用于移动式无线通信设备的中功率电源模件的制作方法
【专利摘要】本发明为一种用于移动式无线通信设备的中功率电源模件，包括有输入保护电路1，反激式DC/DC变换电路2，推挽式DC/DC变换电路3，降压式DC/DC变换电路4相结合构成一个整体。输入保护电路包括浪涌抑制电路11，反接保护电路12，欠压保护电路13，过流及过压保护电路14；反激式DC/DC变换电路包括脉宽调制及限流电路21，反激变压器绕组22；推挽式DC/DC变换电路包括脉宽调制及限流电路31，推挽式变压器绕组32。采用单个芯片做过流、过压、欠压保护，使保护电路简单有效；采用低压差线性稳压器进一步稳压，减小对其它模件的干扰，具有设计合理、电压输出稳定、电磁兼容性好、电源转换效率高、可靠性高等特点。
【专利说明】用于移动式无线通信设备的中功率电源模件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电源模件，特别是一种用于移动式无线通信设备的中功率电源模 件。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术近年来的飞速发展，无线通信设备正朝着性能更加优越，功能 更加多样化，体积更加小型化的方向不断进步，同时对其可靠性和电磁兼容性的要求也越 来越高，而设备中的供电电源性能的优劣，直接影响着整个通信设备的关键性能指标、可靠 性以及电磁兼容能力，所以电源在无线通信设备中的地位是不容忽视的。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就是为了适应无线通信设备的技术发展，而提供的一种电压输出稳 定、对其它模件干扰小、电磁兼容性好、电源转换效率高的用于移动式无线通信设备的中功 率电源模件。
[0004] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 一种用于移动式无线通信设备的中功率电源模件，包括有输入保护电路1，反激式DC/ DC变换电路2,推挽式DC/DC变换电路3和降压式DC/DC变换电路4,共4部分相结合构成 一个整体，其中： 所述输入保护电路1，又包括浪涌抑制电路11，反接保护电路12,欠压保护电路13,过 流及过压保护电路14 ;用以抑制浪涌电压，为电路提供反极性保护，在输入电压过压、欠压 或过流与短路时切断供电以防止可能发生的器件损坏，确保正常供电； 所述反激式DC/DC变换电路2,又包括脉宽调制及限流电路21，反激变压器绕组22 ;用 以产生电路所需的4路电压即Vol、Vo2、Vo3、Vo4 ; 所述推挽式DC/DC变换电路3,又包括脉宽调制及限流电路31，推挽式变压器绕组32 ; 用以产生电路所需的1路电压即V〇5 ; 所述降压式DC/DC变换电路4,又包括BUCK拓扑降压电路41 ;用以产生电路所需的1 路电压即Vo6。
[0005] 本发明的基本设计思想包括三个方面：输入保护电路设计、DC/DC变换电路设计 和电磁屏蔽及结构工艺设计。
[0006] 1、输入保护电路设计：设置一级电压浪涌抑制器和反接保护电路，消除输入浪涌 尖峰对模件的干扰；选用LTC4356-3进行输入的过压、欠压、过流保护。过压、欠压及过流的 值均可设置。当出现过流或短路时，可关断芯片输出，排除故障后，重新上电可正常输出。
[0007] 反接保护采用在外部负极同电源模件的地信号串接NM0SFET的方式，在实现反接 功能的同时，巧妙的解决了通信设备外部及内部的地信号隔离问题，在处于供电正负极反 接条件下，设备不上电，同时外部供电系统依然能正常工作。
