CN104716832A - 一种开关稳压电源 - Google Patents

Abstract

本发明属于电源领域，提供了一种开关稳压电源，通过分立电子元件组成开关型DC-DC稳压器电源，提供宽输入的电压范围，整体电路的工作状态根据输入电压自动调整，输出电压稳定且可通过调整元件参数设定，输出电流由输入端和电路元件决定，可选用大电流器件提高电路耐电流能力，电路的反馈环节设计简单可靠，并且由于没有使用集成芯片，避免了使用集成芯片电路的电压，电流参数基本固定的局面。

Description

一种开关稳压电源

技术领域

本发明属于电源领域，尤其涉及一种开关电源。

背景技术

众所周知，任何电子***都需要使用电源，而目前大多数电子产品都采用DC/DC芯片或是低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)作为电源，以产生恒定电压源供电子***使用。

目前多采用DC/DC芯片或LDO芯片，例如三端稳压78系列或开关型DC-DC稳压芯片，但是在实际使用过程中，78系列的芯片如7812的输入电压范围为15V～17V，最大不超过35V，输出电流不超过1A，其他常用芯片如LM2575-12输入电压范围为15V～40V，输出电流典型值1A，最大不超过3A，因此采用这些芯片的稳压电源输入电压范围窄，也使输出电流受到了芯片本身的限制。

发明内容

本发明提供了一种开关稳压电源，旨在解决现有技术中稳压电源输入电压范围窄同时输出电流受到限制的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

本发明实施例一种开关稳压电源，包括：滤波电路、第一开关电路、储能滤波电路、电压反馈电路以及自激振荡电路；

所述滤波电路的输入端为所述开关稳压电源的输入电压端，输出端连接所述第一开关电路的输入端，用于对输入电压进行滤波；

所述第一开关电路的输出端与所述储能滤波电路的输入端连接，用于在闭合时将输入电压输送给所述储能滤波电路；

所述储能滤波电路的输出端为所述开关稳压电源的输出端，用于对输入电压进行储能滤波后输出；

所述电压反馈电路的输入端与所述储能滤波电路的输出端连接，输出端与所述自激振荡电路的输入端连接，用于采集所述储能滤波电路输出的电压并反馈给所述自激振荡电路；

所述自激振荡电路的输出端与所述第一开关电路的控制端连接，用于根据所述电压反馈电路反馈的电压值控制所述第一开关电路周期性的闭合或断开以输出稳定的电压。

所述自激振荡电路包括第二开关电路和第三开关电路；

所述第二开关电路的控制端与所述电压反馈电路的输出端连接，所述第二开关电路在所述电压反馈电路采集的电压值超过预设电压值时导通，在所述电压反馈电路采集的电压值未超过预设电压值时关闭；

所述第三开关电路的输入端为所述开关稳压电源的电压输入端，控制端与所述第二开关电路的输出端连接，输出端与所述第一开关电路的控制端连接，所述第一开关电路在所述第二开关电路导通时控制所述第一开关电路关闭，在所述第二开关电路关闭时控制所述第一开关电路导通。

所述自激振荡电路还包括吸收网络电路和频率调整电路；

所述吸收网络电路的输入端连接所述第二开关电路的输出端，输出端连接所述第三开关电路的输入端，用于吸收尖峰电压；

所述频率调整电路的输入端连接所述吸收网络电路的输出端，输出端连接所述第一开关电路的输出端，用于调整所述自激振荡电路的振荡频率。

所述滤波电路包括第三电解电容，所述第三电解电容的正极为所述滤波电路的输入端，负极接地。

所述第一开关电路包括第一稳压管、第一场效应管和第一电阻，所述第一场效应管的源极为所述第一开关电路的输入端，所述第一场效应管的漏极为所述第一开关电路的输出端，所述第一场效应管的栅极为所述第一开关电路的控制端，所述第一稳压管的阳极连接所述第一场效应管的栅极以及所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端接地。

