开关电源的转换电路的制作方法

1.本发明涉及电源转换技术领域，尤其涉及一种开关电源的转换电路。


背景技术：

2.工业设备、汽车电子、led商业照明等领域常用dc转dc电路来对不同功能的电路板进行恒压供电，而随着市场中各种电子设备的发展需求，要在同一设备上开发多种电子功能以满足用户的日常使用，但每一种电子电路的功能都要用到不同的直流输入电压来供电。
3.现有的dc转dc电路当中，存在输入电压不够宽广、转换效率低、发热严重、功率做不大等弊端，导致在同一设备中，不同功能的电子电路需要添加更多的升压或降压的dc转dc电路来满足各种电路功能的供电需求，从而增加了设备的体积、成本以及发热量。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是如何提供一种开关电源的转换电路，以解决现有电子产品中不同功能的电子电路需要添加更多的的升压或降压的dc转dc 电路来满足各种电路功能供电的需求，从而增加了设备的体积、成本以及发热量的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种开关电源的转换电路，包括输入防反接电路、输入滤波电路、第一启动电路、升压模块、升压变换电路、电流检测电路、输出滤波电路、第一反馈电路、第二启动电路、降压模块、降压变换电路、输出电路以及第二反馈电路；所述输入防反接电路用于与外部的电源输入电路电连接，所述输入滤波电路与所述输入防反接电路电连接，所述第一启动电路以及所述升压变换电路均与所述输入滤波电路电连接，所述第一启动电路还与所述升压模块电连接，所述电流检测电路以及所述输出滤波电路均与所述升压变换电路电连接，所述电流检测电路还与所述升压模块电连接，所述第一反馈电路、所述第二启动电路以及所述降压变换电路均与所述输入滤波电路电连接，所述第一反馈电路还与所述升压模块电连接，所述第二启动电路还与所述降压模块电连接，所述输出电路与所述降压变换电路电连接，所述第二反馈电路分别与所述输出电路与所述降压模块电连接。
6.优选的，所述防反接电路包括第一电阻、第一稳压二极管以及第一场效应管；所述第一电阻的第一端与所述电源输入电路的正极电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述所述第一稳压二极管的正极以及所述第一场效应管的栅极电连接，所述第一场效应管的漏极与所述电源输入电路的负极电连接，所述第一场效应管的源极分别与所述第二稳压二极管的负极以及所述输入滤波电路电连接。
7.优选的，所述输入滤波电路包括五个并联设置的第一电解电容；五个所述第一电解电容的正极分别与所述电源输入电路的正极电连接，五个所述第一电解电容的负极分别与所述第一场效应管的源极电连接。
8.优选的，所述第一启动电路包括第二电阻、第一电容、第三电阻、第四电阻以及第
二电容；所述第一电容与所述第二电阻串联设置，所述第一电容的第二端接地，所述第二电阻的第二端与所述电源输入电路的正极电连接，所述第三电阻与所述第四电阻串联设置，所述第三电阻的第二端与所述电源输入电路的正极电连接，所述第四电阻的第二端接地，所述第二电容的两端分别与所述第四电阻的两端电连接，所述第二电阻的第一端与所述第一电容的第一端均与所述升压模块电连接，所述第三电阻的第一端与所述第四电阻的第一端均与所述升压模块电连接，所述第四电阻的第二端与所述第二电容的第二端均与所述升压模块电连接。
9.优选的，所述升压变换电路包括升压电感、第二场效应管、第三场效应管以及第二电解电容；所述升压电感以及所述第二场效应管依次串联在所述电源输入电路的正极线路上，所述升压电感的输出端以及所述第二场效应管的栅极均与所述升压模块电连接，所述第三场效应管的漏极与所述升压电感的输出端电连接，所述第三场效应管的源极接地，所述第三场效应管的栅极与所述升压模块电连接，所述第二电解电容的正极与所述第二场效应管的漏极电连接，所述第二电解电容的负极接地。
10.优选的，所述输出滤波电路包括第一子单元和第二子单元；
11.所述第一子单元包括并联设置的第三电解电容与两个第三电容；所述第三电解电容的正极以及两个所述第三电容的第一端均与所述电源输入电路的正极电连接，所述第三电解电容的负极以及两个所述第三电容的第二端均与所述第二电解电容的负极电连接；
