一种直流负电源升压模块的制作方法

1.本实用新型涉及电子技术领域，更具体地说涉及一种直流负电源升压模块。


背景技术：

2.在电路设计中，经常会用到需要正负电源的芯片，为了满足芯片的供电要求，通常需要设计正负电源，目前常规的做法是：一种是利用隔离变压器对电源的输入输出进行全隔离，将输入电源的正极与输出电源的正极相连接，在输出电压比较高时，相对于输入电源来说就产生了负电压，而输入输出完全依赖隔离变压器耦合，故随着功率的增大，所需的隔离变压器的体积也要相应变大，故设计成大功率电路，体积大，成本高；另一种是在输入电压的负极上产生负电压，但这种做法无法形成与输入电源的正极相连接，即共正极。
3.有鉴于此，本发明人在此基础上进行深入研究，遂有本案的产生。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种功率大、体积小，且共用正极的直流负电源升压模块。
5.为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：
6.一种直流负电源升压模块，其特征在于：包括可输出pwm波形的控制芯片和升压模块，所述升压模块包括变压器、三极管q1、三极管q2、mos管g1、电感l1及电容ce1、电容ce2、电容c4和电容c5；电压输入端vin分别连接所述电容ce1的负极和所述电感l1的线圈的第一端，所述电容ce1的正极、所述mos管g1的漏极和所述电容ce2的正极均连接gnd端；所述变压器t1的一次绕组的第一端通过电容c5分别连接所述三极管q1和所述三极管q2的发射极，所述三极管q1的集电极连接供电电压，所述变压器t1的一次绕组的第二端分别连接所述电压输出端vout和所述三极管q2的集电极，所述三极管q1和所述三极管q2的基极均连接所述控制芯片的波形输出端；所述变压器t1的二次侧绕组的第一端通过所述电容c4连接所述mos管g1的栅极，所述电感l1的线圈的第二端分别连接所述变压器t1的二次侧绕组的第二端、所述mos管g1的源极和二极管d1的阴极，所述二极管d1的阳极分出三路，第一路连接所述电容ce2的负极，第二路连接所述电压输出端vout，第三路通过采样电阻rs1连接所述控制芯片的信号输入端；其中，所述gnd端和所述电压输入端vin之间形成所述升压模块的输入端，所述gnd端和所述电压输出端vout之间形成所述升压模块的输出端。
7.所述控制芯片的e1端和e2端相互连接，并分别连接所述三极管q1和所述三极管q2的基极；所述二极管d1的阳极连接所述采样电阻rs1的第一端，所述采样电阻rs1的第二端通过电阻r7分别连接所述控制芯片的2in+端和电容c3的第一端，所述电容c3的第二端连接所述电压输出端vout。
8.所述控制芯片的ref端和ctrl端分别连接供电电压，所述控制芯片的1in-端分别连接电阻r1、电阻r3和电阻r5的第一端，所述电阻r1的第二端连接供电电压，所述电阻r5的第二端连接所述电压输出端vout，所述电阻r3的第二端通过电容c1分别连接所述控制芯片
的fb端和电容c2的一端，所述电容c2的另一端通过电阻r4分别连接所述控制芯片2in-端及电阻r2和电阻r6的第一端，所述电阻r2的第二端连接供电电压，所述电阻r6的第二端连接所述电压输出端vout；所述控制芯片的1in+端分别连接电阻r8和电阻r9的第一端，所述电阻r8的第二端接地，所述电阻r9的第二端连接所述电压输出端vout；所述控制芯片的dtc端分出两路，一路通过电容c6连接供电电压，另一路通过电阻r12连接所述电压输出端vout。
9.所述变压器t1的二次侧绕组的第一端通过电容c4依次连接稳压二极管zd1的阴极和电阻r10的第一端，所述稳压二极管zd1的阳极和所述电阻r10的第二端均连接所述变压器t1的二次绕组的第二端。
10.所述三极管q1为npn型三极管，所述三极管q2为pnp型三极管，所述mos管为n沟道mos管。
