专利名称：一种具有恒流/恒压输出的电源转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种DC-DC电源转换装置，具体地说，涉及一种具有恒流/恒压输出的电源转换装置。
目前，有许多的电源模块或芯片，比如DC-DC转换器，LDO(低压差稳压器)等等，无论是采用开关电路还是采用线性电路，一般只提供了恒压输出的功能，目前尚未见到能够直接提供恒流输出的电源芯片。但是在某些情况下，不但需要有恒压输出，还需要有恒流输出，比如在对锂离子电池进行充电的过程中，需要经过两个阶段恒流充电阶段和恒压充电阶段。在恒流充电的过程中，电路对负载(锂离子电池)恒流输出，负载(锂离子电池)的端电压不断上升；当达到规定的端电压时，充电过程并没有完成，锂离子电池只充到了大约80％至85％的容量；这时需要转入恒压充电模式，在这种模式下，电路负载(锂离子电池)的端电压保持不变，而输出电流逐步减小。目前能完成上述恒流一恒压充电过程的大都采用控制芯片或控制模块的办法，如飞利浦公司出品的TEA1102芯片就是专门开发的充电控制芯片，为了完成上述恒流一恒压充电功能还必须增加额外的接口电路和电源电路，电路复杂，成本很高；武汉力源公司提供的PS1718也是专用充电控制模块，同样存在上述成本高电路复杂的缺点。
本实用新型的目的是提出一种结构简单、成本低廉，且无需使用专用的控制模块或控制芯片的电源转换装置，这种装置既能提供恒流输出又能提供恒压输出，并且能够方便地设置恒流恒压的转换点。
一种具有恒流/恒压输出的电源转换装置，包括PNP三极管Q1、Q2，NPN三极管Q3，稳压管D1，电阻R1、R2、R3、R4、R5及电解电容C1，其中电阻R3、R4的阻值需保证流过R3和R4的电流远小于设定的恒流值；三极管Q1、Q2的发射级接输入电压的正端，三极管Q1的基极接三极管Q2的集电极并连接在电阻R2的一端，电阻R2的另一端接输入电压的负端，三极管Q1的集电极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接稳压管D1的负端和三极管Q3的基极，稳压管D1的正端接输入电压的负端；电阻R3的一端接输入电压正端，另一端接三极管Q2的基极和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接三极管Q3的集电极；在三极管Q3的发射级和输入电压负端之间串接着电阻R5；输出端的一端接输入电压正端，输出端的另一端接在三极管Q3的集电极上，电解电容C1按极性跨接在输出端的两端。
上述方案还可以将NPN三极管换成PNP三极管，PNP三极管换成NPN三极管，相应地，将输入电压正负端反接，稳压管D1和电解电容C1反接。
为了增大三极管Q3的放大倍数，三极管Q3可以用三极管的达林顿复合来代替；在三极管Q1的发射极与基极跨接一个电容C2，则能更好地提高恒流/恒压的精度。
上述方案中，恒流恒压的转换点是能够设定的。
以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
图1是本实用新型的电路原理图。
图1中，Vin为输入电压，Vout为输出电压，Iout为输出电流，RL为阻抗可变的负载，VD1为稳压管D1负端的电压，流过电阻R3的电流为I1，流过电阻R4的电流为I2，流入三极管Q3的集电极的电流为IC3，流过电阻R5的电流为IR5，三极管Q1的集电极电流为IC1，三极管Q2的集电极电流为IC2，三极管Q2的基极电流为Ib2，三极管Q3的基极电流为Ib3。
由于恒流和恒压两种状态是不能同时提供的，本实用新型提供的恒流/恒压两种输出状态是在一定条件下相互转化的，具体地说，本实用新型的输出状态可以根据负载阻抗的变化而自动地进行转换。下面就从负载阻抗变化的情况来分析本实用新型的工作原理。
如图1所示，当负载阻抗RL＝0时，Vout＝0，电阻R3、R4被短路，I1＝I2＝0，电阻R3两端的电压为零，即加在三极管Q2的发射极和基极上的电压Veb＝0，因此Q2处于截止状态，有IC2＝0。通过R2给三极管Q1加偏置电流可以使三极管Q1处于饱和导通状态，由于饱和导通状态下Q1中Vce≈0.3V，通过设置R1的阻值可以保证三极管Q1的集电极电流IC1足够大，以使得稳压管D1工作在稳压状态下，此时VD1保持稳定又由于三极管Q3的基极电流Ib3很小，三极管Q3工作在放大状态下，因此Q3中的Veb≈0.7V，所以三极管Q3发射极上的电流为IR5＝(VD1-0.7)/R5。又因为I1＝I2＝0，所以有Iout＝IC3，而三极管Q3中IC3≈IR5，故有Iout≈IR5。
当负载阻抗RL逐渐增大时，Vout也从零开始增大，流过R3的电流增大，电阻R3两端的电压，即加在三极管Q2的的发射极和基极上的电压Veb逐渐增大，但是只要Veb＜0.7V，三极管Q2就仍处于截止状态，仍有IC2＝0，因为电阻R3、R4的阻值保证了流过电阻R3、R4的电流I1、I2远小于恒流值Iout，因此有Iout≈IC3，最后仍可推出Iout≈IR5＝(VD1-0.7)/R5的结论。因为VD1稳定，R5的阻值不变，所以输出电流Iout恒定，这一阶段处于恒流输出的状态。