12.所述第二子单元包括并联设置的两个第四电解电容和两个第四电容；两个所述第四电解电容的正极以及两个所述第四电容的第一端均与所述电源输入电路的正极电连接，两个所述第四电解电容的负极以及两个所述第四电容的第二端均接地。
13.优选的，所述电流检测电路包括三个并联设置的第五电阻、第六电阻以及第七电阻；三个所述第五电阻的两端均与所述电源输入电路的正极电连接，所述第六电阻的第一端与所述三个所述第五电阻的第一端电连接，所述第六电阻的第二端与所述升压模块电连接，所述第七电阻的第一端与三个所述第五电阻的第二端电连接，所述第七电阻的第二端与所述升压模块电连接。
14.优选的，所述第一反馈电路包括第八电阻以及第九电阻；所述第八电阻的和所述第九电阻的第一端电连接后接至所述升压模块，所述第八电阻的第二端与输出电压的正极电连接，所述第九电阻的第二端接地。
15.优选的，所述降压变换电路包括第四场效应管、降压电感、第五场效应管以及第五电解电容；所述第四场效应管与所述降压电感依次串联设置在所述电源输入电路的正极线路上，所述第四场效应管的栅极和源极均与所述降压模块电连接，所述第五场效应管的漏极与所述降压电感的输入端电连接，所述第五场效应管的源极接地，所述第五场效应管的栅极与所述降压模块电连接，所述第五电解电容的正极与所述降压电感的正极电连接，所述第五电解电容的负极接地。
16.优选的，所述输出电路包括并联设置的第六电解电容以及第五电容；所述第六电解电容的正极以及所述第五电容的第一端均与所述电源输入电路的正极电连接并作为输出端的正极，所述第六电解电容的负极以及所述第五电容的第二端均与所述第五电解电容的负极电连接并作为所述输出端的负极。
17.与现有技术相比，本发明中的开关电源的转换电路在电源输入电路的输入电压大
于或等于8v(dc)时，可以经过输入防反接电路、输入滤波电路以及第一启动电路进入升压模块，此时，若升压模块检测到输入滤波电路以及第一启动电路处于合适的工作电压后，升压模块则启动，让升压变换电路和输出滤波电路将输入电压升至36v以作为下一个降压模式的输入电压使用，若升压模块检测到输入电压大于升压电路的输出电压36v时，升压模块则进入旁路模式，把升压模式的输出电压变成与输入电压一致以作为下一个降压模式的输入电压使用；当降压模块检测到输出滤波模块以及第二启动电路处于合适的工作电压 (即降压模式的输入电压)时，降压模块启动，让降压变换电路和输出电路将降压模式的输入电压降压至24v，这样便可以实现8-90v输入电压，输出电压为 24v这一宽输入电压的作用，而且功率能达到200-400w的范围。而由于开关电源的转换电路只采用一个升压模块和一个降压模块便可以满足各种电路供能的供电需求，所以该电路降低了设备的体积、成本以及发热量。
18.附图说明：为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
19.图1为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路的流程示意图；
20.图2为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路的连接框架图；
21.图3为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路中输入防反接电路的电气原理图；
22.图4为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路中输入滤波电路的电气原理图；
23.图5为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路中第一启动电路的电气原理图；
24.图6为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路中升压模块的电气原理图；
25.图7为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路中升压变换电路的电气原理图；
26.图8为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路中电流检测电路的电气原理图；
