一种电源模块的制作方法

本公开涉及电源技术领域，具体地，涉及一种电源模块。

背景技术：

现有技术中，通常隔离型的电源模块能够将输入电压转换为3.3v到48v的输出，但是若想将输入电压转换为更低范围的输出电压，通常需要通过非隔离的电源模块实现，非隔离的电源模块的输入端和输出端不能进行电气隔离，使得电源模块存在安全隐患。

技术实现要素：

为解决上述问题，本公开的目的是提供一种电源模块。

为了实现上述目的，本公开提供一种电源模块，包括：第一电压转换电路、与所述第一电压转换电路的输出端连接的第二电压转换电路，所述第一电压转换电路用于将第一电压转换为第二电压，所述第二电压转换电路用于将所述第二电压转换为第三电压，其中，所述第一电压为所述第一电压转换电路的输入电压，所述第二电压小于所述第一电压，所述第三电压小于所述第二电压；

所述第一电压转换电路或者所述第二电压转换电路包括隔离电路，所述隔离电路用于将所述第一电压转换电路的输入端和所述第二电压转换电路的输出端之间电气隔离。

可选地，在所述第一电压转换电路包括隔离电路时，所述隔离电路包括变压器，所述变压器包括初级绕组和次级绕组，所述第一电压转换电路包括第一控制器、第一反馈环路和第一nmos管q1，所述初级绕组的同名端、异名端分别连接所述第一电压转换电路的输入正端和所述第一nmos管q1的漏极，所述第一nmos管q1的源极、栅极分别连接所述第一电压转换电路的输入负端和所述第一控制器；

所述次级绕组的异名端连接所述第一电压转换电路的输出正端，所述次级绕组的同名端连接第一二极管d1的负极，所述第一二极管d1的正极连接所述第一电压转换电路的输出负端；

所述第一反馈环路分别与所述第一控制器和所述第一电压转换电路的输出正端连接，所述第一反馈环路用于获取所述第一电压转换电路第一当前输出电压，所述第一控制器根据所述第一当前输出电压和所述第二电压的第一差值生成第一控制信号，并根据所述第一控制信号控制所述第一nmos管q1的导通时长使所述第一当前输出电压为所述第二电压。

可选地，所述隔离电路还包括光电隔离器u1，所述第一反馈环路包括第一电阻r1、第二电阻r2、基准电压源u2和光电隔离器u1，所述第一电阻r1和所述第二电阻r2串联连接，所述第一电阻r1连接所述第一电压转换电路的输出正端，所述第二电阻r2连接所述第一电压转换电路的输出负端，所述基准电压源u2的参考端与所述第二电阻r2连接，所述基准电压源u2的阳极、阴极分别与所述第一电压转换电路的输出负端和所述光电隔离器u1的阴极连接，所述光电隔离器u1的阳极与所述第一电压转换电路的输出正端连接，所述光电隔离器u1的集电极、发射集分别与所述第一控制器的反馈输入端和所述第一电压转换电路的输出负端连接。

可选地，所述第一控制器包括lm5020芯片，所述变压器包括辅助绕组，所述辅助绕组的异名端与第二二极管d2的正极连接，所述第二二极管d2的负极连接所述lm5020芯片的vcc端，所述辅助绕组的异名端与所述第一电压转换电路的输出负端连接，所述vcc端和所述第一电压转换电路的输出负端之间并联连接若干电容。

可选地，所述第一电压转换电路的输入端并联连接有输入滤波电路，用于滤除输入端的噪声；所述第一电压转换电路的输出端并联连接有输出滤波电路，用于滤除输出端的噪声。

可选地，所述第一二极管d1包括ferd30s50djf-tr二极管。

可选地，所述第二电压转换电路包括第二控制器、第二反馈环路、第二nmos管q2、第三nmos管q3和储能电感l，所述第二控制器包括第一驱动模块和第二驱动模块，所述第二反馈环路与所述第二控制器和所述第二电压转换电路的输出正端连接，所述第二nmos管q2的漏极连接所述第二电压转换电路的输入正端，所述第二nmos管q2的栅极与所述第一驱动模块连接，所述第三nmos管q3的源极与所述第二电压转换电路的输出负端连接，所述第三nmos管q3的栅极与所述第二驱动模块连接，所述第二nmos管q2的源极与所述第三nmos管q3的漏极连接，所述第三nmos管q3的漏极与所述储能电感l连接，所述储能电感l串联在所述第二电压转换电路的输出正端；

