模块描述
多路输出电源模块提供多组独立可调的电压输出,满足复杂系统的供电需求。通常采用多个Buck模块并联,或单个多输出开关电源芯片。可提供如+5V、+3.3V、±12V等多路输出,每路独立保护和调节。在电赛中用于为数字电路、模拟电路、传感器、驱动电路等提供多种电压等级的供电,是复杂系统的电源解决方案。
工作原理
[主输入24V] → [Buck1] → [+5V/3A输出1]
↓
→ [Buck2] → [+3.3V/2A输出2]
↓
→ [反激变换器] → [+12V/1A输出3]
→ [-12V/1A输出4]
每路独立反馈控制:
[输出] → [分压采样] → [误差放大] → [PWM控制] → [开关管]
↑
[基准电压]
交叉调整率:各路之间相互影响小
技术指标
- 输入电压: 单路输入12V-24V - 输出路数: 2-4路独立输出 - 典型配置:
- 通道1: +5V/3A
- 通道2: +3.3V/2A
- 通道3: +12V/1A
- 通道4: -12V/1A
- 交叉调整率: <3% (某路负载变化对其他路影响) - 总效率: 85-90% - 纹波: <50mV (各路) - 保护: 各路独立过流、过压、过温保护
接口管脚定义(模块化接口)
| 接口 | 名称 | 功能 | 规格 |
| —— | —— | —— | —— |
| J1 | Vin+/Vin- | 主输入 | 12-24V DC |
| J2 | +5V/GND | 输出1 | 最大3A |
| J3 | +3.3V/GND | 输出2 | 最大2A |
| J4 | +12V/GND | 输出3 | 最大1A |
| J5 | -12V/GND | 输出4 | 最大1A |
| J6 | EN1-4 | 使能控制 | 各路独立使能 |
| J7 | PG1-4 | 电源就绪 | 各路状态指示 |
板上设置和信号指示
- 输入接口: 端子或DC插座,防反接保护 - 输出接口: 接线端子或排针,标注极性 - LED指示: 每路输出独立LED指示(绿色正常,红色故障) - 保险丝: 主输入和各输出独立保险丝 - 调节电位器: 每路电压微调(±5%) - 电压表: 数码管或LCD显示各路电压 - 使能开关: 拨码开关控制各路开关 - 测试点: 各路电压电流测试点
电气指标
- 输入电压: 12-24V DC,推荐18V - 输入电流: 最大10A@18V输入 - 总输出功率: 最大150W - 各路规格:
- +5V: 0-5.25V可调,3A最大,纹波<30mV
- +3.3V: 0-3.6V可调,2A最大,纹波<30mV
- +12V: 0-13V可调,1A最大,纹波<40mV
- -12V: 0至-13V可调,1A最大,纹波<40mV
- 负载调整率: <1% (10%-100%负载) - 线性调整率: <0.5% (输入±10%) - 启动时间: <100ms (上电到稳定) - 保持时间: >20ms (掉电后维持时间)
使用说明
1. 上电顺序: 先接负载,后接输入电源 2. 负载均衡: 避免单路过载,注意总功率限制 3. 电压调节: 使用精密万用表监测,调节电位器 4. 保护测试: 短路测试各路保护功能 5. 纹波测试: 示波器测量输出纹波 6. 共地处理: 所有GND为公共地,注意地线环路 7. 使能控制: EN脚控制各路启动顺序 8. 散热: 满载时确保通风,必要时加风扇
全国大学生电子设计竞赛相关赛题
- 2021年: 复杂系统多电源供电 - 2019年: 混合信号电路供电 - 2017年A题: 微电网模拟系统(多路电源) - 2015年: 综合测试系统供电 - 历年: 几乎所有复杂题目都需要多路电源
应用技术要点总结
1. 模块化设计: 每路采用独立Buck模块,便于调试维护 2. 上电时序: 先低压后高压,避免latch-up 3. 电流分配: 计算各路负载,预留20%余量 4. 共模干扰: 数字地和模拟地分开,单点接地 5. 纹波耦合: 各路之间纹波隔离,加独立LC滤波 6. 保护协调: 输入总保护+各路独立保护 7. 监控: 电压电流监控,异常报警 8. 效率优化: 减少压差,选择高效芯片