一种适应宽范围输入稳压输出电路拓扑的制作方法
【专利说明】一种适应宽范围输入稳压输出电路拓扑
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种电压调试设备，尤其是涉及一种适应宽范围输入稳压输出电路拓扑。
【背景技术】
[0003]为解决人力发电机、风力发电机输出电压波动较大负载适应性差的问题，以及一些输入电压变化范围较宽的场合。
【发明内容】
[0004]本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
一种适应宽范围输入稳压输出电路拓扑，其特征在于，包括:
一 BUCK电路拓扑:当输入电压较高时，BUCK电路工作，BUCK电路控制器在检测到输出变高时会自动减小PWMl波脉宽，从而减小降压MOS管Ql的导通时间，迫使降压电路输出电压变低，这样构成了一个负反馈，使输出电压稳定；由于BOOST电路的输入就是BUCK电路的输出，BOOST电路又输出稳定，该级BOOST控制电路，会自动识别为不做任何调节，PWM4不发脉冲，相当于直接将BOOST电路输入输出直通；
一 BOOST电路拓扑:与BUCK电路拓扑串联，且与BUCK电路拓扑共用一个电感LI ;当输入电压下降时，BOOST电路控制器在检测到输出变低时会自动增大PffMl波脉宽，随着控制器进一步积分，一直调节到脉宽变为最大，处于饱和状态，使BUCK电路MOS管Ql导通时间为最大，这时相当于BUCK电路的输入与输出直接连通，当BOOST电路控制器在检测到输出低于预期时，就会自动增大PWM4波脉宽，使升压MOS管Q3导通时间变大，迫使BOOST电路输出电压稳定；通过这两级电路相互紧密配合，就能很好的解决在输入电压较宽范围变化时也能保证输出电压稳定；
一 BUCK电路控制器:用于检测BUCK电路输出电压，当输入电压较高时，控制BUCK电路工作；
一 BOOST电路控制器:用于检测BOOST电路输出电压，当输入电压较低时，控制BOOST电路工作。
[0005]在上述的一种适应宽范围输入稳压输出电路拓扑，所述BUCK电路拓扑包括:一降压MOS管Ql ;该降压MOS管Ql的漏极为拓扑正极输入端，栅极接两个并联的电阻R4和R2后与BUCK电路控制器连接，电容C3 —端和电阻R7串联后与一二极管Dl并联接入降压MOS管Ql源极；电容C3另一端与二极管另一端并联再与一电阻R3 —端串接后接稳定直流电压输出电路拓扑的负极输入；电容C3另一端还与BUCK电路控制器和BOOST电路控制器连接；所述降压MOS管Ql的漏极和源极跨接串联的电阻Rl和电容C2 ;稳定直流电压输出电路拓扑的负极和正极还跨接一个电容Cl，所述Cl 一端与压MOS管Ql漏极连接，另一端直接接入稳定直流电压输出电路拓扑的负极输出端；所述降压MOS管Ql源极接一电感LI后与BOOST电路拓扑的正极输入端连接，所述电阻R3与电容C3连接的一端接BOOST电路拓扑的负极输入端。
[0006]在上述的一种适应宽范围输入稳压输出电路拓扑，所述BOOST电路拓扑包括一升压MOS管Q3 ;所述升压MOS管Q3的漏极为BOOST电路拓扑正极输入端且与电感LI连接，源极为BOOST电路拓扑的负极输入端，升压MOS管Q3的栅极接一电阻R8后与BOOST电路控制器连接，所述升压MOS管Q3的栅极和源极还跨接一电阻R9 ;电容C4和电阻RlO以及二极管D2依次串联后再分别与电容C6、电容C7并联最后接在升压MOS管Q3的漏极和源极两端；电阻R12与电容C5并联后接到二极管D2两端；依次串联的电阻R15和R14，与依次串联的电阻R16和电阻R17并联后，再与电容CS并联，最后接到电容C7两端；所述电阻R17两端还并联一电阻R18 ;电容C7的两端分别是BOOST电路拓扑的正极输出端和负极输出端。
[0007]在上述的一种适应宽范围输入稳压输出电路拓扑，所述BUCK电路控制器包括一PffM控制器Ul以及与PffM控制器Ul连接的外围电路；该BUCK电路控制器采用电源IC控制芯片SG2525，对
电路输出电压由串联的电阻R15和R14分压后进行采样，
PffM控制器Ul的15脚和13脚为辅助电源输入端；
5脚和6脚组成频率震荡器，所述频率震荡器包括接5脚的电容C5、以及与电容C5并联且接6脚的电阻R6 ;
16脚和2脚组成输出电压参考点，具体是电阻R3和电阻R8串联后接16脚，电容C3与电阻R3和电阻R8并联，所述电阻R3和电阻R8的连接点接2脚；
9脚为过流保护点，具体是二极管D1、电阻R4、电阻R9依次串联后接9脚，电阻R2和电容C6串联后并联在电阻R4两端，电阻R2和电容C6的连接点接地；
11脚和14脚产生PffM波，由于该IC单个脚只能产生最大50%的脉宽，而实际应用需要产生大于50%的脉宽PffM波，通过二极管D2、二极管D3、电阻RlO、电阻Rl 1、三极管Q1、三极管Q2、电阻R13组成的脉宽扩展电路可以满足实际使用需要；
I脚、3脚、Rl、R7、C2、R5、C4组成电压负反馈电路，当输出电压降低时，调整PWM脉宽增大，迫使输出电压升高，同理当电压升高时，调整脉宽减小，迫使输出电压降低，实现稳压的目的。
[0008]5在上述的一种适应宽范围输入稳压输出电路拓扑，所述BOOST电路控制器包括一 PffM控制器U2以及与PffM控制器U2连接的外围电路；该BOOST电路控制器采用电源IC控制芯片SG2525，对电路输出电压由串联的电阻R16和R17分压后进行采样；