随着负载阻抗RL的增加，I1也逐渐增加，加在三极管Q2的发射极和基极上的电压Veb也逐渐增大，当增加到Veb＝0.7V时，三极管Q2导通进入放大区，此时本装置转入恒压输出状态。因为三极管Q2的基极电流Ib2远小于I1，故有I1≈I2，因此有关系式Veb＝I1×R3≈Vout×R3/(R3+R4)＝0.7V，因为电阻R3、R4的阻值恒定，所以无论负载阻抗RL增加到多大，输出电压Vout仍保持恒定。下面分析输出电压保持恒定的原因当负载阻抗RL增大到使加在三极管Q2的发射极和基极上的偏置电压Veb＝0.7V时，三极管Q2导通进入放大区，此时IC2＝βIb2≠0，流过电阻R2的电流增大，电阻R2两端的电压增大导致加在三极管Q1的发射极和基极上的偏置电压Veb减小，三极管Q1从饱和区转入放大区；由于三极管Q1上的偏置电压Veb减小，所以三极管Q1的基极电流Ib1减小，集电极电流IC1＝βIb1也减小；当IC1减小到无法保持稳压管D1工作在稳压状态下时，稳压管D1的负端电压VD1开始减小，进而三极管Q3的基极电流Ib3减小和集电极电流IR5减小，因为Iout≈IR5，所以输出电流Iout减小。负载阻抗RL增大，输出电流Iout减小，最终使得输出电压Vout仍保持恒定。
从上述内容可以看出，当负载阻抗RL增加到使三极管Q2中的Veb＝0.7V时，三极管Q2导通进入放大区，这一点可视为是本装置的恒流恒压转换点，恒流恒压转换点的计算公式也就是恒流恒压值的计算公式Iout＝(VD1-0.7)/R5Vout＝0.7×(R3+R4)/R3本实用新型可实现370mA的恒流输出和5.9V恒压输出。
本实用新型电路结构简单，成本低廉，能随着负载的变化提供恒流输出或恒压输出，并能够方便地设置恒流恒压的转换点；既可用分立元件实现，又可做成厚膜电路或集成电路芯片，具有很高的应用价值。
下面给出本实用新型电路所用的元器件清单D1 6.2V稳压管 1个R1 300Ω 1个R2 15kΩ 1个R3 750Ω 1个R4 5.6Ω 1个R5 13Ω1个C1 470uF/16V 1个C2 0.22uF 1个Q1，Q2 9011三极管 2个Q3 可由1只9012三极管与一只2SB772构成达林顿复合三极管
权利要求1.一种具有恒流/恒压输出的电源转换装置，其特征在于包括PNP三极管Q1、Q2，NPN三极管Q3，稳压管D1，电阻R1、R2、R3、R4、R5及电解电容C1，其中电阻R3、R4的阻值需保证流过R3和R4的电流远小于设定的恒流输出值；三极管Q1、Q2的发射级接输入电压的正端，三极管Q1的基极接三极管Q2的集电极并连接在电阻R2的一端，电阻R2的另一端接输入电压的负端，三极管Q1的集电极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接稳压管D1的负端和三极管Q3的基极，稳压管D1的正端接输入电压的负端；电阻R2的一端接输入电压正端，另一端接三极管Q2的基极和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接三极管Q3的集电极；在三极管Q3的发射级和输入电压负端之间串接着电阻R5；输出端的一端接输入电压正端，输出端的另一端接在三极管Q3的集电极上，电解电容C1按极性对应跨接在输出端的两端。
2.一种具有恒流/恒压输出的电源转换装置，其特征在于包括NPN三极管Q1、Q2，PNP三极管Q3，稳压管D1，电阻R1、R2、R3、R4、R5及电解电容C1，其中电阻R3、R4的阻值需保证流过R3和R4的电流远小于设定的恒流输出值；三极管Q1、Q2的发射级接输入电压的负端，三极管Q1的基极接三极管Q2的集电极并连接在电阻R2的一端，电阻R2的另一端接输入电压的正端，三极管Q1的集电极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接稳压管D1的正端和三极管Q3的基极，稳压管D1的负端接输入电压的正端；电阻R3的一端接输入电压负端，另一端接三极管Q2的基极和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接三极管Q3的集电极；在三极管Q3的发射级和输入电压正端之间串接着电阻R5；输出端的一端接输入电压负端，输出端的另一端接在三极管Q3的集电极上，电解电容C1按极性对应跨接在输出端的两端。
3.如权利要求1或2所述的一种具有恒流/恒压输出的电源转换装置，其特征在于所述的三极管Q3可以是三极管的达林顿复合。
4.如权利要求1或2所述的一种具有恒流/恒压输出的电源转换装置，其特征在于还有一个电容C2跨接在三极管Q1的发射极与基极上。
5.如权利要求1或2所述的一种具有恒流/恒压输出的电源转换装置，其特征在于恒流恒压值的计算公式为Iout＝(VD1-0.7)/R5Vout＝0.7×(R3+R4)/R3，也就是恒流恒压转换点的计算公式。
专利摘要一种具有恒流/恒压输出的电源转换装置,主要由三极管Q
文档编号H02J7/00GK2395306SQ9923890
公开日2000年9月6日 申请日期1999年9月29日 优先权日1999年9月29日
发明者朱坚明 申请人:深圳市中兴通讯股份有限公司