC集成电路的电路连接图，图4示为输出电压为12V的DC-DC集成电路的电路连接图；需要进行说明的是：图2～4所示的DC-DC集成电路仅为举例，在本领域中有多种电路结构可以完成“将电压不稳定的直流电转换为电压稳定的直流电”这一功能；由于DC-DC集成电路是现有技术中的常用技术手段，且图2～4明确示出了电气元件和连接关系，所以此处不再以文字多作赘述。

接下来，请再参照图5所示，其为依次电连接的RC振荡电路、正弦波-矩形波变换电路以及变压器耦合电路的电路连接图；其中，

所述RC振荡电路200为正弦波产生电路，电路中设有电阻R3、R4、R5、R6、R7、R9、R11、R12，电容C7、C12、C13、C18、C19、C24、C25及放大器U3A，其中，

电阻R3的第一端电连接至所述DC-DC电路100的V1端，V1端作为所述RC振荡电路的电源；电容C7与C18并联，C7、C18并联电容一端接地，另一端电连接至所述电阻R3的第二端；由此，电阻R3、电容C7、C18对电源V1进行滤波，减小其它电路对RC振荡电路的干扰，同时也减小RC振荡电路对V1的干扰；同样地，电阻R4的第一端电连接至所述DC-DC电路100的V1端，电容C13与C19并联，C13、C19并联电容一端接地，另一端电连接至所述电阻R4的第二端；由此，电阻R4、电容C13、C19对电路V1进行滤波后给振荡电路供电，减小其它电路对RC振荡电路的干扰，同时也减小RC振荡电路对V1的干扰；

在RC振荡电路中，若放大器采用单电源供电，产生的正弦波频率最高只有几千赫兹，频率较低，由此产生的直流电源脉动较大，输出不稳定，不能满足多路输出电路中测控类仪器仪表的要求；但如果仪器仪表直接用双电源供电，则会导致电路过于庞大；所以，本发明的RC振荡电路虽然采用单电源供电，但由于采用了R7、R9分压抬高电位，并经C25滤波后作为振荡的中间平衡电位，这样的单电源起到了双电源的效果，相当于采用双电源供电，产生的是中频正弦波，经实验测定，正弦波信号可为100kHz，由中频正弦波控制产生电流，能够输出一个平稳的电压以满足控制检测类仪器仪表的需求，很好地解决了这一问题。

所述电阻R3、R4皆为小电阻，例如可为47Ω。

进一步，电阻R7的第一端电连接至所述电阻R3的第二端，电阻R9的第一端电连接至所述电阻R7的第二端，R9的第二端接地；电容C25与所述电阻R9并联；电阻R7、R9的阻值相同且远大于小电阻R3，由此，电阻R7与R9的电连接处P点的电压VP为0.5V1，而并联的电容C25可稳定P点电压VP；

优选地，所述放大器U3A选用8引脚的TL072，供电电源可以高达±18V；U3A的电源端电连接至所述电阻R4的第二端，接地端接地；

进一步，电阻R6的第一端电连接至电阻R7与R9的电连接处P点(即电阻R7的第二端，亦为电阻R9的第一端)，第二端电连接至放大器U3A的同向输入端；同样地，电容C24的第一端电连接至P点，第二端电连接至放大器U3A的同向输入端；进一步，电容C12的第一端电连接至放大器U3A的同向输入端，第二端电连接至电阻R5的第一端，电阻R5的第二端电连接至放大器U3A的输出端；由此，电容C24与电阻R6并联后与电阻R5、电容C12串联形成选频网络，通过改变电容C12、C24、电阻R5、R6的参数来改变振荡电路产生的正弦波信号的频率；

进一步，电阻R11的第一端电连接至电阻R7与R9的电连接处P点，第二端电连接至放大器U3A的反向输入端；电阻R12的第一端电连接至放大器U3A的反向输入端，第二端电连接至放大器U3A的输出端；由此，电阻R11与R12组成反馈电路，改变R11与R12的参数可以改变反馈系数，调节电路的放大倍数；