PWM控制器U2的15脚和13脚为辅助电源输入端，5脚6脚组成频率震荡器；所述频率震荡器包括接5脚的电容C13、以及与电容C13并联且接6脚的电阻R18 ;
16脚和2脚组成输出电压参考点，具体是电阻R15和电阻R20串联后接16脚，电容Cll与电阻R15和电阻R20并联，所述电阻R15和电阻R20的连接点接2脚；
9脚为过流保护点，具体是二极管D4、电阻R16、电阻R21依次串联后接9脚，电阻R14和电容C14串联后并联在电阻R16两端，电阻R14和电容C14的连接点接地；
11脚和14脚产生PffM波，由于该IC单个脚只能产生最大50%的脉宽，而实际应用需要产生大于50%的脉宽PffM波，通过D5、D6、R23、R22、Q3、Q4、R24组成的脉宽扩展电路可以满足实际使用需要；
I脚、3脚、R12、R19、C10、R17、C12组成电压负反馈电路，当输出电压降低时，调整PWM
脉宽增大，迫使输出电压升高，同理当电压升高时，调整脉宽减小，迫使输出电压降低，实现稳压的目的。
[0009]在上述的一种适应宽范围输入稳压输出电路拓扑，所述BUCK电路控制器和BOOST电路控制器的PWM控制器均采用型号为SG2525的电源IC控制芯片。
[0010]正常工作时，BUCK电路控制器和BOOST电路控制器是相互独立的，自动根据输入电压的变化进行相应的升降压控制，实现稳定电压输出，以及限流控制。
[0011]因此，本发明具有如下优点:适合于输入电压范围波动较宽的使用场合，提高电源功率密度，降低成本，控制简单，尤其是适用于人力发电机，风力发电机等电压变化较宽的场合。
【附图说明】
[0012]图1为BUCK电路拓扑和BOOST电路示意图。
[0013]图2为BUCK电路控制器示意图。
[0014]图3为BOOST电路控制器示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0016]实施例:
本发明主要包括:
一 BUCK电路拓扑:当输入电压较高时，BUCK电路工作，BUCK电路控制器在检测到输出变高时会自动减小PWMl波脉宽，从而减小降压MOS管Ql的导通时间，迫使降压电路输出电压变低，这样构成了一个负反馈，使输出电压稳定；由于BOOST电路的输入就是BUCK电路的输出，BOOST电路又输出稳定，该级BOOST控制电路，会自动识别为不做任何调节，PWM4不发脉冲，相当于直接将BOOST电路输入输出直通；
一 BOOST电路拓扑:与BUCK电路拓扑串联，且与BUCK电路拓扑共用一个电感LI ;当输入电压下降时，BOOST电路控制器在检测到输出变低时会自动增大PffMl波脉宽，随着控制器进一步积分，一直调节到脉宽变为最大，处于饱和状态，使BUCK电路MOS管Ql导通时间为最大，这时相当于BUCK电路的输入与输出直接连通，当BOOST电路控制器在检测到输出低于预期时，就会自动增大PWM4波脉宽，使升压MOS管Q3导通时间变大，迫使BOOST电路输出电压稳定；通过这两级电路相互紧密配合，就能很好的解决在输入电压较宽范围变化时也能保证输出电压稳定；
一 BUCK电路控制器:用于检测BUCK电路输出电压，当输入电压较高时，控制BUCK电路工作；
一 BOOST电路控制器:用于检测BOOST电路输出电压，当输入电压较低时，控制BOOST电路工作。
[0017]其中，BUCK电路拓扑包括:一降压MOS管Ql ;该降压MOS管Ql的漏极为拓扑正极输入端，栅极接两个并联的电阻R4和R2后与BUCK电路控制器连接，电容C3 —端和电阻R7串联后与一二极管Dl并联接入降压MOS管Ql源极；电容C3另一端与二极管另一端并联再与一电阻R3 —端串接后接稳定直流电压输出电路拓扑的负极输入；电容C3另一端还与BUCK电路控制器和BOOST电路控制器连接；所述降压MOS管Ql的漏极和源极跨接串联的电阻Rl和电容C2 ;稳定直流电压输出电路拓扑的负极和正极还跨接一个电容Cl，所述Cl一端与压MOS管Ql漏极连接，另一端直接接入稳定直流电压输出电路拓扑的负极输出端；所述降压MOS管Ql源极接一电感LI后与BOOST电路拓扑的正极输入端连接，所述电阻R3与电容C3连接的一端接BOOST电路拓扑的负极输入端。
[0018]BOOST电路拓扑包括一升压MOS管Q3 ;所述升压MOS管Q3的漏极为BOOST电路拓扑正极输入端且与电感LI连接，源极为BOOST电路拓扑的负极输入端，升压MOS管Q3的栅极接一电阻R8后与BOOST电路控制器连接，所述升压MOS管Q3的栅极和源极还跨接一电阻R9 ;电容C4和电阻RlO以及二极管D2依次串联后再分别与电容C6、电容C7并联最后接在升压MOS管Q3的漏极和源极两端；电阻R12与电容C5并联后接到二极管D2两端；依次串联的电阻Rl5和R14，与依次串联的电阻R16和电阻Rl7并联后，再与电容C8并联，最后接到电容C7两端；所述电阻R17两端还并联一电阻R18 ；电容C7的两端分别是BOOST电路拓扑的正极输出端和负极输出端。
[0019]BUCK电路控制器包括一 PffM控制器Ul以及与PffM控制器Ul连接的外围电路；该BUCK电路控制器采用电源IC控制芯片SG2525，对
电路输出电压由串联的电阻R15和R14分压后进行采样，
P