一种隔离功耗调整电路的制作方法

本发明涉及功耗控制技术领域，特别涉及一种隔离功耗调整电路和系统。

背景技术：

在测试机行业，现有的功耗调整电路一般都是通过使用线性稳压技术（ldo）来实现板卡（负载端）上的不同电压输出。但是，这种控制输出电压的方法不可避免的会产生较大的发热问题以及较低的能源利用率。

因此，如何降低发热，提高能源利用率是行业内关注的课题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种隔离功耗调整电路，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

本发明解决其技术问题的解决方案是：提供一种隔离功耗调整电路，包括：正极输入节点、负极输入节点、第一接地端、第一滤波电路、第二滤波电路、正极输出节点、负极输出节点、第二接地端、第一控制电路、第二控制电路、第三滤波电路、第四滤波电路和控制器；

所述第一控制电路包括：第一三极管、第一电阻、第一光电耦合器和第一变压器，所述第一变压器的初级线圈的一端与第一滤波电路的第一输出端连接，所述第一变压器的初级线圈的另一端与第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的基极与分别第一电阻的一端和第一光电耦合器的第一输出端连接，所述第一电阻的另一端分别与第一三极管的发射极、第一接地端、第一滤波电路的第二输出端和第一光电耦合器的第二输出端连接；

所述第一光电耦合器的阳极端与控制器的第一输出端连接；

所述第一变压器的次级线圈的一端与第三滤波电路的第一输入端连接，所述第一变压器的次级线圈的另一端分别与第二接地端和第三滤波电路的第二输入端连接；

所述第二控制电路包括：第二三极管、第二电阻、第二光电耦合器和第二变压器，所述第二变压器的初级线圈的一端与第二滤波电路的第一输出端连接，所述第二变压器的初级线圈的另一端与第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的基极与分别第二电阻的一端和第二光电耦合器的第一输出端连接，所述第二电阻的另一端分别与第二三极管的发射极、第一接地端、第二滤波电路的第二输出端和第二光电耦合器的第二输出端连接；

所述第二变压器的次级线圈的一端与第四滤波电路的第一输入端连接，所述第二变压器的次级线圈的另一端分别与第二接地端和第四滤波电路的第二输入端连接；

所述第二光电耦合器的阳极端与控制器的第二输出端连接，所述第一光电耦合器的阴极和第二光电耦合器的阴极均与第一接地端连接。

进一步，所述控制器包括fpga、cpld或者mcu。

进一步，所述第一滤波电路包括第一电容、第二电容、第一电感和第五电阻，所述第一电容为电解电容，所述第一电容的正极分别与正极输入节点和第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端分别与第一变压器的初级线圈的一端、第二电容的一端和第五电阻的一端连接，所述第一电容的负极分别与第二电容的另一端、第五电阻的另一端和第一接地端连接。

进一步，所述第二滤波电路包括第三电容、第四电容、第三电感和第六电阻，所述第三电容为电解电容，所述第三电容的负极分别与负极输入节点和第三电感的一端连接，所述第三电感的另一端分别与第二变压器的初级线圈的一端、第四电容的一端和第六电阻的一端连接，所述第三电容的正极分别与第四电容的另一端、第六电阻的另一端和第一接地端连接。

进一步，所述第三滤波电路包括第五电容、第二电感、第六电容和第七电阻，所述第五电容为电解电容；

所述第一变压器的次级线圈的一端分别与第五电容的正极和第二电感的一端连接；

所述第二电感的另一端分别与第六电容的一端、第七电阻的一端和正极输出节点连接；

所述第五电容的负极分别与第一变压器的次级线圈的另一端、第二接地端、第六电容的另一端和第七电阻的另一端连接。

进一步，所述第四滤波电路包括第七电容、第四电感、第八电容和第八电阻，所述第七电容为电解电容，所述第二变压器的次级线圈的一端分别与第七电容的负极和第四电感的一端连接；

所述第四电感的另一端分别与第八电容的一端、第八电阻的一端和负极输出节点连接；

所述第七电容的正极分别与第二变压器的次级线圈的另一端、第二接地端、第八电容的另一端和第八电阻的另一端连接。

本发明至少具有以下有益效果：本发明通过控制第一变压器和第二变压器的频率和占空比来降低正极输出节点和负极输出节点的电压值，以使得负载电路可以通过线性稳压来控制下降的电压，从而减小了负载电路的发热和能量损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。

图1是隔离功耗调整电路的电路连接结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

实施例1，参考图1，提供一种隔离功耗调整电路，包括：正极输入节点+vin、负极输入节点-vin、第一接地端、第一滤波电路101、第二滤波电路102、正极输出节点+vout、负极输出节点-vout、第二接地端、第一控制电路、第二控制电路、第三滤波电路103、第四滤波电路104和控制器；

所述第一控制电路包括：第一三极管q1、第一电阻r1、第一光电耦合器u1和第一变压器t1，所述第一变压器t1的初级线圈的一端与第一滤波电路101的第一输出端连接，所述第一变压器t1的初级线圈的另一端与第一三极管q1的集电极连接，所述第一三极管q1的基极与分别第一电阻r1的一端和第一光电耦合器u1的第一输出端连接，所述第一电阻r1的另一端分别与第一三极管q1的发射极、第一接地端、第一滤波电路101的第二输出端和第一光电耦合器u1的第二输出端连接；

所述第一光电耦合器u1的阳极端与控制器的第一输出端连接；

所述第一变压器t1的次级线圈的一端与第三滤波电路103的第一输入端连接，所述第一变压器t1的次级线圈的另一端分别与第二接地端和第三滤波电路103的第二输入端连接；

