CN107171553A - 一种buck变换器电路 - Google Patents

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师磊
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Abstract

本发明涉及一种BUCK变换器电路，属于电子产品技术领域，其包括：直流输入电源，用以提供输入电源电压；BUCK电路，对直流输入电源电压进行变换；自举启动电路，用以初始上电时对控制器进行启动；PWM控制器，用以产生PWM控制信号驱动主电路；电流反馈电路，用以对电路中的电流进行取样，送入PWM控制器；电压反馈电路，用以对输出电压进行采样，送入PWM控制器；通过所述PWM控制器接收采样的电压和采样的电感电流，并控制BUCK电路的开断，使得BUCK电路输出的电压达到预定稳定值。本发明的BUCK变换器电路与现有的BUCK变换器相比，不使用隔离光耦芯片；不使用基准电压芯片；在一定程度上降低了电路的成本和体积。

Description

一种BUCK变换器电路
技术领域
本发明属于电子产品技术领域，尤其涉及一种对开舱门设计方法。
背景技术
在计算机、通讯、工业控制、仪器仪表、医疗设备等领域,应用BUCK(降压)变换器电路设计的从高压直流变换到低压直流的开关电源的应用已经非常广泛。特别是作为一些大功率电源的辅助电源方面，大部分都是采用BUCK电路。然而由于BUCK电路驱动地相对于输出地是浮动的，现有技术中电压采样需要通过一个隔离光耦和一个电压基准组合传输到电路控制芯片。
如图1所示的现有BUCK变换器电路包括:直流输入电源用以提供输入电源电压；BUCK电路，对输入电源电压进行变换；自举启动电路，用以初始上电时对控制器进行启动；PWM控制电路，用以产生PWM驱动电压；电流反馈电路，用以对电路中的电流进行取样，送入PWM控制器；电压反馈电路，用以对输出电压进行采样，送入PWM控制器；不过现有的电压反馈电路由隔离光耦和电压基准等组成，但是这种形式的电压反馈电路的主要缺点是由于使用了隔离光耦和电压基准，造成结构复杂、成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种BUCK变换器电路，旨在降低现有BUCK电路的复杂度，减低成本。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种BUCK变换器电路，其包括
直流输入电源，所述直流输入电源用于提供输入的电源电压；
BUCK电路，所述BUCK电路与直流输入电源连接，用于对所述直流输出电源电压进行变压；
自举启动电路，所述自举启动电路与所述直流输入电源连接，用于启动PWM控制器；
PWM控制器，所述PWM控制器与自举启动电路连接，用于控制BUCK电路的开断；
电压反馈电路，所述电压反馈电路与BUCK电路连接，用于对BUCK电路输出的电压采样；
电流反馈电路，所述电流反馈电路与BUCK电路连接，用于对BUCK电路中的电感电流采样；
通过所述PWM控制器接收采样的电压和采样的电感电流，并控制BUCK电路的开断，使得BUCK电路输出的电压达到预定稳定值。
进一步的，所述BUCK电路包括开关管Q1、储能电感L1、续流二极管D1、滤波电容Cout及负载电阻RL，设控制器的地为参考电平，直流输入电源VIN的负极接地，其正极连接开关管Q1的漏极，开关管Q1的源级连接采样电阻Rs的一端，采样电阻Rs的另一端连接储能电感L1的一端，储能电感L1的另一端连接滤波电容Cout的正端，滤波电容Cout的另一端接地，续流二极管D1的阳极接地、阴极接参考电平。
进一步的，所述电压反馈电路包括充电二极管D3、分压取样电阻R3和分压取样电阻R4以及滤波电容C3，充电二极管D3的正极与BUCK电路的输出电压连接，充电二极管D3的负极分别与分压取样电阻R3和滤波电容C3连接，分压取样电阻R3另一端分别与分压取样电阻R4和PWM控制器的电压反馈端连接，分压取样电阻R3和滤波电容C3连接且连接于BUCK电路的储能电感L1与续流二极管D1的连接端。
进一步的，所示分压取样电阻R3和分压取样电阻R4用于分压取样。