27.图9为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路中输出滤波电路的电气原理图；
28.图10为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路中第一反馈电路的电气原理图；
29.图11为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路中第二启动电路的电气原理图；
30.图12为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路中降压模块的电气原理图；
31.图13为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路中降压变换电路的电气原理图；
32.图14为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路中输出电路的电气原理图；
33.图15为本发明实施例提供的一种开关电源的转换电路中第二反馈电路的电气原理图。
34.其中：1、输入防反接电路；2、输入滤波电路；3、第一启动电路；4、升压模块；5、升压变换电路；6、电流检测电路；7、输出滤波电路；8、第一反馈电路；9、第二启动电路；10、降压模块；11、降压变换电路；12、输出电路； 13、第二反馈电路；14、电源输入电路。
具体实施方式
35.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
36.本发明实施例提供了一种开关电源的转换电路，结合图1至图15所示，其包括电源输入电路14、输入防反接电路1、输入滤波电路2、第一启动电路3、升压模块4、升压变换电路5、电流检测电路6、输出滤波电路7、第一反馈电路8、第二启动电路9、降压模块10、降压变换电路11、输出电路12以及第二反馈电路13。
37.其中，输入防反接电路1用于与外部的电源输入电路14电连接，输入滤波电路2与输入防反接电路1电连接，第一启动电路3以及升压变换电路5均与输入滤波电路2电连接，第一启动电路3还与升压模块4电连接，电流检测电路6以及输出滤波电路7均与升压变换电路5电连接，电流检测电路6还与升压模块4电连接，第一反馈电路8、第二启动电路9以及降压变换电路11均与输入滤波电路2电连接，第一反馈电路8还与升压模块4电连接，第二启动电路9还与降压模块10电连接，输出电路12与降压变换电路11电连接，第二反馈电路13分别与输出电路12与降压模块10电连接。
38.以上相应的电路及模块可以通过直接电连接也可以间接通过电连接。
39.与现有技术相比，本发明中的开关电源的转换电路在电源输入电路14的输入电压大于或等于8v(dc)时，可以经过输入防反接电路1、输入滤波电路2 以及第一启动电路3进入升压模块4，此时，若升压模块4检测到输入滤波电路 2以及第一启动电路3处于合适的工作电压后，升压模块4则启动，让升压变换电路5和输出滤波电路7将输入电压升至36v以作为下一个降压模式的输入电压使用，若升压模块4检测到输入电压大于升压电路的输出电压36v时，升压模块4则进入旁路模式，把升压模式的输出电压变成与输入电压一致以作为下一个降压模式的输入电压使用；当降压模块10检测到输出滤波模块以及第二启动电路9处于合适的工作电压(即降压模式的输入电压)时，降压模块10启动，让降压变换电路11和输出电路12将降压模式的输入电压降压至24v，这样便可以实现8-90v输入电压，输出电压为24v这一宽输入电压的作用，而且功率能达到200-400w的范围。而由于开关电源的转换电路只采用一个升压模块4和一个降压模块10便可以满足各种电路供能的供电需求，所以该电路降低了设备的体积、成本以及发热量。
40.本实施例中，升压模块4也称升压mcu控制模块，包括lm5122电源控制芯片u3及其外围电路；降压模块10也称降压mcu控制模块，包括设为lm5146电源控制芯片u4及其外围电路。
41.本实施例中，电源输入电路14为直流(dc)输入电路，用于提供直流电。
