CN210745021U

CN210745021U - 一种非周期性buck开关电源电路

Info

Publication number: CN210745021U
Application number: CN201922258019.7U
Authority: CN
Inventors: 刘哲江
Original assignee: Shenzhen Fanshida Power Electronics Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Panstar Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2020-06-12
Anticipated expiration: 2029-12-12

Abstract

本实用新型提供了一种非周期性BUCK开关电源电路，所述BUCK开关电源电路包括三极管Q1、Q2、Q3，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，电容C1、C2、C3、C4，电感L1，二极管D1、D2以及稳压二极管D3；该电路通过检测输出端电压的波动构成电压闭环回路，利用三极管Q1工作在放大区，通过调节R3的电阻值，可以达到限定输出最大电流的目的。在保证可靠的输出性能和转换效率的前提下，有效地降低了硬件成本的问题；其电路及拓扑结构原理简单，无需使用脉冲控制芯片，不涉及复杂的环路调试，仅需少量分立元器件；另外，其具有成本低廉、占用PCB板面积小的优点，能够实现自动限流，无需专门的电流检测电路，应用场合较广。

Description

一种非周期性BUCK开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种非周期性BUCK开关电源电路。

背景技术

目前，常用的BUCK开关电源主要分为周期性和非周期性开关电源。对于周期性开关电源，其电路大多数为由PWM***连续控制的稳压电路，在此类开关电源中，开关管总是周期性的通断，PWM***只是改变每个周期的占空比；而对于非周期性开关电源，则是非连续控制的稳压电路，这类电源只有两种状态：当输出电压超过目标值，脉冲控制器输出为低，开关管截止；当输出电压低于目标值，脉冲控制器输出为高，开关管导通(如图1示)。

现有的无脉冲控制器的开关电源电路都是利用开关管和脉冲变压器组成间歇式振荡电路来控制***，达到降压稳压目的；具体是利用三极管BE极电压差钳位输出电压从而达到稳压。

例如，中国专利公开号CN209593285U公开了一种BUCK降压电路控制电路及BUCK降压电路，BUCK降压电路工作于断续导通模式或者临界导通模式，所述控制电路包括运算放大电路、逻辑控制电路、参考电压产生电路，所述运算放大电路接收参考电压和反馈电压，并对反馈电压和参考电压进行运算放大得到补偿电压，所述逻辑控制电路接收补偿电压，根据补偿电压产生开关信号，所述参考电压产生电路接收开关信号，根据开关信号产生参考电压，当主开关管的导通时间大于第一时间时，控制BUCK降压电路的参考电压随着主开关管的导通时间的增加而减小；所述反馈电压为采样电感峰值电流或者主开关管峰值电流得到。该电路结构较为复杂，且通过脉冲实现电压控制。

现有技术虽很好地实现了DC-DC(直流-直流)降压作用，但大多是采用脉冲控制器控制的稳压电路，需要专门的芯片，而在一些对成本要求比较苛刻的应用场合，显然不太适合。

因此，针对现有技术中存在的问题，亟需提供一种电路结构简单，成本低廉，占用PCB电路板面积小的非周期开关电源电路显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处，而提供一种非周期性BUCK开关电源电路，该电路无需脉冲控制芯片，只需要少量分立元器件，通过检测输出的电压误差波动产生间歇振动，以低成本实现降压目的。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种非周期性BUCK开关电源电路，所述BUCK开关电源电路包括三极管Q1、Q2、Q3，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，电容C1、C2、C3、C4，电感L1，二极管D1、D2以及稳压二极管D3；

所述电阻R1接电源，电阻R1另一端接电阻R4和三极管Q3集电极；电阻R4另一端接三极管Q2基极，所述三极管Q2集电极接电阻R3，电阻R3另一端接三极管Q1基极，三极管Q2发射极接地；

所述三极管Q1发射极接电源，三极管Q1集电极接二极管D1负极和电感L1，电容C4并联在电感L1另一端和二极管D1正极，且二极管D1正极接地；电容C5、电阻R7均与电容C4并联；电阻R2一端接三极管Q1发射极，另一端接三极管Q1基极；

稳压二极管D3负极接电感L1另一端，稳压二极管D3正极与二极管D2正极连接，二极管D2负极接电阻R6，电阻R6另一端接三极管Q3基极和电阻R5，电阻R5另一端接地，电容C3与电阻R5并联；

所述三极管Q3发射极接地，电容C1一端接所述三极管Q1发射极，另一端接地；所述电容C2并联在电容C1两端。

在某些实施方式中，所述电容C1、C4为有极性电容。

以上的，所述电容C1正极接所述三极管Q1发射极，电容C1负极接地；电容C4负极接二极管D1正极，电容C4正极接电感另一端。

在某些实施方式中，所述电源的电压为60V，所述BUCK开关电源电路输出电压为15V。

以上的，所述三极管Q1为PNP型三极管。

以上的，所述三极管Q2、Q3为NPN型三极管。

具体的，上述技术方案中的通过把P型晶体管替换为PMOS管，相关电路作一些调整，也可以有限应用在高压大功率的场合；另外，若成本允许，使用TL431(可控精密稳压源)和光电耦合器构成电压反馈电路将会使电路的动态响应性能会更好。

