一种具备识别输入电压误动作能力的供电模块的制作方法

1.本实用新型涉及特种的供电电源，尤其是涉及一种具备识别输入电压误动作能力的供电模块。供电模块能够为一些对输入电压敏感的受电设备供电，能够更好的保护受电设备，防止受电设备误动作。


背景技术：

2.现有供电系统因输入供电电压的不稳定会造成受电设备误动作问题。特种的供电电源有工作电压低、工作电流不大、体积尺寸小以及完善的保护措施等特点。一般应用于对供电有特殊需求的场合。不同于普通的电源模块指标要求，特种供电电源的设计要求更加的严格，同时指标要求的内容也不尽相同。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术存在的问题，本实用新型提供一种具备识别输入电压误动作能力的供电模块。
4.本实用新型采取的技术方案是：一种具备识别输入电压误动作能力的供电模块，其特征在于：所述供电模块包括控制保护电路a、控制保护电路b、电源转换电路和由输入及输出滤波组成的滤波电路；所述电源转换电路采用lm22672-adj芯片u3以及外围电路；控制保护电路a采用型号为max9021auk-t的芯片u2以及其外围电路，控制保护电路b采用型号为max16053芯片u1以及其外围电路；控制保护电路a、控制保护电路b分别与电源转换电路相连，输入及输出滤波电路分别与电源转换电路相连。
5.所述芯片u3以及外围电路、滤波电路的连接关系为：+vin输入端通过连接电阻r7、电容c4、电容c3一端后接至芯片u3的7脚，芯片u3的3脚、2脚分别通过电阻r14、电容c10与公共地相连；芯片u3的5脚连接电阻r7另一端、齐纳二极管d2的阴极及电容c9一端，同时又与场效应管q1的漏极相连，场效应管q1的栅极通过电阻r13接至所述控制保护电路b中芯片u1的4脚；场效应管q1的源极、电容c9另一端、齐纳二极管d2的阳极与公共地相连；芯片u3的4脚与电阻r17、电阻r9、电阻r10一端相连，芯片u3的1脚通过电容c6与储能电感l1的一端、肖特基二极管d3的阴极相连，同时连接到芯片u3的8脚；储能电感l1另一端连接电阻r17、电阻r9另一端以及电容c11、电阻r15的一端后与+vout输出端相连，电阻r10另一端与公共地相连；肖特基二极管d3的阳极连接电容c11、电阻r15另一端后与公共地相连。
6.所述芯片u2以及其外围电路的连接关系为：+vin输入端通过连接电阻r4连接电容c7、电阻r8、电阻r16一端后接至芯片u2的2脚，电容c7、电阻r8、电阻r16另一端连接后与公共地相连；芯片u2的1脚接至控制保护电路b中芯片u1的3脚；并通过电阻r5与电阻r11、电容c8、电阻r12一端相连，同时连接芯片u2的3脚，电阻r11、电容c8另一端连接后与公共地相连；芯片u2的5脚与电容c2、电阻r6一端、齐纳二极管d1的阴极、电阻r12另一端相连，电容c2另一端与芯片u2的4脚连接后与公共地相连；电阻r6另一端连接+vin输入端；齐纳二极管d1的阳极与公共地相连。
7.所述芯片u1以及其外围电路的连接关系为：芯片u1的1脚连接电阻r2、电阻r1的一端，电阻r1另一端与公共地相连；芯片u1的2脚与公共地相连；芯片u1的3脚接至控制保护电路a中的芯片u2的1脚，并连接电阻r2另一端及芯片u1的5脚，芯片u1的4脚通过所述电源转换电路中的电阻r13连接场效应管q1的栅极；芯片u1的6脚与电阻r3、电容c5、电容c1的一端相连，电阻r3、电容c5、电容c1另一端连接后与公共地相连。
