一種BUCK變換器電路的製作方法

2023-11-10 06:37:57

本發明屬於電子產品技術領域，尤其涉及一種對開艙門設計方法。

背景技術：

在計算機、通訊、工業控制、儀器儀表、醫療設備等領域,應用buck(降壓)變換器電路設計的從高壓直流變換到低壓直流的開關電源的應用已經非常廣泛。特別是作為一些大功率電源的輔助電源方面，大部分都是採用buck電路。然而由於buck電路驅動地相對於輸出地是浮動的，現有技術中電壓採樣需要通過一個隔離光耦和一個電壓基準組合傳輸到電路控制晶片。

如圖1所示的現有buck變換器電路包括:直流輸入電源用以提供輸入電源電壓；buck電路，對輸入電源電壓進行變換；自舉啟動電路，用以初始上電時對控制器進行啟動；pwm控制電路，用以產生pwm驅動電壓；電流反饋電路，用以對電路中的電流進行取樣，送入pwm控制器；電壓反饋電路，用以對輸出電壓進行採樣，送入pwm控制器；不過現有的電壓反饋電路由隔離光耦和電壓基準等組成，但是這種形式的電壓反饋電路的主要缺點是由於使用了隔離光耦和電壓基準，造成結構複雜、成本較高。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種buck變換器電路，旨在降低現有buck電路的複雜度，減低成本。

為達到上述目的，本發明採用的技術方案是：一種buck變換器電路，其包括

直流輸入電源，所述直流輸入電源用於提供輸入的電源電壓；

buck電路，所述buck電路與直流輸入電源連接，用於對所述直流輸出電源電壓進行變壓；

自舉啟動電路，所述自舉啟動電路與所述直流輸入電源連接，用於啟動pwm控制器；

pwm控制器，所述pwm控制器與自舉啟動電路連接，用於控制buck電路的開斷；

電壓反饋電路，所述電壓反饋電路與buck電路連接，用於對buck電路輸出的電壓採樣；

電流反饋電路，所述電流反饋電路與buck電路連接，用於對buck電路中的電感電流採樣；

通過所述pwm控制器接收採樣的電壓和採樣的電感電流，並控制buck電路的開斷，使得buck電路輸出的電壓達到預定穩定值。

進一步的，所述buck電路包括開關管q1、儲能電感l1、續流二極體d1、濾波電容cout及負載電阻rl，設控制器的地為參考電平，直流輸入電源vin的負極接地，其正極連接開關管q1的漏極，開關管q1的源級連接採樣電阻rs的一端，採樣電阻rs的另一端連接儲能電感l1的一端，儲能電感l1的另一端連接濾波電容cout的正端，濾波電容cout的另一端接地，續流二極體d1的陽極接地、陰極接參考電平。

進一步的，所述電壓反饋電路包括充電二極體d3、分壓取樣電阻r3和分壓取樣電阻r4以及濾波電容c3，充電二極體d3的正極與buck電路的輸出電壓連接，充電二極體d3的負極分別與分壓取樣電阻r3和濾波電容c3連接，分壓取樣電阻r3另一端分別與分壓取樣電阻r4和pwm控制器的電壓反饋端連接，分壓取樣電阻r3和濾波電容c3連接且連接於buck電路的儲能電感l1與續流二極體d1的連接端。

進一步的，所示分壓取樣電阻r3和分壓取樣電阻r4用於分壓取樣。

進一步的，所述自舉啟動電路包括限流電阻r1、啟動電容c1及充電二極體d2，，輸入電源vin的正端連接限流電阻r1的一端，限流電阻r1的另一端連接啟動電容c1的正極，啟動電容c1的負極接參考點平，充電二極體d2的陽極接濾波電容cout的正極，充電二極體d2的陰極接啟動電容c1的正極，啟動電容c1的正極接pwm控制器。

進一步的，所述電流反饋電路包括採樣電阻rs及電阻r2和電容c2構成的濾波電路，採樣電阻rs的一端連接電阻r2的一端，電阻r2的另一端接電容c2，並接入pwm控制器，電容c2的另一端接參考電平。

進一步的，通過調節電路中電阻的參數使得buck電路輸出的電壓達到預定穩定值。

本發明的buck變換器電路與現有的buck變換器相比，不使用隔離光耦晶片；不使用基準電壓晶片；在一定程度上降低了電路的成本和體積。另外，本發明的buck變換器還可應用在輸入電壓高於輸出電壓的場合。

附圖說明

此處的附圖被併入說明書中並構成本說明書的一部分，示出了符合本發明的實施例，並與說明書一起用於解釋本發明的原理。

圖1為現有技術的buck變換器電路圖。

圖2為本發明一實施例的buck變換器電路結構示意圖。

圖3為本發明一實施例的buck變換器電路線路圖。

具體實施方式

為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，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更加詳細的描述。