11.还包括用于输出12v电压的隔离电源模块，所述隔离电源模块的vin端为所述电压输入端vin，所述隔离电源模块的vout端为所述电压输出端vout。
12.所述控制芯片为tl494的控制芯片。
13.采用上述结构后，本实用新型具有如下有益效果：采用控制芯片输入pwm波形，在输入正向脉冲信号时，驱动三极管q1和三极管q2，电容c5充电，电容c4放电，使mos管g1的栅极(以此点为a)产生正向脉冲，mos管g1导通，电感l1充电，产生自感电压，以电感l1的线圈的第二端为b，电压输入端vin为c，二极管d1的阳极为e，自感电压为vcb＝vc-vb，且自感电压vcb大于零，然后不断重复上述过程，以使自感电压vcb不断增大，而输入电压＝vd-vc，接地端为d，输出电压为vd-ve＝vd-vb-vd1，该vd1为二极管导通压降(固定值)，这样输出输入的电压差＝输出电压-输入电压＝vc-vb-vd1，此电压差大于零，即实现了升压，达到大功率大、较小体积的目的；并且，输入端和输出端的正极连接，实现共用正极供电的目的，适用于通信电源等需要共用正极供电的场合。
附图说明
14.图1为本实用新型中升压模块的电路示意图；
15.图2为本实用新型中控制芯片的电路连接示意图；
16.图3为本实用新型中隔离电源模块的结构示意图。
具体实施方式
17.为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。
18.一种直流负电源升压模块，可用于共正极的电源场合(如通信电源等)中，如图1-3所示，包括升压模块和具有pwm波形输出的控制芯片，控制芯片的波形输出端连接升压模块的信号输入端，以使控制芯片将pwm波形输入给升压模块，升压模块进行升压后再传输到控制芯片中。
19.本实用新型中，采用12v隔离电源模块供电，该隔离电源模块为现有常规的隔离电源模块，具体电路连接如图3所示，且输出的电源，即下述的电压输出端vout作为供电电源参考点，vin端为下述的电压输入端vin。
20.进一步地，控制芯片为现有可对开关电源脉宽调制的控制芯片，本实施例中以控
制芯片为采用型号为tl494的芯片为例进行说明。
21.上述的升压模块包括变压器t1、三极管q1、三极管q2、mos管g1、电感l1、二极管d1、及电容ce1、电容ce2、电容c4和电容c5，具体电路连接结构为：
22.电压输入端vin分别连接电感l1的线圈的第一端和电容ce1的负极，电容ce1的正极、mos管g1的漏极和电容ce2的正极均连接gnd端，其中，gnd端和电压输入端vin之间形成输入端；变压器t1的一次侧绕组的第一端连接电容c5的第一端，电容c5的第二端分别连接三极管q1和三极管q2的发射极，三极管q1的集电极连接供电电压，本实施例中供电电压为+12v，变压器t1的一次侧绕组的第二端分别连接三极管q2的集电极和电压输出端vout，并且，三极管q1和三极管q2的基极均连接控制芯片的波形输出端，即，控制芯片的e1端和e2端，e1端和e2端相互连接；变压器t1的二次侧绕组的第一端连接电容c4的第一端，电容c4的第二端分别连接稳压二极管zd1的阴极、电阻r10的第一端和mos管g1的栅极，变压器t1的二次绕组的第二端分别连接电感l1的线圈的第二端、稳压二极管zd1的阳极、电阻r10的第二端、mos管g1的源极和二极管d1的阳极，二极管d1的阴极分别连接电容ce2的负极、采样电阻rs1的第一端和电压输出端vout，且采样电阻rs1的第二端连接控制芯片的2in+端；其中，电容ce2的负极相当于连接在电压输出端vout，电压输出端vout和gnd端之间形成输出端；这样，这里的电容ce1和电容ce2的正极均相连接，即输入端和输出端的正极相连接，形成共正极供电。
