一种dc-dc转换电路及电源装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及电源转换【技术领域】，尤其涉及一种DC-DC转换电路及电源装置。该DC-DC转换电路包括：降压型直流电源变换器芯片、第一电源输入单元及第二电源输入单元；当蓄电池的输出电压小于设定阈值时，常压电源通过第二电源输入单元为降压型直流电源变换器芯片供电；当蓄电池的输出电压大于或等于设定阈值时，蓄电池通过第一电源输入单元为降压型直流电源变换器芯片供电；降压型直流电源变换器芯片的功率输出SW引脚向负载输出直流电源。本实用新型提供的DC-DC转换电路及电源装置能够实现较宽幅度输入电压的转换。
【专利说明】
—种DC-DC转换电路及电源装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电源转换【技术领域】，具体而言，涉及一种DC-DC转换电路及电源
>J-U ρ?α装直。
【背景技术】
[0002]随着低碳生活概念的引导，具有环保、便捷性能的电动代步工具深入普及。为了进一步完善电动代步工具功能，可以在电动代步工具上设置各种辅助工作模块，例如=GPS定位终端。其中，设置在电动代步工具中的辅助工作模块需电动代步工具中的电源模块为其提供工作电源。但一般情况下，辅助工作模块的工作电压与电动代步工具中电源模块输出的电压并不匹配，因此需要通过DC-DC转换电路对上述电源模块输出的电压进行转换，以能够为辅助工作模块所利用。
[0003]因为电动车代步工具种类繁多，电源模块输出的电源电压具有较大差异，例如电动摩托车的电瓶电压为12伏，电瓶车的电源电压为36V、48V及84V，因此，相关技术中的DC-DC转换电路多针对某种车型进行设计，设计出的DC-DC转换电路大多仅适用于固定电源电压输入的转换，难以实现较宽幅度输入电压的转换。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种DC-DC转换电路及电源装置，以解决上述的问题。
[0005]在本实用新型的实施例中提供了一种DC-DC转换电路，包括:降压型直流电源变换器芯片、第一电源输入单元及第二电源输入单元；所述第一电源输入单元的输入端与蓄电池连接，其输出端与所述降压型直流电源变换器芯片的电源输入VIN引脚连接；所述第二电源输入单元的输入端与常压电源连接，输出端与所述降压型直流电源变换器芯片的反馈FB引脚连接；当所述蓄电池的输出电压小于设定阈值时，所述常压电源通过所述第二电源输入单元为所述降压型直流电源变换器芯片供电；当所述蓄电池的输出电压大于或等于所述设定阈值时，所述蓄电池通过所述第一电源输入单元为所述降压型直流电源变换器芯片供电；所述降压型直流电源变换器芯片的功率输出SW引脚向负载输出直流电源。
[0006]优选地，所述第一电源输入单元包括:依次串联的二极管D3、电阻R35及电阻R27，其中所述二极管D3的阴极与所述蓄电池的输出端连接，所述二极管D3的阳极与所述电阻R35串联，所述电阻R27与地连接；依次串联的电阻R24及三极管Ql2，其中所述电阻R24的一端与所述蓄电池的输出端连接，另一端与所述三极管Q12的集电极连接；所述三极管Q12的发射极与地连接，所述三极管Q12的基极与所述电阻R35及所述电阻R27的串联节点连接；依次串联的电阻R23、电阻R28及三极管Q5 ;所述电阻R23与所述蓄电池的输出端连接，所述三极管Q5的集电极与所述电阻R28连接，所述三极管Q5的发射极与地连接，所述三极管Q5的基极与所述三极管Q12的集电极连接，且所述三极管Q5的基极与地之间还并联有电阻R31 ;依次串联的场效应管Qll及二极管D7 ;所述场效应管Qll的源极与所述蓄电池的输出端连接，所述场效应管Qll的漏极与所述二极管D7的阴极连接；所述场效应管Qll的栅极与所述电阻R23及所述电阻R28的串联节点连接；所述二极管D7的阳极与地连接，且所述场效应管Qll与所述二极管D7的串联节点与所述降压型直流电源变换器芯片的VCC引脚连接；并联于所述蓄电池的输出端与地之间的电容C24 ;所述电容C24及所述蓄电池的输出端的并联节点及所述降压型直流电源变换器芯片的VIN引脚之间还串联有二极管D5，其中所述二极管D5的阳极与所述VIN引脚连接。
