一种直流变换电路及直流变换器的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及电流变换技术领域，尤其涉及一种直流变换电路及直流变换器。

背景技术：

直流变换电路(d.c.convertingcircuit)是将幅值固定的直流电压变换成幅值和极性为可变的直流电压的变换电路。在生产中用以构成直流脉冲调速电源和开关式稳压电源。现有技术中，直流变换器的直流变换电路常采用一对方波驱动信号，且所述驱动信号的脉宽可调，以实现将输入电压变换成欲达到的输出电压。

但是，当输入电压较高，且输出电压较低时，因所述一对方波驱动信号的脉宽调节有限，而无法有效地将较高的输入电压变换成较低的输出电压。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种满足跨度较大的电压变换的直流变换电路，所述直流变换电路包括：

控制模块，用于生成第一控制信号与第二控制信号，所述第一控制信号与第二控制信号用于将外部输入电压调控成目标输出电压，其中，所述第一控制信号为脉宽固定的脉冲信号，第二控制信号为脉宽可变的脉冲信号；

第一电压转换电路，与所述控制模块连接，用于响应所述第一控制信号，将外部输入电压转换成中间电压；

第二电压转换电路，与所述控制模块与所述第一电压转换电路均连接，用于响应所述第二控制信号，将所述中间电压转换成目标输出电压；

其中，控制模块根据目标输出电压调控所述第二控制信号的脉宽，以使所述第二电压转换电路输出所述目标输出电压。

进一步的，所述第一控制信号包括第一子驱动信号与第二子驱动信号，且所述第一子驱动信号波形与第二子驱动信号波形互补；

所述第一电压转换电路包括：

第一开关模块，用于根据所述第一子驱动信号控制中间电压的输出；

第二开关模块，与所述第一开关模块连接，用于根据第二子驱动信号控制所述中间电压的输出；

第一降压模块，与所述二开关模块连接，用于对所述第一电压转换电路进行滤波。

进一步的，所述第二控制信号包括第三子驱动信号与第四子驱动信号，且所述第三子驱动信号波形与第四子驱动信号波形互补；

所述第二电压转换电路包括：

第三开关模块，用于根据所述第三子驱动信号控制目标输出电压的输出；

第四开关模块，与所述第三开关模块连接，用于根据第四子驱动信号控制所述目标输出电压的输出；

第二降压模块，与所述第四开关模块连接，用于对所述第二电压转换电路进行滤波。

进一步的，所述第一开关模块包括：

第一开关管，一端接入外部输入电压，另一端与第二开关模块连接，控制端与所述控制模块连接。

进一步的，所述第二开关模块包括：

第二开关管，一端与所述第一开关管的另一端连接，另一端与第一降压模块连接，控制端与所述控制模块连接。

进一步的，所述第一降压模块，包括：

第一电感，一端与所述第二开关管的一端连接，另一端与第一电容的一端连接；

第一电容，一端与第二电压转换电路连接，另一端与所述第二开关管的另一端连接。

进一步的，所述第三开关模块包括：

第三开关管，一端与所述第一电压转换电路连接，另一端与第四开关模块连接，控制端与所述控制模块连接。

进一步地，所述第四开关模块包括：

第四开关管，一端与所述第三开关管的另一端连接，另一端与第二降压模块连接，控制端与所述控制模块连接。

进一步地，所述第二降压模块，包括：

第二电感，一端与所述第二开关管的一端连接，另一端与第二电容的一端连接；

第二电容，一端与控制模块连接，另一端与所述第四开关管的另一端，且另一端为输出目标输出电压的端口。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种直流变换器，其特征在于，所述变换器包括：如前述的直流变换电路，所述直流变换的具体结构包括：

