CN107769524A - 供电电路及开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种供电电路及开关电源，所述供电电路包括选择电路和线性稳压器，所述的选择电路接收第一电压、第二电压和参考电压，当所述第一电压和第二电压均大于所述参考电压时，则选择所述第一电压和第二电压中的较小值对所述线性稳压器供电，所述线性稳压器的输出端连接第一电容，线性稳压器的输出端作为所述供电电路的输出供电端；所述第一电压为功率级电路的输入电压，所述第二电压为所述功率级电路的输出电压。所述开关电源包括功率级电路和控制电路，所述控制电路包括开关管控制模块，选择电路和线性稳压器。本发明可以降低线性稳压器的供电功耗，也有利于达到预期的输出电压。

Description

供电电路及开关电源
技术领域
本发明涉及一种电力电子技术领域，特别涉及一种供电电路及开关电源。
背景技术
现有技术的线性稳压器(LDO)接收输入电压，并通过线性调节输出预期的输出电压，一般应用于低压差场合。如图1所示，示意了一种线性稳压器(LDO)，LDO输入输出电压差值较大时，线性稳压器(LDO)上的损耗大，LDO损耗为：P＝I0(Vin-V1)，其中，I0为LDO输入输出电流，Vin为LDO的输入电压，Vo为LDO的输出电压。线性稳压器(LDO)在现有技术的应用中，一般难以对输入电压进行调节，而输出电压则为预期输出电压，因此不免会存在功率损耗大的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种输入电压可选的供电电路及开关电源，以降低功耗或使输出电压更接近期望值。
为实现上述目的，本发明提供了一种供电电路，包括选择电路和线性稳压器，所述的选择电路接收第一电压、第二电压和参考电压，当所述第一电压和第二电压均大于所述参考电压时，则选择所述第一电压和第二电压中的较小值对所述线性稳压器供电，所述线性稳压器的输出端连接第一电容，线性稳压器的输出端作为所述供电电路的输出供电端；所述第一电压为功率级电路的输入电压，所述第二电压为所述功率级电路的输出电压。
可选的，当所述第一电压和第二电压其中之一小于或均小于所述参考电压，则选择所述第一电压和第二电压中的较大值对所述线性稳压器供电。
可选的，所述线性稳压器的输出端与所述功率级电路的开关管控制模块连接，以对所述开关管控制模块供电。
可选的，所述功率级电路为Buck-Boost电路，所述Buck-Boost电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、电感和开关管控制模块，所述第一开关管和所述第二开关管串联，所述第一开关管和所述第二开关管的公共端为第一开关节点，所述第一开关管连接到输入端，所述第二开关管连接到地，所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第三开关管和所述第四开关管的公共端为第二开关节点，所述第三开关管连接到输出端，所述第四开关管连接到地，所述电感连接于所述第一开关节点和所述第二开关节点之间，所述的开关管控制模块的输出端与分别与所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的控制端连接。
可选的，所述参考电压等于所述线性稳压器的预期输出电压。
本发明还提供一种开关电源，包括功率级电路和控制电路，所述控制电路包括开关管控制模块，选择电路和线性稳压器，所述开关管控制模块与所述功率级电路之开关管的控制端连接，所述的选择电路分别与所述功率级电路的输入端和输出端连接，并接收参考电压，所述选择电路的输出端与所述线性稳压器的输入端连接，所述线性稳压器的输出端连接有第一电容，且所述线性稳压器的输出端与所述开关管控制模块连接，以对所述开关管控制模块供电。
可选的，当所述第一电压和第二电压均大于所述参考电压时，则选择所述第一电压和第二电压中的较小值对所述线性稳压器供电，所述线性稳压器的输出端连接第一电容，线性稳压器的输出端作为所述供电电路的输出供电端；所述第一电压为功率级电路的输入电压，所述第二电压为所述功率级电路的输出电压。
可选的，当所述第一电压和第二电压其中之一小于或均小于所述参考电压，则选择所述第一电压和第二电压中的较大值对所述线性稳压器供电。
可选的，所述功率级电路为Buck-Boost电路，所述Buck-Boost电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、电感和开关管控制模块，所述第一开关管和所述第二开关管串联，所述第一开关管和所述第二开关管的公共端为第一开关节点，所述第一开关管连接到输入端，所述第二开关管连接到地，所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第三开关管和所述第四开关管的公共端为第二开关节点，所述第三开关管连接到输出端，所述第四开关管连接到地，所述电感连接于所述第一开关节点和所述第二开关节点之间，所述的开关管控制模块的输出端与分别与所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的控制端连接。