42.本实施例中，输入防反接电路1包括第一电阻r30、第一稳压二极管zd6以及第一场效应管q5；第一电阻r30的第一端与电源输入电路14的正极电连接，第一电阻r30的第二端分别与第一稳压二极管zd6的正极以及第一场效应管q5 的栅极电连接，第一场效应管q5的漏极与电源输入电路14的负极电连接，第一场效应管q5的源极分别与第二稳压二极管的负极以及输入滤波电路2电连接。
43.当其与电源输入电路14的正负极正常连接，输入电压(8-90v)通过第一电阻r30流进第一稳压二极管zd6后，第一场效应管q5的栅极电压会一致稳定在15v以内，此时第一场效应管q5导通以与电源输入电路14的负极电连接；当电源正负极接反时，由于没有正向电压流进第一场效应管q5的栅极，第一场效应管q5则不导通，此时第一场效应管q5则不与电源输入电路14的负极电连接，相当于切断了供电，避免了后级电路不被烧坏。
44.本实施例中，输入滤波电路2包括五个并联设置的第一电解电容(ec1、ec2、 ec3、ec5以及ec7)；五个第一电解电容的正极分别与电源输入电路14的正极电连接，五个第一电解电容的负极分别与第一场效应管q5的源极电连接。输入滤波电路2用于对输入电压(电网)进行滤波。
45.本实施例中，第一启动电路3包括第二电阻r20、第一电容c28、第三电阻 r19、第四电阻r24以及第二电容c26；第一电容c28与第二电阻r20串联设置，第一电容c28的第二端接地，第二电阻r20的第二端与电源输入电路14的正极电连接，第三电阻r19与第四电阻r24串联设置，第三电阻r19的第二端与电源输入电路14的正极电连接，第四电阻r24的第二端接地，第二电容c26的两端分别与第四电阻r24的两端电连接，第二电阻r20的第一端与第一电容c28 的第一端均与升压模块4电连接，第三电阻r19的第一端与第四电阻r24的第一端均与升压模块4电连接，第四电阻r24的第二端与第二电容c26的第二端均与升压模块4电连接。
46.当输入电压低于7.5v时，升压模块4会检测欠压，其不工作；当输入电压大于7.5v时，升压模块4工作，有方波的驱动输出。当检测到输入电压大于输出电压时，升压模块4会进入旁路模式，让输出电压变成与输入电压相同的电压以供给后级电路。
47.本实施例中，升压变换电路5包括升压电感l1、第二场效应管q1、第三场效应管q3以及第二电解电容c9；升压电感l1以及第二场效应管q1依次串联在电源输入电路14的正极线路上，升压电感l1的输出端以及第二场效应管q1的栅极均与升压模块4电连接，第三场效应管q3的漏极与升压电感l1的输出端电连接，第三场效应管q3的源极接地，第三场效应管q3的栅极与升压模块4 电连接，第二电解电容c9的正极与第二场效应管q1的漏极电连接，第二电解电容c9的负极接地。
48.其中，第二场效应管q1为同步整流开关管，第三场效应管q3为升压变换开关管，第二电解电容c9为储能电解电容。
49.当有输入电压而第三场效应管q3处于关闭状态时，第二电解电容c9的电压接近等于输入电压并进行充电。充电过程为：当第三场效应管q3开通时，升压电感l1对地形成回路，输入电压流过升压电感l1，第二场效应管q1防止第二电解电容c9对地放点；由于输入的是直流电，此时升压电感l1上的电流以一定比率线性增加，随着升压电感l1的电流增加，升压电感l1里存储一些能量。放电过程为：当第三场效应管q3关断时，由于升压电感l1的电流保持特性，流经升压电感l1的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0；由
于第三场效应管q3关断，升压电感l1不能对地形成回路存电，变成对后级电路放电，于是升压电感l1开始给第二电解电容c9充电，使第二电解电容c9的两端电压升高，此时第二电感电容的电压已经高于输入电压，从而完成升压。
50.本实施例中，电流检测电路6包括三个并联设置的第五电阻(rs1、rs2、以及rs3)、第六电阻r3以及第七电阻r4；三个第五电阻的两端均与电源输入电路14的正极电连接，第六电阻r3的第一端与三个第五电阻的第一端电连接，第六电阻r3的第二端与升压模块4电连接，第七电阻r4的第一端与三个第五电阻的第二端电连接，第七电阻r4的第二端与升压模块4电连接。
51.其中，第六电阻r3和第七电阻r4用于采集电压信号，以为升压模块4提供检测输入电流的条件。
