一種寬輸入電壓範圍的直流轉換裝置的製作方法
2023-12-02 15:00:16
專利名稱：一種寬輸入電壓範圍的直流轉換裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於直流電壓變換的技術領域，更具體的說，就是具有寬輸入電壓範圍的直流電壓轉換裝置，可應用於需要高質量直流電源的電子設備中。
背景技術：
目前可以用做直流電壓變換的直流轉換裝置有很多，主要是應用了集成電壓變換器件，這種技術方案存在的缺點是成本高，輸入電壓可調範圍小，並且電源輸出的電壓穩定性能差，不能應用在移動終端設備等對電源要求高的設備上。而少數可以應用在移動終端設備上具有高質量的DC/DC變換器價格又很高，不能夠普遍應用在其他電子產品的直流/直流轉換裝置上。
發明內容
本實用新型的目的就是為了解決使用集成電壓變換器件的直流電源成本高，輸入電壓可調範圍小的缺點，提供了一種寬輸入電壓範圍的直流電源，具有精確穩定的輸出電源，可以廣泛地應用在要求高質量電源的設備上，尤其是應用於無線固定電話機的供電埠，而且本實用新型的技術方案經過簡單改動就可以滿足其它各種設備的需求。
為了實現上述目的，本實用新型包括輸入濾波和保護電路，基準參考電壓電路，三角波發生電路，輸入電壓經過輸入濾波和保護電路，以及過壓保護電路，在比較電路中取樣並和基準參考電壓值比較，進行積分放大，然後把放大信號輸出到取樣電路中，對三角波發生電路產生的波形進行取樣並放大，最後取樣電路生成的方波控制調整管的開關，對LC濾波電路進行充放電，保持一個穩定的輸出電壓。
所述的輸入濾波和保護電路由壓敏電阻、二極體串聯，再與電容並聯組成，對輸入信號進行濾波、高壓擊穿保護和反接保護。
所述的輸入濾波和保護電路連接一個過壓保護電路，過壓保護電路由兩路串聯取樣電阻和一個比較器組成，應用比較器檢測輸入信號是否超過設定的電壓，過壓時，自動拉低相關電路以起到保護作用。
所述的基準參考電壓電路由多個大功率電阻並聯並和一個穩壓二極體串聯組成，輸入信號經過穩壓二極體產生5.1V的參考電壓。
所述的取樣電路是由比較器輸出，經上拉電阻和限流電阻的控制，輸入到三極體的基極，用比較器對信號取樣，並通過三極體進行放大。
所述的比較電路由兩路輸入取樣，比較器和RC負反饋積分電路組成，把輸出電壓取樣並和參考取樣值比較，進行積分放大。
所述的三角波發生電路由比較器，RC負反饋和電阻分壓網絡組成，通過比較器實現三角波的發生。
本實用新型中採用了具有4個電壓比較放大器的四模擬比較器，實現DC/DC的變換，輸入電壓範圍可以達到5-60V。
該寬輸入電壓範圍的DC/DC變換裝置優選是應用在無線固定電話機上，無線固定電話機對電源要求很高，主要體現在電源電壓要在5V左右，而且需要保持電壓的穩定性，不可上下波動；輸給無線固定電話機的電壓要求平穩，不能有紋波，並且要求DC/DC裝置中有限流保護功能。
同時，還要考慮到供給DC/DC轉換裝置的電壓可能很高，有時可能達到60V，以及供電電壓反接情況的各種可能性。
本實用新型的技術方案應用了價格低廉的四模擬(高速)比較器LM339，在適當閉環以後，用作運算放大器；同時，用作高速驅動環節高度集成的設計，充分利用了LM339的性能，具有低成本和寬輸入電壓範圍的優點。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。
圖1是直流轉換裝置的電路原理方框圖；圖2是直流轉換裝置輸入電壓調整的電路圖；圖3是直流轉換裝置基準參考電壓的電路圖；圖4是直流轉換裝置四個電壓比較放大器的電路圖；圖5是直流轉換裝置開關管和LC濾波電路圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種低成本、寬輸入電壓範圍DC/DC變換直流轉換裝置，包括輸入濾波和保護電路，對輸入信號進行濾波、高壓擊穿保護和反接保護；基準參考電壓生成電路，生成了5.1V的參考電壓，並且在高電壓下不會由於高壓差形成的大功率燒毀電路；過壓檢測和保護電路，應用比較器比較以檢測是否超過設定的電壓，當過壓時，自動拉低相關電路以起到保護作用；輸出取樣以及積分放大電路，作用是將輸出電壓取樣並和參考取樣值相比較，進行積分放大；三角波發生電路，通過比較器實現三角波的發生；取樣電路，利用比較器實現信號的取樣，並通過三極體進行放大；調整管及LC濾波，通過迴路用做高速開關控制，利用調整管的輸出頻繁對其進行充放電，以保持輸出電壓的穩定；本實用新型利用反饋電路控制調整管開關，以實現5-60V的寬輸入電壓範圍，5.1V的穩定輸出，並做到了兼顧成本和電源質量的要求。