[0007]优选地，所述第一电源输入单元还包括:二极管D6 ;所述二极管D6的阴极与所述蓄电池的输出端连接，所述二极管D6的阳极与地连接。
[0008]优选地，所述第一电源输入单元还包括:二极管D4 ;所述二极管D4的阴极与所述蓄电池的输出端连接，所述二极管D4的阳极与所述电阻R23及所述电阻R28的串联节点连接。
[0009]优选地，所述第一电源输入单元还包括:电感L8 ;所述电感L8串联于所述SW引脚及所述二极管D5的阴极之间。
[0010]优选地，所述第二电源输入单元包括:串联于所述常压电源及地之间的电阻R25及电阻R29 ;所述电阻R25及所述电阻R29的串联节点及所述常压电源之间还并联有电容C43，且所述电阻R25及所述电阻R29的串联节点与所述FB引脚连接。
[0011]优选地，所述第二电源输入单元还包括:电感L6 ;所述电感L6并联于所述常压电源及地之间。
[0012]优选地，所述第二电源输入单元还包括:二极管D2 ;所述二极管D2的阴极与所述电容C43与所述常压电源的并联节点连接；所述二极管D2的阳极与所述电感L6与所述常压电源的并联节点连接。
[0013]优选地，所述第二电源输入单元还包括:电容C22 ;所述电容C22串联于所述SW引脚及所述二极管D2的阳极之间；和/或，所述第二电源输入单元还包括:电容C25 ;所述电容C25并联于所述常压电源及地之间；和/或，所述第二电源输入单元还包括:电容C26 ;所述电容C26并联于所述常压电源及地之间。
[0014]本实用新型实施例还提供了一种电源装置，包括:蓄电池、常压电源及上述DC-DC转换电路；所述蓄电池及所述常压电源均与所述DC-DC转换电路连接。
[0015]本实用新型实施例提供的DC-DC转换电路及电源装置中，在DC-DC转换电路中设置第一电源输入单元及第二电源输入单元，其中第一电源输入单元与电动代步工具中的蓄电池连接，第二电源输入单元与常压电源连接，当蓄电池输入到第一电源输入单元中的电压小于设定的阈值时，由常压电源为降压型直流电源变换器芯片供电，实现电压转换；当蓄电池输入到第一电源输入单兀中的电压大于或等于设定的阈值时，由蓄电池为降压型直流电源变换器芯片供电，实现电压转换。由此看出，本实用新型的DC-DC转换电路适用不同蓄电池电压的转换，因此利用该DC-DC转换电路能够实现较宽幅度输入电压的转换。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1示出了本实用新型实施例中DC-DC转换电路的结构示意图；
[0017]图2示出了本实用新型实施例中DC-DC转换电路的电路图；
[0018]图3示出了本实用新型实施例中电源装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
[0020]本实用新型实施例中提供了一种DC-DC转换电路2，如图1所示，主要包括:降压型直流电源变换器芯片22、第一电源输入单元21及第二电源输入单元23 ;第一电源输入单元21的输入端与蓄电池I连接，其输出端与降压型直流电源变换器芯片22的电源输入VIN引脚连接；第二电源输入单元23的输入端与常压电源3连接，输出端与降压型直流电源变换器芯片22的反馈FB引脚连接；当蓄电池I的输出电压小于设定阈值时，常压电源3通过第二电源输入单元23为降压型直流电源变换器芯片22供电；当蓄电池I的输出电压大于或等于设定阈值时，蓄电池I通过第一电源输入单元21为降压型直流电源变换器芯片22供电；降压型直流电源变换器芯片22的功率输出SW引脚向负载输出直流电源。
[0021]上述DC-DC转换电路中第一电源输入单元21与电动代步工具中的蓄电池I连接，第二电源输入单元23与常压电源3连接，当蓄电池I输入到第一电源输入单元21中的电压小于设定的阈值时，由常压电源3为降压型直流电源变换器芯片22供电，实现电压转换；当蓄电池I输入到第一电源输入单兀21中的电压大于或等于设定的阈值时，由蓄电池I为降压型直流电源变换器芯片22供电，实现电压转换。由此看出，本实用新型的DC-DC转换电路适用不同蓄电池I电压的转换，因此利用该DC-DC转换电路能够实现较宽幅度输入电压的转换。