52.本实施例中，输出滤波电路7包括第一子单元和第二子单元，用于滤除纹波干扰。
53.其中，第一子单元包括并联设置的第三电解电容c10与两个第三电容(c4 以及c11)；第三电解电容c10的正极以及两个第三电容的第一端均与电源输入电路14的正极电连接，第三电解电容c10的负极以及两个第三电容的第二端均与第二电解电容c9的负极电连接；第二子单元包括并联设置的两个第四电解电容(ec6以及ec8)和两个第四电容(c5以及c6)；两个第四电解电容的正极以及两个第四电容的第一端均与电源输入电路14的正极电连接，两个第四电解电容的负极以及两个第四电容的第二端均接地。
54.本实施例中，第一反馈电路8包括第八电阻r33以及第九电阻r32；第八电阻r33的和第九电阻r32的第一端电连接后接至升压模块4，第八电阻r33的第二端与电源输入电路14的输出电压的正极电连接，第九电阻r32的第二端接地。
55.第一反馈电路8用于检测升压变换电路5的输出电压的信号，并反馈给升压模块4调整占比以让升压变换电路5的输出电压稳定在36v。
56.本实施例中，降压变换电路11包括第四场效应管q9、降压电感l3、第五场效应管q11以及第五电解电容ec11；第四场效应管q9与降压电感l3依次串联设置在电源输入电路14的正极线路上，第四场效应管q9的栅极和源极均与降压模块10电连接，第五场效应管q11的漏极与降压电感l3的输入端电连接，第五场效应管q11的源极接地，第五场效应管q11的栅极与降压模块10电连接，第五电解电容ec11的正极与降压电感l3的正极电连接，第五电解电容ec11的负极接地。
57.其中，第四场效应管q9为降压变换开关管，第五场效应管q11为续流mos 管，第五电解电容ec11为储能电解电容。充电过程为：当有输入电压时，降压模块10驱动第四场效应管q9导通，让第五场效应管q11关闭，此时输入电压向降压电感l3充磁，并向第五电解电容ec11充电；放电过程为：降压模块10 驱动第四场效应管q9关断，让第五场效应管q11开通续流作用，输出负载电压靠原来已经充电的第五电解电容ec11放电和降压电感l3中的电流下降维持，从而完成降压。
58.本实施例中，输出电路12包括并联设置的第六电解电容ec12以及第五电容c25；第六电解电容ec12的正极以及第五电容c25的第一端均与电源输入电路14的正极电连接并作为输出端的正极，第六电解电容ec12的负极以及第五电容c25的第二端均与第五电解电容ec11的负极电连接并作为输出端的负极。
59.其中，输出电路12用于滤除高频信号和低频信号的纹波干扰。
60.本实施例中，第二启动电路9包括第十电阻r29、第六电容c36、第十一电阻r40以及第十二电阻r41；第十电阻r29和第十一电阻r40的第一端均与电源输入电路14的正极电连接，第六电容c36的第一端与第十电阻r29的第二端电连接，第六电容c36的第二端接地，第十电阻r29的第二端与第十二电阻r41 的第一端均与降压模块10电连接，第十二电阻r41的第二端接地。
61.第二启动电路9对降压模块10供电，升压转换模块的输入电压分压后进入降压模块10，当降压模块10检测到升压转换模块的输入电压大于电源电路的输出电压时，降压模块10则启动。
62.本实施例中，第二反馈电路13包括第十三电阻r45、第七电容c40、第十四电阻r60、第十五电阻r49以及第十六电阻r51；第十三电阻r45的第一端、第十四电阻r60的第一端以及第十五电阻r49的第一端均与输出电路12的输出端电连接，第七电容c40的两端分别与第十三电阻r45的第二端以及第十四电阻r60的第二端电连接，第十五电阻r49的第二端与第十四电阻r60的第二端电连接，第十六电阻r51的第一端接地，第十四电阻r60的第二端以及第十六电阻r51的第二端均与降压模块10电连接。
63.第二反馈电路13用于检测输出电路12的输出电压的信号，并反馈给降压模块10调整占空比以让输出电路12的输出电压稳定在24v。
64.以上所述仅为本发明的实施例，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它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。