CN114825928A - 一种高压Buck电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压Buck电路，包括主Buck电路和用于控制主Buck电路工作的控制电路，所述控制电路包括控制芯片、第一续流电路、分压电路和软启动控制电路，所述软启动控制电路包括：开关器件，所述开关器件的一端与所述控制芯片的反馈电压采样引脚相连接；以及充放电电路，分别与所述开关器件的另一端和所述主Buck电路相连接，用于使开关器件导通而抬高反馈电压采样引脚采集的电压，进而减少控制芯片输出的能量。本发明的优点在于：该软启动控制电路能补偿芯片内部软驱动时间的不足，避免输出接较大的容性负载时，在上电过程中出现输出电压过冲的现象。
Description
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域，特别涉及一种高压Buck电路。
背景技术
Buck电路又称为降压电路，Buck电路的基本结构如图1所示，主要包括交流输入L/N、整流桥(由第一二极管VD1、第二二极管VD2、第三二极管VD3和第四二极管VD4组成)、第一电容C1、MOS管M1、第五二极管VD5、电感L1、第二电容C2和第一电阻R1，其中第一电容C1用于储存整流后的能量，第五二极管VD5为续流二极管；第二电容C2是输出滤波电容，用来稳定输出电压；第一电阻R1充当负载。
在实际电路中，图1中的MOS管M1和控制电路会由集成电路和***电路替代，替代后的电路如图2所示，集成芯片N1中内置NMOS管，Drain引脚是NMOS管的漏极；Source引脚是NMOS管的源极；集成芯片N1内部的控制电路以Source引脚为参考地；VCC是供电口；FB引脚是反馈电压采样点；Buck电路中的电感L1有续流的作用，当集成芯片N1内部的NMOS管导通的时候，电感L1上的电流逐渐增加；当NMOS管关闭的时候，电感L1上的电流有3个续流路径同时工作，分别是电感L1-第二电容C2-第五二极管VD5、电感L1-第六二极管VD6-第三电容C3、电感L1-第七二极管VD7-第四电容C4；也就是说，在稳态条件下，若不考虑二极管VD5、VD6、VD7的压降的话，第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4上的电压相等，第三电容C3上的电压通过第二电阻R2和第三电阻R3这2个分压电阻后进入到集成芯片N1的FB引脚，第三电容C3上的电压即反应出第二电容C2上的电压值；电容C4用来稳定集成芯片N1的供电电压。
该电路中在集成芯片N1内部都会集成一个软启动的功能，软启动可以避免上电的时候输出电压产生过冲，但由于集成芯片N1内部的软启动时间是固定的，在软启动时间结束后，若第二电容C2的容量非常大，第二电容C2上的电压依旧达不到设定值，此时集成芯片N1通过检测FB引脚上的电压，就会误认为负载很大，则集成芯片N1继续加大输出的能量，最终导致该Buck电路输出电压过冲。由此需要进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能有效防止输出电压过冲的高压Buck电路。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高压Buck电路，包括主Buck电路和用于控制主Buck电路工作的控制电路，所述控制电路包括：
控制芯片，内置开关管并具有供电引脚和反馈电压采样引脚；
第一续流电路，一端与所述主Buck电路相连接，另一端通过第七二极管与所述控制芯片的供电引脚相连接；用于在控制芯片内的开关管关闭后续流而为控制芯片提供电压；
分压电路，所述分压电路的第一端与第七二极管相连接，所述分压电路的第二端连接控制芯片的参考地，所述分压电路的分压输出端与所述控制芯片的反馈电压采样引脚相连接；
其特征在于：还包括设于控制电路内的软启动控制电路，所述软启动控制电路包括：
开关器件，所述开关器件的一端与所述控制芯片的反馈电压采样引脚相连接；以及
充放电电路，分别与所述开关器件的另一端和所述主Buck电路相连接，用于使开关器件导通而抬高反馈电压采样引脚采集的电压，进而减少控制芯片输出的能量。
进一步的，所述充放电电路包括第五电容和与第五电容相串联的第五电阻。
优选地，所述开关器件为三极管，所述三极管的发射极作为开关器件上用于与所述控制芯片的反馈电压采样引脚相连接的一端，所述三极管的基极则作为开关器件上用于与所述第五电阻相连接的另一端，所述三极管的集电极通过限流电阻连接在所述分压电路的第一端。