所述储能滤波电路包括第一电感、第二二极管和第二电解电容，所述第一电感的第一端为所述储能滤波电路的输入端，所述第二二极管的阴极连接所述第一电感的第一端，所述第一电感的第二端连接所述第二电解电容的正极，所述第二电解电容的负极接地，所述第一电感的第二端为所述储能滤波电路的输出端。

所述电压反馈电路包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的第一端为所述电压反馈电路的输入端，所述第三电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端接地，所述第三电阻的第二端为所述电压反馈电路的输出端。

所述第二开关电路包括第三三极管、第二电阻以及第三稳压管，所述第三开关电路包括第一三极管，所述第三三极管的基极为所述第二开关电路的控制端，所述第三三极管的发射极连接所述第二电阻的第一端和所述第三稳压管的阴极，所述第三稳压管的阳极接地，所述第二电阻的第二端连接所述储能滤波电路的输出端，所述第三三极管的集电极为所述第二开关电路的输出端，所述第一三极管的基极为所述第三开关电路的控制端，所述第一三极管的集电极为所述第三开关电路的输出端，所述第一三极管的发射极为所述第三开关电路的输入端。

所述吸收网络电路包括第五电阻和第四电容，所述频率调整电路包括第一电容，所述第五电阻的第一端连接所述第四电容的第一端和所述第二开关电路的输出端，所述第五电阻的第二端连接所述第四电容的第二端、第一电容的第一端以及所述第三开关电路的控制端，所述第一电容的第二端连接所述第一开关电路的输出端。

本发明实施例提供一种开关稳压电源，通过分立电子元件组成开关型DC-DC稳压器电源，提供宽输入的电压范围，整体电路的工作状态根据输入电压自动调整，输出电压稳定且可通过调整元件参数设定，输出电流由输入端和电路元件决定，可选用大电流器件提高电路耐电流能力，电路的反馈环节设计简单可靠，并且由于没有使用集成芯片，避免了使用集成芯片电路的电压，电流参数基本固定的局面。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种开关稳压电源的实施例示意图；

图2是本发明实施例提供的一种开关稳压电源的另一实施例示意图；

图3是本发明实施例提供的一种开关稳压电源的另一个实施例的电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

图1示出了本发明实施例提供的一种开关稳压电源的示意结构图，为了便于说明，仅列出与本发明实施例相关的部分，详述如下：

作为本发明实施例提供一种开关稳压电源的一个实施例，包括：

包括：滤波电路101、第一开关电路102、储能滤波电路103、电压反馈电路104以及自激振荡电路105；

所述滤波电路101的输入端为所述开关稳压电源的输入电压端，输出端连接所述第一开关电路102的输入端，用于对输入电压进行滤波；

所述第一开关电路102的输出端与所述储能滤波电路103的输入端连接，用于在闭合时将输入电压输送给所述储能滤波电路103；

所述储能滤波电路103的输出端为所述开关稳压电源的输出端，用于对输入电压进行储能滤波后输出；

所述电压反馈电路104的输入端与所述储能滤波电路103的输出端连接，输出端与所述自激振荡电路105的输入端连接，用于采集所述储能滤波电路103输出的电压并反馈给所述自激振荡电路105；

所述自激振荡电路105的输出端与所述第一开关电路102的控制端连接，用于根据所述电压反馈电路104反馈的电压值控制所述第一开关电路102周期性的闭合或断开以输出稳定的电压。