23.控制芯片的具体电路连接结构为：控制芯片的ref端和ctrl端均连接参考电压，在本实施例中参考电压为+5v，该参考电压为控制芯片输出的基准电压；控制芯片的1in-端分别连接电阻r1、电阻r3和电阻r5的第一端，电阻r1的第二端连接+5v电压，电阻r5的第二端连接电压输出端vout，电阻r3的第二端通过电容c1分别连接电容c2的第一端和控制芯片fb端，电容c2的第二端通过电阻r4分别连接控制芯片2in-、电阻r2和电阻r6的第一端，电阻r2连接+5v电压，电阻r6的第二端连接电压输出端vout；其中，电阻r3和电容c1串联到控制芯片的fb端形成误差放大器，电阻r1和电阻r5形成分压电路，+5v分压将电阻r1和电阻r5分压后输入到控制芯片的1in-端中；并且，电阻r2和电阻r6分压，+5v分压将电阻r2和电阻r6分压后输入到控制芯片的2in-端中，电阻r4和电容c2串联到控制芯片的fb端形成误差放大器；控制芯片的1in+端分别连接电阻r8和电阻r9的第一端，电阻r8第二端连接gnd端，电阻r9的第二端连接电压输出端vout，电压r8和电压r9形成分压电路，电压输出端vout的输出电压分压后输入到控制芯片的1in+端中；控制芯片的2in+端分别连接电阻r7和电容c3的第一端，电阻r7的第二端连接升压模块的采样电阻rs1的第一端，以使升压模块输出的采样电流cur经过电阻r7和电容c3的滤波后输入到控制芯片的2in+端；控制芯片的dtc端分别连接电容c6和电阻r12的第一端，电容c6的第二端连接+5v电压，电阻r12的第二端连接电压输出端vout，电容c6和电阻r12形成升压模块的启动电路；控制芯片的rt端依次连接电阻r11和电容c7，并连接至控制芯片的ct端，电阻r11和电容c7构成振荡电路，以提供pwm输出频率；控制芯片的e1端和e2端相互连接，并连接升压模块的三极管q1和三极管q2的基极，以将pwm波形传输到升压模块中。
24.需说明的是，上述的+5v电压经过电阻r2和电阻r6的分压后输入到控制芯片的2in-端，作为输出电压；上述的采样电流cur作为输出电流；而且，控制芯片具有预设有设置电压和设置电流的存储区域。
25.这样，控制芯片根据控制芯片内部的输出电压、输出电流分别与设置电压和设置电流的比较结果，输出占空比可变的方波(pwm信号)，这里的比较过程和比较结果均为在pwm中的常规操作，故不再展开叙述。需说明的是，输出脉冲的宽度是控制芯片内部的锯齿波电压与输出电压、输出电流、设置电压和设置电流按常规运算而输出的相应电压相比较所生成的结果。
26.在本实施例中，三极管q1为npn型三极管，三极管q2为pnp型三极管，mos管g1为n沟道mos管。
27.进一步地，上述的电容ce1为输入端的储能电容，电容ce2为输出端的储能电容。
28.以电感l1的线圈的第二端为b，电压输入端vin和电容ce1的负极的连接点为c，电容ce1的正极为d，二极管d1的阳极和电容ce2的负极之间的连接点为e。
29.本实用新型的工作原理为：控制芯片的e1端和e2端输出pwm信号至三极管q1和三极管q2中，在输入正向脉冲信号过程中，驱动三极管q1和三极管q2，电容c5充电，变压器t1工作，电容c4放电，使mos管g1的栅极产生正向脉冲，令mos管g1导通，电感l1充电，产生自感电压vcb＝vv-vb，因mos管g1打开时电流从gnd端开始，经电容ce1和电感l1，构成一个回路，但在mos管g1关断时，因电感的特性，电流不能突变，电流保护原来的方向，电感l1的两端产生感应电压，感应电压的方向与电流方向一致，即自感电压vcb＞0；然后不断重复上述过程，以使自感电压vcb逐渐增大，其中，输入电压＝vd-vc，输出电压＝vd-ve＝vd-vb-vd1，这里的vd1为二极管d1导通时的压降，且vd1为固定值，而输出输入压差＝输出电压-输入电压＝vc-vb-vd1＞0，以此实现本实用新型的升压。
30.本实用新型一种直流负电源降压电路，利用体积较小的电感l1，结合常规的tl494控制芯片，做成可以共用正极的升压电路，以此满足大功率、小体积的的目的，而且适用于共正极的电源应用领域。
31.以上所述仅为本实施例的优选实施例，凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本实用新型的权利要求范围。