一種降壓電路的製作方法
2023-09-10 07:32:05 2
專利名稱：一種降壓電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子技術領域，特別涉及一種降壓電路。
背景技術：
降壓電路通常應用於當所需電壓比供電電源的電壓低的場合。典型降壓電路包括如圖1所示耦接的上功率開關S1、下功率開關S2、輸出電感器L和輸出電容器Co。現有降壓電路的開關周期通常由固定頻率的時鐘信號觸發，即其開關頻率為固定數值的時鐘頻率。在重載狀態下，固定的開關頻率能使降壓電路保持高效率。然而在輕載狀態下，若開關頻率還是重載狀態下的開關頻率，會使得降壓電路的效率降低。
發明內容
本發明提出一種降壓電路，解決了現有降壓電路在輕載狀態下效率低的問題。本發明的技術方案是這樣實現的一種降壓電路，包括輸入埠，接收輸入電壓；輸出埠，提供輸出電壓；上功率開關和下功率開關，串聯耦接在輸入埠和參考地之間；輸出電感器，耦接在上功率開關和下功率開關的串聯耦接節點和輸出埠之間；輸出電容器，耦接在輸出埠和參考地之間；反饋組件，耦接至輸出埠接收輸出電壓，並產生反映輸出電壓的反饋電壓；誤差放大器，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端子，其反相輸入端接收參考電壓，其同相輸入端耦接至反饋組件接收反饋電壓，其輸出端子產生誤差放大信號；箝位器，耦接在誤差放大器的輸出端子和參考地之間；頻率比較器，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端子，其反相輸入端耦接至誤差放大器的輸出端子接收誤差放大信號，其輸出端子提供時鐘信號；鋸齒波產生器，耦接至頻率比較器的輸出端子接收時鐘信號，並基於時鐘信號提供鋸齒波信號至頻率比較器的同相輸入端；控制及驅動電路，耦接至頻率比較器的輸出端子接收時鐘信號，並基於時鐘信號，產生兩路開關驅動信號，以控制上功率開關和下功率開關的通斷。可選地，所述反饋組件包括串聯耦接在輸出埠和參考地之間的第一電阻和第二電阻，其中反饋電壓在第一電阻和第二電阻的串聯耦接節點處產生。可選地，所述鋸齒波產生器包括充電電流源、充電電容器和復位開關，三者並聯耦接在頻率比較器的同相輸入端和參考地之間，其中所述復位開關進一步包括控制端子，所述控制端子耦接至頻率比較器的輸出端子接收時鐘信號。可選地，所述箝位器包括齊納二極體。可選地，所述還包括補償電容器，耦接在誤差放大器的輸出端子和反相輸入端之間。本發明的有益效果是能夠提高降壓電路在輕載狀態下的效率。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有降壓電路的典型電路結構示意圖；圖2為本發明一個實施例的降壓電路100的電路結構示意圖；圖3為圖2所示降壓電路100中的時鐘信號CLK、鋸齒波信號Vsw、誤差放大信號Vc和輸出電壓Vo的時序波形不意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。圖2為本發明一個實施例的降壓電路100的電路結構示意圖。如圖2所示，本發明的降壓電路100包括輸入埠 101，接收輸入電壓Vin ;輸出埠 102，提供輸出電壓Vo ;上功率開關103和下功率開關104，串聯耦接在輸入埠 101和參考地之間；輸出電感器105，耦接在上功率開關103和下功率開關104的串聯耦接節點和輸出埠 102之間；輸出電容器106，耦接在輸出埠 102和參考地之間；反饋組件107，耦接至輸出埠 102接收輸出電壓Vo，並產生反映輸出電壓Vo的反饋電壓Vfb ;誤差放大器108，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端子，其反相輸入端接收參考電壓Vref，其同相輸入端耦接至反饋組件107接收反饋電壓Vfb，其輸出端子產生誤差放大信號Vc ;箝位器109，耦接在誤差放大器108的輸出端子和參考地之間；頻率比較器110，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端子，其反相輸入端耦接至誤差放大器108的輸出端子接收誤差放大信號Vc，其輸出端子提供時鐘信號CLK ;鋸齒波產生器111，耦接至頻率比較器110的輸出端子接收時鐘信號CLK，並基於時鐘信號CLK提供鋸齒波信號Vsw至頻率比較器110的同相輸入端；控制及驅動電路112，耦接至頻率比較器110的輸出端子接收時鐘信號CLK，並基於時鐘信號CLK，產生兩路開關驅動信號，以控制上功率開關103和下功率開關104的通斷。優選地，所述鋸齒波產生器111包括充電電流源11、充電電容器12和復位開關13，三者並聯耦接在頻率比較器110的同相輸入端和參考地之間，其中所述復位開關13進一步包括控制端子，所述控制端子耦接至頻率比較器110輸出端子接收時鐘信號CLK。當時鐘信號CLK為低電平時，復位開關13被斷開，則充電電流源11給充電電容器12充電，充電電容器12兩端的電壓線性增大，當其增大至頻率比較器110反相輸入端的信號的電壓值時，頻率比較器110輸出的時鐘信號CLK變為高電平。相應地，復位開關13被閉合。於是充電電容器12被拉至地，其兩端的電壓被迅速復位為零，即頻率比較器110同相輸入端的電壓被復位為零。隨後，時鐘信號CLK變為低電平，復位開關13被斷開，充電電流源11重新開始給充電電容器12充電，直至充電電容器12兩端電壓再次達到頻率比較器110反相輸入端的信號的電壓值而觸發時鐘信號CLK變為高電平。鋸齒波產生器111和頻率比較器110如前所述周而復始地工作，從而產生周期性變化的鋸齒波信號Vsw和時鐘信號CLK。時鐘信號CLK、鋸齒波信號Vsw、誤差放大信號Vc和輸出電壓No的時序波形示意圖參見圖3。