由此，所述RC振荡电路200将V1输出的稳定的直流电先经过RC滤波后再给U3A放大电路供电，转化为正弦波信号输出，自放大器U3A的输出端发送至接下来的正弦波-矩形波变换电路300。

请继续参照图5所示，所述正弦波-矩形波变换电路300中设有电阻R8、R10、R13、R14以及放大器U3B，其中，

电阻R8的第一端电连接至所述放大器U3A的输出端，第二端电连接至所述放大器U3B的同相输入端，即，所述RC振荡电路200产生的正弦波经过电阻R8接入到放大器U3B的同相输入端；

电阻R10的第一端电连接至所述DC-DC电路100的V1端，第二端电连接至所述放大器U3B的反相输入端；电阻R13的第一端电连接至所述放大器U3B的反相输入端，第二端电连接至电阻R14的第一端；所述电阻R14为可调电阻，第二端接地；

由此，电阻R10、R13、R14与放大器U3B共同组成比较器，其功能是：将同相输入端信号与反相输入端信号作比较，同相输入端信号大于反相输入端信号时，U3B输出高电平，小于则输出低电平，从而将振荡电路产生的正弦波变成矩形波；

优选地，所述放大器U3B选用8引脚的TL072；

可选地，所述放大器U3B可与U3A为同一芯片，也可以各自独立。

进一步，通过调节电阻R14的阻值可改变矩形波占空比，从而改变后面变压器的各个副边的输出电压，使其恰好满足所需输出电压的要求，不会造成电能的浪费。

接下来，请继续参照图5所示，所述变压器耦合电路400中设有多绕组变压器T，所述多绕组变压器T具有一个原边和第一、二、……N副边，其中，变压器T的原边电连接有原边电路，第一、二、……N副边电连接有第一、二、……N副边电路，且第一、二、……N副边电路电连接至第一、二、……N模块电路401……40N并为第一、二、……N模块电路提供电力；其中，

所述原边电路中设有场效应管Q1、TVS管(Transient Voltage Suppressor，称瞬变电压抑制二极管)、电容C5以及电容C6，其中，

所述场效应管Q1的栅极电连接至所述正弦波-矩形波变换电路300中放大器U3B的输出端，源极接地，漏极电连接至变压器T原边的非同名端，而变压器T原边的同名端则电连接至所述DC-DC电路100的V1端；场效应管Q1起到一个开关的作用，矩形波输入到场效应管，控制场效应管的开启和关断；优选地，所述场效应管Q1选用NCE0102；

所述TVS管并联于所述多绕组变压器T的原边，用于保护场效应管等电路元器件，即，当TVS的两端受到反向瞬态过压脉冲时，能以极快的速度把两端的高阻抗变为低阻抗，以吸收瞬间大电流，并将电压箝制在预定数值，从而有效保护电路中的元器件免受损坏；优选地，所述TVS管选用P6KE30AC；

所述电容C5与C6并联，并联电容一端接地，另一端电连接至所述DC-DC电路100的V1端；并联的电容C5、C6对电路进行滤波，减小变压器T线圈对电源V1的影响，防止干扰到其它电路。

进一步，所述多绕组变压器T原边的电压耦合到第一、二、……N副边，形成N路电源，用于对不同电路模块供电；第一、二、……N副边电路中，有一部分副边电路的输入端与变压器副边的同名端电连接，另一部分副边电路的输入端与变压器副边的非同名端电连接，结构大同小异，下面关于为第一模块电路和第二模块电路供电的第一、二副边电路进行说明：

为第一模块电路供电的第一副边电路中设有：快速恢复开关二极管D1，电解质电容C8、C9，小电容C10、C11，以及线性稳压电路U4，其中，

所述线性稳压电路U4为现有技术中的常用电路芯片，例如可为HT7550；所述线性稳压电路U4具有输入端、输出端和接地端，接地端接G1地；

需要进行说明的是：第一、二、……N副边电路中，所接的电源(即变压器各副边)都是独立的，所接的地也是不相同、各自独立的，即，变压器副边各模块电路与原边电路不共地，副边各模块电路两两之间亦不共地。