所述第二反馈环路用于获取所述第二电压转换电路的第二当前输出电压，所述第二控制器根据所述第二当前输出电压和所述第三电压的第二差值生成第二控制信号，所述第二控制信号用于驱动所述第一驱动模块或所述第二驱动模块控制所述第二nmos管q2或第三nmos管q3的导通时长，使所述第二当前输出电压为所述第二当前输出电压。

可选地，所述第二反馈环路包括第三电阻r3和第四电阻r4，所述第三电阻r3和第四电阻r4串联连接，所述第三电阻r3与所述第二电压转换电路的输出正端连接，所述第四电阻r4和第二电压转换电路的输出负端连接，所述第二控制器与所述第四电阻r4连接，用于获取所述第四电阻r4的端电压，所述第二控制器根据所述第四电阻r4的端电压确定所述第二当前输出电压和所述第三电压的第二差值。

可选地，所述第二控制器包括tps40100芯片，所述第一驱动模块的输出端为hdrv端，所述第二驱动模块的输出端为ldrv端。

可选地，所述第一电压为16～40v，所述第二电压为10v，所述第三电压为0.7v～5v。

通过上述技术方案，包括：第一电压转换电路、与该第一电压转换电路的输出端连接的第二电压转换电路，该第一电压转换电路用于将第一电压转换为第二电压，该第二电压转换电路用于将该第二电压转换为第三电压，其中，该第一电压为该第一电压转换电路的输入电压，该第二电压小于该第一电压，该第三电压小于该第二电压；该第一电压转换电路或者该第二电压转换电路包括隔离电路，该隔离电路用于将该第一电压转换电路的输入端和该第二电压转换电路的输出端之间电气隔离。

通过第一电压转换电路将第一电压转换为第二电压，再经过第二电压转换电路将第二电压转换为第三电压，第二电压小于第一电压，第三电压小于第二电压，实现了经过两次电压转换，能够将第一电压转换为任一目标输出的第三电压，从而提高了将第一电压转换为第三电压的转换能力，使第三电压不再限制于现有技术的电压输出范围。且该第一电压转换电路或者第二电压转换电路包括隔离电路，能够将第一电压转换电路的输入端和第二电压转换电路的输出端之间的电气隔离，以消除电源模块的安全隐患。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种电源模块的框图；

图2是根据一示例性实施例示出的本公开所述的第一电压转换电路的框图；

图3是根据一示例性实施例示出的本公开所述的第一电压转换电路的电路图；

图4是根据一示例性实施例示出的本公开所述的第二电压转换电路的框图；

图5是根据一示例性实施例示出的本公开所述的第二电压转换电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

为解决现有技术中的电源模块不能在隔离状态下实现任一目标的输出电压的转换问题，本公开提供一种电源模块，通过第一电压转换电路将第一电压转换为第二电压，再经过第二电压转换电路将第二电压转换为第三电压，第二电压小于第一电压，第三电压小于第二电压，实现了经过两次电压转换，能够将第一电压转换为任一目标输出的第三电压，从而提高了将第一电压转换为第三电压的转换能力，使第三电压不再限制于现有技术的电压输出范围。且该第一电压转换电路或者第二电压转换电路包括隔离电路，能够将第一电压转换电路的输入端和第二电压转换电路的输出端之间的电气隔离，以消除电源模块的安全隐患。

