轨道交通宽电压输入的电源电路的制作方法_2

文档序号:9352487阅读:来源:国知局
,接滤波电容C44、C17到数字地;同时接电阻R37到数字地,接稳压芯片Ull的7脚;稳压芯片Ull的I脚接电容C19的一端;稳压芯片Ull的4脚接电阻R39到数字地DGND,同时接电阻R38的一端;电阻R38的另一端作为数字电源+3.3V,接电感L4的一端,同时接滤波电容C47、C22到数字地DGND ;稳压芯片Ull的8脚接电容C18到数字地DGND,同时接二极管D9到数字地DGND,接电容C19和电感L4的另一端;变压器Tl的9脚接模拟地AGND,接三端稳压块U2的2脚;变压器Tl的10脚接整流二极管D7的正极;整流二极管D7的负极接滤波电容C43、C16到模拟地AGND,同时接电阻R36到模拟地AGND,接三端稳压块U2的I脚;三端稳压块U2的3脚作为模拟电源VCC_5VA,接滤波电容C46、C21到模拟地AGND ;变压器Tl的11脚接电源地GNDl,接接三端稳压块Ul的2脚;变压器Tl的12脚接整流二极管D3的正极;整流二极管D3的负极接滤波电容C42、C15到电源地GND1,同时接电阻R35到电源地GND1,接三端稳压块Ul的I脚;三端稳压块Ul的3脚作为电源+5V,接滤波电容C45、C20到电源地GNDl。
[0009]所述的一种轨道交通宽电压输入的电源电路,其特征在于:所述的电压转换单元的和+5V转-5V电源模块电路为:DC/DC转换器U13的I脚接电容C35的一端,同时接共模电感L6的3脚;共模电感L6的2脚接电容C35的另一端,同时接肖特基二极管D14的正极到模拟地AGND ;共模电感的I脚接模拟电源VCC_-5VA ;共模电感的4脚接电源VCC_5VA、DC/DC转换器U13的4、5脚,同时接滤波电容C33、C34、C49到模拟地AGND ;DC/DC转换器U13的2脚接模拟地AGND ;DC/DC转换器U13的3脚接电阻R18到模拟地AGND,同时接电阻R69、电容C36的一端;电阻R69的另一端接电容C36的另一端,同时作为模拟电源VCC__5VA,接滤波电容C37、C50到模拟地AGND。
[0010]本发明与现有技术相比的有益效果:
I)防雷和EMC设计,可以保护出现雷击时电路中的器件不受损坏,可以有效抑制输入电压中各种噪声和干扰的影响,可以在任何恶劣电气环境条件下使用;
2)具有宽电压输入、多路高精度隔离稳压电源输出的功能,满足轨道交通仪器设备的电源供电需求。
[0011]【附图说明】:
图1是轨道交通宽电压输入的电源电路的结构框图。
[0012]图2是本发明中防雷和EMC设计单元的电路原理图。
[0013]图3是本发明中升压单元的电路原理图。
[0014]图4是本发明中比较器单元的电路原理图。
[0015]图5-1是本发明中反激式开关电源的电路原理图。
[0016]图5-2是本发明中+5V转-5V的电路原理图。
[0017]【具体实施方式】:
如图1所示,一种轨道交通宽电压输入的电源电路,包括有防雷和EMC设计单元1、升压单元2、比较器单元3、电压转换单元4,外部输入电压经过防雷和EMC设计单元I后,经过升压单元2到达电压转换4单元,最终输出多路隔离电源,其中电压转换单元4包括反激式电源电压转换模块和+5V转-5V电源模块两个部分,比较器单元3的输出作为电压转换单元4的反馈输入,设置宽电压的输入范围。
[0018]轨道交通的仪器设备输入电压经过防雷和EMC设计电路,消除和抑制输入电压中的雷击和干扰、噪声影响,再经过防反接二极管和滤波电容后,进入升压电路。当输入电压偏低时,升压电路开始工作,将输入电压提升至满足电压转换单兀的输入电压,当输入电压正常时,升压单元则停止工作;比较器单元根据电阻参数的设定,选取合适的输入电压范围,与升压单元一起实现宽电压输入的目的;电压转换单元包括反激式电源电压转换模块和+5V转-5V的电路,前者得到三路隔离的电源电压输出,包括用于数字电路的+3.3V、用于模拟电路的+5V、用于其它电路功能的+5V,后者则是在模拟+5V的基础上转换生成模拟-5V,用于模拟电路电源供电,满足轨道交通仪器设备中多路高精度隔离电源的需求。