[0022]图2的电路图中，U7是指降压型直流电源变换器芯片。对于本实用新型实施例的DC-DC转换电路，降压型直流电源变换器芯片可以采用多种型号的芯片实现，例如该芯片可以采用XL7010型号的降压型直流电源变换器芯片实现。对于XL7010型号的降压型直流电源变换器芯片，其固定开关频率为150KHz。在DC-DC转换电路中，利用该芯片进行电压转换可减小外部元器件尺寸，且该型号芯片具有出色的线性调整率与负载调整率，输出电压支持1.25V?18V间任意调节，满足多种辅助工作模块的工作电压需求，其使用范围更广。另夕卜，在XL7010型号的降压型直流电源变换器芯片内部还集成有过流保护、过温保护、短路保护、输入过压保护等可靠性模块，使得形成的DC-DC转换电路的可靠性能更高。
[0023]对于本实用新型实施例的DC-DC转换电路，如图2所示，第一电源输入单元包括:依次串联的二极管D3、电阻R35及电阻R27，其中二极管D3的阴极与蓄电池的输出端连接，二极管D3的阳极与电阻R35串联，电阻R27与地连接；依次串联的电阻R24及三极管Q12，其中电阻R24的一端与蓄电池的输出端连接，另一端与三极管Q12的集电极连接；三极管Q12的发射极与地连接，三极管Q12的基极与电阻R35及电阻R27的串联节点连接；依次串联的电阻R23、电阻R28及三极管Q5 ;电阻R23与蓄电池的输出端连接，三极管Q5的集电极与电阻R28连接，三极管Q5的发射极与地连接，三极管Q5的基极与三极管Q12的集电极连接，且三极管Q5的基极与地之间还并联有电阻R31 ;依次串联的场效应管Qll及二极管D7 ;场效应管Qll的源极与蓄电池的输出端连接，场效应管Qll的漏极与二极管D7的阴极连接；场效应管Qll的栅极与电阻R23及电阻R28的串联节点连接；二极管D7的阳极与地连接，且场效应管Qll与二极管D7的串联节点与降压型直流电源变换器芯片的VCC引脚连接；并联于蓄电池的输出端与地之间的电容C24 ;电容C24及蓄电池的输出端的并联节点及降压型直流电源变换器芯片的VIN引脚之间还串联有二极管D5，其中二极管D5的阳极与VIN引脚连接。
[0024]如图2所示，第二电源输入单元包括:串联于常压电源及地之间的电阻R25及电阻R29 ;电阻R25及电阻R29的串联节点及常压电源之间还并联有电容C43，且电阻R25及电阻R29的串联节点与FB引脚连接。
[0025]对于本实用新型实施例的DC-DC转换电路，当蓄电池输出到第一电源输入单元中的电压<设定阈值时，三极管Q12截止、三极管Q5导通，场效应管Qll导通，降压型直流电源变换器芯片通过常压电源供电，实现直流电压转换，转换输出的电压为辅助工作模块提供电源；当蓄电池输出到第一电源输入单元中的电压》设定阈值时，三极管Q12导通，三极管Q5截止，场效应管Ql I截止，降压型直流电源变换器芯片通过蓄电池供电，实现直流电压转换，转换输出的电压为辅助工作模块提供电源。
[0026]从图2的电路图中可看出，在蓄电池与降压型直流电源变换器芯片的VIN引脚之间串联二极管D5能够提高系统输入耐压性。设置的电容C24能够起到对滤波作用，设置的二极管D7主要起到高电压抑制作用
[0027]在第二电源输入单元中，设置的电容C43能够进行谐波补偿，以保证稳定的电压输出，减少纹波干扰输出。
[0028]对于本实用新型实施例的DC-DC转换电路，第一电源输入单元还包括:二极管D6 ；二极管D6的阴极与蓄电池的输出端连接，二极管D6的阳极与地连接。第一电源输入单元还包括:二极管D4 ;二极管D4的阴极与蓄电池的输出端连接，二极管D4的阳极与电阻R23及电阻R28的串联节点连接。第一电源输入单元还包括:电感L8 ;电感L8串联于SW引脚及二极管D5的阴极之间。
[0029]如图2所示，第二电源输入单元还包括:电感L6 ;电感L6并联于常压电源及地之间。第二电源输入单元还包括:二极管D2 ;二极管D2的阴极与电容C43与常压电源的并联节点连接；二极管D2的阳极与电感L6与常压电源的并联节点连接。第二电源输入单元还包括:电容C22 ;电容C22串联于SW引脚及二极管D2的阳极之间；和/或，第二电源输入单元还包括:电容C25 ;电容C25并联于常压电源及地之间；和/或，第二电源输入单元还包括:电容C26 ;电容C26并联于常压电源及地之间。