进一步的，所述主Buck电路包括第五二极管、电感和第二电容，所述第五二极管的阴极与所述电感相连接，所述电感的另一端与所述第二电容相连接，所述第二电容的另一端与所述第五二极管的正极相连接。
优选地，所述控制芯片内置的开关管为MOS管，以使所述控制芯片具有漏极引脚和源极引脚，所述控制芯片的漏极引脚连接外部电源的一端，所述控制芯片的源极引脚作为参考地与所述分压电路的第二端相连接，并连接在电感与第五二极管之间。
为了稳定三极管的BE结电压，避免小电压令BE结误导通，所述软启动控制电路还包括第六电容和与第六电容相并联的第六电阻，所述第六电容和所述第六电阻相连接的一端与所述三极管的基极相连接，另一端与所述控制芯片的源极引脚相连接。该第六电容用来稳定三极管的基极对参考地的电压，从而间接稳定三极管的BE结电压。该第六电阻仅用于外部电源掉电后对第六电容放电。
所述第一续流电路包括第六二极管和第三电容，所述第六二极管的阴极和第三电容的一端相连接并与所述控制芯片的供电引脚相连接，所述第六二极管的正极和所述第三电容的另一端分别与所述电感的两端相连接。利用电感的续流作用，以实现控制芯片内置的MOS管关闭时对第三电容进行充电，以实现第三电容上的电压通过分压电路后进入到控制芯片的反馈电压采样引脚。
为避免正常工作时三极管导通，所述软启动控制电路还包括分别与所述主Buck电路和充放电电路相连接的所述第二续流电路，所述第二续流电路包括第八二极管、第七电容和第七电阻，所述第八二极管与所述第七电容相串联后与所述第三电容相并联，所述第七电阻与所述第七电容相并联后的一端连接所述第五电容的另一端。
还包括整流桥，所述整流桥包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第三二极管的阴极和所述第一二极管的正极共接后与市电的火线相连接，所述第四二极管的阴极和第二二极管的正极共接后与市电的零线相连接，所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阴极共接后与控制芯片的漏极引脚相连接，所述第三二极管的正极和所述第四二极管的正极共接后与第五二极管的正极相连接。
优选地，所述分压电路包括第二电阻和与第二电阻相串联的第三电阻，所述第二电阻的另一端作为分压电路的第一端；所述第三电阻的另一端作为分压电路的第二端；所述第二电阻和第三电阻之间作为所述分压电路的分压输出端，用于与所述控制芯片的反馈电压采样引脚相连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过软启动控制电路中的开关器件和充放电电路，以实现在充放电电路上电过程中由于电压抬升而驱动开关器件导通，继而使控制芯片通过反馈电压采样引脚上判断到的输出电压比实际输出电压高，从而减少控制芯片的输出能量。因此该软启动控制电路能补偿芯片内部软驱动时间的不足，避免输出接较大的容性负载时，在上电过程中出现输出电压过冲的现象，该电路简单，实现效果好。
附图说明
图1为现有技术中Buck电路的基本结构电路图；
图2为现有技术中Buck电路的实际电路图；
图3为本发明实施例中Buck电路的电路图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图3所示，本实施例中的高压Buck电路包括整流桥5、主Buck电路1和用于控制主Buck电路1工作的控制电路，其中整流桥5的两输入端连接市电，整流桥5的两输出端连接分别连接控制电路和主Buck电路1。
控制电路包括控制芯片N1、第一续流电路2和分压电路3，其中控制芯片N1内置开关管并具有供电引脚VCC和反馈电压采样引脚FB，本实施例中控制芯片N1内置的开关管为MOS管，以使控制芯片N1具有漏极引脚Drain和源极引脚source；控制芯片N1的漏极引脚Drain与整流桥5的一输出端相连接；第一续流电路2的一端与主Buck电路1相连接，另一端通过第七二极管VD7与控制芯片N1的供电引脚VCC相连接；用于在控制芯片N1内的开关管关闭后续流而为控制芯片N1提供电压；分压电路3的第一端与第七二极管VD7相连接，分压电路3的第二端连接源极引脚source，该源极引脚source作为分压电路3的参考地，分压电路3的分压输出端与控制芯片N1的反馈电压采样引脚FB相连接。
