專利名稱：數(shù)字電源及線路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源控制領(lǐng)域，具體而言，涉及一種數(shù)字電源及線路板。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，電源技術(shù)大多采用模擬信號控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，模擬信號控制的優(yōu)點(diǎn)是線路簡單，輸出穩(wěn)定，成本低，而存在的缺點(diǎn)是不能靈活控制，效率低。數(shù)字電源具有在線可編程能力、操作精度高和可靠性穩(wěn)定、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是目前實(shí)現(xiàn)的成本較高，且針對不同的應(yīng)用場合需要對數(shù)字電源內(nèi)部的電路進(jìn)行相應(yīng)的PCB布局布線，因而造成數(shù)字電源的成本高，以及使用門坎高的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種數(shù)字電源及線路板，以解決現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字電源成本高，以及使用門坎高的問題。根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供了一種數(shù)字電源，該數(shù)字電源包括脈沖寬度調(diào)制 PWM控制單元，以及一個或多個驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元和所述PWM控制單元相連接，其中， 所述PWM控制單元，用于對輸入的信號進(jìn)行處理，并將處理后獲得的數(shù)字信號輸出到所述驅(qū)動單元；所述驅(qū)動單元，用于根據(jù)所述PWM控制單元處理后的數(shù)字信號驅(qū)動場效應(yīng)晶體管。優(yōu)選地，所述PWM控制單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將采樣到的輸出模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；存儲器，用于存儲算法；接口，用于提供外部裝置與所述數(shù)字電源連接的接口，所述接口還用于接收對所述存儲器所存儲的算法所進(jìn)行的編輯；控制器，用于根據(jù)所述存儲器中的算法對所述數(shù)字信號進(jìn)行處理。優(yōu)選地，所述驅(qū)動單元包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管MOSFET驅(qū)動器。優(yōu)選地，所述MOSFET驅(qū)動器用于提供一路或多路電壓輸出，所述一路或多路電壓輸出能夠被預(yù)先配置。優(yōu)選地，所述接口為電源輸入輸出接口和/或串行接口。優(yōu)選地，所述電源輸入輸出接口，用于連接電路系統(tǒng)中需要進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換的電源和轉(zhuǎn)換后需要得到的電源。優(yōu)選地，所述串行接口為12C接口、PMBUS接口或者GPIO接口。優(yōu)選地，所述PWM控制單元還包括補(bǔ)償器，用于根據(jù)數(shù)字信號的各參數(shù)補(bǔ)償值對所述算法中所使用的各參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。優(yōu)選地，所述數(shù)字電源集成在一個模塊中。根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種線路板，該線路板包括上述任一項所述的數(shù)字電源。通過本實(shí)用新型，采用的數(shù)字電源包括PWM控制單元和驅(qū)動單元，可以把數(shù)字電源模塊內(nèi)的PCB布局布線固定下來，該數(shù)字電源將PWM控制單元與驅(qū)動單元集成在一個數(shù)字電源模塊內(nèi)，做成一個一體化的數(shù)字電源模塊，使用時安裝在線路板上，不需要關(guān)注數(shù)字電源內(nèi)部的電路PCB布局布線，與現(xiàn)有的數(shù)字電源相比，具有更好的優(yōu)勢，使數(shù)字電源方便地適用于各種不同的應(yīng)用場合，降低了數(shù)字電源的使用門坎。

此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分， 本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)字電源的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)字電源的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的線路板的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)字電源模塊的結(jié)構(gòu)框圖；以及圖5是根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的PWM控制單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。在本實(shí)施例中提供了一種數(shù)字電源，圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)字電源的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示，該數(shù)字電源10包括脈沖寬度調(diào)制PWM控制單元12，以及一個或多個驅(qū)動單元14，該驅(qū)動單元14和該P(yáng)WM控制單元12相連接，該下面對該數(shù)字電源進(jìn)行說明。PWM控制單元12，用于對輸入的信號進(jìn)行處理，并將處理后獲得的數(shù)字信號輸出到驅(qū)動單元14 ；驅(qū)動單元14，用于根據(jù)該P(yáng)WM控制單元12處理后的數(shù)字信號驅(qū)動場效應(yīng)晶體管。通過上述數(shù)字電源，采用脈沖寬度調(diào)制PWM控制單元與驅(qū)動單元的集成，PWM控制單元對數(shù)字信號進(jìn)行處理，只要對該P(yáng)WM控制單元中的算法進(jìn)行編輯即可。