[0030]结合图2，以下将根据具体应用，对本实用新型实施例的DC-DC转换电路作进一步说明。
[0031]在比较普及的电动代步工具中，蓄电池的提供的电源电压的范围在10?90伏之间，为了该DC-DC转换电路的通用性更强，本实施方式中，将第一电源输入单元与第二电源输入单元的供电切换阈值(即上述的设定阈值)设置为47V。优选地，降压型直流电源变换器芯片XL7010型号的降压型直流电源变换器芯片实现。
[0032]对于该DC-DC转换电路，当蓄电池输出电压〈47V时，三极管Q12截止，三极管Q5导通，场效应Qll导通，降压型直流电源变换器芯片通过蓄电池供电，此时二极管D7反击穿电压为68V，降压型直流电源变换器芯片的VCC引脚的上电电压最大不超过7IV ;当蓄电池输出电压>47V时，三极管Q12导通，三极管Q5截止，场效应管Qll截止，降压型直流电源变换器芯片通过蓄电池供电。
[0033]其中，蓄电池与降压型直流电源变换器芯片的VIN引脚之间串联二极管D5能够提闻系统输入耐压性。
[0034]DC-DC转换电路中设置的电容C24正极其具体参数可以为33UF/100V，其主要起到滤波的作用。
[0035]在DC-DC转换电路中还设置电容C22、电阻R25及电阻R29，电容C22的参数可以设置为4.7UF/100V,电阻R25及电阻R29的参数可以为30K欧姆。
[0036]在上述的DC-DC转换电路中还设置有电感L6及电感L8，其主要用于调节降压芯片输出的电流大小及电压，具体地，电感L6及电感L8的电感参数可以设置为100UH/1A。
[0037]在DC-DC转换电路中还设置有电容C43，电容C43参数是33NF/100V，其作用是进行谐波补偿，保证稳定的电压输出，减少纹波干扰输出。
[0038]DC-DC转换电路设置的二极管D7在电路中起高电压抑制作用，其中二极管D7的型号是 SMBJ68A。
[0039]对于DC-DC转换电路中的场效应管Qll其输入电压为10-90V，其参数是1A/150V耐压值。电阻R23的参数是51K欧姆，电阻R28的参数是100K欧姆。
[0040]对于上述的DC-DC转换电路，第一电源输入单兀中通电时，场效应Qll导通，此时在较大的电流下电容C24会被逐渐充电，当芯片VCC引脚的供电电压高于设定阈值之后则进入工作状态；在芯片VCC引脚没有达到设定电压之前，将使用常压电源供电，逻辑电路也会一直控制场效应Qll导通，DC-DC转换电路供电电压则继续上升，在DC-DC转换电路电源达到设定电压之后，电容C22会被继续充电，此时供电电压则会略微高于设定电压，则芯片则会控制三极管Q5将多余的电量放掉，保持供电电压的稳定。
[0041]利用本实施例的DC-DC转换电路能够实现较宽幅度输入电压的转换，例如能够实现一般电动代步工具的10-90V的宽幅输入电压的转换，而且本实用新型的DC-DC转换电路的结构简单，能够降低实现的成本。
[0042]本实用新型实施例还提供了一种电源装置，如图3所示，包括:蓄电池1、常压电源3及上述DC-DC转换电路2 ;蓄电池I及常压电源3均与DC-DC转换电路2连接。
[0043]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种DC-DC转换电路,其特征在于,包括:降压型直流电源变换器芯片、第一电源输入单元及第二电源输入单元； 所述第一电源输入单元的输入端与蓄电池连接，其输出端与所述降压型直流电源变换器芯片的电源输入VIN弓丨脚连接； 所述第二电源输入单元的输入端与常压电源连接，输出端与所述降压型直流电源变换器芯片的反馈FB引脚连接； 当所述蓄电池的输出电压小于设定阈值时，所述常压电源通过所述第二电源输入单元为所述降压型直流电源变换器芯片供电；当所述蓄电池的输出电压大于或等于所述设定阈值时，所述蓄电池通过所述第一电源输入单元为所述降压型直流电源变换器芯片供电； 所述降压型直流电源变换器芯片的功率输出SW引脚向负载输出直流电源。
