用于移動式無線通信設備的中功率電源模件的制作方法
【專利摘要】本發明為一種用于移動式無線通信設備的中功率電源模件，包括有輸入保護電路1，反激式DC/DC變換電路2，推挽式DC/DC變換電路3，降壓式DC/DC變換電路4相結合構成一個整體。輸入保護電路包括浪涌抑制電路11，反接保護電路12，欠壓保護電路13，過流及過壓保護電路14；反激式DC/DC變換電路包括脈寬調制及限流電路21，反激變壓器繞組22；推挽式DC/DC變換電路包括脈寬調制及限流電路31，推挽式變壓器繞組32。采用單個芯片做過流、過壓、欠壓保護，使保護電路簡單有效；采用低壓差線性穩壓器進一步穩壓，減小對其它模件的干擾，具有設計合理、電壓輸出穩定、電磁兼容性好、電源轉換效率高、可靠性高等特點。
【專利說明】用于移動式無線通信設備的中功率電源模件

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電源模件，特別是一種用于移動式無線通信設備的中功率電源模 件。

【背景技術】
[0002] 隨著無線通信技術近年來的飛速發展，無線通信設備正朝著性能更加優越，功能 更加多樣化，體積更加小型化的方向不斷進步，同時對其可靠性和電磁兼容性的要求也越 來越高，而設備中的供電電源性能的優劣，直接影響著整個通信設備的關鍵性能指標、可靠 性以及電磁兼容能力，所以電源在無線通信設備中的地位是不容忽視的。


【發明內容】

[0003] 本發明的目的就是為了適應無線通信設備的技術發展，而提供的一種電壓輸出穩 定、對其它模件干擾小、電磁兼容性好、電源轉換效率高的用于移動式無線通信設備的中功 率電源模件。
[0004] 為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是： 一種用于移動式無線通信設備的中功率電源模件，包括有輸入保護電路1，反激式DC/ DC變換電路2,推挽式DC/DC變換電路3和降壓式DC/DC變換電路4,共4部分相結合構成 一個整體，其中： 所述輸入保護電路1，又包括浪涌抑制電路11，反接保護電路12,欠壓保護電路13,過 流及過壓保護電路14 ;用以抑制浪涌電壓，為電路提供反極性保護，在輸入電壓過壓、欠壓 或過流與短路時切斷供電以防止可能發生的器件損壞，確保正常供電； 所述反激式DC/DC變換電路2,又包括脈寬調制及限流電路21，反激變壓器繞組22 ;用 以產生電路所需的4路電壓即Vol、Vo2、Vo3、Vo4 ; 所述推挽式DC/DC變換電路3,又包括脈寬調制及限流電路31，推挽式變壓器繞組32 ; 用以產生電路所需的1路電壓即V〇5 ; 所述降壓式DC/DC變換電路4,又包括BUCK拓撲降壓電路41 ;用以產生電路所需的1 路電壓即Vo6。
[0005] 本發明的基本設計思想包括三個方面：輸入保護電路設計、DC/DC變換電路設計 和電磁屏蔽及結構工藝設計。
[0006] 1、輸入保護電路設計：設置一級電壓浪涌抑制器和反接保護電路，消除輸入浪涌 尖峰對模件的干擾；選用LTC4356-3進行輸入的過壓、欠壓、過流保護。過壓、欠壓及過流的 值均可設置。當出現過流或短路時，可關斷芯片輸出，排除故障后，重新上電可正常輸出。
[0007] 反接保護采用在外部負極同電源模件的地信號串接NM0SFET的方式，在實現反接 功能的同時，巧妙的解決了通信設備外部及內部的地信號隔離問題，在處于供電正負極反 接條件下，設備不上電，同時外部供電系統依然能正常工作。