8.与传统技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本设计的供电模块是一种具有抗欠压浪涌能力，具备识别输入电压误动作能力的特种供电模块，能够为一些对输入电压敏感的受电设备供电，能够更好的保护受电设备，防止后级电路误动作，采用集成芯片max16053、max9021auk-t以及外围电路实现其特种功能，解决了现有供电系统因输入供电电压的不稳定造成的误动作问题。
9.供电模块采用一体化设计，电路简单，外围器件少，减少了研发及生产成本，具有可靠性高，成本低等特点。模块封装尺寸小，供电范围宽，能够适应各种供电条件，更好嵌套入各种系统设备中。基于电路简单、体积小等特点，本供电电源能够在各种设备中实现灵活应用。
附图说明
10.图1为本实用新型的供电模块电路连接框图；
11.图2为图1中滤波电路和电源转换电路原理图；
12.图3为图1中控制保护电路a原理图；
13.图4为图1中控制保护电路b原理图。
具体实施方式
14.以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
15.如图1所示，本设计的供电模块包括直流输入端和直流输出端、控制保护电路a、控制保护电路b、电源转换电路和由输入及输出滤波组成的滤波电路；电源转换电路采用lm22672-adj芯片u3以及外围电路；控制保护电路a采用型号为max9021auk-t的芯片u2以及其外围电路，控制保护电路b采用型号为max16053芯片u1以及其外围电路；控制保护电路a、控制保护电路b分别与电源转换电路相连，输入及输出滤波电路分别与电源转换电路相连。
16.如图2所示，芯片u3以及外围电路、滤波电路的连接关系为：+vin输入端通过连接电阻r7、电容c4、电容c3一端后接至芯片u3的7脚，芯片u3的3脚、2脚分别通过电阻r14、电容c10与公共地相连；芯片u3的5脚连接电阻r7另一端、齐纳二极管d2的阴极及电容c9一端，同时又与场效应管q1的漏极相连，场效应管q1的栅极通过电阻r13接至控制保护电路b中芯片u1的4脚；场效应管q1的源极、电容c9另一端、齐纳二极管d2的阳极与公共地相连；芯片u3的4脚与电阻r17、电阻r9、电阻r10一端相连，芯片u3的1脚通过电容c6与储能电感l1的一端、肖特基二极管d3的阴极相连，同时连接到芯片u3的8脚；储能电感l1另一端连接电阻r17、电阻r9另一端以及电容c11、电阻r15的一端后与+vout输出端相连，电阻r10另一端与公共地相连；肖特基二极管d3的阳极连接电容c11、电阻r15另一端后与公共地相连。
17.本设计的滤波电路包括输入滤波电路和输出滤波电路。供电电路的输入端通过电容c3和电容c4与公共地相连，输入端同时与芯片u3的7脚相连，用于平滑输入电流纹波，为
电源转换电路提供能量。供电电源的输入端通过电阻r6与齐纳二极管d1的阴极以及芯片u2的5脚相连，齐纳二极管d1的阳极与公共地相连，为控制保护电路a提供能量。输出端通过电容c11和电阻r15与公共地相连，用于平滑输出电流纹波和供电系统关断时提供能量卸放途径。芯片u3的5脚连接电阻r7另一端、齐纳二极管d2的阴极及电容c9一端，同时又与场效应管q1的漏极相连，场效应管q1的栅极通过电阻r13接至控制保护电路b中芯片u1的4脚；场效应管q1的源极、电容c9另一端、齐纳二极管d2的阳极与公共地相连；电容c9提供系统启动的输入电压最小保持时间，主要功能：当输入电压启动保持时间小于电容c9的充电时间，供电系统不工作。当输入电压启动保持时间超出电容c9的充电时间，供电系统正常工作，这样有效的防止由于输入电压的不稳，造成的供电系统误启动。