[0008] 2、DC/DC变换电路设计：包括反激式DC/DC变换电路、推挽式DC/DC变换电路、降 压式DC/DC变换电路。选用UC2845电流型PWM控制芯片搭建反激多路DC/DC变换器，工作 频率可人为调整，为通信设备供给多种直流电压。该系统具有快速瞬态响应及高可靠性，同 时具有高电压输出精度和内置限流保护功能；选用LT1129IST5对反激式DC/DC变换电路的 一路重要的输出辅助输出进一步稳压，稳定电压的同时亦减小反激式DC/DC变换电路的输 出对其它模件的干扰；选用另一款电流型PWM控制芯片UC2825,搭建一路推挽式DC/DC变 换电路，可为设备提供一路负载耗流重的负电压输出，该模式体积小，效率高，功率器件的 承受的应力轻；选用LT1074降压式DC/DC变换器，该变换器工作频率为100kHz，输入输出 共地，可以提供输出电压10?20V，且高达5A电流输出能力，保证通信设备主供电的使用需 要。
[0009] 3、电磁屏蔽及结构工艺设计：在整体设计上，结合实践经验和工艺方法，在模件侧 面上安装有经过仿真热设计的有效散热块，对模件上功耗较大的功率器件进行散热处理。 在整体安装和印制板信号连接上采用最佳屏蔽隔离、接地、去耦和滤波等措施，防止信号辐 射、串扰；选用TDK RM型磁芯绕制变压器，在保证低电磁辐射的前提下，提高散热性能；选 用低功耗工业极集成电路、晶体管器件，严格筛选，进行限额配比使用，提高容差设计水平； 同时采用表面贴装技术和多层印制板技术，从而有效的提高技术性能指标。
[0010] 本发明的工作过程是：电源模件由外部输入直流电压VIN (20?30V)经过 LT4356-3检测输出产生跟随V0UT直流输出，同时完成过压、过流和反接保护，V0UT经滤波 后作为其他0(：/1)(：的输入，分别产生 200￥、15￥、5￥、-15￥、3.3￥、12.5￥即￥〇1、￥〇2、￥〇3、￥〇4、 V〇5、V〇6共6路电压输出，为通信设备其他各模件供电。
[0011] 总之，本发明采用单片芯片实现欠压、过压及过流保护，是保护电路简单可靠；使 用场效应管做反接保护，使电源模件的输入地和输出地隔离；采用推挽式DC/DC变换电路 为设备提供一路负载耗流重的负电压输出；采用反激多路DC/DC变换器为轻载电压供电， 对比较重要的供电电压，使用低压差线性稳压器进一步稳定输出电压，同时减少对其它模 件的干扰；对每一路输出电压均做η型滤波处理以减小纹波干扰；对于消耗功率较大的器 件，散热片扩大其散热面积，提高工作的可靠性。通过以上措施，实现了一种可供移动式无 线通信设备使用的中功率电源模件，具有具有设计合理、电压输出稳定、电磁兼容性好、电 源转换效率高、可靠性高等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1本发明原理框图 图2本发明整体结构示意图 图中符号说明： 1是输入保护电路， 2是反激式DC/DC变换电路， 3是推挽式DC/DC变换电路， 4是降压式DC/DC变换电路。
[0013] 11是浪涌抑制电路， 12是反接保护电路， 13是欠压保护电路， 14是过流及过压保护电路， 21是脉宽调制及限流电路， 22是反激变压器绕组 31是脉宽调制及限流电路 32是推挽式变压器绕组。
【具体实施方式】
[0014] 请参阅图1和图2所示，为本发明具体实施例。
[0015] 结合图1和图2可见：本发明包括有输入保护电路1，反激式DC/DC变换电路2,推 挽式DC/DC变换电路3,降压式DC/DC变换电路4,共4部分相结合构成一个整体，其中 ： 所述输入保护电路（1 )，又包括浪涌抑制电路（11 )，反接保护电路（12)，欠压保护电路 (13)，过流及过压保护电路（14)，电源保护芯片U1 ;且： 外部电源正负极（VIN、GND_IN)通过引线端子接入电源模件，瞬态抑制管D1、电阻R1、 R3、R4、稳压二极管D3的负极与电源保护芯片U1的第5脚相连接，接到电源正极； 场效应管VI的漏极与瞬态抑制管D1相连接，接电源的负极； 场效应管VI的栅极与电阻R1、稳压二极管D2的负极相连接； 场效应管VI的源极、稳压二极管D2的正极与电阻R2相连接，接到地； 电阻R2、稳压二极管D3的正极与电源保护芯片U1的第6脚相连接； 电阻R3、场效应管V2的漏极与电源保护芯片U1的第4脚相连接； 场效应管V2的栅极与电源保护芯片U1的第3脚相连接； 电阻R4与电源保护芯片U1的第1脚相连接； 电源保护芯片U1的第1脚经过电阻R5接到地。