[0008] 2、DC/DC變換電路設計：包括反激式DC/DC變換電路、推挽式DC/DC變換電路、降 壓式DC/DC變換電路。選用UC2845電流型PWM控制芯片搭建反激多路DC/DC變換器，工作 頻率可人為調整，為通信設備供給多種直流電壓。該系統具有快速瞬態響應及高可靠性，同 時具有高電壓輸出精度和內置限流保護功能；選用LT1129IST5對反激式DC/DC變換電路的 一路重要的輸出輔助輸出進一步穩壓，穩定電壓的同時亦減小反激式DC/DC變換電路的輸 出對其它模件的干擾；選用另一款電流型PWM控制芯片UC2825,搭建一路推挽式DC/DC變 換電路，可為設備提供一路負載耗流重的負電壓輸出，該模式體積小，效率高，功率器件的 承受的應力輕；選用LT1074降壓式DC/DC變換器，該變換器工作頻率為100kHz，輸入輸出 共地，可以提供輸出電壓10?20V，且高達5A電流輸出能力，保證通信設備主供電的使用需 要。
[0009] 3、電磁屏蔽及結構工藝設計：在整體設計上，結合實踐經驗和工藝方法，在模件側 面上安裝有經過仿真熱設計的有效散熱塊，對模件上功耗較大的功率器件進行散熱處理。 在整體安裝和印制板信號連接上采用最佳屏蔽隔離、接地、去耦和濾波等措施，防止信號輻 射、串擾；選用TDK RM型磁芯繞制變壓器，在保證低電磁輻射的前提下，提高散熱性能；選 用低功耗工業極集成電路、晶體管器件，嚴格篩選，進行限額配比使用，提高容差設計水平； 同時采用表面貼裝技術和多層印制板技術，從而有效的提高技術性能指標。
[0010] 本發明的工作過程是：電源模件由外部輸入直流電壓VIN (20?30V)經過 LT4356-3檢測輸出產生跟隨V0UT直流輸出，同時完成過壓、過流和反接保護，V0UT經濾波 后作為其他0(：/1)(：的輸入，分別產生 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路電壓輸出，為通信設備其他各模件供電。
[0011] 總之，本發明采用單片芯片實現欠壓、過壓及過流保護，是保護電路簡單可靠；使 用場效應管做反接保護，使電源模件的輸入地和輸出地隔離；采用推挽式DC/DC變換電路 為設備提供一路負載耗流重的負電壓輸出；采用反激多路DC/DC變換器為輕載電壓供電， 對比較重要的供電電壓，使用低壓差線性穩壓器進一步穩定輸出電壓，同時減少對其它模 件的干擾；對每一路輸出電壓均做η型濾波處理以減小紋波干擾；對于消耗功率較大的器 件，散熱片擴大其散熱面積，提高工作的可靠性。通過以上措施，實現了一種可供移動式無 線通信設備使用的中功率電源模件，具有具有設計合理、電壓輸出穩定、電磁兼容性好、電 源轉換效率高、可靠性高等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1本發明原理框圖 圖2本發明整體結構示意圖 圖中符號說明： 1是輸入保護電路， 2是反激式DC/DC變換電路， 3是推挽式DC/DC變換電路， 4是降壓式DC/DC變換電路。
[0013] 11是浪涌抑制電路， 12是反接保護電路， 13是欠壓保護電路， 14是過流及過壓保護電路， 21是脈寬調制及限流電路， 22是反激變壓器繞組 31是脈寬調制及限流電路 32是推挽式變壓器繞組。

【具體實施方式】
[0014] 請參閱圖1和圖2所示，為本發明具體實施例。
[0015] 結合圖1和圖2可見：本發明包括有輸入保護電路1，反激式DC/DC變換電路2,推 挽式DC/DC變換電路3,降壓式DC/DC變換電路4,共4部分相結合構成一個整體，其中 ： 所述輸入保護電路（1 )，又包括浪涌抑制電路（11 )，反接保護電路（12)，欠壓保護電路 (13)，過流及過壓保護電路（14)，電源保護芯片U1 ;且： 外部電源正負極（VIN、GND_IN)通過引線端子接入電源模件，瞬態抑制管D1、電阻R1、 R3、R4、穩壓二極管D3的負極與電源保護芯片U1的第5腳相連接，接到電源正極； 場效應管VI的漏極與瞬態抑制管D1相連接，接電源的負極； 場效應管VI的柵極與電阻R1、穩壓二極管D2的負極相連接； 場效應管VI的源極、穩壓二極管D2的正極與電阻R2相連接，接到地； 電阻R2、穩壓二極管D3的正極與電源保護芯片U1的第6腳相連接； 電阻R3、場效應管V2的漏極與電源保護芯片U1的第4腳相連接； 場效應管V2的柵極與電源保護芯片U1的第3腳相連接； 電阻R4與電源保護芯片U1的第1腳相連接； 電源保護芯片U1的第1腳經過電阻R5接到地。