与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：本发明可应用于开关电源用，通过对功率级电路输入电压、输出电压与参考电压进行比较，选择输入电压、输出电压中较合适电压对线性稳压器供电，即以降低功耗和满足预期输出电压为目标，线性稳压器的输出端与所述功率级电路的开关管控制模块连接，以对所述开关管控制模块供电。本发明可以降低线性稳压器的供电功耗，也有利于达到预期的输出电压。
附图说明
图1为现有技术基于线性稳压器的供电电路的结构示意图；
图2为本发明供电电路的结构示意图；
图3为应用本发明供电电路的开关电源的结构示意图；
图4为线性稳压器的输入电压、输出电压与参考电压的波形示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图2所示，示意了本发明基于线性稳压器的供电电路，包括选择电路和线性稳压器LDO，所述的选择电路接收第一电压V1、第二电压V2和参考电压Vref，当所述第一电压V1和第二电压V2均大于所述参考电压Vref时，则选择所述第一电压V1和第二电压V2中的较小值对所述线性稳压器LDO供电，所述线性稳压器LDO的输出端连接第一电容C，线性稳压器LDO的输出端作为所述供电电路的输出供电端；所述第一电压V1为功率级电路的输入电压，所述第二电压V2为所述功率级电路的输出电压。所述的功率级电路可以采用多种拓扑结构，例如，Buck电路、Boost电路、Buck-Boost电路，等等。
当所述第一电压V1和第二电压V2均大于所述参考电压Vref时，则选择所述第一电压V1和第二电压V2中的较小值对所述线性稳压器LDO供电，所述线性稳压器LDO的输出端连接第一电容C，线性稳压器LDO的输出端作为所述供电电路的输出供电端；所述第一电压V1为功率级电路的输入电压，所述第二电压V2为所述功率级电路的输出电压。
所述选择电路将V1和V2、Vref分别进行比较，从而实现对V1和V2的选择：
当V1>Vref且V2>Vref时，则选取V1和V2中的最小值作为所述线性稳压器LDO的输入电压，使得线性稳压器LDO输入电压与输出电压的压差较小。线性稳压器LDO的输入输出电流为I0，则LDO上的损耗为：P＝I0*[min(Vin,Vout)-Vref]；
否则，选取V1和V2中的最大值作为所述线性稳压器(LDO)的输入电压，即当V1>Vref，V2<Vref，选择V1作为LDO的输入电压可以使得LDO的输出电压达到Vref，同时功率损耗较小；当V1<Vref，V2>Vref，选择V2作为LDO的输入电压可以使得LDO的输出电压达到Vref，同时功率损耗较小；当V1<Vref，V2<Vref时，选择max(V1，V2)作为LDO输入电压可以使得LDO的输出电压最更近Vref。
如图3所示，示意了本发明应用供电电路的开关电源，包括功率级电路和控制电路，所述控制电路包括开关管控制模块，选择电路和线性稳压器，所述开关管控制模块与所述功率级电路之开关管的控制端连接，所述的选择电路分别与所述功率级电路的输入端和输出端连接，即接收所述第一电压V1和第二电压V2，并接收参考电压Vref，所述选择电路的输出端与所述线性稳压器LDO的输入端连接，所述线性稳压器的输出端连接有第一电容C，且所述线性稳压器的输出端LDO与所述开关管控制模块连接，以对所述开关管控制模块供电。本实施例以四开关的Buck-Boost电路作为开关电源为例，由于Buck-Boost电路的输入电压和输出电压存在多种方式，因此以期为例更能体现本发明之有益效果。
所述Buck-Boost电路包括第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4、电感L和开关管控制模块，所述第一开关管M1和所述第二开关管M2串联，所述第一开关管M1和所述第二开关管M2的公共端为第一开关节点，所述第一开关管M1连接到输入端，所述第二开关管M2连接到地，所述第三开关管M3和所述第四开关管M4串联，所述第三开关管M3和所述第四开关管M4的公共端为第二开关节点，所述第三开关管M3连接到输出端，所述第四开关管M4连接到地，所述电感L连接于所述第一开关节点和所述第二开关节点之间，所述的开关管控制模块的输出端与分别与所述第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4的控制端连接。本发明的供电电路，通过选择Buck-Boost电路之输入电压和输出电压中较为合适的电压作为LDO的输入电压，以实现降低功耗，并有利于满足LDO的预期输出电压。
