降压电路的制作方法

文档序号:13743934阅读:598来源:国知局
技术领域本发明涉及电子技术领域,尤其涉及一种降压电路。

背景技术:
目前,DC-DC降压电路已广泛应用于各种电子产品中。传统的DC-DC降压电路通常采用LDO(lowdropoutregulator,低压差线性稳压器)或者集成电路来实现,通常采用PWM(脉冲宽度调制)方式降压,但是此种方案成本较高,且其输入电压范围及输出电流的能力取决于降压电路所选择的开关器件,对应传统技术下的采用LDO或集成电路实现的降压电路来说,其开关器件一般采用内嵌形式,不能自由更换,因此其输出电压范围及输出电流能力的调节不够灵活。

技术实现要素:
本发明的主要目的在于提供一种降压电路,旨在降低成本,并实现对输出负载电压电流需求的灵活配置。为了实现上述目的,本发明提供的降压电路包括电源输入端、电源输出端、振荡子电路、反馈子电路、开关子电路和滤波子电路。所述振荡子电路的输入端与所述电源输入端连接,输出端与所述反馈子电路的输入端连接;所述反馈子电路的第一输出端与所述开关子电路的控制端连接,第二输出端与所述电源输出端连接;所述开关子电路的输入端与所述电源输入端连接,输出端与所述滤波子电路的输入端连接;所述滤波子电路的输出端与所述电源输出端连接。所述振荡子电路输出第一控制信号至所述反馈子电路,所述反馈子电路根据所述第一控制信号输出第二控制信号至所述开关子电路,所述开关子电路根据所述第二控制信号输出第一电压信号至所述滤波子电路,所述滤波子电路根据所述第一电压信号输出第二电压信号至所述电源输出端。优选地,所述降压电路还包括至少一第一电容,所述第一电容一端与所述电源输入端连接,另一端接地。优选地,所述振荡子电路包括第一反相器、第一电阻和第二电容,其中,所述第一反相器的输出端与所述反馈子电路的输入端连接,且所述第一反相器的输出端经由所述第一电阻与所述第一反相器的输入端连接;所述第一反相器的输入端经由所述第二电容接地;所述第一反相器的电源端与所述电源输入端连接;所述第一反相器的接地端接地。优选地,所述反馈子电路包括第二反相器、NPN三极管、稳压二极管、第三电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻,其中,所述第二反相器的输出端与所述开关子电路的控制端连接,输入端与所述NPN三极管的集电极连接;所述NPN三极管的发射极与所述稳压二极管的阴极连接,所述稳压二极管的阳极接地;所述NPN三极管的集电极经由所述第二电阻与所述振荡子电路的输出端连接;所述第五电阻一端与所述NPN三极管的基极连接,另一端经由所述第四电阻接地;所述第五电阻和第四电阻的公共端分别与所述第三电阻一端和所述第三电容一端连接,所述第三电阻另一端和所述第三电容另一端分别连接至所述电源输出端。优选地,所述开关子电路包括PMOS管,所述PMOS管的栅极为所述开关子电路的控制端,源极为所述开关子电路的输入端,漏极为所述开关子电路的输出端。优选地,所述开关子电路还包括续流二极管,所述续流二极管的阴极与所述PMOS管的漏极连接,阳极接地。优选地,所述滤波子电路包括第一电感和至少一第四电容,所述第一电感一端与所述开关子电路的输出端连接,另一端与所述电源输出端连接;所述第四电容一端与所述电源输出端连接,另一端接地。本发明提供的降压电路,通过振荡子电路输出第一控制信号至反馈子电路,反馈子电路根据第一控制信号输出第二控制信号至开关子电路,开关子电路根据第二控制信号输出第一电压信号至滤波子电路,滤波子电路根据第一电压信号输出第二电压信号至电源输出端。本发明提供的降压电路成本较低,且只通过配置相应的开关子电路就能实现对该降压电路的输出电压和输出电流的灵活配置,从而实现了对输出负载电压和电流需求的灵活配置。附图说明图1为本发明降压电路一实施例的原理图。