所述滤波电路101可以采用电容、电感或电容和电感组成的滤波结构，用于对输入电压进行滤波。

所述第一开关电路102可以采用电子开关、开关芯片、场效应管或三极管等接收控制信号导通或关闭的开关元件。

所述储能滤波电路103可以采用电感或电感与电容的组合或电感、电容与二极管的组合等电路结构，用于对输入电压进行储能滤波后输出。

所述电压反馈电路104可以采用电阻串联或者电容进行电压，用于采集所述储能滤波电路输出的电压并反馈给所述自激振荡电路。

所述自激振荡电路105根据所述电压反馈电路反馈的电压值开始自激震荡，控制第一开关电路102一直工作在闭合或断开的状态，以达到稳定输出电压的目的。

本发明实施例还提供一种开关稳压电源的另一个实施例，请参阅图2，

所述自激振荡电路105包括第二开关电路106和第三开关电路107；

所述第二开关电路106的控制端与所述电压反馈电路104的输出端连接，所述第二开关电路106在所述电压反馈电路104采集的电压值超过预设电压值时导通，在所述电压反馈电路采集104的电压值未超过预设电压值时关闭；

所述第三开关电路107的输入端为所述开关稳压电源的电压输入端，控制端与所述第二开关电路106的输出端连接，输出端与所述第一开关电路102的控制端连接，所述第一开关电路102在所述第二开关电路106导通时控制所述第一开关电路102关闭，在所述第二开关电路106关闭时控制所述第一开关电路102导通。

所述第二开关电路106和第三开关电路107可以采用电子开关、开关芯片、场效应管或三极管等接收控制信号导通或关闭的开关元件。

根据电压反馈电路104反馈的电压控制第二开关电路106和第三开关电路107的导通或断开以控制第一开关电路的闭合或断开来实现自激振荡。

所述自激振荡电路105还包括吸收网络电路108和频率调整电路109；

所述吸收网络电路108的输入端连接所述第二开关电路106的输出端，输出端连接所述第三开关电路107的输入端，用于吸收尖峰电压；

所述频率调整电路109的输入端连接所述吸收网络电路108的输出端，输出端连接所述第一开关电路102的输出端，用于调整所述自激振荡电路105的振荡频率。

所述吸收网络电路108可以采用电容和电阻并联来吸收尖峰电压，所述频率调整电路109可以通过电容来调整电路振荡频率。

本发明实施例还提供一种开关稳压电源的另一个实施例，请参阅图3，

所述滤波电路101包括第三电解电容C3，所述第三电解电容C3的正极为所述滤波电路101的输入端，负极接地。

所述第一开关电路102包括第一稳压管D1、第一场效应管Q2和第一电阻R1，所述第一场效应管Q2的源极为所述第一开关电路102的输入端，所述第一场效应管Q2的漏极为所述第一开关电路102的输出端，所述第一场效应管Q2的栅极为所述第一开关电路102的控制端，所述第一稳压管D1的阳极连接所述第一场效应管Q2的栅极以及所述第一电阻R1的第一端，所述第一电阻R1的第二端接地。

所述储能滤波电路103包括第一电感L1、第二二极管D2和第二电解电容C2，所述第一电感L1的第一端为所述储能滤波电路103的输入端，所述第二二极管D2的阴极连接所述第一电感L1的第一端，所述第一电感L1的第二端连接所述第二电解电容C2的正极，所述第二电解电容C2的负极接地，所述第一电感L1的第二端为所述储能滤波电路103的输出端。

所述电压反馈电路104包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3的第一端为所述电压反馈电路104的输入端，所述第三电阻R3的第二端连接所述第四电阻R4的第一端，所述第四电阻R4的第二端接地，所述第三电阻R3的第二端为所述电压反馈电路104的输出端。

所述自激振荡电路105包括第二开关电路106和第三开关电路107，所述第二开关电路106包括第三三极管Q3、第二电阻R2以及第三稳压管D3，所述第三开关电路107包括第一三极管Q1，所述第三三极管Q3的基极为所述第二开关电路106的控制端，所述第三三极管Q3的发射极连接所述第二电阻R2的第一端和所述第三稳压管D3的阴极，所述第三稳压管D3的阳极接地，所述第二电阻R2的第二端连接所述储能滤波电路103的输出端，所述第三三极管Q3的集电极为所述第二开关电路106的输出端，所述第一三极管Q1的基极为所述第三开关电路107的控制端，所述第一三极管Q1的集电极为所述第三开关电路107的输出端，所述第一三极管Q1的发射极为所述第三开关电路107的输入端。