本实施例中，主Buck电路1包括第五二极管VD5、电感L1和第二电容C2，第五二极管VD5的阴极与电感L1相连接，电感L1的另一端与第二电容C2相连接，第二电容C2的另一端与第五二极管VD5的正极相连接；第一续流电路2包括第六二极管VD6和第三电容C3，第六二极管VD6的阴极和第三电容C3的一端相连接并通过第七二极管VD7与控制芯片N1的供电引脚VCC相连接，第六二极管VD6的正极和第三电容C3的另一端分别与电感L1的两端相连接；分压电路3包括第二电阻R2和与第二电阻R2相串联的第三电阻R3，第二电阻R2的另一端作为分压电路3的第一端；第三电阻R3的另一端作为分压电路3的第二端；第二电阻R2和第三电阻R3之间作为分压电路3的分压输出端，用于与控制芯片N1的反馈电压采样引脚FB相连接。
上述整流桥5包括第一二极管VD1、第二二极管VD2、第三二极管VD3和第四二极管VD4，第三二极管VD3的阴极和第一二极管VD1的正极共接后与市电的火线相连接，第四二极管VD4的阴极和第二二极管VD2的正极共接后与市电的零线相连接，第一二极管VD1的阴极和第二二极管VD2的阴极共接后作为整流桥5的第一输出端与控制芯片N1的漏极引脚Drain相连接，第三二极管VD3的正极和第四二极管VD4的正极共接后作为整流桥5的第二输出端与第五二极管VD5的正极相连接。
为了补偿控制芯片N1内部软启动时间的不足，避免输出接较大的容性负载时，在上电过程中出现输出电压过冲的现象，上述控制电路内还设有软启动控制电路4。其中软启动控制电路4包括开关器件和充放电电路41，开关器件的一端与控制芯片N1的反馈电压采样引脚FB相连接；充放电电路41分别与开关器件的另一端和主Buck电路1相连接，用于使开关器件导通而抬高反馈电压采样引脚FB采集的电压，进而减少控制芯片N1输出的能量。本实施例中，充放电电路41包括第五电容C5和与第五电容C5相串联的第五电阻R5，开关器件为三极管V1，三极管V1的发射极作为开关器件上用于与控制芯片N1的反馈电压采样引脚FB相连接的一端，三极管V1的基极则作为开关器件上用于与第五电阻R5相连接的另一端，三极管V1的集电极通过限流电阻R4连接在分压电路3的第一端。上述第五电阻R5用来调节通过第五电容C5的充电电流和第五电容C5的充电时间；限流电阻R4用来调节三极管V1导通时集电极上的电流。
软启动控制电路4还包括第六电容C6、与第六电容C6相并联的第六电阻R6以及与主Buck电路1和充放电电路41相连接的第二续流电路42，第六电容C6和第六电阻R6相连接的一端与三极管V1的基极相连接，另一端与控制芯片N1的源极引脚source相连接；第六电容C6用来稳定三极管V1的基极对参考地Source的电压，从而间接稳定三极管V1的BE结的电压，避免小的电压毛刺令BE结误导通，第六电阻R6是个大阻值的电阻，仅用于市电L/N掉电后对第六电容C6放电。
第二续流电路42包括第八二极管VD8、第七电容C7和第七电阻R7，第八二极管VD8与第七电容C7相串联后与第三电容C3相并联，第七电阻R7与第七电容C7相并联后的一端连接第五电容C5的另一端。利用第八二极管VD8的单向导通性，第七电容C7在上电过程中由0V开始抬升到输出电压附近(若不考虑第八二极管VD8的管压降，第七电容C7的电压等同于第三电容C3的电压)。正常工作中，第七电容C7上的电压相对较为稳定，避免正常工作时三极管V1导通；第七电阻R7是个大阻值的电阻，仅用市电于L/N掉电后对第七电容C7放电。正常工作中，第七电阻R7上的功耗极小，第七电容C7在第七电阻R7上消耗的能量，可由L1续流时，通过L1-VD6-VD8-C7这个新的续流通道给第七电容C7充电。
上述高压Buck电路的工作原理为：上电前，第五电容C5电压为0，随着市电L/N上电，第五电容C5中通入电流而使第五电容C5的电压抬升，并最终到最高点稳定。通过第五电容C5的电流会有一部分通过三极管V1的BE结，令三极管V1打开，进而抬升第三电阻R3上的电压，可另控制芯片N1通过反馈电压采样引脚FB上判断到的输出电压比实际输出电压高，从而减少控制芯片N1的输出能量，最终能避免输出接较大的容性负载时出现输出电压过冲。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高压Buck电路，包括主Buck电路(1)和用于控制主Buck电路(1)工作的控制电路，所述控制电路包括：
控制芯片(N1)，内置开关管并具有供电引脚(VCC)和反馈电压采样引脚(FB)；
第一续流电路(2)，一端与所述主Buck电路(1)相连接，另一端通过第七二极管(VD7)与所述控制芯片(N1)的供电引脚(VCC)相连接；用于在控制芯片(N1)内的开关管关闭后续流而为控制芯片(N1)提供电压；
