[發(fā)明專利]采用同步降壓模式的低電壓大電流直流轉(zhuǎn)換電路及實(shí)現(xiàn)方法

在審

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• 申請日: 2014-12-21
• 公開（公告）號: CN104467412A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡玉亭
• 申請（專利權(quán)）人: 天津七六四通信導(dǎo)航技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10
• 代理公司: 天津中環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 12105
• 代理人: 胡京生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采用同步降壓模式的低電壓大電流直流轉(zhuǎn)換電路及實(shí)現(xiàn)方法，用于滿足要求輸出電壓低、輸出電流大的小型化電源轉(zhuǎn)換電路的產(chǎn)品。

背景技術(shù)

????目前，由于軟件技術(shù)的進(jìn)步和硬件功能的日益強(qiáng)大以及對產(chǎn)品小型化的要求，使數(shù)字電路中的DSP、ARM和FPGA等芯片的工作負(fù)荷力越來越大，因此對其供電電源的負(fù)載能力也有越來越高的要求，很多種單一的電源轉(zhuǎn)換電路無法滿足其正常工作所需要的低電壓大電流指標(biāo)要求。現(xiàn)有技術(shù)所采用的應(yīng)對方法是采用多路電源轉(zhuǎn)換電路，分別對不同集成電路進(jìn)行單獨(dú)供電，或者應(yīng)用大功率隔離式電源轉(zhuǎn)換模塊對應(yīng)用電路進(jìn)行供電，采用多路電源轉(zhuǎn)換電路單獨(dú)供電，成倍的提高了設(shè)計(jì)成本，并成倍的增加了印制板使用面積，提高了設(shè)計(jì)難度和后期的生產(chǎn)調(diào)試；采用大功率隔離式電源轉(zhuǎn)換模塊，由于其電壓轉(zhuǎn)換效率較低，效率最高只能達(dá)到80%，對散熱條件要求較高，需要添加相應(yīng)的散熱設(shè)備，使產(chǎn)品體積增大，由于較多的熱量損耗也降低了產(chǎn)品的可靠性，而且輸出電壓伴隨負(fù)載電流的變動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)，輸出紋波大約為100mv左右，負(fù)載調(diào)整率不超過5%，影響后續(xù)負(fù)載電路的正常穩(wěn)定工作。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種采用同步降壓模式的低電壓大電流直流轉(zhuǎn)換電路及方法，輸入電壓范圍為4.5V至17V，采用同步降壓模式工作的電源轉(zhuǎn)換器，輸出電流可達(dá)8A，可調(diào)輸入欠壓鎖定，該直流轉(zhuǎn)換電路體積小、轉(zhuǎn)換效率高，輸出紋波可控制在10mV左右，可為數(shù)字電路提供穩(wěn)定的1.2V或者3.3V等供電電壓，以滿足其低電壓、大電流的工作需要。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采取的技術(shù)方案是：一種采用同步降壓模式的低電壓大電流直流轉(zhuǎn)換電路及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：包括設(shè)置在電路前端的濾波電路及欠壓鎖定設(shè)置電路、電壓轉(zhuǎn)換電路、工作頻率設(shè)置電路、誤差放大電路、輸出電壓設(shè)置電路、輸出濾波電路，輸入電源與所述濾波電路連接，濾波電路通過欠壓鎖定設(shè)置電路分別與電壓轉(zhuǎn)換電路、工作頻率設(shè)置電路、輸出電壓設(shè)置電路、誤差放大電路連接，所述誤差放大電路通過輸出濾波電路與后續(xù)的負(fù)載電路連接。

具體電路連接為：直流輸入正分別連接電容C1和電阻R1的一端及電源芯片U1的4腳、5腳、6腳，直流輸入負(fù)分別連接電容C1的另一端和電阻R2的一端及地，電阻R1的另一端與電阻R2的另一端相連并接電源芯片U1的10腳，電源芯片U1的2腳、3腳、15腳接地，1腳通過電阻R3接地，8腳依次通過電阻R4、電容C2接地，7腳通過電阻R5接地，11腳、12腳接電感L1的一端，電感L1的另一端接電阻R6和電容C3的一端并輸出直流正，電阻R6的另一端接電源芯片U1的7腳，電容C3的另一端接地并輸出直流負(fù)。

實(shí)現(xiàn)方法為：

電容C1作為電路前端的濾波電路，為后續(xù)電路工作提供穩(wěn)定的輸入電壓；電源芯片U1作為電源轉(zhuǎn)換的主控芯片為其他電路提供輸入欠壓鎖定基準(zhǔn)信號、輸出電壓基準(zhǔn)信號、工作頻率基準(zhǔn)信號和誤差校準(zhǔn)信號，是該電壓轉(zhuǎn)換電路的核心組件，通過同步降壓模式改變4.5V至17V輸入電壓的工作頻率并產(chǎn)生輸出電壓基準(zhǔn)信號，配合工作頻率設(shè)定電路和輸出電壓箝位電路以實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換功能，其較高的開關(guān)工作頻率可實(shí)現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)換效率和高達(dá)8A的輸出電路；電阻R1、電阻R2和電源芯片U1的第10引腳構(gòu)成輸入欠壓鎖定設(shè)置電路，通過調(diào)節(jié)電阻R1和電阻R2的比值大小來設(shè)定輸入欠壓鎖定的臨界值；電阻R3和U1的第1腳構(gòu)成工作頻率設(shè)置電路，通過調(diào)節(jié)電阻R3的阻值來改變電源的工作頻率，以適應(yīng)不同工作場合的電源工作頻率需求，配合電源芯片U1開關(guān)控制功能來進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換功能；電阻R4、電容C2和U1的第8引腳構(gòu)成誤差放大電路，用來確定誤差放大器的增益和頻響，確保電源轉(zhuǎn)換電路正常穩(wěn)定工作；電阻R5、R6和U1的第7引腳構(gòu)成輸出電壓設(shè)置電路，由U1的第7引腳提供基準(zhǔn)電壓信號，通過調(diào)節(jié)電阻R5和電阻R6的比值來設(shè)置輸出電壓值；電感L1和電容C3構(gòu)成輸出濾波電路，通過合適的配比可將輸出電壓紋波控制在10mV左右，為后續(xù)負(fù)載電路提供穩(wěn)定的1.2V或者3.3V工作電壓。