进一步的，所述自举启动电路包括限流电阻R1、启动电容C1及充电二极管D2，，输入电源VIN的正端连接限流电阻R1的一端，限流电阻R1的另一端连接启动电容C1的正极，启动电容C1的负极接参考点平，充电二极管D2的阳极接滤波电容Cout的正极，充电二极管D2的阴极接启动电容C1的正极，启动电容C1的正极接PWM控制器。
进一步的，所述电流反馈电路包括采样电阻Rs及电阻R2和电容C2构成的滤波电路，采样电阻Rs的一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电容C2，并接入PWM控制器，电容C2的另一端接参考电平。
进一步的，通过调节电路中电阻的参数使得BUCK电路输出的电压达到预定稳定值。
本发明的BUCK变换器电路与现有的BUCK变换器相比，不使用隔离光耦芯片；不使用基准电压芯片；在一定程度上降低了电路的成本和体积。另外，本发明的BUCK变换器还可应用在输入电压高于输出电压的场合。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为现有技术的BUCK变换器电路图。
图2为本发明一实施例的BUCK变换器电路结构示意图。
图3为本发明一实施例的BUCK变换器电路线路图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
如图2所示的BUCK变换器电路结构示意图，本发明的BUCK变换器电路包括：直流输入电源，所述直流输入电源用于提供输入电源电压；BUCK电路，所述BUCK电路与直流输入电源连接，用于对所述直流输出电源输出的电源电压进行变压；自举启动电路，所述自举启动电路与所述直流输入电源连接，用于在电路初始上电时控制PWM控制器的启动；PWM控制器，所述PWM控制器与自举启动电路连接，产生PWM驱动电压用于控制BUCK电路的开断；电压反馈电路，所述电压反馈电路与BUCK电路连接，用于对BUCK电路输出的电压采样，并将采样得到的电压送入PWM控制器；电流反馈电路，所述电流反馈电路与BUCK电路连接，用于对BUCK电路中的电感电流采样，并将采样得到的电流送入PWM控制器；通过所述PWM控制器接收采样的电压和采样的电感电流，并控制BUCK电路的开断，使得BUCK电路输出的电压达到预定稳定值。
如图3所示的BUCK变换器电路线路图，其中，BUCK电路包含一个开关管Q1、一个储能电感L1、一个续流二极管D1、一个滤波电容Cout及一个负载电阻RL。设控制器的地为参考电平，直流输入电源VIN的负极接地，其正极连接开关管Q1的漏极，开关管Q1的源级连接采样电阻Rs的一端，采样电阻Rs的另一端连接储能电感L1的一端(即参考电平)，储能电感L1的另一端连接滤波电容Cout的正端，滤波电容Cout的另一端接地，续流二极管D1的阳极接地、阴极接参考电平。
其中，自举启动电路包含一个限流电阻R1、启动电容C1和充电二极管D2，输入电源VIN的正端连接限流电阻R1的一端，限流电阻R1的另一端连接启动电容C1的正极，启动电容C1的负极接参考点平，充电二极管D2的阳极接滤波电容Cout的正极，充电二极管D2的阴极接启动电容C1的正极，启动电容C1的正极接PWM控制器U1的VCC端。
其中，电流反馈电路包含一个采样电阻Rs及一个由电阻R2、电容C2组成的滤波电路，采样电阻Rs的一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电容C2，并接入PWM控制器U1的Is端，电容C2的另一端接参考电平。
其中，电压反馈电路包含一个充电二极管D3、一个滤波电容C3和分压取样电阻R3及分压取样电阻R4，充电二极管D3的阳极接滤波电容Cout的正极，充电二极管D3的阴极接滤波电容C3的正极，滤波电容C3的负极接参考电平，滤波电容C3的正极接分压取样电阻R3的一端，分压取样电阻R3的另一端接另一分压取样电阻R4的一端，分压取样电阻R4的另一端接参考电平，分压取样电阻R3、R4的连接端接入PWM控制器U1的FB端。
