[发明专利]一种应用于高精度数据采集系统的低纹波电源

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电源，特别涉及应用到高精度数据采集系统中的低纹波电源。

背景技术

模拟信号采集是对各种传感器或被监控对象的电信号状态进行量化，按照方便记录和分析的数据格式组织起来的过程。信号采集是航空、航天、航海、工业自动化、环境工程、交通、能源等各行各业中自动作业、安全保障、设备可靠性监控等领域不可缺少的重要设备。随着对自动化、可靠性要求的提高，传感器技术的发展，信号处理及分析能力提高，对被采集后数据的精确性要求也随之提高。在航空、航海行业，对可靠性和精密度要求远高于其他行业。同时，随着现代通信技术的不断发展，要求系统的工作频带更宽、信号处理速度更快、采样速率更高，而这些都对信号处理前端数据采集系统提出了更高的要求。

对于数据采集系统中的数据处理芯片，芯片内部数字电路在不停的开关通断，导致了相应的供电电流变化。随着数字器件的频率不断提高，相应的电流突变也会变得更加快速和频繁。当电流突变时，如果供电系统不能及时做出响应，则可能导致电压不稳定，系统失效。

为了保证数据采集系统中可编程逻辑门阵列（FPGA）、模数（A/D）转换芯片以及运算放大器等器件能够正常工作并且具有较高的可靠性，必须提供一个与之相适应的动态范围宽、输出功率大、高效率和高稳定性的供电系统。高效率使得开关电源技术得到了巨大的发展，小型化的要求使得开关电源的开关频率直线上升。然而任何事物都有其两面性，提供更高效率的同时，因其工作原理的限制产生了更多的噪声和电磁干扰。

线性稳压电源具有很好的动态性能和较低的纹波、噪声。线性稳压电源的效率基本上等于输入与输出电压之比。如果输入、输出电压差较大，线性稳压器的效率是无法容忍的。

发明内容

本发明的目的是提供一种动态性能好并且拥有较低的纹波、噪声的高精度数据采集系统所需的低纹波电源。

本发明的目的是这样实现的：

一种应用于高精度数据采集系统的低纹波电源，其特征在于：低纹波电源系统采用LM25576开关稳压芯片，LT3083和LT3015低压差线性稳压芯片；电源系统的印刷电路板采用四层板设计；地路径采用地平面设计；各模块的地平面分块处理，所有地平面从单点引出；供电路径采用同样的处理方式单点引出；电路板内部单独使用一层敷铜进行导热，连接至电路板边缘的散热孔；各芯片附近都有电容。

针对高精度数据采集系统所需的低纹波电源进行研究和设计。在对开关稳压电源和线性稳压电源的工作原理进行分析后，提出了开关电源和线性电源两级串联减小纹波的方案，选用LM25576开关稳压芯片和LT3083和LT3015低压差线性稳压芯片设计出低纹波电源系统。

本发明的优点：在本发明中提出了采用两级电源串联的形式。前级电源使用开关稳压电源进行预稳压，以实现高效率的电压转换；后级电源使用低压差线性稳压电源(LDO)，充分利用LDO的高电源纹波抑制比特性来减少前级预稳压电压的纹波噪声。实现电源系统的低纹波指标，同时能获得较好的动态性能。

附图说明

图1为系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，图1为系统的结构图。开关稳压部分采用LM25576降压开关稳压器。LM25576是一款易于使用的降压稳压器，输入电压范围为6-42V。通过内部集成的170mΩN沟道MOSFET输出3A的连续电流。工作频率在50kHz至1MHz内可调，以实现尺寸和效率最优化。为减少电磁干扰(EMI)，LM25576的频率同步引脚允许多个IC自同步或与外部时钟同步。通过逐周期限流、短路保护、热关断和远程关断等措施保证其可靠性。器件采用功率增强型TSSOP-20封装，其底部有为散热设计的裸露式连接焊盘。该器件非常适合电信、工业和汽车的电源总线电压范围。