本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。本发明提供一种降压电路。参照图1,图1为本发明降压电路一实施例的原理图。本发明较佳实施例中,该降压电路包括电源输入端Vin、电源输出端Vout、振荡子电路10、反馈子电路20、开关子电路30和滤波子电路40,其中,振荡子电路10的输入端与电源输入端Vin连接,输出端与反馈子电路20的第一输入端连接;反馈子电路20的输出端与开关子电路30的控制端连接,第二输入端与滤波子电路40的输出端连接;开关子电路30的输入端与电源输入端Vin连接,输出端与滤波子电路40的输入端连接;滤波子电路40的输出端与电源输出端Vout连接。振荡子电路10输出第一控制信号至反馈子电路20的第一输入端,滤波子电路40输出第二控制信号至反馈子电路20的第二输入端,反馈子电路20根据第一控制信号和第二控制信号输出第三控制信号至开关子电路30,开关子电路30根据第三控制信号输出第一电压信号至滤波子电路40,滤波子电路40根据第一电压信号输出第二电压信号至电源输出端Vout。进一步地,降压电路还包括至少一第一电容C1,第一电容C1一端与电源输入端Vin连接,另一端接地。应当说明的是,第一电容C1的数量可以根据实际需要进行设置,本实施例中设置3个第一电容C1,电容值分别设置为0.1uF、0.1uF和100uF。具体地,振荡子电路10包括第一反相器U1、第一电阻R1和第二电容C2,其中,第一反相器U1的输出端与反馈子电路20的输入端连接,且第一反相器U1的输出端经由第一电阻R1与第一反相器U1的输入端连接;第一反相器U1的输入端经由第二电容C2接地;第一反相器U1的电源端与电源输入端Vin连接;第一反相器U1的接地端接地。本实施例中,第一电阻R1的阻值设为33K,第二电容C2的电容值设为1500pF,电源输入端Vin外接输入电压,本实施例的输入电压设为12V。当12V的输入电压上电后,该振荡子电路10开始工作,并输出0-12V的方波,其占空比为50%,该方波的频率设为fosc。具体地,反馈子电路20包括第二反相器U2、NPN三极管Q1、稳压二极管D1、第三电容C3、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5,其中,第二反相器U2的输出端与开关子电路30的控制端连接,输入端与NPN三极管Q1的集电极连接;NPN三极管Q1的发射极与稳压二极管D1的阴极连接,稳压二极管D1的阳极接地;NPN三极管Q1的集电极经由第二电阻R2与振荡子电路10的输出端连接;第五电阻R5一端与NPN三极管Q1的基极连接,另一端经由第四电阻R4接地;第五电阻R5和第四电阻R4的公共端分别与第三电阻R3一端和第三电容C3一端连接,第三电阻R3另一端和第三电容C3另一端分别连接至电源输出端Vout。本实施例中,稳压二极管D1的标称稳定电压值为2V,第三电容C3的电容值设为0.1uF,第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5的阻值分别设为100K、43K、47K和10K。其中,第二电阻R2为限流电阻,当NPN三极管Q1导通时,能够使第一反相器U1的输出端不被地直接短路,由于当NPN三极管Q1导通时流过的是无用电流,若第二电阻R2过小,则会降低电路效率,因此将第二电阻R2设为100K。具体地,开关子电路30包括P沟道MOSFET管Q2,该MOSFET管Q2的栅极接开关子电路30的控制端,源极为开关子电路30的输入端,漏极为开关子电路30的输出端。管Q2的选择与该降压电路的输入电压和负载所需的工作电流有关,其中,MOSFET管Q2的漏源极电压VDS值大于该降压电路的输入电压,其漏电流ID应大于负载所需的工作电流。