所述快速恢复开关二极管D1的正极电连接至所述多绕组变压器T的第一副边的同名端，负极电连接至所述线性稳压电路U4的输入端；

所述电解质电容C8的正极电连接至所述线性稳压电路U4的输入端，负极接G1地，即，并联于所述线性稳压电路U4的输入端与G1地之间；小电容C11亦并联于所述线性稳压电路U4的输入端与G1地之间；其中，所述电解质电容C8可取值为大于等于10uF，小电容C11可取值为0.1uF左右；

所述电解质电容C9的正极电连接至所述线性稳压电路U4的输出端，负极接G1地，即，并联于所述线性稳压电路U4的输出端与G1地之间；小电容C10亦并联于所述线性稳压电路U4的输出端与G1之间；其中，所述电解质电容C9可取值为大于等于10uF，小电容C10可取值为0.1uF左右；

所述第一模块电路电连接至所述线性稳压电路U4的输出端，并接G1地。

进一步，为第二模块电路供电的第二副边电路中设有：快速恢复开关二极管D2，电解质电容C16、C17，小电容C14、C15，以及线性稳压电路U5，其中，

所述线性稳压电路U5为现有技术中的常用电路芯片，例如可为HT7550；所述线性稳压电路U5具有输入端、输出端和接地端，接地端接G2地；

所述快速恢复开关二极管D2的正极电连接至所述多绕组变压器T的第二副边的非同名端，负极电连接至所述线性稳压电路U5的输入端；

所述电解质电容C16的正极电连接至所述线性稳压电路U5的输入端，负极接G2地，即，并联于所述线性稳压电路U5的输入端与G2地之间；小电容C15亦并联于所述线性稳压电路U5的输入端与G2地之间；其中，所述电解质电容C16可取值为大于等于10uF，小电容C15可取值为0.1uF左右；

所述电解质电容C17的正极电连接至所述线性稳压电路U5的输出端，负极接G2地，即，并联于所述线性稳压电路U5的输出端与G2地之间；小电容C14亦并联于所述线性稳压电路U5的输出端与G2地之间；其中，所述电解质电容C17可取值为大于等于10uF，小电容C14可取值为0.1uF左右；

所述第二模块电路电连接至所述线性稳压电路U5的输出端，并接G2地。

由此——

当输入到场效应管的波形为正半周时，场效应管Q1导通，此时电流经过变压器原边的同名端经非同名端、再经Q1到地，可以规定此时为正向电流；电流耦合到变压器各个副边，第一副边电路的快速恢复开关二极管D1导通，形成回路为第一模块电路供电；同样地，第一～N副边电路中、与第一副边电路结构相同的电路(即输入端与同名端连接的副边电路)亦导通，为各自的电路供电；而第二副边电路及其它输入端与非同名端连接的副边电路中的快速恢复开关二极管则截止，不供电；

当输入到场效应管的波形为负半周时，场效应管Q1截止，由于原边线圈内电流迅速减小，产生感应电动势较强，产生的感应电流的方向与正半周时产生的感应电流方向相反；此时变压器第二副边电路中的快速恢复开关二极管D2导通，形成回路为第二模块电路供电；同样地，第二～N副边电路中、与第二副边电路结构相同的电路(即输入端与非同名端连接的副边电路)亦导通，为各自的电路供电；而第一副边电路及其它输入端与同名端连接的副边电路中的快速恢复开关二极管则截止，不供电；

在实际应用中，为使功率分布稳定均衡，应确保正半周输出的功率与负半周相差不大。

优选地，所述快速恢复开关二极管选用1N4148。

综上所述，本发明的工作过程如下：

不稳定的直流电源经过DC-DC变换后输出一个电压稳定的直流电源，再经过振荡电路将直流转变为频率较高的正弦波信号，然后正弦波经正弦波-矩形波变换电路后变换为矩形波；矩形波经变压器耦合电路将一路输入变为多路输出，且多路输出电路中的每一路都不受输入端的干扰，多路输出电路任意两路之间亦相互不干扰；此外，由于信号波频率较高，各个副边的直流输出较平稳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。