下面通过具体的实施例对本公开的内容进行详细说明。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电源模块的结构图，如图1所示，包括：第一电压转换电路、与该第一电压转换电路的输出端连接的第二电压转换电路，该第一电压转换电路用于将第一电压转换为第二电压，该第二电压转换电路用于将该第二电压转换为第三电压，其中，该第一电压为该第一电压转换电路的输入电压，该第二电压小于该第一电压，该第三电压小于该第二电压；该第一电压转换电路或者该第二电压转换电路包括隔离电路，该隔离电路用于将该第一电压转换电路的输入端和该第二电压转换电路的输出端之间电气隔离。

本实施例通过第一电压转换电路和第二电压转换电路对第一电压进行两次降压转换，能够将第一电压转换为任一目标输出的第三电压，从而提高了将第一电压转换为第三电压的转换能力，使第三电压不再限制于现有技术的电压输出范围，如3.3v～48v范围的输出电压。

示例地，该第一电压可包括16～40v范围内的电压，通过第一电压转换电路和第二电压转换电路可以将16～40v电压降低为0.7v～5v(相当于第三电压)范围。如，可通过第一电压转换电路将16～40v范围内的电压转换为10v(相当于第二电压)，再通过第二电压转换电路将10v电压转换为0.7v～5v范围内的电压。

第一电压转换电路或者第二电压转换电路包括隔离电路，能够将第一电压转换电路的输入端和第二电压转换电路的输出端之间的电气隔离，以消除电源模块的安全隐患。

示例地，如图2所示，在该第一电压转换电路包括隔离电路时，该隔离电路可包括变压器，该变压器包括初级绕组和次级绕组，该第一电压转换电路包括第一控制器、第一反馈环路和第一nmos管(n-metal-oxide-semiconductor，即n沟道金属-氧化物半导体场效应管)q1，该初级绕组的同名端、异名端分别连接该第一电压转换电路的输入正端和该第一nmos管q1的漏极，该第一nmos管q1的源极、栅极分别连接该第一电压转换电路的输入负端和该第一控制器；该次级绕组的异名端连接该第一电压转换电路的输出正端，该次级绕组的同名端连接第一二极管d1的负极，该第一二极管d1的正极连接该第一电压转换电路的输出负端；该第一反馈环路分别与该第一控制器和该第一电压转换电路的输出正端连接，该第一反馈环路用于获取该第一电压转换电路第一当前输出电压，该第一控制器根据该第一当前输出电压和该第二电压的第一差值生成第一控制信号，并根据该第一控制信号控制该第一nmos管q1的导通时长使该第一当前输出电压为该第二电压。

图2中第一nmos管q1以及下文中的第二nmos管q2、第三nmos管q3，栅极表示为g，漏极表示为d，源极表示为s。第一电压转换电路的输入负端和输出负端可以接地，又隔离电路的电气隔离作用，输入负端的接地和输出负端的接地为不同的参考地。同名端和异名端为变压器相对的连接端，为便于区分变压器的两个连接端，图2中标示出了变压器的同名端，相应地，同一绕组的另一端即为变压器的异名端。

在本实施例中，该第一控制信号可包pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)控制信号，第一控制器可通过pwm控制信号控制第一nmos管q1的导通时长，调节第一电压转换电路的第一当前输出电压。其中，第一控制器在控制第一nmos管q1导通时，初级绕组的电感开始充电，进行储能，次级绕组不工作；在控制第一nmos管q1断开时，初级绕组中的电感开始放电，初级绕组的电感存储的电能传递给次级绕组，次级绕组中的电感开始充电，使第一当前输出电压发生变化。在第一当前输出电压小于第二电压时，第一控制器输出的pwm控制信号的占空比增大，使第一nmos管q1导通时长增大，增加初级绕组的充电时长，使得在第一nmos管q1断开时，从初级绕组传递到次级绕组中的电能增加，这样次级绕组在放电的时候，能够增大第一当前输出电压；相应地，在第一当前输出电压大于第二电压时，第一控制器输出的pwm控制信号的占空比减小，第一nmos管q1导通时长减小，初级绕组充电时长减小，存储的电能也相应地减小，在第一nmos管q1断开时，从初级绕组传递到次级绕组的电能也相应地减小，使得第一当前输出电压减小。综上所述，第一控制器可通过控制第一nmos管q1的导通时长，使第一电压转换电路的第一当前输出电压为第二电压。