间隔设置的第一pcb板与第二pcb板；

第一电感，设于所述第一pcb板远离所述第二pcb板一面；

第二电感，设于所述第一pcb板远离所述第二pcb板一面，且与所述第一电感间隔设置；

至少三个铜柱，设于所述第一pcb板与第二pcb板之间，并连接所述第一pcb板与第二pcb板，用于实现所述第一pcb板与第二pcb板的电性连接；

第一电容、第一开关管以及第二开关管均设于所述第一pcb板接近所述第二pcb板的一面；

第二电容、第三开关管以及第四开关管均设于所述第一pcb板接近所述第二pcb板的一面；

控制模块，设于所述第一pcb板接近所述第二pcb板的一面或者设于所述第二pcb板接近所述第一pcb板的一面。

本实用新型的有益效果是：本实用新型实施例提供了一种直流变换电路及直流变换器，所述直流变换电路包括：控制模块，用于生成第一控制信号与第二控制信号，所述第一控制信号与第二控制信号用于将外部输入电压调控成目标输出电压，其中，所述第一控制信号为脉宽固定的脉冲信号，第二控制信号为脉宽可变的脉冲信号；第一电压转换电路，与所述控制模块连接，用于响应所述第一控制信号，将外部输入电压转换成中间电压；第二电压转换电路，与所述控制模块与所述第一电压转换电路均连接，用于响应所述第二控制信号，将所述中间电压转换成目标输出电压；其中，控制模块根据目标输出电压调控所述第二控制信号的脉宽，以使所述第二电压转换电路输出所述目标输出电压。通过控制器输出前后两级控制信号实现输入电压到目标输出电压的变换，能够提高所述直流变换电路的调节限度，从而实现大电压输入低电压输出的电压调节。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型实施例提供的一种直流变换电路的原理示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种直流变换电路的电路图；

图3为本实用新型实施例提供的一种直流变换器中直流变换电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种直流变换器中直流变换电路的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种直流变换器中直流变换电路的结构示意图。

【具体实施方式】

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1，为本实用新型实施例提供的一种直流变换电路的原理示意图。如图1所示，所述直流变换电路100包括控制模块10、第一电压转换电路20及第二电压转换电路30。

控制模块10用于生成第一控制信号与第二控制信号，所述第一控制信号与第二控制信号用于将外部输入电压调控成目标输出电压，其中，所述第一控制信号为脉宽固定的脉冲信号，第二控制信号为脉宽可变的脉冲信号；

第一电压转换电路20与所述控制模块10连接，用于响应所述第一控制信号，将外部输入电压转换成中间电压；

第二电压转换电路30与所述控制模块10与所述第一电压转换电路20均连接，用于响应所述第二控制信号，将所述中间电压转换成目标输出电压；

其中，控制模块10根据中间电压与目标输出电压的差值，实时调控所述第二控制信号的脉宽，以使所述第二电压转换电路30输出所述目标输出电压。

具体地，所述控制模块10设有多个端口，所述第一控制信号与第二控制信号通过所述端口输出。所述脉宽固定的脉冲信号是指不可在电路工作时配置所述脉冲信号的占空比。所述脉宽可变的脉冲信号是指可在电路工作时配置所述脉冲信号的占空比。可选地，所述控制模块10可为主控ic，所述端口可包括phd、pld、shd、sld端口。

进一步地，将外部输入电压调控成目标输出电压是指将接入的外部输入电压的电压值转换成欲输出的电压值。

其中，所述第一电压转换电路20响应所述第一控制信号，将外部输入电压转换成中间电压是指将所述第一电压转换电路20响应了所述第一控制信号之后，将所述外部输入电压进行初步转换，以使所述外部输入电压变换成中间电压。所述中间电压位于所述外部输入电压与目标输出电压之间。

其中，所述第二电压转换电路30响应所述第二控制信号，将所述中间电压转换成目标输出电压是指将所述第二电压转换电路30响应了所述第二控制信号之后，将所述中间电压进行再次转换，以使所述中间电压变换成目标输出电压。所述目标输出电压是指欲输出的电压。

进一步地，所述第一控制信号的占空比是预先通过外部元器件的参数预先配置的，在工作时是不可改变的，而第二控制信号的脉宽是可根据目标输出电压进行调控的。当控制模块10获取到所述目标输出电压，先经过接收固定占空比的第一控制信号的第一电压转换电路20进行首次变换，得到中间电压，再根据所述目标输出电压与中间电压的差值，调控所述第二控制信号的脉宽，以使所述第二电压转换电路30输出所述目标输出电压。

具体地，所述第一控制信号包括第一子驱动信号与第二子驱动信号，且所述第一子驱动信号波形与第二子驱动信号波形互补；

所述第一电压转换电路20包括第一开关模块、第二开关模块及第一降压模块。

第一开关模块用于根据所述第一子驱动信号控制中间电压的输出；

第二开关模块与所述第一开关模块连接，用于根据第二子驱动信号控制所述中间电压的输出；

第一降压模块与所述二开关模块连接，用于对工作电压进行降压，同时实现稳压与滤波作用。

其中，所述第一子驱动信号波形与第二子驱动信号波形互补是指当所述第一子驱动信号处于高电平时，所述第二子驱动信号处于低电平，且脉宽相等，峰值相同。因所述第一子驱动信号波形与第二子驱动信号波形互补，当所述第一开关模块为导通状态时，所述第二开关模块为截止状态，当所述第一开关模块为截止状态时，所述第二开关模块为导通状态。进一步来说，所述第一子驱动信号与第二子驱动信号配合使用，共同实现对所述外部输入电压的调控，以将所述外部输入电压变换成中间电压。