如圖2所示的buck變換器電路結構示意圖，本發明的buck變換器電路包括：直流輸入電源，所述直流輸入電源用於提供輸入電源電壓；buck電路，所述buck電路與直流輸入電源連接，用於對所述直流輸出電源輸出的電源電壓進行變壓；自舉啟動電路，所述自舉啟動電路與所述直流輸入電源連接，用於在電路初始上電時控制pwm控制器的啟動；pwm控制器，所述pwm控制器與自舉啟動電路連接，產生pwm驅動電壓用於控制buck電路的開斷；電壓反饋電路，所述電壓反饋電路與buck電路連接，用於對buck電路輸出的電壓採樣，並將採樣得到的電壓送入pwm控制器；電流反饋電路，所述電流反饋電路與buck電路連接，用於對buck電路中的電感電流採樣，並將採樣得到的電流送入pwm控制器；通過所述pwm控制器接收採樣的電壓和採樣的電感電流，並控制buck電路的開斷，使得buck電路輸出的電壓達到預定穩定值。

如圖3所示的buck變換器電路線路圖，其中，buck電路包含一個開關管q1、一個儲能電感l1、一個續流二極體d1、一個濾波電容cout及一個負載電阻rl。設控制器的地為參考電平，直流輸入電源vin的負極接地，其正極連接開關管q1的漏極，開關管q1的源級連接採樣電阻rs的一端，採樣電阻rs的另一端連接儲能電感l1的一端(即參考電平)，儲能電感l1的另一端連接濾波電容cout的正端，濾波電容cout的另一端接地，續流二極體d1的陽極接地、陰極接參考電平。

其中，自舉啟動電路包含一個限流電阻r1、啟動電容c1和充電二極體d2，輸入電源vin的正端連接限流電阻r1的一端，限流電阻r1的另一端連接啟動電容c1的正極，啟動電容c1的負極接參考點平，充電二極體d2的陽極接濾波電容cout的正極，充電二極體d2的陰極接啟動電容c1的正極，啟動電容c1的正極接pwm控制器u1的vcc端。

其中，電流反饋電路包含一個採樣電阻rs及一個由電阻r2、電容c2組成的濾波電路，採樣電阻rs的一端連接電阻r2的一端，電阻r2的另一端接電容c2，並接入pwm控制器u1的is端，電容c2的另一端接參考電平。

其中，電壓反饋電路包含一個充電二極體d3、一個濾波電容c3和分壓取樣電阻r3及分壓取樣電阻r4，充電二極體d3的陽極接濾波電容cout的正極，充電二極體d3的陰極接濾波電容c3的正極，濾波電容c3的負極接參考電平，濾波電容c3的正極接分壓取樣電阻r3的一端，分壓取樣電阻r3的另一端接另一分壓取樣電阻r4的一端，分壓取樣電阻r4的另一端接參考電平，分壓取樣電阻r3、r4的連接端接入pwm控制器u1的fb端。

本發明的buck變換器電路工作原理：如圖3所示，初始上電時，直流輸出電壓vin通過限流電阻r1對啟動電容c1充電，當達到pwm控制器晶片u1的開啟電壓時，pwm控制器晶片u1將啟動輸出最大佔空比的驅動電壓，從而控制開關管q1導通和關斷，在開關管q1導通時，能量通過開關管傳輸給儲能電感l1，同時一部分能量直接傳輸到輸出端，在開關管q1斷開時，儲能電感l1通過續流續流二極體d1將能量傳輸到輸出端，這時vl(儲能電感l1兩端的電壓)被va(輸出電壓)鉗位，即vl＝va+vd(vd為二極體正嚮導通壓降)，由於pwm控制器晶片u1的參考電壓為儲能電感l1的一端，所以這時儲能電感l1的能量一部分通過充電二極體d2對啟動電容c1充電從而維持pwm控制器晶片u1的工作電流，另一方面，儲能電感l1通過充電二極體d3對濾波電容c3充電，vl＝vb+vd(vb為電壓取樣端的電壓)，可知va＝vb，實際取樣端的電壓和輸出電壓相等，vb經分壓取樣電阻r3、r4分壓後給pwm控制電路誤差放大器的反饋端，電阻r5、電容c4提供零極點補償。rs為電流取樣電阻，通過電阻r2、電容c2組成的rc濾波電路後送給pwm控制電路。pwm控制器通過對採樣電流和採樣電壓比較後調節佔空比從而使輸出電壓穩定。

本發明的buck變換器電路與現有的buck變換器相比，不使用隔離光耦晶片；不使用基準電壓晶片；在一定程度上降低了電路的成本和體積。另外，本發明的buck變換器還可應用在輸入電壓高於輸出電壓的場合。

以上所述，僅為本發明的最優具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。