可选地，为减小第一电压转换电路的损耗，提高电源模块的效率，该第一二极管d1可选择ferd30s50djf-tr二极管，该ferd30s50djf-tr二极管的导通压降在0.3v左右，低于肖基特二极管的导通压降，通常肖基特二极管的导通压降为0.6v，这样能够提高第一电压转换电路的效率，进而提高电源模块的效率。

参照图2，该隔离电路还包括光电隔离器u1，该第一反馈环路包括第一电阻r1、第二电阻r2、基准电压源u2和光电隔离器u1，该第一电阻r1和该第二电阻r2串联连接，该第一电阻r1连接该第一电压转换电路的输出正端，该第二电阻r2连接该第一电压转换电路的输出负端，该基准电压源u2的参考端与该第二电阻r2连接，该基准电压源u2的阳极、阴极分别与该第一电压转换电路的输出负端和该光电隔离器u1的阴极连接，该光电隔离器u1的阳极与该第一电压转换电路的输出正端连接，该光电隔离器u1的集电极、发射集分别与该第一控制器的反馈输入端和该第一电压转换电路的输出负端连接。

在上述实施例中，由于变压器连接在主功率回路中，可以对主功率回路两侧的电路实现电气隔离，此外，光电隔离器u1连接在第一反馈环路中，使得第一反馈环路以光电的形式向第一控制器反馈第一当前输出电压，实现了第一反馈环路的光电隔离，根据以上两处的电气隔离作用，从而实现本公开电源模块的输入端和输出端之间的电气隔离。

其中，基准电压源用于获取第二电阻r2的端电压，并将第二电阻r2的端电压和基准电压源的参考端的基准电压进行比较，得到电压差，光电隔离器将该电压差反馈给第一控制器，第一控制器根据该电压差确定第一当前输出电压和第二电压的第一差值，以确定输出的第一控制信号。

如图3所示，第一控制器可包括lm5020芯片，该变压器包括辅助绕组，该辅助绕组的异名端与第二二极管d2的正极连接，该第二二极管d2的负极连接该lm5020芯片的vcc端，该辅助绕组的异名端与该第一电压转换电路的输出负端连接，该vcc端和该第一电压转换电路的输出负端之间并联连接若干电容，如c10、c15和c23，该电容用于滤除vcc端输入的噪声。该辅助绕组用于向lm5020芯片的vcc端提供稳定的供电电源，以保证lm5020芯片供电的稳定性。

可选地，参照图3，该第一电压转换电路的输入端并联连接有输入滤波电路，用于滤除输入端的噪声；该第一电压转换电路的输出端并联连接有输出滤波电路，用于滤除输出端的噪声。

该输入滤波电路和输出滤波电路可包括共模电感、差模电感、差模电容等，上述各元件的任意一种或几种可以进行组合连接形成滤波电路，以滤除电路中的差模干扰和共模干扰。

示例地，如图3所示，该输入滤波电路可包括共模电感l1，与共模电感l1并联连接的电容c1和电容c2，差模电感l3串联在第一电压转换电路的输入正端的支路上，电容c3和差模电感l3并联连接。

该输出滤波电路可包括串联连接在第一电压转换电路的输出正端线路上的差模电感l2，差模电感l2的一端可并联连接电容c4和电容c5，另一端并联连接电容c6。

继续参照图3，inh端为禁止功能端，通过inh端可以设置欠压保护，例如，该在inh端电压低于1.25v时，第一控制器lm5020芯片的out端无输出，这时，第一nmos管q1关断，第一电压转换电路不工作。