優(yōu)選地，在實(shí)施時一個較優(yōu)的方法，即本實(shí)施例及以下優(yōu)選實(shí)施方式中提到的數(shù)字電源可以集成在一個模塊上，集成為一個具有輸入、輸出及控制管腳的整體化的數(shù)字電源模塊，使用時只需要把模塊按其封裝形式安裝在線路板上，不需要對數(shù)字電源內(nèi)部的電路進(jìn)行PCB布局布線，便可以在許多不同的模式和不同的應(yīng)用場合使用同一個模塊。圖2是根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)字電源的結(jié)構(gòu)框圖，如圖2所示，該數(shù)字電源10包括PWM控制單元12，以及一個或多個驅(qū)動單元14，該驅(qū)動單元14和該P(yáng)WM控制單元12相連接其中，該P(yáng)WM控制單元12包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器122、存儲器124、接口 1 和控制器128，下面對該數(shù)字電源內(nèi)的PWM控制單元內(nèi)的各模塊進(jìn)行說明。該P(yáng)WM控制單元12包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器122，用于將采樣到的輸出模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；存儲器 124，用于存儲算法；接口 126，用于提供外部裝置與該數(shù)字電源連接的接口，該接口還用于接收對該存儲器1 所存儲的算法所進(jìn)行的編輯；控制器128，用于根據(jù)該存儲器IM中的算法對該數(shù)字信號進(jìn)行處理。[0028]通過在PWM控制單元內(nèi)設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器122、存儲器124、接口 1 及控制器128， 使用存儲器1 和接口 126可以方便的對算法進(jìn)行編輯，編輯算法的方式還可以是數(shù)字電源使用接口 126與外部裝置來實(shí)施，例如，該外部裝置可以為MCU，用于根據(jù)數(shù)字電源的需要對算法進(jìn)行在線編輯。根據(jù)上述算法，控制器1 對該數(shù)字信號進(jìn)行處理，通過接口輸出到驅(qū)動單元14，實(shí)現(xiàn)靈活的配置輸出控制。[0029]優(yōu)選地，該驅(qū)動單元14可以包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管MOSFET驅(qū)動ο[0030]在使用該驅(qū)動器時，比較優(yōu)地，可以根據(jù)用戶需要提供一路或者多路電壓的輸出， 其中，該一路或多路電壓輸出能夠被預(yù)先配置，即用戶可以根據(jù)自己的需要靈活進(jìn)行配置輸出電壓的等級。[0031]在實(shí)施時，使用電源輸入輸出接口和/或串行接口作為接口 126。其中，串行接口為I2C接口、PMBUS接口、GPIO接口等串行接口。[0032]優(yōu)選地，該P(yáng)WM控制單元12還包括補(bǔ)償器120(圖2中的虛線表示該模塊是優(yōu)選地)，用于根據(jù)數(shù)字信號的各參數(shù)補(bǔ)償值對該算法中所使用的各參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，以提高輸出電源的精度。例如，誤差信號，驅(qū)動級所需的脈寬，驅(qū)動優(yōu)化輸出的延遲值，環(huán)路補(bǔ)償參數(shù)寸。[0033]在本實(shí)施例中還提供了一種線路板，圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的線路板的結(jié)構(gòu)框圖，如圖3所示，該線路板20包括上述任一項的數(shù)字電源10。[0034]下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，該優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合了上述實(shí)施例及優(yōu)選實(shí)施方式。[0035]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)字電源模塊的結(jié)構(gòu)框圖，如圖4所示，該數(shù)字電源模塊包括微處理器(Micro Control Unit，簡稱為MCU)，用于上電時對數(shù)字電源模塊進(jìn)行在線編程，該MCU可以根據(jù)需要選擇放在數(shù)字模塊里面，也可以選擇與數(shù)字模塊獨(dú)立。產(chǎn)生控制信號的脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation簡稱為PWM)控制單元；與控制信號相連的驅(qū)動單元和整個數(shù)字電源模塊對外的控制接口和輸入輸出接口，其中，該控制接口可以根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)置，例如，該控制接口用于轉(zhuǎn)接一個PC機(jī)，或者連接一個 MCU。把這種數(shù)字電源做成一個具有輸入、輸出及控制管腳的小型模塊，方便地安裝在用戶板上，按照用戶需要靈活配置，以實(shí)現(xiàn)可編程電壓輸出。[0036]圖5是根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的PWM控制單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，如圖5所示。 該P(yáng)WM控制單元采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將采樣的輸出電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。程序存儲器存儲了微處理器的控制運(yùn)算算法，用于執(zhí)行一系列基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出值的計算。這些計算的結(jié)果是一些參數(shù)，例如誤差信號，驅(qū)動級所需的脈寬，針對各種驅(qū)動輸出優(yōu)化的延遲值，以及環(huán)路補(bǔ)償參數(shù)。數(shù)字系統(tǒng)中外部環(huán)路不再需要補(bǔ)償元件。生產(chǎn)過程中，參數(shù)的比較參考值，例如輸出電壓、輸出電流、溫度限定值存儲在非易失性存儲器里，或者在系統(tǒng)啟動時可以下載到數(shù)據(jù)存儲器中。