如圖2所示，是輸入電壓濾波，反向保護及高壓保護電路。適配器提供的電壓通過一個壓敏電阻(VR1)，一個二極體(D1)和一個濾波電容(C1)，得到了初步穩定的Vin。Vin是供給整個電路的電壓。其中，壓敏電阻的作用是當輸入電壓過高時(超過100V)，把輸入的電壓對地短路，從而保護整個電路。當輸入的電壓反接時，二極體D1反向截止，可以保護整個電路。
如圖3所示，是基準電壓參考電路。從圖2中的Vin得到的電壓，加在一個穩壓二極體上，便可以得到一個穩定的參考電壓。這裡選用5.1V的穩壓二極體，以便給無線固定電話機提供電壓能使其正常工作。根據穩壓二極體的最小導通電流，要求在12V時，限流電阻為1.3K；同時，考慮到加上高電壓時(60V)，會在限流電阻上有很大的壓降，產生很大的功率，於是採用了多個大功率電阻的並聯接法。
如圖4所示，採用LM339型號的集成四路比較器。考慮到LM339的工作穩定性和安全性，把它的電源從5.1V的參考電源上引出。四個比較器又有不同的用法和功能，整個電路結構簡潔，巧妙。下面分別介紹四個比較器的用法。
U1D是一個比較器，用於電壓檢測和過大保護。把5.1/2V與13Vin/313V相比較。也就是當Vin大於60V時，比較器輸出低電平，拉低LM339的第9腳，使得輸出的電壓迅速下降到很低的電平，保護了無線固定電話機和整個電路。而當Vin低於60V時，輸出高阻態，不影響其它電路正常工作。
U1C是一個差分比較器，同時外加了積分放大電路。其作用是將最終輸出的電壓取樣並同參考電壓V_Ref的取樣值相比較，當超過參考電壓時，輸出低電平，反之輸出高電平。再通過電容C7和電阻R16串聯電路的積分，起到了對比較結果的放大作用。最終，以三角波的形式輸入U1B的第7腳。這個波的頻率和幅度是和輸入電壓的大小有關係的。輸入電壓越大，頻率越高並且幅度越小。
U1A是根據輸入電壓為12V時U1C產生的三角波的頻率而設計的一個同頻三角波發生電路，其作用在於對U1B的第7腳輸入的波形進行取樣。
U1B將6腳與7腳的比較結果從1腳輸出。這個輸出經過上拉和三極體的調節放大，最終生成的方波用來控制Q1大功率調整管的開關。如圖5所示，當輸出電壓大於5.1V時，調整管打開，為LC濾波電路充電；當輸出電壓小於5.1V時，調整管關閉，LC濾波電路放電。就這樣，通過不斷開合調整管以及LC濾波電路的調整，使得整個直流電源的輸出保持在穩定的5.1V。
權利要求1.一種寬輸入電壓範圍的直流轉換裝置，其特徵在於輸入電壓經過輸入濾波和保護電路，再經過過壓保護電路，在比較電路中取樣並和一個基準參考電壓電路所提供的基準參考電壓值進行比較和積分放大，然後放大信號輸出到取樣電路，並對一個三角波發生電路產生的波形進行取樣並放大，最後取樣電路生成的方波控制一個與輸入濾波和保護電路連接的調整管開關，經過LC濾波電路充放電從而輸出一個穩定的電壓。
2.根據權利要求1所述的一種寬輸入電壓範圍的直流轉換裝置，其特徵在於所述的輸入濾波和保護電路由壓敏電阻、二極體串聯，再與電容並聯組成。
3.根據權利要求1所述的一種寬輸入電壓範圍的直流轉換裝置，其特徵在於所述的輸入濾波和保護電路連接一個過壓保護電路，過壓保護電路由兩路串聯取樣電阻和一個比較器組成。
4.根據權利要求1所述的一種寬輸入電壓範圍的直流轉換裝置，其特徵在於所述的基準參考電壓電路由多個大功率電阻並聯並和一個穩壓二極體串聯組成。
5.根據權利要求1所述的一種寬輸入電壓範圍的直流轉換裝置，其特徵在於所述的取樣電路是由比較器輸出，經上拉電阻和限流電阻的控制，輸入到三極體的基極。
6.根據權利要求1所述的一種寬輸入電壓範圍的直流轉換裝置，其特徵在於所述的比較電路由兩路輸入取樣，比較器和RC負反饋積分電路組成。
7.根據權利要求1所述的一種寬輸入電壓範圍的直流轉換裝置，其特徵在於所述的三角波發生電路由比較器，RC負反饋和電阻分壓網絡組成。
8.根據權利要求1至7中任一項權利要求所述的一種寬輸入電壓範圍的直流轉換裝置，其特徵在於採用具有4個電壓比較放大器的四模擬比較器。
9.根據權利要求1所述的一種寬輸入電壓範圍的直流轉換裝置，其特徵在於所述的輸入電壓範圍是5-60V。
專利摘要本實用新型公開了一種寬輸入電壓範圍DC/DC變換裝置，包括輸入濾波和保護電路，基準參考電壓電路，三角波發生電路，輸入電壓經過輸入濾波和保護電路，以及過壓保護電路，在比較電路中取樣並和基準參考電壓值比較，進行積分放大，然後把放大信號輸出到取樣電路中，並對三角波發生電路產生的波形進行取樣並放大，最後取樣電路生成的方波控制調整管的開關，對LC濾波電路進行充放電，保持一個穩定的輸出電壓，本實用新型利用反饋電路控制調整管開關，以實現穩定輸出，做到兼顧成本和電源質量的要求。
文檔編號H02M3/24GK2927487SQ20062008058
公開日2007年7月25日 申請日期2006年1月19日 優先權日2006年1月19日
發明者於強, 李甫, 王海盈 申請人:海信集團有限公司, 青島海信移動通信技術股份有限公司