CN105141129A - 一种宽范围直流电压转换电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽范围直流电压转换电路，包括输入滤波电路、欠压锁定设置电路、软启动设置电路、工作频率设置电路、电压转换控制电路、输出电压设置电路、开关控制电路和输出滤波电路；直流输入分别与输入滤波电路、欠压锁定设置电路、电压转换控制电路连接，输入滤波电路通过欠压锁定设置电路与电压转换控制电路连接，电压转换控制电路分别与软启动设置电路、工作频率设置电路、输出电压设置电路、开关控制电路和输出滤波电路连接。本电路可在供电***输入电压不稳定的条件下为后续负载提供稳定的工作电压，可大幅降低过压浪涌、欠压浪涌、尖峰电压对设备造成的损坏。

Description

一种宽范围直流电压转换电路

技术领域

本发明涉及电源转换电路，特别涉及一种宽范围直流电压转换电路,应用于北斗卫星导航***。

背景技术

目前，伴随我国北斗卫星***的日益完善，针对北斗卫星***设计的小型导航设备市场也逐步扩展开来，所应用的场合也越来越多。公司所设计制造的抗干扰天线多用于空军的某些飞行项目中，由于高空高速飞行，振动力比较大，各种设备集合在一个舱内，电磁环境也比较复杂，造成供电***的输出电压经常出现不稳定的状态，过压浪涌、欠压浪涌、尖峰电压伴随而来，采用常规的DC/DC电源转换模块，其输入直流电压范围大约为9V至42V，按照GJB181-1986中规定的机载设备供电特性指标要求，其中产品设计需要可以经受住80V/50mS的过压浪涌、8V/50mS的欠压浪涌和600V/10uS的尖峰电压，该指标容易超出常规DC/DC电源转换模块的正常工作电压范围，造成电源转换单元损坏或者后续电路工作不稳定，进而影响到整个产品的技术指标。如果在常规的DC/DC电源转换模块前端添加相应的过压浪涌、欠压浪涌和尖峰电压保护电路，会大大提高产品的设计成本，航天级保护电路的价格大约为5千元，并增加了产品的体积和重量，不利于小型化产品的设计需求，并增加了产品设计的复杂程度，不利于产品的设计生产和扩展应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，针对常规的电源转换设计容易超出电源转换单元的正常工作电压范围，造成电源转换单元损坏或者后续设备工作不稳定等问题，特别提供一种宽范围直流电压转换电路。

本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种宽范围直流电压转换电路，其特征在于：包括输入滤波电路、欠压锁定设置电路、软启动设置电路、工作频率设置电路、电压转换控制电路、输出电压设置电路、开关控制电路和输出滤波电路；所述直流输入分别与输入滤波电路、欠压锁定设置电路、电压转换控制电路连接，所述的输入滤波电路通过欠压锁定设置电路与电压转换控制电路连接，所述电压转换控制电路分别与软启动设置电路、工作频率设置电路、输出电压设置电路、开关控制电路和输出滤波电路连接。

本发明的有益效果为：允许较宽的输入电压范围，输入直流电压可长时间稳定在6V至100V之间，可以经受住80V/50mS的过压浪涌、8V/50mS的欠压浪涌和600V/10uS的尖峰电压的机载供电特性指标要求，保证设备在输入电压不稳定的情况下依然能正常工作，为电源后续负载电路提供稳定可靠的工作电压。采用开关式电源转换控制芯片U1，输出电压可以稳定在1.215V至80V之间，所需***元器件较少，省去过压浪涌、欠压浪涌和尖峰电压保护电路的辅助保护设计，并且免去了相关保护电路存在的启动时间问题，大大的降低了设计成本，简化了产品的设计复杂程度，设计调试容易，提高了产品的扩展性应用能力和市场竞争力，可广泛应用于输入电压不稳定的供电转换设备中，能在输入电压不稳定的状态下提供稳定的输出电压，可大幅降低过压浪涌、欠压浪涌和尖峰电压对设备造成的损坏。

附图说明

图1为本发明的电路连接框图；

图2为本发明的电路原理图。

具体实施方式

如图1、图2所示，宽范围直流电压转换电路，包括设置在电路前端的输入滤波电路、欠压锁定设置电路、软启动设置电路、工作频率设置电路、电压转换控制电路、输出电压设置电路、开关控制电路和输出滤波电路。

电路连接为：直流输入分别与输入滤波电路、欠压锁定设置电路、电压转换控制电路连接，输入滤波电路通过欠压锁定设置电路与电压转换控制电路连接，电压转换控制电路分别与软启动设置电路、工作频率设置电路、输出电压设置电路、开关控制电路和输出滤波电路连接。