[0016] 所述反激式DC/DC變換器電路（2 )，又包括脈寬控制及限流電路（21)，反激變壓器 繞組（22)，脈寬控制芯片U2,低壓差線性穩壓芯片U3,場效應管V3 ;且： 反激變壓器T1的第1、2腳與場效應管V2的源極相連接； 反激變壓器T1的第5、6腳與場效應管V3的漏極相連接； 場效應管V3的柵極與脈寬控制芯片U2的第6腳相連接； 場效應管V3的源極、電阻R6與脈寬控制芯片U2的第3腳相連接，電阻R6的另一端接 地； 反激變壓器T1的第8腳與二極管D4的正極相連接； 反激變壓器T1的第9腳與二極管D5的正極相連接； 反激變壓器T1的第10腳與二極管D6的正極相連接； 反激變壓器T1的第11腳與二極管D7的負極相連接； 二極管D4的負極與儲能電容C1相連； 二極管D5的負極與儲能電容C2相連； 二極管D6的負極、儲能電容C3與低壓差線性穩壓器相連； 二極管D7的正極與儲能電容C4相連； 儲能電容Cl、C2、C3、C4的另一端接地。
[0017] 所述推挽式DC/DC變換電路（3 )，又包括脈寬控制及限流電路（31)，推挽式變壓器 繞組（32)，脈寬控制芯片U4,場效應管V4、V5,二極管對D8 ;且： 推挽變壓器T2的第5、6腳與場效應管V2的源極相連接； 推挽變壓器T2的第1、2腳與場效應管V4的漏極相連接； 推挽變壓器T2的第3、4腳與場效應管V5的漏極相連接； 場效應管V4的柵極與脈寬控制芯片U4的第11腳相連接； 場效應管V5的柵極與脈寬控制芯片U4的第14腳相連接； 場效應管V4的漏極、V5的漏極、電阻R7與脈寬控制芯片U4的第9腳相連接電阻R7的 另一端接地； 推挽變壓器T2的第7、8腳與二極管對D8的第2腳相連接； 推挽變壓器T2的第11、12腳與二極管對D8的第3腳相連接； 二極管對D8的第1腳經過電感Lei到地； 推挽變壓器T2的第9、10腳與儲能電容C5相連，儲能電容C5的另一端接地。
[0018] 所述降壓式DC/DC變換電路（4)，又包括降壓式DC/DC變換芯片U5 ;且： 降壓式DC/DC變換芯片U5的第1腳、電容C7與場效應管V2的源極相連接，電容C7的 另一端接地； 二極管D9的負極、降壓式DC/DC變換芯片U5的第2腳經過電感Le2與電阻R8,儲能電 容C6相連接； 降壓式DC/DC變換芯片U5的第5腳與電阻R8經過電阻R9與地相連接； 二極管D9的正極與儲能電容C6相連接至地。
[0019] 值得說明的是，本發明選用的主要元器件型號依次為：D1為SMAJ48CA，D2為 MMSZ5243BT1， D3 為 MMSZ5250BT1， D4 為 1N4973, D5 為 MBRS1100T3, D6 為 MBRS140T3， D7 為 MBRS1100T3, D8 為 DSSK28-0045B，D9 為 MBRD835L，VI 為 IRFB4110ZGPBF，V2 為 IRFB4110ZGPBF，V3 為 IRF540NS，V4 為 FQP46N15，V5 為 FQP46N15，U1 為 LT4356IMS-3，U2 為 UC2845BD1，U3 為 LT1129IST5，U4 為 UC2825DW，U5 為 LT1074IT7,其余為工業級元器件及精 工加工自制件。
[0020] 以上實施例，僅為本發明的的較佳實施而已，用以說明本發明的技術特征和可實 施性；同時以上描述，對于熟知本【技術領域】的專業人士應可明了并加以實施，因此，其它在 未脫離本發明所揭示的前提下所完成的等效的改變或修飾，均應包含在本發明的權利要求 范圍之內中。
【權利要求】