所述自激振荡电路105还包括吸收网络电路108和频率调整电路109，所述吸收网络电路108包括第五电阻R5和第四电容C4，所述频率调整电路109包括第一电容C1，所述第五电阻R5的第一端连接所述第四电容C4的第一端和所述第二开关电路106的输出端，所述第五电阻R5的第二端连接所述第四电容C4的第二端、第一电容C1的第一端以及所述第三开关电路107的控制端，所述第一电容C1的第二端连接所述第一开关电路102的输出端。

下面介绍本发明实施例具体电路的工作原理：本发明实施例使用分立电子元件组成开关型DC-DC降压器，第一二极管D1保护第一场效应管Q2栅源极之间的电压不超过-12V而损坏，第一电感L1和第一电容C1决定电路震荡频率，第一电阻R3、第四电阻R4和第三稳压管D3决定输出电压，当负载一定时，输入电压降低，开关频率就跟着降低，第三三极管Q3、第五电阻R5、第四电容C4组成的吸收网络，第一三极管Q1组成正反馈电路，为电路能自激振荡提供条件，输入电压时，第一场效应管Q2开通依靠第一稳压管D1和第一电阻R1提供偏置电压，截止靠第一三极管Q1的通断使第一场栅极电位发生变化，第一电感L1和第二二极管组成的BUCK电路在未经过C2电容前是矩形波，该矩形波通过正反馈网络控制第一三极管Q1，组成自激震荡电路，第一电容C1连接斩波输出和反馈环节，对电路震荡频率起到稳定作用；第三电阻R3和第四电阻R4的比值决定输出电压，当第四电阻R4上的电压高于第三稳压管的电压和第三三极管的基极和发射极之间的电压值和时，第三三极管Q3才能导通以启动正反馈电路，由于第三三极管Q3导通通过集电极在第一二极管Q1的基极上加上电压使第一二极管Q1导通，由于第一二极管Q1的输入端连接输入电压端，当第一二极管Q1导通时会使第二二极管Q2栅极的电位上升而截至，由于第二二极管Q2的截止使第二二极管Q2输出的电压变低，第四电阻R4采集的电压变低使第三三极管Q3截至，第三三极管Q3截至停止向第一三极管Q1的基极提供电压，导致第一三极管Q1截止，由于第一电阻R1的作用，又使第二场效应管Q2导通，因此电路进入自激震荡，周而复始的使第二场效应管Q2处于闭合或断开的状态，从而达到稳定输出电压的目的。当输入电压等于或低于12V时，Q2就完全导通，输入端直通到输出端，直接输出输入电压值。

本发明实施例提供一种开关稳压电源，通过分立电子元件组成开关型DC-DC稳压器电源，提供宽输入的电压范围，整体电路的工作状态根据输入电压自动调整，输出电压稳定且可通过调整元件参数设定，输出电流由输入端和电路元件决定，可选用大电流器件提高电路耐电流能力，电路的反馈环节设计简单可靠，并且由于没有使用集成芯片，避免了使用集成芯片电路的电压，电流参数基本固定的局面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种开关稳压电源，其特征在于，包括：滤波电路、第一开关电路、储能滤波电路、电压反馈电路以及自激振荡电路；

