一種應(yīng)用于高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的低紋波電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種電源，特別涉及應(yīng)用到高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的低紋波電源。
【背景技術(shù)】
[0002]模擬信號采集是對各種傳感器或被監(jiān)控對象的電信號狀態(tài)進行量化，按照方便記錄和分析的數(shù)據(jù)格式組織起來的過程。信號采集是航空、航天、航海、工業(yè)自動化、環(huán)境工程、交通、能源等各行各業(yè)中自動作業(yè)、安全保障、設(shè)備可靠性監(jiān)控等領(lǐng)域不可缺少的重要設(shè)備。隨著對自動化、可靠性要求的提高，傳感器技術(shù)的發(fā)展，信號處理及分析能力提高，對被采集后數(shù)據(jù)的精確性要求也隨之提高。在航空、航海行業(yè)，對可靠性和精密度要求遠(yuǎn)高于其他行業(yè)。同時，隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展，要求系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提出了更高的要求。
[0003]對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理芯片，芯片內(nèi)部數(shù)字電路在不停的開關(guān)通斷，導(dǎo)致了相應(yīng)的供電電流變化。隨著數(shù)字器件的頻率不斷提高，相應(yīng)的電流突變也會變得更加快速和頻繁。當(dāng)電流突變時，如果供電系統(tǒng)不能及時做出響應(yīng)，則可能導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定，系統(tǒng)失效。
[0004]為了保證數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中可編程邏輯門陣列(FPGA)、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)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(yīng)的動態(tài)范圍寬、輸出功率大、高效率和高穩(wěn)定性的供電系統(tǒng)。高效率使得開關(guān)電源技術(shù)得到了巨大的發(fā)展，小型化的要求使得開關(guān)電源的開關(guān)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(chǎn)生了更多的噪聲和電磁干擾。
[0005]線性穩(wěn)壓電源具有很好的動態(tài)性能和較低的紋波、噪聲。線性穩(wěn)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(wěn)壓器的效率是無法容忍的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種動態(tài)性能好并且擁有較低的紋波、噪聲的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所需的低紋波電源。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
一種應(yīng)用于高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的低紋波電源，其特征在于:低紋波電源系統(tǒng)采用LM25576開關(guān)穩(wěn)壓芯片，LT3083和LT3015低壓差線性穩(wěn)壓芯片；電源系統(tǒng)的印刷電路板采用四層板設(shè)計；地路徑采用地平面設(shè)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(nèi)部單獨使用一層敷銅進行導(dǎo)熱，連接至電路板邊緣的散熱孔；各芯片附近都有電容。
[0008]針對高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所需的低紋波電源進行研究和設(shè)計。在對開關(guān)穩(wěn)壓電源和線性穩(wěn)壓電源的工作原理進行分析后，提出了開關(guān)電源和線性電源兩級串聯(lián)減小紋波的方案，選用LM25576開關(guān)穩(wěn)壓芯片和LT3083和LT3015低壓差線性穩(wěn)壓芯片設(shè)計出低紋波電源系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點:在本發(fā)明中提出了采用兩級電源串聯(lián)的形式。前級電源使用開關(guān)穩(wěn)壓電源進行預(yù)穩(wěn)壓，以實現(xiàn)高效率的電壓轉(zhuǎn)換；后級電源使用低壓差線性穩(wěn)壓電源(LD0)，充分利用LD0的高電源紋波抑制比特性來減少前級預(yù)穩(wěn)壓電壓的紋波噪聲。實現(xiàn)電源系統(tǒng)的低紋波指標(biāo)，同時能獲得較好的動態(tài)性能。
【附圖說明】
[0010]圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
結(jié)合圖1，圖1為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。開關(guān)穩(wěn)壓部分采用LM25576降壓開關(guān)穩(wěn)壓器。LM25576是一款易于使用的降壓穩(wěn)壓器，輸入電壓范圍為6-42V。通過內(nèi)部集成的170ηιΩΝ溝道M0SFET輸出3Α的連續(xù)電流。工作頻率在50kHz至1MHz內(nèi)可調(diào)，以實現(xiàn)尺寸和效率最優(yōu)化。為減少電磁干擾(EMI)，LM25576的頻率同步引腳允許多個1C自同步或與外部時鐘同步。通過逐周期限流、短路保護、熱關(guān)斷和遠(yuǎn)程關(guān)斷等措施保證其可靠性。器件采用功率增強型TSS0P-20封裝，其底部有為散熱設(shè)計的裸露式連接焊盤。該器件非常適合電信、工業(yè)和汽車的電源總線電壓范圍。
[0012]LT3083為可調(diào)3A單電阻器低壓差線性穩(wěn)壓器。具有如下特點:可把輸出并聯(lián)以提供較高的電流和散熱量，輸出電流:3A，由單個電阻器來設(shè)置輸出電壓，50yASET引腳電流:1%初始準(zhǔn)確度，輸出可調(diào)至0V，低輸出噪聲:40μ V_RMS(10kHz至100kHz)，寬輸入電壓范圍:1.2V至23V，低壓差電壓:310mv小于lmV負(fù)載調(diào)整，小于0.001%/V電壓調(diào)整率，最小負(fù)載電流:1mA，采用10yF最小陶瓷電容器時可實現(xiàn)穩(wěn)定，具有折返的電流限制和過熱保護。
[0013]LT3015為1.5A電流輸出的低噪聲負(fù)線性穩(wěn)壓器。其特點如下:輸出電流:1.5A，壓差電壓:310mV，具折返的精準(zhǔn)電流限值，低輸出噪聲:60μ V_RMS(10Hz至100kHz)，低靜態(tài)電流:1.1mA，精準(zhǔn)型正或負(fù)停機邏輯，快速瞬態(tài)響應(yīng)，寬輸入電壓范圍:-1.8V至-30V，可調(diào)輸出電壓范圍:-1.22V至-29.3V，在壓差條件下靜態(tài)電流處于受控狀態(tài)，停機模式中的靜態(tài)電流〈1 μ A，采用10 μ F輸出電容器時可實現(xiàn)穩(wěn)定，具遲滯的熱限制，反向輸出保護。
【主權(quán)項】
1.一種應(yīng)用于高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的低紋波電源，其特征在于:低紋波電源系統(tǒng)采用LM25576開關(guān)穩(wěn)壓芯片，LT3083和LT3015低壓差線性穩(wěn)壓芯片；電源系統(tǒng)的印刷電路板采用四層板設(shè)計；地路徑采用地平面設(shè)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(nèi)部單獨使用一層敷銅進行導(dǎo)熱，連接至電路板邊緣的散熱孔；各芯片附近都有電容。
【專利摘要】<b>本發(fā)明公開了一種動態(tài)性能好并且擁有較低的紋波、噪聲的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所需的低紋波電源。針對高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所需的低紋波電源進行研究和設(shè)計。在對開關(guān)穩(wěn)壓電源和線性穩(wěn)壓電源的工作原理進行分析后，提出了開關(guān)電源和線性電源兩級串聯(lián)減小紋波的方案，選用LM25576開關(guān)穩(wěn)壓芯片和LT3083和LT3015低壓差線性穩(wěn)壓芯片設(shè)計出低紋波電源系統(tǒng)。</b><b />
【IPC分類】H02M3/04, H02M1/14
【公開號】CN105429457
【申請?zhí)枴緾N201410474547
【發(fā)明人】李相武, 王瑛, 李忠喜
【申請人】哈爾濱恒譽名翔科技有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2014年9月18日