具体地，所述第二控制信号包括第三子驱动信号与第四子驱动信号，且所述第三子驱动信号与第四子驱动信号波形互补；

所述第二电压转换电路30包括：第三开关模块、第四开关模块以及第四开关模块。

第三开关模块，用于根据所述第三子驱动信号控制目标输出电压的输出；

第四开关模块，与所述第三开关模块连接，用于根据所述第四子驱动信号控制所述目标输出电压的输出；

第二降压模块，与所述第四开关模块连接，用于对工作电压进行降压，同时实现稳压与滤波作用。

其中，所述第三子驱动信号波形与第四子驱动信号波形互补是指当所述第三子驱动信号处于高电平时，所述第四子驱动信号处于低电平，且脉宽相等，峰值相同。因所述第三子驱动信号波形与第四子驱动信号波形互补，当所述第三开关模块为导通状态时，所述第四开关模块为截止状态，当所述第三开关模块为截止状态时，所述第四开关模块为导通状态。进一步来说，所述第三子驱动信号与第四子驱动信号配合使用，共同实现对所述中间电压的调控，以将所述中间电压变换成目标输出电压。

具体地，参阅附图2，所述第一开关模块包括第一开关管q1。

第一开关管q1，一端接入外部输入电压vin，另一端与第二开关模块连接，控制端与所述控制模块10连接。

其中，所述第一开关管q1可为三极管或者mos管，所述第一开关管q1可为p型管或者n型管。

具体地，所述第二开关模块包括第二开关管q2。

第二开关管q2，一端与所述第一开关管的另一端连接，另一端与第一降压模块连接，控制端与所述控制模块10连接。

其中，所述第一开关管q1可为三极管或者mos管，所述第一开关管q1可为p型管或者n型管。

需要说明的是，所述第一开关管q1与第二开关管q2类型相同。

具体地，所述第一降压模块，包括：第一电感l1以及第一电容c1。

第一电感l1，一端与所述第二开关管q2的一端连接，另一端与第一电容c1的一端连接；

第一电容c1，一端与第二电压转换电路连接，另一端与所述第二开关管q2的另一端连接。

其中，所述第一电感l1为限流转换作用，所述第一电容c1为滤波作用。并且，因所述第一电压转换电路输出的中间电压没有转换精度与波纹的严格要求，则所述第一电感l1与第一电容c1可采用小电感与小电容，以降低所述直流变换电路的体积，进而降低制造成本。

具体地，所述第三开关模块包括：第三开关管q3。

第三开关管q3，一端与所述第一电压转换电路连接，另一端与第四开关模块连接，控制端与所述控制模块连接。

其中，所述第三开关管q3可为三极管或者mos管，所述第三开关管q3可为p型管或者n型管。

具体地，所述第四开关模块包括：第四开关管q4。

第四开关管q4，一端与所述第三开关管q3的另一端连接，另一端与第二降压模块连接且接地，控制端与所述控制模块连接。

其中，所述第四开关管q4可为三极管或者mos管，所述第四开关管q4可为p型管或者n型管。

需要说明的是，所述第三开关管q3与第四开关管q4类型相同。

具体地，所述第二降压模块，包括：第二电感l2以及第二电容c2。

第二电感l2，一端与所述第四开关管的一端连接，另一端与第二电容的一端连接；

第二电容c2，一端与控制模块连接，另一端与所述第二开关管的另一端连接，且另一端为输出目标输出电压vout的端口。

其中，所述第二电感l2为限流转换作用，所述第二电容c2为滤波作用。

具体工作流程可为：

预先配置所述第一控制信号的占空比，且该占空比在工作时是不可改变的。然后，控制模块在获取到所述目标输出电压vout后，预先计算第二控制信号的脉宽，在所述直流变换电路接入外部输入电压vin时，输出第一控制信号至所述第一电压转换电路，且输出第二控制信号至所述第二电压转换电路，以使所述外部输入电压vin经过两次的电压变换，最终形成的目标输出电压vout，以供外接负载进行工作。