具体电路连接为：直流输入的正极分别与电容C1的一端、电阻R1的一端、电阻R3的一端、芯片U1的vin脚及N沟道MOS管M1的漏极连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2的一端、芯片U1的uvol脚连接，R3的另一端接芯片U1的en脚，电阻R4的一端接芯片U1的rt脚，电容C2的一端接芯片U1的ramp脚，电容C3的一端接芯片U1的ss脚，电容C4的一端分别与电容C5的一端、芯片U1的comp脚连接，电容C5的另一端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端分别与电容C4的另一端、芯片U1的fb脚和vout脚、电阻R6的两端、电阻R7的一端、电容C8的一端、电感L1的一端、直流输出的正极连接，N沟道MOS管M1的栅极接芯片U1的ho脚，源极分别与芯片U1的sw脚、N沟道MOS管M2的漏极、电感L1的另一端、电容C7的一端连接，N沟道MOS管M2的栅极接芯片U1的lo脚，源极分别与芯片U1的cs脚、电阻R8的一端连接，电容C7的另一端分别与肖特基二极管D1的负极、芯片U1的hb脚连接，肖特基二极管D1的正极分别与芯片U1的vcc脚、电容C6的一端连接；直流输入的负极、直流输出的负极、电容C1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R4的另一端、电容C2的另一端、电容C3的另一端、电阻R7的另一端、电阻R8的另一端、电容C6的另一端、电容C8的另一端及芯片U1的agnd脚、pgnd脚、csg脚、demb脚均接地。

其中C1为输入滤波电容，构成输入滤波电路，为后续工作电路提供较为稳定的工作电压；电阻R1、电阻R2和芯片U1的uvol引脚构成欠压锁定设置电路，通过调节电阻R1和电阻R2的阻值来设定欠压锁定值；电容C3和芯片U1的ss引脚构成软启动设置电路，通过改变C3的容值来调节软启动时间的长短；电阻R4和芯片U1的rt引脚构成工作频率设置电路，通过改变R4的阻值来调节开关电源工作频率；芯片U1为电压转换电路的核心控制组件，采用型号为LM5116的电压转换控制芯片来设定各种控制信号，配合***电路来实现期望的各种设定值；电阻R6、电阻R7、电容C4和芯片U1的fb引脚构成输出电压设置电路，通过改变电阻R6和电阻R7的阻值来设定输出电压值，C4为滤波电容，减小信号干扰，以提供稳定的输出电压；N沟道MOS管M1、M2及其周边组件构成开关控制电路，该N沟道MOS管M2的型号需根据设备的工作电压、工作电流范围和输出电压、输出电流范围来确定，本实施例采用的N沟道MOS管M2型号为BSC190N15NS3；电感L1和电容C8构成输出滤波电路，为后续负载提供稳定的工作电压。

Claims (3)

1.一种宽范围直流电压转换电路，其特征在于：包括输入滤波电路、欠压锁定设置电路、软启动设置电路、工作频率设置电路、电压转换控制电路、输出电压设置电路、开关控制电路和输出滤波电路；所述直流输入分别与输入滤波电路、欠压锁定设置电路、电压转换控制电路连接，所述输入滤波电路通过欠压锁定设置电路与电压转换控制电路连接，所述电压转换控制电路分别与软启动设置电路、工作频率设置电路、输出电压设置电路、开关控制电路和输出滤波电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种宽范围直流电压转换电路，其特征在于：具体电路连接为，直流输入的正极分别与电容C1、电阻R1、电阻R3的一端、芯片U1的vin脚及N沟道MOS管M1的漏极连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2的一端、芯片U1的uvol脚连接，电阻R3的另一端接芯片U1的en脚，电阻R4的一端接芯片U1的rt脚，电容C2的一端接芯片U1的ramp脚，电容C3的一端接芯片U1的ss脚，电容C4的一端分别与电容C5的一端、芯片U1的comp脚连接，电容C5的另一端通过电阻R5分别与电容C4的另一端、芯片U1的fb脚和vout脚、电阻R6的两端、电阻R7的一端、电容C8的一端、电感L1的一端连接并作为直流输出的正极，N沟道MOS管M1的栅极接芯片U1的ho脚，源极分别与芯片U1的sw脚、N沟道MOS管M2的漏极、电感L1的另一端、电容C7的一端连接，N沟道MOS管M2的栅极接芯片U1的lo脚，源极分别与芯片U1的cs脚、电阻R8的一端连接，电容C7的另一端分别与肖特基二极管D1的负极、芯片U1的hb脚连接，肖特基二极管D1的正极分别与芯片U1的vcc脚、电容C6的一端连接；直流输入的负极、直流输出的负极、电容C1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R4的另一端、电容C2的另一端、电容C3的另一端、电阻R7的另一端、电阻R8的另一端、电容C6的另一端、电容C8的另一端及芯片U1的agnd脚、pgnd脚、csg脚、demb脚均接地。

3.根据权利要求2所述的一种宽范围直流电压转换电路，其特征在于：芯片U1采用型号为LM5116的电压转换控制芯片。