1. 一種用于移動式無線通信設備的中功率電源模件，包括有輸入保護電路（1)，反激 式DC/DC變換電路（2 )，推挽式DC/DC變換電路（3 )，降壓式DC/DC變換電路（4 )相結合構 成一個整體，其特征是：所述輸入保護電路（1)，又包括浪涌抑制電路（11)，反接保護電路 (12)，欠壓保護電路（13)，過流及過壓保護電路（14)，電源保護芯片U1 ;且：外部電源正負 極（VIN、GND_IN)通過引線端子接入電源模件，瞬態抑制管D1、電阻R1、R3、R4、穩壓二極管 D3的負極與電源保護芯片U1的第5腳相連接，接到電源正極； 場效應管VI的漏極與瞬態抑制管D1相連接，接電源的負極； 場效應管VI的柵極與電阻R1、穩壓二極管D2的負極相連接； 場效應管VI的源極、穩壓二極管D2的正極與電阻R2相連接，接到地； 電阻R2、穩壓二極管D3的正極與電源保護芯片U1的第6腳相連接； 電阻R3、場效應管V2的漏極與電源保護芯片U1的第4腳相連接； 場效應管V2的柵極與電源保護芯片U1的第3腳相連接； 電阻R4與電源保護芯片U1的第1腳相連接； 電源保護芯片U1的第1腳經過電阻R5接到地。
2. 如權利要求1所述的用于移動式無線通信設備的中功率電源模件，其特征是： 所述反激式DC/DC變換器電路（2 )，又包括脈寬控制及限流電路（21)，反激變壓器繞組 (22)，脈寬控制芯片U2,低壓差線性穩壓芯片U3,場效應管V3 ;且：反激變壓器T1的第1、2 腳與場效應管V2的源極相連接；反激變壓器T1的第5、6腳與場效應管V3的漏極相連接； 場效應管V3的柵極與脈寬控制芯片U2的第6腳相連接；場效應管V3的源極、電阻R6與脈 寬控制芯片U2的第3腳相連接，電阻R6的另一端接地；反激變壓器T1的第8腳與二極管 D4的正極相連接；反激變壓器T1的第9腳與二極管D5的正極相連接；反激變壓器T1的第 10腳與二極管D6的正極相連接；反激變壓器T1的第11腳與二極管D7的負極相連接；二 極管D4的負極與儲能電容C1相連；二極管D5的負極與儲能電容C2相連；二極管D6的負 極、儲能電容C3與低壓差線性穩壓器相連；二極管D7的正極與儲能電容C4相連；儲能電容 Cl、C2、C3、C4的另一端接地。
3. 如權利要求1所述的用于移動式無線通信設備的中功率電源模件，其特征是：所述 推挽式DC/DC變換電路（3)，又包括脈寬控制及限流電路（31)，推挽式變壓器繞組（32)，脈 寬控制芯片U4,場效應管V4、V5,二極管對D8 ;且：推挽變壓器T2的第5、6腳與場效應管V2 的源極相連接；推挽變壓器T2的第1、2腳與場效應管V4的漏極相連接； 推挽變壓器T2的第3、4腳與場效應管V5的漏極相連接；場效應管V4的柵極與脈寬控 制芯片U4的第11腳相連接；場效應管V5的柵極與脈寬控制芯片U4的第14腳相連接； 場效應管V4的漏極、V5的漏極、電阻R7與脈寬控制芯片U4的第9腳相連接電阻R7的 另一端接地；推挽變壓器T2的第7、8腳與二極管對D8的第2腳相連接；推挽變壓器T2的 第11、12腳與二極管對D8的第3腳相連接；二極管對D8的第1腳經過電感Lei到地； 推挽變壓器T2的第9、10腳與儲能電容C5相連，儲能電容C5的另一端接地。
4. 如權利要求1所述的用于移動式無線通信設備的中功率電源模件，其特征是： 所述降壓式DC/DC變換電路（4)，又包括降壓式DC/DC變換芯片U5 ;且：降壓式DC/DC 變換芯片U5的第1腳、電容C7與場效應管V2的源極相連接，電容C7的另一端接地；二極 管D9的負極、降壓式DC/DC變換芯片U5的第2腳經過電感Le2與電阻R8,儲能電容C6相 連接；降壓式DC/DC變換芯片U5的第5腳與電阻R8經過電阻R9與地相連接；二極管D9的 正極與儲能電容C6相連接至地。
【文檔編號】H02M3/00GK104143906SQ201410361567
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】馬紅春, 胡波, 黃祥, 余華慶, 白瑞峰, 侯國富, 白敏 , 黃宏兵, 夏宇, 徐靜, 夏蓉, 鄒伶俐, 黃凌敏 申請人:武漢中元通信股份有限公司