[0037]數(shù)字電源模塊預(yù)留串行接口(例如，I2C接口、電源管理總線PMBUS接口、通用輸入輸出(General Purpose Input Output，簡稱為GPI0))，PWM控制單元通過串行接口與PC 機(jī)相連，用于實(shí)現(xiàn)PC機(jī)對PWM控制單元進(jìn)行在線編程或者PC機(jī)與PWM控制單元之間的通訊，通過I2C接口、PMBUS接口、GPIO接口或者其它串行接口與MCU相連，用于實(shí)現(xiàn)MCU對5PWM控制單元進(jìn)行在線編程或者M(jìn)CU與PWM控制單元之間的通訊，以實(shí)現(xiàn)靈活的系統(tǒng)級控制和診斷。PC機(jī)和MCU在開發(fā)的初期需要使用到，用于在線對數(shù)字電源模塊進(jìn)行編程，開發(fā)成熟之后，可以把數(shù)字電源需要的參數(shù)直接燒錄到電源模塊的存儲器中，每次上電時電源模塊按照預(yù)先燒錄好的參數(shù)進(jìn)行輸出。較優(yōu)地，驅(qū)動單元采用金氧半場效晶體管(Metal-Oxide-Semicondutor Field-EffectTransistor，簡稱為M0SFET)驅(qū)動器，可以很方便地與PWM控制單元相連，根據(jù)用戶需要進(jìn)行在線編程，提供一路或者更多路電壓輸出，每路輸出可以根據(jù)用戶需要靈活配置輸出的電壓等級。輸入接口主要是輸入需要進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換的電壓。輸出接口用于輸出用戶需要的各種不同的電壓等級。它可以根據(jù)用戶需要編程為輸出一路或者多路輸出。本優(yōu)選實(shí)施例可以靈活控制開啟每一路的電源輸出或者關(guān)斷電源輸出。每一路輸出電源的開啟時間和關(guān)斷時間可調(diào)，用于實(shí)現(xiàn)同一電源模塊不同路輸出的上、下電時序控制。數(shù)字電源的PCB布局布線設(shè)計需要使開關(guān)節(jié)點(diǎn)的面積選擇合適、減小門驅(qū)動電路的回流路徑、減小閉合環(huán)路的回流路徑、干凈的反饋環(huán)路以及合適的地平面，才能使數(shù)字電源正常工作。通過上述優(yōu)選實(shí)施例把數(shù)字電源模塊內(nèi)的PCB布局布線固定下來，做成一個整體化的數(shù)字電源模塊，可以讓使用者不需要關(guān)注數(shù)字電源模塊內(nèi)的布局布線便可以在不同的使用場合方便自如地對數(shù)字電源模塊進(jìn)行應(yīng)用，降低了數(shù)字電源的使用門坎。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本實(shí)用新型的各模塊或各步驟可以用通用的電路裝置來實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個的電路裝置上，或者分布在多個電路裝置上。 這樣，本實(shí)用新型不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字電源，其特征在于包括脈沖寬度調(diào)制PWM控制單元，以及一個或多個驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元和所述PWM控制單元相連接，其中，所述PWM控制單元，用于對輸入的信號進(jìn)行處理，并將處理后獲得的數(shù)字信號輸出到所述驅(qū)動單元；所述驅(qū)動單元，用于根據(jù)所述PWM控制單元處理后的數(shù)字信號驅(qū)動場效應(yīng)晶體管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電源，其特征在于，所述PWM包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將采樣到的輸出模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；存儲器，用于存儲算法；接口，用于提供外部裝置與所述數(shù)字電源連接的接口，所述接口還用于接收對所述存儲器所存儲的算法所進(jìn)行的編輯；控制器，用于根據(jù)所述存儲器中的算法對所述數(shù)字信號進(jìn)行處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電源，其特征在于，所述驅(qū)動單元包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管MOSFET驅(qū)動器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字電源，其特征在于，所述MOSFET驅(qū)動器用于提供一路或多路電壓輸出，所述一路或多路電壓輸出能夠被預(yù)先配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字電源，其特征在于，所述接口為電源輸入輸出接口和/或串行接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字電源，其特征在于，所述電源輸入輸出接口，用于連接電路系統(tǒng)中需要進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換的電源和轉(zhuǎn)換后需要得到的電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字電源，其特征在于，所述串行接口為12C接口、PMBUS接口或者GPIO接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電源，其特征在于，所述PWM控制單元還包括補(bǔ)償器， 用于根據(jù)數(shù)字信號的各參數(shù)補(bǔ)償值對所述算法中所使用的各參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的數(shù)字電源，其特征在于，所述數(shù)字電源集成在一個模塊中。
10.一種線路板，其特征在于，包括權(quán)利要求1至9中任一項所述的數(shù)字電源。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種數(shù)字電源及線路板，該數(shù)字電源包括脈沖寬度調(diào)制PWM控制單元，以及一個或多個驅(qū)動單元，驅(qū)動單元和PWM控制單元相連接，其中，PWM控制單元，用于對輸入的信號進(jìn)行處理，并將處理后獲得的數(shù)字信號輸出到該驅(qū)動單元；驅(qū)動單元，用于根據(jù)PWM控制單元處理后的數(shù)字信號驅(qū)動場效應(yīng)晶體管，通過本實(shí)用新型，使數(shù)字電源具有更小的體積和更低的成本，以及降低了數(shù)字電源的使用門坎。
文檔編號G05B19/04GK202306199SQ20112026878
公開日2012年7月4日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者殷俊琳 申請人:中興通訊股份有限公司