[0016] 所述反激式DC/DC变换器电路（2 )，又包括脉宽控制及限流电路（21)，反激变压器 绕组（22)，脉宽控制芯片U2,低压差线性稳压芯片U3,场效应管V3 ;且： 反激变压器T1的第1、2脚与场效应管V2的源极相连接； 反激变压器T1的第5、6脚与场效应管V3的漏极相连接； 场效应管V3的栅极与脉宽控制芯片U2的第6脚相连接； 场效应管V3的源极、电阻R6与脉宽控制芯片U2的第3脚相连接，电阻R6的另一端接 地； 反激变压器T1的第8脚与二极管D4的正极相连接； 反激变压器T1的第9脚与二极管D5的正极相连接； 反激变压器T1的第10脚与二极管D6的正极相连接； 反激变压器T1的第11脚与二极管D7的负极相连接； 二极管D4的负极与储能电容C1相连； 二极管D5的负极与储能电容C2相连； 二极管D6的负极、储能电容C3与低压差线性稳压器相连； 二极管D7的正极与储能电容C4相连； 储能电容Cl、C2、C3、C4的另一端接地。
[0017] 所述推挽式DC/DC变换电路（3 )，又包括脉宽控制及限流电路（31)，推挽式变压器 绕组（32)，脉宽控制芯片U4,场效应管V4、V5,二极管对D8 ;且： 推挽变压器T2的第5、6脚与场效应管V2的源极相连接； 推挽变压器T2的第1、2脚与场效应管V4的漏极相连接； 推挽变压器T2的第3、4脚与场效应管V5的漏极相连接； 场效应管V4的栅极与脉宽控制芯片U4的第11脚相连接； 场效应管V5的栅极与脉宽控制芯片U4的第14脚相连接； 场效应管V4的漏极、V5的漏极、电阻R7与脉宽控制芯片U4的第9脚相连接电阻R7的 另一端接地； 推挽变压器T2的第7、8脚与二极管对D8的第2脚相连接； 推挽变压器T2的第11、12脚与二极管对D8的第3脚相连接； 二极管对D8的第1脚经过电感Lei到地； 推挽变压器T2的第9、10脚与储能电容C5相连，储能电容C5的另一端接地。
[0018] 所述降压式DC/DC变换电路（4)，又包括降压式DC/DC变换芯片U5 ;且： 降压式DC/DC变换芯片U5的第1脚、电容C7与场效应管V2的源极相连接，电容C7的 另一端接地； 二极管D9的负极、降压式DC/DC变换芯片U5的第2脚经过电感Le2与电阻R8,储能电 容C6相连接； 降压式DC/DC变换芯片U5的第5脚与电阻R8经过电阻R9与地相连接； 二极管D9的正极与储能电容C6相连接至地。
[0019] 值得说明的是，本发明选用的主要元器件型号依次为：D1为SMAJ48CA，D2为 MMSZ5243BT1， D3 为 MMSZ5250BT1， D4 为 1N4973, D5 为 MBRS1100T3, D6 为 MBRS140T3， D7 为 MBRS1100T3, D8 为 DSSK28-0045B，D9 为 MBRD835L，VI 为 IRFB4110ZGPBF，V2 为 IRFB4110ZGPBF，V3 为 IRF540NS，V4 为 FQP46N15，V5 为 FQP46N15，U1 为 LT4356IMS-3，U2 为 UC2845BD1，U3 为 LT1129IST5，U4 为 UC2825DW，U5 为 LT1074IT7,其余为工业级元器件及精 工加工自制件。
[0020] 以上实施例，仅为本发明的的较佳实施而已，用以说明本发明的技术特征和可实 施性；同时以上描述，对于熟知本【技术领域】的专业人士应可明了并加以实施，因此，其它在 未脱离本发明所揭示的前提下所完成的等效的改变或修饰，均应包含在本发明的权利要求 范围之内中。
【权利要求】