本发明的BUCK变换器电路工作原理：如图3所示，初始上电时，直流输出电压VIN通过限流电阻R1对启动电容C1充电，当达到PWM控制器芯片U1的开启电压时，PWM控制器芯片U1将启动输出最大占空比的驱动电压，从而控制开关管Q1导通和关断，在开关管Q1导通时，能量通过开关管传输给储能电感L1，同时一部分能量直接传输到输出端，在开关管Q1断开时，储能电感L1通过续流续流二极管D1将能量传输到输出端，这时VL(储能电感L1两端的电压)被VA(输出电压)钳位，即VL＝VA+VD(VD为二极管正向导通压降)，由于PWM控制器芯片U1的参考电压为储能电感L1的一端，所以这时储能电感L1的能量一部分通过充电二极管D2对启动电容C1充电从而维持PWM控制器芯片U1的工作电流，另一方面，储能电感L1通过充电二极管D3对滤波电容C3充电，VL＝VB+VD(VB为电压取样端的电压)，可知VA＝VB，实际取样端的电压和输出电压相等，VB经分压取样电阻R3、R4分压后给PWM控制电路误差放大器的反馈端，电阻R5、电容C4提供零极点补偿。Rs为电流取样电阻，通过电阻R2、电容C2组成的RC滤波电路后送给PWM控制电路。PWM控制器通过对采样电流和采样电压比较后调节占空比从而使输出电压稳定。
本发明的BUCK变换器电路与现有的BUCK变换器相比，不使用隔离光耦芯片；不使用基准电压芯片；在一定程度上降低了电路的成本和体积。另外，本发明的BUCK变换器还可应用在输入电压高于输出电压的场合。
以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种BUCK变换器电路，其特征在于，所述BUCK变换器电路包括直流输入电源，所述直流输入电源用于提供输入的电源电压；
BUCK电路，所述BUCK电路与直流输入电源连接，用于对所述直流输出电源电压进行变压；
自举启动电路，所述自举启动电路与所述直流输入电源连接，用于启动PWM控制器；
PWM控制器，所述PWM控制器与自举启动电路连接，用于控制BUCK电路的开断；
电压反馈电路，所述电压反馈电路与BUCK电路连接，用于对BUCK电路输出的电压采样；
电流反馈电路，所述电流反馈电路与BUCK电路连接，用于对BUCK电路中的电感电流采样；
通过所述PWM控制器接收采样的电压和采样的电感电流，并控制BUCK电路的开断，使得BUCK电路输出的电压达到预定稳定值。
2.根据权利要求1所述的BUCK变换器电路，其特征在于，所述BUCK电路包括开关管Q1、储能电感L1、续流二极管D1、滤波电容Cout及负载电阻RL，设控制器的地为参考电平，直流输入电源VIN的负极接地，其正极连接开关管Q1的漏极，开关管Q1的源级连接采样电阻Rs的一端，采样电阻Rs的另一端连接储能电感L1的一端，储能电感L1的另一端连接滤波电容Cout的正端，滤波电容Cout的另一端接地，续流二极管D1的阳极接地、阴极接参考电平。
3.根据权利要求1所述的BUCK变换器电路，其特征在于，所述电压反馈电路包括充电二极管D3、分压取样电阻R3和分压取样电阻R4以及滤波电容C3，充电二极管D3的正极与BUCK电路的输出电压连接，充电二极管D3的负极分别与分压取样电阻R3和滤波电容C3连接，分压取样电阻R3另一端分别与分压取样电阻R4和PWM控制器的电压反馈端连接，分压取样电阻R3和滤波电容C3连接且连接于BUCK电路的储能电感L1与续流二极管D1的连接端。
4.根据权利要求3所述的BUCK变换器电路，其特征在于，所示分压取样电阻R3和分压取样电阻R4用于分压取样。
5.根据权利要求3所述的BUCK变换器电路，其特征在于，所述自举启动电路包括限流电阻R1、启动电容C1及充电二极管D2，，输入电源VIN的正端连接限流电阻R1的一端，限流电阻R1的另一端连接启动电容C1的正极，启动电容C1的负极接参考点平，充电二极管D2的阳极接滤波电容Cout的正极，充电二极管D2的阴极接启动电容C1的正极，启动电容C1的正极接PWM控制器。
6.根据权利要求5所述的BUCK变换器电路，其特征在于，所述电流反馈电路包括采样电阻Rs及电阻R2和电容C2构成的滤波电路，采样电阻Rs的一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电容C2，并接入PWM控制器，电容C2的另一端接参考电平。
7.根据权利要求1所述的BUCK变换器电路，其特征在于，通过调节电路中电阻的参数使得BUCK电路输出的电压达到预定稳定值。
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