所述BUCK开关电源电路的工作原理为：上电初始，电源通过R1，R4对三极管Q2的结电容进行充电,当三极管Q2的BE(在三极管中，B为基极，C为集电极，E为发射极)间电压升至0.7V左右，三极管Q2饱和导通，因三极管Q2的发射极E接地，其基极电压将被钳位，此时母线通过三极管Q1的EB极到地通路打开，三极管Q1饱和导通，电源通过电感L1后，流经L1的电流增加，能量以磁能的方式在电感中储存，同时电源通过电感对滤波电容C4充电，输出电逐渐升高，三极管Q3的基极B开始有电流流过，此时三极管Q3工作在放大区，三极管Q3的CE极将有电流到地，三极管Q2的基极电压降低，三极管Q2的CE极到地的电流开始降低，三极管Q1开始慢慢截止；当输出电压达到15V时，稳压二极管D3被击穿，输出通过反馈支路流入1mA到三极管Q3的基极B，三极管Q3饱和导通，三极管Q2的基极电压拉低后Q2截止，此时Q1的基极电压为高，且无电流流出，三极管Q1截止。三极管Q1截止后，电感L1中储存的磁能转换成左负右正电动势，通过续流二极管D1放电，流经L1的电流减少，输出电压通过滤波电容C4的放电和电感减少的电流维持，经多个回合后，输出到时负载端电压下降，流入三极管Q3的基极电流也逐渐渐小，三极管Q3也开始由导通状态变为放大工作关态，三极管Q2的基极电压从母线处得到补充，其工作状态由截止转为放大状态，三极管Q1的基极有电流流出，Q1由截止逐渐导通。该电路通过检测输出端电压的波动构成电压闭环回路，利用三极管Q1工作在放大区，通过调节R3的电阻值，可以达到限定输出最大电流的目的。

优选的，所述三极管Q1的型号为FZT955。

优选的，所述三极管Q2、Q3的型号均为MMBT3904。

优选的，二极管D1的型号为US1J；二极管D2的型号为IN4148。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的非周期性BUCK开关电源电路，在保证可靠的输出性能和转换效率的前提下，有效地降低了硬件成本的问题；其电路及拓扑结构原理简单，无需使用脉冲控制芯片，不涉及复杂的环路调试，仅需少量分立元器件；另外，其具有成本低廉、占用PCB板面积小的优点，能够实现自动限流，无需专门的电流检测电路，应用场合较广。

附图说明

图1为现有技术中通用的BUCK电路拓扑结构示意图；

图2为本实用新型提供的BUCK开关电源电路的电路结构示意图；

图3为本实用新型提供的BUCK开关电源电路的仿真电路模型图；

图4为本实用新型提供的BUCK开关电源电路的仿真结果波形图；

图5为本实用新型提供的BUCK开关电源电路的仿真结果波形局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

如图2～5所示，本实施例提供了一种非周期性BUCK开关电源电路，所述BUCK开关电源电路包括三极管Q1、Q2、Q3，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，电容C1、C2、C3、C4，电感L1，二极管D1、D2以及稳压二极管D3；

在某些实施方式中，所述电容C1、C4为有极性电容。

在本实施例中，所述三极管Q1为PNP型三极管，其型号为FZT955；所述三极管Q2、Q3为NPN型三极管，其型号均为MMBT3904。所述二极管D1的型号为US1J；二极管D2的型号为IN4148。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims

1.一种非周期性BUCK开关电源电路，其特征在于，所述BUCK开关电源电路包括三极管Q1、Q2、Q3，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，电容C1、C2、C3、C4，电感L1，二极管D1、D2以及稳压二极管D3；

2.根据权利要求1所述的BUCK开关电源电路，其特征在于，所述电容C1、C4为有极性电容。

3.根据权利要求2所述的BUCK开关电源电路，其特征在于，所述电容C1正极接所述三极管Q1发射极，电容C1负极接地；电容C4负极接二极管D1正极，电容C4正极接电感另一端。

4.根据权利要求3所述的BUCK开关电源电路，所述电源的电压为60V，所述BUCK开关电源电路输出电压为15V。

5.根据权利要求1所述的BUCK开关电源电路，其特征在于，所述三极管Q1为PNP型三极管。

6.根据权利要求1所述的BUCK开关电源电路，其特征在于，所述三极管Q2、Q3为NPN型三极管。

7.根据权利要求5所述的BUCK开关电源电路，其特征在于，所述三极管Q1的型号为FZT955。

8.根据权利要求6所述的BUCK开关电源电路，其特征在于，所述三极管Q2、Q3的型号均为MMBT3904。

9.根据权利要求1所述的BUCK开关电源电路，其特征在于，二极管D1的型号为US1J；二极管D2的型号为IN4148。