对于不同的负载,当其所需的最大工作电流不同时,该降压电路只需选用相应的MOSFET管Q2就可以实现,即通过配置相应的开关子电路30就能实现对该降压电路的输出电压和输出电流参数的相对灵活配置。具体地,开关子电路30还包括续流二极管D2,续流二极管D2的阴极与MOSFET管Q2的漏极连接,阳极接地。设该续流二极管D2的正向导通电压为VF,当MOSFET管Q2截止时,该续流二极管D2可以将上述滤波子电路40的输入电压(即第一电压信号)固定在-VF电位,使得滤波子电路40与参考地形成一完整回路。其中,续流二极管D2的反向耐压值VRM必须大于该降压电路的输入电压(本实施例中以12V为例进行说明)。具体地,滤波子电路40包括第一电感L1和至少一第四电容C4,第一电感L1一端与开关子电路30的输出端连接,另一端与电源输出端Vout连接;第四电容C4一端与电源输出端Vout连接,另一端接地。应当说明的是,第四电容C4的数量可以根据实际需要进行设置,本实施例中设置两个第四电容C4,其电容值分别为0.1uF和100uF。第一电感L1的电感值设为220uH,该降压电路的输出电压和输出电流参数与第一电感L1的耐压及额定电流有关。该滤波子电路40接收开关子电路30输出的第一电压信号,并对该第一电压信号进行滤波,输出第二电压信号,其中,第二电压信号为一直流电压。本实施例提供的降压电路工作原理如下:对该降压电路的电源输入端Vin输入12V的直流电压,振荡子电路10开始工作,并输出0-12V的方波信号(即第一控制信号),且其占空比为50%;设电源输入端Vin开始有电压输入的时刻为T0,则T0时刻MOSFET管Q2导通,滤波子电路40的输入电压从0V逐渐上升,从而电源输出端Vout的输出电压从0V逐渐上升,设该降压电路预设的目标输出电压是5V,则由电源输出端Vout输出的5V电压经过反馈子电路20的第三电阻R3和第四电阻R4分压后到NPN三极管Q1的基极电压为2.6V;当电源输出到Vout输出的电压大于5V时,则NPN三极管Q1的基极电压大于2.6V,即大于基准电压(稳压二极管D1的标称稳定电压与NPN三极管Q1的基极发射极电压Vbe之和),此时NPN三极管Q1导通,则反馈子电路20输出高电平,因此MOSFET管Q2截止,设此时刻为T1,开关子电路30在T1时刻之后关闭,因此滤波子电路40的输出电压由高电平逐渐降低为低电平,导致NPN三极管Q1的基极电压小于2.6V,随后NPN三极管Q1截止,反馈子电路20输出低电平,然后MOSFET管Q2导通,此时刻设为T2,因此该降压电路按照上述过程循环,进而达到稳定输出目标电压的目的。其中,T0到T1时间段MOSFET管Q2导通,T1到T2时间段MOSFET管Q2截止,T0至T2时间段为一个周期,T0至T1时间段占整个周期的比值为占空比,振荡子电路10与反馈子电路20共同控制MOSFET管Q2输出占空比进而达到调节目标输出电压的目的。由于稳压二极管D1的反向击穿电压为2V,且NPN三极管Q1的基极发射极间电压VBE为0.6V,第三电阻R3的阻值为43K,第四电阻R4的阻值为47K,当该降压电路正常工作时,输出电压计算公式如下:即本实施例提供的降压电路实现了从12V至5V直流电压的转换。本发明提供的降压电路,通过振荡子电路10输出第一控制信号至反馈子电路20,反馈子电路20根据第一控制信号输出第二控制信号至开关子电路30,开关子电路30根据第二控制信号输出第一电压信号至滤波子电路40,滤波子电路40根据第一电压信号输出第二电压信号至电源输出端Vout。本发明提供的降压电路成本较低,且只通过配置相应的开关子电路30就能实现对该降压电路的输入电压和输出电流的灵活配置,从而实现了对输出负载电流需求的灵活配置。以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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