優選地，反饋組件107包括串聯耦接在輸出埠 102和參考地之間的第一電阻和第二電阻，其中反饋電壓Vfb在第一電阻和第二電阻的串聯節點處產生。優選地，箝位器109包括齊納二極體，且具有箝位電壓Vz。優選地，所述降壓電路100還包括補償電容器113，耦接在誤差放大器108的輸出端子和反相輸入端之間。在降壓電路100正常運行時，當時鐘信號CLK輸出高電平信號，則控制及驅動電路112輸出的兩路開關驅動信號控制上功率開關103導通、下功率開關104斷開，輸入電壓Vin經由上功率開關103、輸出電感器105和輸出電容器106被傳送並被轉換成輸出電壓Vo。在降壓電路100的負載相對較重時，輸出電壓Vo相對較小，反饋電壓Vfb也相對較小。此時反饋電壓Vfb和參考電壓Vref的差值較小，則誤差放大信號Vc比較小。即在重載狀態下，頻率比較器110反相輸入端的信號其電壓值較小。鋸齒波信號Vsw可以較早的達到其峰值，而使時鐘信號CLK較早地轉換為高電平，縮小了時鐘信號CLK的周期，也即此時的開關頻率較高。並且隨著負載的變化，誤差放大信號Vc緩慢地變化，使得開關頻率也緩慢的變化，如圖3所示，在重載狀態下時鐘信號CLK的周期為T2。在降壓電路100的負載相對較輕時，輸出電壓Vo相對較大，反饋電壓Vfb也相對較大。此時反饋電壓Vfb和參考電壓Vref的差值較大，則誤差放大信號Vc比較大。即在輕載狀態下，頻率比較器110反相輸入端的信號其電壓值較大。鋸齒波信號Vsw較晚地達到其峰值，而使時鐘信號CLK較晚地轉換為高電平，延長了時鐘信號CLK的周期，也即此時的開關頻率較低。此時反饋電壓Vfb和參考電壓Vref的差值較小，則誤差放大信號Vc比較小。當誤差放大信號Vc增大到箝位器109的箝位電壓Vz時，誤差放大信號Vc被箝位在箝位電壓Vz處。此時開關頻率達到最小值，從而避免開關頻率進入人耳可聽到的頻率，造成噪聲。如圖3所示,在輕載狀態下時鐘信號CLK的周期為Tl ;在負載從重載變為輕載時，時鐘信號CLK的周期為Ti。由圖3可見T2 < Ti < Tl，且在負載跳變的過程中，開關周期逐漸增大。即降壓電路100在重載狀態下的開關頻率大於其在輕載狀態下的頻開關頻率，且在負載跳變的過程中其開關頻率逐漸減小。由上可見，降壓電路100在輕載狀態下，開關頻率被減小，因此降低了其輕載狀態下的損耗。進一步地，由於箝位器的應用，降壓電路100開關頻率的最小值得到限制，避免了噪聲。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種降壓電路，其特徵在於，包括: 輸入埠，接收輸入電壓； 輸出埠，提供輸出電壓； 上功率開關和下功率開關，串聯耦接在輸入埠和參考地之間； 輸出電感器，耦接在上功率開關和下功率開關的串聯耦接節點和輸出埠之間； 輸出電容器，耦接在輸出埠和參考地之間； 反饋組件，耦接至輸出埠接收輸出電壓，並產生反映輸出電壓的反饋電壓； 誤差放大器，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端子，其反相輸入端接收參考電壓，其同相輸入端耦接至反饋組件接收反饋電壓，其輸出端子產生誤差放大信號； 箝位器，耦接在誤差放大器的輸出端子和參考地之間； 頻率比較器，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端子，其反相輸入端耦接至誤差放大器的輸出端子接收誤差放大信號，其輸出端子提供時鐘信號； 鋸齒波產生器，耦接至頻率比較器的輸出端子接收時鐘信號，並基於時鐘信號提供鋸齒波信號至頻率比較器的同相輸入端； 控制及驅動電路，耦接至頻率比較器的輸出端子接收時鐘信號，並基於時鐘信號，產生兩路開關驅動信號，以控制上功率開關和下功率開關的通斷。
2.如權利要求1所述的降壓電路，其特徵在於，其中所述箝位器包括齊納二極體。
3.如權利要求1所述的降壓電路，其特徵在於，所述反饋組件包括串聯耦接在輸出埠和參考地之間的第一電阻和第二電阻，其中反饋電壓在第一電阻和第二電阻的串聯耦接節點處產生。
4.如權利要求1所述的降壓電路，其特徵在於，所述鋸齒波產生器包括: 充電電流源、充電電容器和復位開關，三者並聯耦接在頻率比較器的同相輸入端和參考地之間，其中 所述復位開關進一步包括控制端子，所述控制端子耦接至頻率比較器的輸出端子接收時鐘信號。
5.如權利要求1所述的降壓電路，其特徵在於，還包括:補償電容器，耦接在誤差放大器的輸出端子和反相輸入端之間。
全文摘要
本發明提出一種降壓電路，解決了現有降壓電路輕載狀態下效率低的問題。一種降壓電路，包括輸入埠、輸出埠、上功率開關、下功率開關、輸出電感器、輸出電容器、反饋組件、誤差放大器、頻率比較器、鋸齒波產生器和控制及驅動電路。本發明能夠提高降壓電路在輕載狀態下的效率。
文檔編號H02M3/10GK103078496SQ20121056812
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月12日 優先權日2012年12月12日
發明者王玲 申請人:青島聯盟電子儀器有限公司