如图4所示，该第二电压转换电路包括第二控制器、第二反馈环路、第二nmos管q2、第三nmos管q3和储能电感l，该第二控制器包括第一驱动模块和第二驱动模块，该第二反馈环路与该第二控制器和该第二电压转换电路的输出正端连接，该第二nmos管q2的漏极连接该第二电压转换电路的输入正端，该第二nmos管q2的栅极与该第一驱动模块连接，该第三nmos管q3的源极与该第二电压转换电路的输出负端连接，该第三nmos管q3的栅极与该第二驱动模块连接，该第二nmos管q2的源极与该第三nmos管q3的漏极连接，该第三nmos管q3的漏极与该储能电感l连接，该储能电感l串联在该第二电压转换电路的输出正端；该第二反馈环路用于获取该第二电压转换电路的第二当前输出电压，该第二控制器根据该第二当前输出电压和该第三电压的第二差值生成第二控制信号，该第二控制信号用于驱动该第一驱动模块或该第二驱动模块控制该第二nmos管q2或第三nmos管q3的导通时长，使该第二当前输出电压为该第二当前输出电压。

其中，第二控制器在通过第二控制信号驱动第一驱动模块，使第二nmos管q2导通时，第三nmos管q3断开，储能电感l开始充电，随着储能电感l充电时长的增加，使第二电压转换电路的第二当前输出电压增加；在第二控制器在通过第二控制信号驱动第一驱动模块，使第二nmos管q2断开时，第三nmos管q3导通时，储能电感l放电，维持第二当前输出电压稳定。因此，可在第二当前输出电压小于第三电压时，第二控制器控制第二nmos管q2导通时长增大，延长储能电感l的充电时长，使第二当前输出电压增加；相应地，第二当前输出电压大于第三电压时，第二控制器控制第二nmos管q2导通时长减小，减小储能电感l的充电时长，使第二当前输出电压降低。综上所述，通过第二控制器控制第二nmos管q2和第三nmos管q3的导通时长，可以使第二当前输出电压为第三电压，从而实现通过电源模块将第一电压转换为任一输出的第三电压。

可选地，如图4所示，该第二反馈环路包括第三电阻r3和第四电阻r4，该第三电阻r3和第四电阻r4串联连接，该第三电阻r3与该第二电压转换电路的输出正端连接，该第四电阻r4和第二电压转换电路的输出负端连接，该第二控制器与该第四电阻r4连接，用于获取该第四电阻r4的端电压，该第二控制器根据该第四电阻r4的端电压确定该第二当前输出电压和该第三电压的第二差值。

该第三电阻r3和第四电阻r4，以及上述所述的第一电阻r1和第二电阻r2可包括由若干串联或者并联连接的电阻组成。

参照图5，该第二控制器可包括tps40100芯片，第一驱动模块的输出端为hdrv端，第二驱动模块的输出端为ldrv端。在第二反馈环路中，电阻r50和串联连接的r11相当于第三电阻r3，电阻r14和并联连接的r17相当于第四电阻r4。图5中标示的+s端和-s端为线路电压补偿的连接端，+s端与第二反馈环路连接，如可连接第三电阻r3，并通过电阻r40与第二电压转换电路的输出正端连接，-s端通过电阻r36和第二电压转换电路的输出负端连接。具体实施时，+s端和第二电压转换电路的输出正端以及设备的输入正端连接，-s端和第二电压转换电路的输出负端以及设备的输入负端连接，这样，通过+s端和-s端采集设备输入端的电压，并通过第二反馈环路反馈给第二控制器，第二控制器通过设备输入端的电压对第二电压转换电路的第二当前输出电压进行调节，可以补偿第二电压转换电路的输出端到设备的输入端连接的线路的压降。

trm端为输出可调端，trm端通过电阻r25与第三电阻r3或第四电阻r4连接，trm端连接电位器，调节电位器的电阻，可以调整第三电压的输出值，从而可以实现通过一个电源模块能够得到不同输出值的第三电压的目的，以满足设备不同输入电压的要求。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。