所述第二控制电路包括：第二三极管q2、第二电阻r2、第二光电耦合器u2和第二变压器t2，所述第二变压器t2的初级线圈的一端与第二滤波电路102的第一输出端连接，所述第二变压器t2的初级线圈的另一端与第二三极管q2的集电极连接，所述第二三极管q2的基极与分别第二电阻r2的一端和第二光电耦合器u2的第一输出端连接，所述第二电阻r2的另一端分别与第二三极管q2的发射极、第一接地端、第二滤波电路102的第二输出端和第二光电耦合器u2的第二输出端连接；

所述第二变压器t2的次级线圈的一端与第四滤波电路104的第一输入端连接，所述第二变压器t2的次级线圈的另一端分别与第二接地端和第四滤波电路104的第二输入端连接；

所述第二光电耦合器u2的阳极端与控制器的第二输出端连接，所述第一光电耦合器u1的阴极和第二光电耦合器u2的阴极均与第一接地端连接。

本发明的工作原理：负载电路连接正极输出节点+vout、第二接地端和负极输出节点-vout。当负载电路需要一个低电压输入时，即要求正极输出节点+vout和负极输出节点-vout的电压值较低的时候，那么控制器的第一输出端和第二输出端则输出控制信号，通过控制第一光电耦合器u1和第二光电耦合器u2使得第一三极管q1和第二三极管q2导通或者截止，通过调整第一三极管q1和第二三极管q2的导通或者截止的频率和占空比，从而使得第一变压器t1的初级线圈的交变电流的频率的改变，使得第二变压器t2的初级线圈的交变电流的频率的改变，通过电磁感应效应，使得第一变压器t1的次级线圈和第二变压器t2的次级线圈的输出需要的感应电压，即可以输出想要的较低的电压。

本发明通过控制第一变压器t1和第二变压器t2的频率和占空比来降低正极输出节点+vout和负极输出节点-vout的电压值，以降低负载电路中进行线性降压的电压跨度，从而减小了负载电路的发热和能量损耗。

举例说明：如果最初的输入电压为±50v，而负载电路需要的最终电压为±20v；

那么需要通过线性降压的功率为:（50v-20v）*i=30v*i，实际电路的能源效率为20v/50v=40%；

如果通过上述的发明的方法，把最初输入的±50v电压通过开关的模式降低为±25v，再通过后端的负载电路进行线性降压的功率为：（25v-20v）*i=5v*i；另外假设开关模式降压的效率为80%，那么电路的能源实际有效率为80%*20v/25v=64%。那么在这个例子中使用本发明后，负载电路的发热量为原来的1/6，能源效率由40%提升到64%。在这两个数据中，发热量的降低尤为重要，因为发热量大幅降低，能明显提升整个测试机设备的热稳定性。

在一些优选的实施例中，所述控制器包括fpga、cpld或者mcu。

在一些优选的实施例中，所述第一滤波电路101包括第一电容c1、第二电容c2、第一电感l1和第五电阻r5，所述第一电容c1为电解电容，所述第一电容c1的正极分别与正极输入节点+vin和第一电感l1的一端连接，所述第一电感l1的另一端分别与第一变压器t1的初级线圈的一端、第二电容c2的一端和第五电阻r5的一端连接，所述第一电容c1的负极分别与第二电容c2的另一端、第五电阻r5的另一端和第一接地端连接。通过第一电容c1、第二电容c2、第一电感l1和第五电阻r5形成π形滤波，通过π形滤波来实现对正极输入节点+vin的信号滤波。

在一些优选的实施例中，所述第二滤波电路102包括第三电容c3、第四电容c4、第三电感l3和第六电阻r6，所述第三电容c3为电解电容，所述第三电容c3的负极分别与负极输入节点-vin和第三电感l3的一端连接，所述第三电感l3的另一端分别与第二变压器t2的初级线圈的一端、第四电容c4的一端和第六电阻r6的一端连接，所述第三电容c3的正极分别与第四电容c4的另一端、第六电阻r6的另一端和第一接地端连接。通过第三电容c3、第四电容c4、第三电感l3和第六电阻r6形成π形滤波，通过π形滤波来实现对负极输入节点-vin的信号滤波。

在一些优选的实施例中，所述第三滤波电路103包括第五电容c5、第二电感l2、第六电容c6和第七电阻r7，所述第五电容c5为电解电容，所述第一变压器t1的次级线圈的一端分别与第五电容c5的正极和第二电感l2的一端连接；所述第二电感l2的另一端分别与第六电容c6的一端、第七电阻r7的一端和正极输出节点+vout连接；所述第五电容c5的负极分别与第一变压器t1的次级线圈的另一端、第二接地端、第六电容c6的另一端和第七电阻r7的另一端连接。通过第五电容c5、第二电感l2、第六电容c6和第七电阻r7形成π形滤波，通过π形滤波来实现对第一变压器t1的次级线圈的输出信号滤波。

在一些优选的实施例中，所述第四滤波电路104包括第七电容c7、第四电感l4、第八电容c8和第八电阻r8，所述第七电容c7为电解电容，所述第二变压器t2的次级线圈的一端分别与第七电容c7的负极和第四电感l4的一端连接；所述第四电感l4的另一端分别与第八电容c8的一端、第八电阻r8的一端和负极输出节点-vout连接；所述第七电容c7的正极分别与第二变压器t2的次级线圈的另一端、第二接地端、第八电容c8的另一端和第八电阻r8的另一端连接。通过第七电容c7、第四电感l4、第八电容c8和第八电阻r8形成π形滤波，通过π形滤波来实现对第二变压器t2的次级线圈的输出信号滤波。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。