[0019]如图2所示,防雷和EMC设计单元的电路为:外部输入电源正极DC_IN分别接压敏电阻M0VUM0V2和电感LI的一端,压敏电阻MOVl的另一端接气体放电管GDTl到外部输入电源地DC_GND ;压敏电阻M0V2的另一端接压敏电阻M0V3到外部输入电源地DC_GND,同时接气体放电管GDT2到外壳地;电感LI的另一端接TVS 二极管TVSl到机壳地,同时接X电容Cl 一端和共模电感L5的I脚;X电容Cl的另一端接TVS 二极管TVS2到机壳地,同时接电感L2到外部输入电源地DC_GND,和接共模电感L5的4脚;共模电感L5的2脚接Y电容C2到机壳地,同时接二极管Dl的正极;共模电感L5的3脚接电源地PGND,同时接Y电容C3到机壳地;二极管D2的负极接滤波电容C43和电容C4,输出为经过保护电路后的电源电压VCC_IN,滤波电容C43和电容C4的另一端接电源地PGND。
[0020]轨道交通仪器设备运行过程中,输入的电源电压带有各种电磁干扰及可能存在的雷击现象,均会对后级电路造成影响。为了保证后级电源电路的精度和可靠性需求,输入电压经过由压敏电阻M0V1、M0V2、M0V3、气体放电管⑶Tl、⑶T2、电感L1、L2、TVS 二极管TVS1、TVS2、X电容Cl、Y电容C2、C3、共模电感L5组成的防雷和EMC设计电路,其中压敏电阻和气体放电管组成一级保护,电感和TVS管组成二级保护,将干扰能量释放掉,避免后级电路受到损害;X、Y电容和共模电感用于滤除输入电压中的共模噪声干扰;二极管D2为防反接二极管,再经过耐高压电容进行滤波,从而得到稳定的输入电压。
[0021]如图3所示,升压单元的电路为:输入电压VCC_IN接电阻R4、R8的一端,同时接三极管Q2的集电极,接电阻Rll到电源电压VCC_+12V ;电阻R4的另一端接电阻R5的一端,电阻R5的另一端接电阻R6的一端,电阻R6的另一端接电阻R7到电源地PGND,同时接三极管Ql的基极;三极管Ql的发射极接电源地PGND,集电极接电阻R8的另一端,同时接可调节基准源U3的I脚和三极管Q2的基极;可调节基准源U3的3脚接电源地PGND,2脚接电阻RlO到电源地PGND,同时接电阻R9的一端;电阻R9的另一端接三极管Q2的发射极,同时接电阻R12、R13的一端;电阻R12的另一端接电阻R13的另一端,同时接二极管D4的正极;二极管D4的负极接电源VDD_+12V ;输入电压VCC_IN接电感L3的一端,电感L3的另一端接电容C6的一端,同时接整流二极管D13的正极,接MOS管Q6的漏极;电容C6的另一端接电阻R14的一端;电阻R14的另一端接整流二极管D13的负极,同时接电阻R15、电容C40的一端,为升压单元处理后的电源VCC_BUS ;电阻R15另一端接电容C40另一端,同时接电阻R51、电容C48到电源地PGND ;M0S管Q6的源极接电阻R46到电源地PGND,同时接电阻R45的一端;M0S管Q6的栅极接二极管DlO的正极,同时接电阻R44的一端;开关电源控制器U8的6脚接二极管DlO的负极,同时接电阻R44的另一端;开关电源控制器U8的3脚接电容C25到电源地PGND,同时接电阻R45的另一端,接电阻R42的一端;电阻R42的另一端三极管Q4的发射极;开关电源控制器U8的7脚接电源VCC_+12V,同时接滤波电容C39、C5和电阻R3到电源地PGND ;开关电源控制器U8的8脚接电阻R40到三极管Q4的集电极,同时接电容C23到电源地PGND,接电阻R41的一端;开关电源控制器U8的4脚接三极管Q4的基极,同时接电阻R41的另一端,和接电容C24到电源地PGND ;开关电源控制器U8的2、5脚相连接电源地PGND ;开关电源控制器U8的I脚接光耦UlO的4脚;光耦UlO的3脚接电阻R43到电源地PGND ;光耦UlO的I脚接电阻R47到电源地PGND,同时电阻R48到电源VCC_BUS,接电阻R49的一端;光耦UlO的2脚接电阻R49的另一端,同时接电容C27、C26的一端,接可调节基准源U5的I脚;可调节基准源U5的3脚接电源地PGND,2脚接电阻R54到电源地PGND,同时接电容C27的另一端,接电阻R50、R53的一端;电阻R50的另一端接电容C26的另一端;电阻R53的另一端接电阻R52到电源VCC_BUS。
[0022]当输入电压VCC_IN低于设定电压时,三极管Ql截止,由三极管Q2、基准源(U3)和电阻组成的电路得到电源电压VCC_+12V,用于开关电源控制器Ul供电,同时作为开关电源控制器U7的启动电源;当电压VCC_BUS低于设定电压时,通过设置开关电源控制器的反馈回路参数,由开关电源控制器U8、M0S管Q6、三极管Q4、电感L3、基准源U5、光耦U
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