[發明專利]一種應用于高精度數據采集系統的低紋波電源

在審

• 申請號: 201410474547.5
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN105429457A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 李相武;王瑛;李忠喜
• 申請（專利權）人: 哈爾濱恒譽名翔科技有限公司
• 主分類號: H02M3/04
• 分類號: H02M3/04;H02M1/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種電源，特別涉及應用到高精度數據采集系統中的低紋波電源。

背景技術

模擬信號采集是對各種傳感器或被監控對象的電信號狀態進行量化，按照方便記錄和分析的數據格式組織起來的過程。信號采集是航空、航天、航海、工業自動化、環境工程、交通、能源等各行各業中自動作業、安全保障、設備可靠性監控等領域不可缺少的重要設備。隨著對自動化、可靠性要求的提高，傳感器技術的發展，信號處理及分析能力提高，對被采集后數據的精確性要求也隨之提高。在航空、航海行業，對可靠性和精密度要求遠高于其他行業。同時，隨著現代通信技術的不斷發展，要求系統的工作頻帶更寬、信號處理速度更快、采樣速率更高，而這些都對信號處理前端數據采集系統提出了更高的要求。

對于數據采集系統中的數據處理芯片，芯片內部數字電路在不停的開關通斷，導致了相應的供電電流變化。隨著數字器件的頻率不斷提高，相應的電流突變也會變得更加快速和頻繁。當電流突變時，如果供電系統不能及時做出響應，則可能導致電壓不穩定，系統失效。

為了保證數據采集系統中可編程邏輯門陣列（FPGA）、模數（A/D）轉換芯片以及運算放大器等器件能夠正常工作并且具有較高的可靠性，必須提供一個與之相適應的動態范圍寬、輸出功率大、高效率和高穩定性的供電系統。高效率使得開關電源技術得到了巨大的發展，小型化的要求使得開關電源的開關頻率直線上升。然而任何事物都有其兩面性，提供更高效率的同時，因其工作原理的限制產生了更多的噪聲和電磁干擾。

線性穩壓電源具有很好的動態性能和較低的紋波、噪聲。線性穩壓電源的效率基本上等于輸入與輸出電壓之比。如果輸入、輸出電壓差較大，線性穩壓器的效率是無法容忍的。

發明內容

本發明的目的是提供一種動態性能好并且擁有較低的紋波、噪聲的高精度數據采集系統所需的低紋波電源。

本發明的目的是這樣實現的：

一種應用于高精度數據采集系統的低紋波電源，其特征在于：低紋波電源系統采用LM25576開關穩壓芯片，LT3083和LT3015低壓差線性穩壓芯片；電源系統的印刷電路板采用四層板設計；地路徑采用地平面設計；各模塊的地平面分塊處理，所有地平面從單點引出；供電路徑采用同樣的處理方式單點引出；電路板內部單獨使用一層敷銅進行導熱，連接至電路板邊緣的散熱孔；各芯片附近都有電容。

針對高精度數據采集系統所需的低紋波電源進行研究和設計。在對開關穩壓電源和線性穩壓電源的工作原理進行分析后，提出了開關電源和線性電源兩級串聯減小紋波的方案，選用LM25576開關穩壓芯片和LT3083和LT3015低壓差線性穩壓芯片設計出低紋波電源系統。

本發明的優點：在本發明中提出了采用兩級電源串聯的形式。前級電源使用開關穩壓電源進行預穩壓，以實現高效率的電壓轉換；后級電源使用低壓差線性穩壓電源(LDO)，充分利用LDO的高電源紋波抑制比特性來減少前級預穩壓電壓的紋波噪聲。實現電源系統的低紋波指標，同時能獲得較好的動態性能。

附圖說明

圖1為系統結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：

結合圖1，圖1為系統的結構圖。開關穩壓部分采用LM25576降壓開關穩壓器。LM25576是一款易于使用的降壓穩壓器，輸入電壓范圍為6-42V。通過內部集成的170mΩN溝道MOSFET輸出3A的連續電流。工作頻率在50kHz至1MHz內可調，以實現尺寸和效率最優化。為減少電磁干擾(EMI)，LM25576的頻率同步引腳允許多個IC自同步或與外部時鐘同步。通過逐周期限流、短路保護、熱關斷和遠程關斷等措施保證其可靠性。器件采用功率增強型TSSOP-20封裝，其底部有為散熱設計的裸露式連接焊盤。該器件非常適合電信、工業和汽車的電源總線電壓范圍。