所述滤波电路的输入端为所述开关稳压电源的输入电压端，输出端连接所述第一开关电路的输入端，用于对输入电压进行滤波；

所述第一开关电路的输出端与所述储能滤波电路的输入端连接，用于在闭合时将输入电压输送给所述储能滤波电路；

所述储能滤波电路的输出端为所述开关稳压电源的输出端，用于对输入电压进行储能滤波后输出；

所述电压反馈电路的输入端与所述储能滤波电路的输出端连接，输出端与所述自激振荡电路的输入端连接，用于采集所述储能滤波电路输出的电压并反馈给所述自激振荡电路；

所述自激振荡电路的输出端与所述第一开关电路的控制端连接，用于根据所述电压反馈电路反馈的电压值控制所述第一开关电路周期性的闭合或断开以输出稳定的电压。

2.如权利要求1所述的开关稳压电源，其特征在于，所述自激振荡电路包括第二开关电路和第三开关电路；

所述第二开关电路的控制端与所述电压反馈电路的输出端连接，所述第二开关电路在所述电压反馈电路采集的电压值超过预设电压值时导通，在所述电压反馈电路采集的电压值未超过预设电压值时关闭；

所述第三开关电路的输入端为所述开关稳压电源的电压输入端，控制端与所述第二开关电路的输出端连接，输出端与所述第一开关电路的控制端连接，所述第一开关电路在所述第二开关电路导通时控制所述第一开关电路关闭，在所述第二开关电路关闭时控制所述第一开关电路导通。

3.如权利要求2所述的开关稳压电源，其特征在于，所述自激振荡电路还包括吸收网络电路和频率调整电路；

所述吸收网络电路的输入端连接所述第二开关电路的输出端，输出端连接所述第三开关电路的输入端，用于吸收尖峰电压；

所述频率调整电路的输入端连接所述吸收网络电路的输出端，输出端连接所述第一开关电路的输出端，用于调整所述自激振荡电路的振荡频率。

4.如权利要求1所述的开关稳压电源，其特征在于，所述滤波电路包括第三电解电容，所述第三电解电容的正极为所述滤波电路的输入端，负极接地。

5.如权利要求1所述的开关稳压电源，其特征在于，所述第一开关电路包括第一稳压管、第一场效应管和第一电阻，所述第一场效应管的源极为所述第一开关电路的输入端，所述第一场效应管的漏极为所述第一开关电路的输出端，所述第一场效应管的栅极为所述第一开关电路的控制端，所述第一稳压管的阳极连接所述第一场效应管的栅极以及所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端接地。

6.如权利要求1所述的开关稳压电源，其特征在于，所述储能滤波电路包括第一电感、第二二极管和第二电解电容，所述第一电感的第一端为所述储能滤波电路的输入端，所述第二二极管的阴极连接所述第一电感的第一端，所述第一电感的第二端连接所述第二电解电容的正极，所述第二电解电容的负极接地，所述第一电感的第二端为所述储能滤波电路的输出端。

7.如权利要求1所述的开关稳压电源，其特征在于，所述电压反馈电路包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的第一端为所述电压反馈电路的输入端，所述第三电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端接地，所述第三电阻的第二端为所述电压反馈电路的输出端。

8.如权利要求2所述的开关稳压电源，其特征在于，所述第二开关电路包括第三三极管、第二电阻以及第三稳压管，所述第三开关电路包括第一三极管，所述第三三极管的基极为所述第二开关电路的控制端，所述第三三极管的发射极连接所述第二电阻的第一端和所述第三稳压管的阴极，所述第三稳压管的阳极接地，所述第二电阻的第二端连接所述储能滤波电路的输出端，所述第三三极管的集电极为所述第二开关电路的输出端，所述第一三极管的基极为所述第三开关电路的控制端，所述第一三极管的集电极为所述第三开关电路的输出端，所述第一三极管的发射极为所述第三开关电路的输入端。

9.如权利要求3所述的开关稳压电源，其特征在于，所述吸收网络电路包括第五电阻和第四电容，所述频率调整电路包括第一电容，所述第五电阻的第一端连接所述第四电容的第一端和所述第二开关电路的输出端，所述第五电阻的第二端连接所述第四电容的第二端、第一电容的第一端以及所述第三开关电路的控制端，所述第一电容的第二端连接所述第一开关电路的输出端。