18.如图3所示，芯片u2以及其外围电路的连接关系为：+vin输入端通过连接电阻r4连接电容c7、电阻r8、电阻r16一端后接至芯片u2的2脚，电容c7、电阻r8、电阻r16另一端连接后与公共地相连；芯片u2的1脚接至控制保护电路b中芯片u1的3脚；并通过电阻r5与电阻r11、电容c8、电阻r12一端相连，同时连接芯片u2的3脚，电阻r11、电容c8另一端连接后与公共地相连；芯片u2的5脚与电容c2、电阻r6一端、齐纳二极管d1的阴极、电阻r12另一端相连，电容c2另一端与芯片u2的4脚连接后与公共地相连；电阻r6另一端连接+vin输入端；齐纳二极管d1的阳极与公共地相连。
19.本设计的控制保护电路a中采用max9021auk-t芯片u2以及其外围电路，芯片u2的4脚与公共地相连，并且通过电容c2与自身的5脚相连，抑制芯片供电端的杂波干扰。芯片u2的3脚通过电阻r12与自身的5脚相连，并且通过电阻r11、电容c8与公共地相连，电阻r11与电容c8的一端与公共地相连，为保护电路提供基准电压。芯片u2的2脚通过电阻r4与输入端相连，并且通过电阻r8、电阻r16、电容c7与公共地相连，为保护电路提供感测电压，电容c7抑制公共地的串扰。芯片u2的1脚通过电阻r5与其自身的3脚相连，为保护电路设置置回区间。芯片u2的1脚与芯片u1的3脚相连，实现防止误动作的保护机制。
20.如图4所示，芯片u1以及其外围电路的连接关系为：芯片u1的1脚连接电阻r2、电阻r1的一端，电阻r1另一端与公共地相连；芯片u1的2脚与公共地相连；芯片u1的3脚接至控制保护电路a中的芯片u2的1脚，并连接电阻r2另一端及芯片u1的5脚，芯片u1的4脚通过所述电源转换电路中的电阻r13连接场效应管q1的栅极；芯片u1的6脚与电阻r3、电容c5、电容c1的一端相连，电阻r3、电容c5、电容c1另一端连接后与公共地相连。
21.本设计的控制保护电路b中采用max16053芯片u1以及其外围电路；芯片u1的6脚通过电阻r3、电容c1、电容c5与公共地相连，提供系统防止误动作的输入电压最小保持时间。主要功能：供电系统正常工作状态下，当输入电压波动的时间小于设定时长时，供电系统正常工作；当输入电压波动的时间大于设定时长时，供电系统使能关断，实现保护机制。电阻r3为电容c1、电容c5在关断状态提供卸放回路。
22.本实用新型的工作原理：电源转换电路实现供电电压的转换，输入及输出滤波电路用于平滑输入输出电流纹波。芯片u1和芯片u2组成的控制保护电路实现保护机制：（1）在供电模块启动状态时，输入供电电压需同时满足电压超出供电模块设定阈值，并且超出阈值保持时间大于系统设定时长，系统才开始工作，防止供电模块的误启动。（2）在供电模块正常工作状态时，输入电压发生波动，波动电压需同时满足电压低于供电模块设定的阈值，并且低于阈值的保持时间大于系统设定时长，供电模块使能关断。这样供电模块既能满足
抗输入端浪涌要求，又能更好的实现保护机制。
23.本设计的供电模块的输出电压为3.3v。供电模块能够为一些对输入电压敏感的受电设供电。
24.本设计的供电模块还包括散热固定金属外壳。金属外壳为密封的散热金属外壳，功率器件通过散热金属外壳进行散热，内部用导热灌封胶密封，外部有安装固定孔，此设计提高了抗震、防水、防尘性能。

技术特征：