具体地，所述第一开关管q1的一端接入外部输入电压vin，第一开关管q1响应所述第一控制信号的第一子驱动信号进入导通状态，且第二开关管q2响应所述第一控制信号的第二子驱动信号进入截止状态，然后，第一电感l1与第一电容c1对第一开关管q1输出的电压进行降压，同时实现稳压与滤波作用，从而输出中间电压至第三开关管q3。当所述第三开关管q3接收到所述中间电压时，第三开关管q3响应所述第二控制信号的第三子驱动信号进入导通状态，且第四开关管q4响应所述第二控制信号的第四子驱动信号进入截止状态，同时，第二电感l2与第二电容c2对第三开关管q3输出的电压再次进行降压，同时实现稳压与滤波作用，因控制模块预先根据目标输出电压vout调控了所述第二控制信号的占空比(根据脉宽与占空比关系)，最终输出的电压即为目标输出电压vout。并且，因从外部输入电压到目标输出电压，经过前后两级的控制信号控制而实现两次电压的变换，大大提高了所述直流变换电路的调节限度，从而实现大电压输入低电压输出的电压调节。

本实用新型实施例提供了一种直流变换电路，所述直流变换电路包括：控制模块，用于生成第一控制信号与第二控制信号，所述第一控制信号与第二控制信号用于将外部输入电压调控成目标输出电压，其中，所述第一控制信号为脉宽固定的脉冲信号，第二控制信号为脉宽可变的脉冲信号；第一电压转换电路，与所述控制模块连接，用于响应所述第一控制信号，将外部输入电压转换成中间电压；第二电压转换电路，与所述控制模块与所述第一电压转换电路均连接，用于响应所述第二控制信号，将所述中间电压转换成目标输出电压；其中，控制模块根据目标输出电压调控所述第二控制信号的脉宽，以使所述第二电压转换电路输出所述目标输出电压。通过控制器输出前后两级控制信号实现输入电压到目标输出电压的变换，能够提高所述直流变换电路的调节限度，从而实现大电压输入低电压输出的电压调节。

请参阅图3、图4以及图5，本实用新型实施例还提供的一种直流变换电路的结构示意图。如图1所示，一种直流变换器，所述直流变换器包括：

如前述的直流变换电路；

第一pcb板50；以及

第二pcb板60，所述第二pcb板60与所述第一pcb板50相对设置，并且，所述直流变换电路可布设在所述第一pcb板50或所述第二pcb板60上。

具体地，所述直流变换器的结构具体为：

第一电感l1，设于所述第一pcb板50远离所述第二pcb板60一面；

第二电感l2，设于所述第一pcb板50远离所述第二pcb板60一面，且与所述第一电感l1间隔设置；

至少三个铜柱40，设于所述第一pcb板50与第二pcb板60之间，并连接所述第一pcb板50与第二pcb板60，用于实现所述第一pcb板50与第二pcb板60的电性连接；

第一电容c1、第一开关管q1以及第二开关管q2均设于所述第一pcb板50接近所述第二pcb板60的一面；

第二电容c2、第三开关管q3以及第四开关管q4均设于所述第一pcb板50接近所述第二pcb板60的一面；

控制模块10，设于所述第一pcb板50接近所述第二pcb板60的一面或者设于所述第二pcb板60接近所述第一pcb板50的一面。

其中，所述第一电感l1、第二电感l2、第一电容c1、第一开关管q1、第二开关管q2、第二电容c2、第三开关管q3以及第四开关管q4以及控制模块10均通过所述第一pcb板50与第二pcb板60的内置电路走线进行信号传输，所述第一pcb板50与第二pcb板60的信号传输通过所述至少三个铜柱40实现。同时，相对于现有技术中单层pcb板的设置，本实施例中的直流变换器将所述pcb板设置成多层结构，且多层pcb板通过至少三个铜柱实现信号传输，能够大大降低所述直流变换器的体积。

本实用新型实施例提供了一种直流变换器，所述直流变换器包括直流变换电路，所述直流变换电路包括：控制模块，用于生成第一控制信号与第二控制信号，所述第一控制信号与第二控制信号用于将外部输入电压调控成目标输出电压，其中，所述第一控制信号为脉宽固定的脉冲信号，第二控制信号为脉宽可变的脉冲信号；第一电压转换电路，与所述控制模块连接，用于响应所述第一控制信号，将外部输入电压转换成中间电压；第二电压转换电路，与所述控制模块与所述第一电压转换电路均连接，用于响应所述第二控制信号，将所述中间电压转换成目标输出电压；其中，控制模块根据目标输出电压调控所述第二控制信号的脉宽，以使所述第二电压转换电路输出所述目标输出电压。通过控制器输出前后两级控制信号实现输入电压到目标输出电压的变换，能够提高所述直流变换电路的调节限度，从而实现大电压输入低电压输出的电压调节。同时，相对于现有技术中单层pcb板的设置，本实施例中的直流变换器将所述pcb板设置成多层结构，且多层pcb板通过至少三个铜柱实现信号传输，能够大大降低所述直流变换器的体积。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。