1. 一种用于移动式无线通信设备的中功率电源模件，包括有输入保护电路（1)，反激 式DC/DC变换电路（2 )，推挽式DC/DC变换电路（3 )，降压式DC/DC变换电路（4 )相结合构 成一个整体，其特征是：所述输入保护电路（1)，又包括浪涌抑制电路（11)，反接保护电路 (12)，欠压保护电路（13)，过流及过压保护电路（14)，电源保护芯片U1 ;且：外部电源正负 极（VIN、GND_IN)通过引线端子接入电源模件，瞬态抑制管D1、电阻R1、R3、R4、稳压二极管 D3的负极与电源保护芯片U1的第5脚相连接，接到电源正极； 场效应管VI的漏极与瞬态抑制管D1相连接，接电源的负极； 场效应管VI的栅极与电阻R1、稳压二极管D2的负极相连接； 场效应管VI的源极、稳压二极管D2的正极与电阻R2相连接，接到地； 电阻R2、稳压二极管D3的正极与电源保护芯片U1的第6脚相连接； 电阻R3、场效应管V2的漏极与电源保护芯片U1的第4脚相连接； 场效应管V2的栅极与电源保护芯片U1的第3脚相连接； 电阻R4与电源保护芯片U1的第1脚相连接； 电源保护芯片U1的第1脚经过电阻R5接到地。
2. 如权利要求1所述的用于移动式无线通信设备的中功率电源模件，其特征是： 所述反激式DC/DC变换器电路（2 )，又包括脉宽控制及限流电路（21)，反激变压器绕组 (22)，脉宽控制芯片U2,低压差线性稳压芯片U3,场效应管V3 ;且：反激变压器T1的第1、2 脚与场效应管V2的源极相连接；反激变压器T1的第5、6脚与场效应管V3的漏极相连接； 场效应管V3的栅极与脉宽控制芯片U2的第6脚相连接；场效应管V3的源极、电阻R6与脉 宽控制芯片U2的第3脚相连接，电阻R6的另一端接地；反激变压器T1的第8脚与二极管 D4的正极相连接；反激变压器T1的第9脚与二极管D5的正极相连接；反激变压器T1的第 10脚与二极管D6的正极相连接；反激变压器T1的第11脚与二极管D7的负极相连接；二 极管D4的负极与储能电容C1相连；二极管D5的负极与储能电容C2相连；二极管D6的负 极、储能电容C3与低压差线性稳压器相连；二极管D7的正极与储能电容C4相连；储能电容 Cl、C2、C3、C4的另一端接地。
3. 如权利要求1所述的用于移动式无线通信设备的中功率电源模件，其特征是：所述 推挽式DC/DC变换电路（3)，又包括脉宽控制及限流电路（31)，推挽式变压器绕组（32)，脉 宽控制芯片U4,场效应管V4、V5,二极管对D8 ;且：推挽变压器T2的第5、6脚与场效应管V2 的源极相连接；推挽变压器T2的第1、2脚与场效应管V4的漏极相连接； 推挽变压器T2的第3、4脚与场效应管V5的漏极相连接；场效应管V4的栅极与脉宽控 制芯片U4的第11脚相连接；场效应管V5的栅极与脉宽控制芯片U4的第14脚相连接； 场效应管V4的漏极、V5的漏极、电阻R7与脉宽控制芯片U4的第9脚相连接电阻R7的 另一端接地；推挽变压器T2的第7、8脚与二极管对D8的第2脚相连接；推挽变压器T2的 第11、12脚与二极管对D8的第3脚相连接；二极管对D8的第1脚经过电感Lei到地； 推挽变压器T2的第9、10脚与储能电容C5相连，储能电容C5的另一端接地。
4. 如权利要求1所述的用于移动式无线通信设备的中功率电源模件，其特征是： 所述降压式DC/DC变换电路（4)，又包括降压式DC/DC变换芯片U5 ;且：降压式DC/DC 变换芯片U5的第1脚、电容C7与场效应管V2的源极相连接，电容C7的另一端接地；二极 管D9的负极、降压式DC/DC变换芯片U5的第2脚经过电感Le2与电阻R8,储能电容C6相 连接；降压式DC/DC变换芯片U5的第5脚与电阻R8经过电阻R9与地相连接；二极管D9的 正极与储能电容C6相连接至地。
【文档编号】H02M3/00GK104143906SQ201410361567
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】马红春, 胡波, 黄祥, 余华庆, 白瑞峰, 侯国富, 白敏 , 黄宏兵, 夏宇, 徐静, 夏蓉, 邹伶俐, 黄凌敏 申请人:武汉中元通信股份有限公司