分压电路(3)，所述分压电路(3)的第一端与第七二极管(VD7)相连接，所述分压电路(3)的第二端连接控制芯片(N1)的参考地，所述分压电路(3)的分压输出端与所述控制芯片(N1)的反馈电压采样引脚(FB)相连接；
其特征在于：还包括设于控制电路内的软启动控制电路(4)，所述软启动控制电路(4)包括：
开关器件，所述开关器件的一端与所述控制芯片(N1)的反馈电压采样引脚(FB)相连接；以及
充放电电路(41)，分别与所述开关器件的另一端和所述主Buck电路(1)相连接，用于使开关器件导通而抬高反馈电压采样引脚(FB)采集的电压，进而减少控制芯片(N1)输出的能量。
2.根据权利要求1所述的高压Buck电路，其特征在于：所述充放电电路(41)包括第五电容(C5)和与第五电容(C5)相串联的第五电阻(R5)。
3.根据权利要求2所述的高压Buck电路，其特征在于：所述开关器件为三极管(V1)，所述三极管(V1)的发射极作为开关器件上用于与所述控制芯片(N1)的反馈电压采样引脚(FB)相连接的一端，所述三极管(V1)的基极则作为开关器件上用于与所述第五电阻(R5)相连接的另一端，所述三极管(V1)的集电极通过限流电阻(R4)连接在所述分压电路(3)的第一端。
4.根据权利要求3所述的高压Buck电路，其特征在于：所述主Buck电路(1)包括第五二极管(VD5)、电感(L1)和第二电容(C2)，所述第五二极管(VD5)的阴极与所述电感(L1)相连接，所述电感(L1)的另一端与所述第二电容(C2)相连接，所述第二电容(C2)的另一端与所述第五二极管(VD5)的正极相连接。
5.根据权利要求4所述的高压Buck电路，其特征在于：所述控制芯片(N1)内置的开关管为MOS管，以使所述控制芯片(N1)具有漏极引脚(Drain)和源极引脚(source)，所述控制芯片(N1)的漏极引脚(Drain)连接外部电源的一端，所述控制芯片(N1)的源极引脚(source)作为参考地与所述分压电路(3)的第二端相连接，并连接在电感(L1)与第五二极管(VD5)之间。
6.根据权利要求5所述的高压Buck电路，其特征在于：所述软启动控制电路(4)还包括第六电容(C6)和与第六电容(C6)相并联的第六电阻(R6)，所述第六电容(C6)和所述第六电阻(R6)相连接的一端与所述三极管(V1)的基极相连接，另一端与所述控制芯片(N1)的源极引脚(source)相连接。
7.根据权利要求6所述的高压Buck电路，其特征在于：所述第一续流电路(2)包括第六二极管(VD6)和第三电容(C3)，所述第六二极管(VD6)的阴极和第三电容(C3)的一端相连接并与所述控制芯片(N1)的供电引脚(VCC)相连接，所述第六二极管(VD6)的正极和所述第三电容(C3)的另一端分别与所述电感(L1)的两端相连接。
8.根据权利要求7所述的高压Buck电路，其特征在于：所述软启动控制电路(4)还包括分别与所述主Buck电路(1)和充放电电路(41)相连接的所述第二续流电路(42)，所述第二续流电路(42)包括第八二极管(VD8)、第七电容(C7)和第七电阻(R7)，所述第八二极管(VD8)与所述第七电容(C7)相串联后与所述第三电容(C3)相并联，所述第七电阻(R7)与所述第七电容(C7)相并联后的一端连接所述第五电容(C5)的另一端。
9.根据权利要求5所述的高压Buck电路，其特征在于：还包括整流桥(5)，所述整流桥(5)包括第一二极管(VD1)、第二二极管(VD2)、第三二极管(VD3)和第四二极管(VD4)，所述第三二极管(VD3)的阴极和所述第一二极管(VD1)的正极共接后与市电的火线相连接，所述第四二极管(VD4)的阴极和第二二极管(VD2)的正极共接后与市电的零线相连接，所述第一二极管(VD1)的阴极和所述第二二极管(VD2)的阴极共接后与控制芯片(N1)的漏极引脚(Drain)相连接，所述第三二极管(VD3)的正极和所述第四二极管(VD4)的正极共接后与第五二极管(VD5)的正极相连接。
10.根据权利要求1～9任一项所述的高压Buck电路，其特征在于：所述分压电路(3)包括第二电阻(R2)和与第二电阻(R2)相串联的第三电阻(R3)，所述第二电阻(R2)的另一端作为分压电路(3)的第一端；所述第三电阻(R3)的另一端作为分压电路(3)的第二端；所述第二电阻(R2)和第三电阻(R3)之间作为所述分压电路(3)的分压输出端，用于与所述控制芯片(N1)的反馈电压采样引脚(FB)相连接。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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