1.一种具备识别输入电压误动作能力的供电模块，其特征在于：所述供电模块包括控制保护电路a、控制保护电路b、电源转换电路和由输入及输出滤波组成的滤波电路；所述电源转换电路采用lm22672-adj芯片u3以及外围电路；控制保护电路a采用型号为max9021auk-t的芯片u2以及其外围电路，控制保护电路b采用型号为max16053芯片u1以及其外围电路；控制保护电路a、控制保护电路b分别与电源转换电路相连，输入及输出滤波电路分别与电源转换电路相连。2.根据权利要求1所述的一种具备识别输入电压误动作能力的供电模块，其特征在于：所述芯片u3以及外围电路、滤波电路的连接关系为：+vin输入端通过连接电阻r7、电容c4、电容c3一端后接至芯片u3的7脚，芯片u3的3脚、2脚分别通过电阻r14、电容c10与公共地相连；芯片u3的5脚连接电阻r7另一端、齐纳二极管d2的阴极及电容c9一端，同时又与场效应管q1的漏极相连，场效应管q1的栅极通过电阻r13接至所述控制保护电路b中芯片u1的4脚；场效应管q1的源极、电容c9另一端、齐纳二极管d2的阳极与公共地相连；芯片u3的4脚与电阻r17、电阻r9、电阻r10一端相连，芯片u3的1脚通过电容c6与储能电感l1的一端、肖特基二极管d3的阴极相连，同时连接到芯片u3的8脚；储能电感l1另一端连接电阻r17、电阻r9另一端以及电容c11、电阻r15的一端后与+vout输出端相连，电阻r10另一端与公共地相连；肖特基二极管d3的阳极连接电容c11、电阻r15另一端后与公共地相连。3.根据权利要求2所述的一种具备识别输入电压误动作能力的供电模块，其特征在于：芯片u2以及其外围电路的连接关系为：+vin输入端通过连接电阻r4连接电容c7、电阻r8、电阻r16一端后接至芯片u2的2脚，电容c7、电阻r8、电阻r16另一端连接后与公共地相连；芯片u2的1脚接至控制保护电路b中芯片u1的3脚；并通过电阻r5与电阻r11、电容c8、电阻r12一端相连，同时连接芯片u2的3脚，电阻r11、电容c8另一端连接后与公共地相连；芯片u2的5脚与电容c2、电阻r6一端、齐纳二极管d1的阴极、电阻r12另一端相连，电容c2另一端与芯片u2的4脚连接后与公共地相连；电阻r6另一端连接+vin输入端；齐纳二极管d1的阳极与公共地相连。4.根据权利要求2所述的一种具备识别输入电压误动作能力的供电模块，其特征在于：芯片u1以及其外围电路的连接关系为：芯片u1的1脚连接电阻r2、电阻r1的一端，电阻r1另一端与公共地相连；芯片u1的2脚与公共地相连；芯片u1的3脚接至控制保护电路a中的芯片u2的1脚，并连接电阻r2另一端及芯片u1的5脚，芯片u1的4脚通过所述电源转换电路中的电阻r13连接场效应管q1的栅极；芯片u1的6脚与电阻r3、电容c5、电容c1的一端相连，电阻r3、电容c5、电容c1另一端连接后与公共地相连。

技术总结
本实用新型公开了一种具备识别输入电压误动作能力的供电模块。供电模块包括控制保护电路A、控制保护电路B、电源转换电路和滤波电路；电源转换电路采用LM22672-ADJ芯片；控制保护电路A采用MAX9021AUK-T芯片，控制保护电路B采用MAX16053芯片。供电模块采用一体化设计，电路简单，外围器件少，减少了研发及生产成本。供电模块具有抗欠压浪涌的能力，具备识别输入电压误动作的能力，能够更好的保护受电设备，防止后级电路误动作。采用集成芯片MAX16053、MAX9021AUK-T以及外围电路实现其特种功能，解决了现有供电系统因输入供电电压的不稳定造成的误动作问题。成的误动作问题。成的误动作问题。


技术研发人员：王辰生 陈国兴 王超
受保护的技术使用者：天津通广集团振海科技有限公司
技术研发日：2021.11.03
技术公布日：2022/5/25