如图4所示，示意了线性稳压器的输入电压、输出电压与参考电压的波形。LDO的输入电压为Vin，当输入电压Vin增大时，其输出电压Vo随之增大；当输出电压Vo随Vin增大到Vref时，当Vo维持在参考电压Vref值，不再随Vin的增大而增大。本附图主要说明Vref的取值范围，所述参考电压Vref等于所述线性稳压器的预期输出电压。但是实际情况会考虑留有余量等问题，因此不严格限于这个数值范围。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种供电电路，包括选择电路和线性稳压器，其特征在于：所述的选择电路接收第一电压、第二电压和参考电压，当所述第一电压和第二电压均大于所述参考电压时，则选择所述第一电压和第二电压中的较小值对所述线性稳压器供电，所述线性稳压器的输出端连接第一电容，线性稳压器的输出端作为所述供电电路的输出供电端；所述第一电压为功率级电路的输入电压，所述第二电压为所述功率级电路的输出电压。
2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，当所述第一电压和第二电压其中之一小于或均小于所述参考电压，则选择所述第一电压和第二电压中的较大值对所述线性稳压器供电。
3.根据权利要求1或2所述的供电电路，其特征在于，所述线性稳压器的输出端与所述功率级电路的开关管控制模块连接，以对所述开关管控制模块供电。
4.根据权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述功率级电路为Buck-Boost电路，所述Buck-Boost电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、电感和开关管控制模块，所述第一开关管和所述第二开关管串联，所述第一开关管和所述第二开关管的公共端为第一开关节点，所述第一开关管连接到输入端，所述第二开关管连接到地，所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第三开关管和所述第四开关管的公共端为第二开关节点，所述第三开关管连接到输出端，所述第四开关管连接到地，所述电感连接于所述第一开关节点和所述第二开关节点之间，所述的开关管控制模块的输出端与分别与所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的控制端连接。
5.根据权利要求1或2所述的供电电路，其特征在于，所述参考电压等于所述线性稳压器的预期输出电压。
6.一种开关电源，包括功率级电路和控制电路，其特征在于，所述控制电路包括开关管控制模块，选择电路和线性稳压器，所述开关管控制模块与所述功率级电路之开关管的控制端连接，所述的选择电路分别与所述功率级电路的输入端和输出端连接，并接收参考电压，所述选择电路的输出端与所述线性稳压器的输入端连接，所述线性稳压器的输出端连接有第一电容，且所述线性稳压器的输出端与所述开关管控制模块连接，以对所述开关管控制模块供电。
7.根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于，当所述第一电压和第二电压均大于所述参考电压时，则选择所述第一电压和第二电压中的较小值对所述线性稳压器供电，所述线性稳压器的输出端连接第一电容，线性稳压器的输出端作为所述供电电路的输出供电端；所述第一电压为功率级电路的输入电压，所述第二电压为所述功率级电路的输出电压。
8.根据权利要求6或7所述的开关电源，其特征在于，当所述第一电压和第二电压其中之一小于或均小于所述参考电压，则选择所述第一电压和第二电压中的较大值对所述线性稳压器供电。
9.根据权利要求6或7所述的开关电源，其特征在于，所述功率级电路为Buck-Boost电路，所述Buck-Boost电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、电感和开关管控制模块，所述第一开关管和所述第二开关管串联，所述第一开关管和所述第二开关管的公共端为第一开关节点，所述第一开关管连接到输入端，所述第二开关管连接到地，所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第三开关管和所述第四开关管的公共端为第二开关节点，所述第三开关管连接到输出端，所述第四开关管连接到地，所述电感连接于所述第一开关节点和所述第二开关节点之间，所述的开关管控制模块的输出端与分别与所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的控制端连接。
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