2.根据权利要求1所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述第一电源输入单元包括: 依次串联的二极管D3、电阻R35及电阻R27，其中所述二极管D3的阴极与所述蓄电池的输出端连接，所述二极管D3的阳极与所述电阻R35串联，所述电阻R27与地连接； 依次串联的电阻R24及三极管Q12，其中所述电阻R24的一端与所述蓄电池的输出端连接，另一端与所述三极管Q12的集电极连接；所述三极管Q12的发射极与地连接，所述三极管Q12的基极与所述电阻R35及所述电阻R27的串联节点连接； 依次串联的电阻R23、电阻R28及三极管Q5 ;所述电阻R23与所述蓄电池的输出端连接，所述三极管Q5的集电极与所述电阻R28连接，所述三极管Q5的发射极与地连接，所述三极管Q5的基极与所述三极管Q12的集电极连接，且所述三极管Q5的基极与地之间还并联有电阻R31 ； 依次串联的场效应管Qll及二极管D7 ;所述场效应管Qll的源极与所述蓄电池的输出端连接，所述场效应管Qll的漏极与所述二极管D7的阴极连接；所述场效应管Qll的栅极与所述电阻R23及所述电阻R28的串联节点连接；所述二极管D7的阳极与地连接，且所述场效应管Qll与所述二极管D7的串联节点与所述降压型直流电源变换器芯片的VCC引脚连接； 并联于所述蓄电池的输出端与地之间的电容C24 ;所述电容C24及所述蓄电池的输出端的并联节点及所述降压型直流电源变换器芯片的VIN引脚之间还串联有二极管D5，其中所述二极管D5的阳极与所述VIN引脚连接。
3.根据权利要求2所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述第一电源输入单元还包括:二极管D6 ;所述二极管D6的阴极与所述蓄电池的输出端连接，所述二极管D6的阳极与地连接。
4.根据权利要求2所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述第一电源输入单元还包括:二极管D4 ;所述二极管D4的阴极与所述蓄电池的输出端连接，所述二极管D4的阳极与所述电阻R23及所述电阻R28的串联节点连接。
5.根据权利要求2所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述第一电源输入单元还包括:电感L8 ;所述电感L8串联于所述SW引脚及所述二极管D5的阴极之间。
6.根据权利要求1所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述第二电源输入单元包括: 串联于所述常压电源及地之间的电阻R25及电阻R29 ;所述电阻R25及所述电阻R29的串联节点及所述常压电源之间还并联有电容C43，且所述电阻R25及所述电阻R29的串联节点与所述FB引脚连接。
7.根据权利要求6所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述第二电源输入单元还包括:电感L6 ;所述电感L6并联于所述常压电源及地之间。
8.根据权利要求6所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述第二电源输入单元还包括:二极管D2 ;所述二极管D2的阴极与所述电容C43与所述常压电源的并联节点连接；所述二极管D2的阳极与所述电感L6与所述常压电源的并联节点连接。
9.根据权利要求8所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述第二电源输入单元还包括:电容C22 ;所述电容C22串联于所述SW引脚及所述二极管D2的阳极之间； 和/或，所述第二电源输入单元还包括:电容C25 ;所述电容C25并联于所述常压电源及地之间； 和/或，所述第二电源输入单元还包括:电容C26 ;所述电容C26并联于所述常压电源及地之间。
10.一种电源装置，其特征在于，包括:蓄电池、常压电源及如权利要求1-9任一项所述的DC-DC转换电路； 所述蓄电池及所述常压电源均与所述DC-DC转换电路连接。
【文档编号】H02M3/155GK204068698SQ201420471100
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】黄鹏飞, 罗健, 李司坤, 王秋实 申请人:中移物联网有限公司