CN214480275U - 适用于小功率应用的小体积buck变换器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于小功率应用的小体积BUCK变换器电路，它包括稳压电路、BUCK变换器主拓扑电路、反馈及控制电路和过流保护电路；所述稳压电路包括第一电阻、第一电容和稳压管；BUCK变换器主拓扑电路包括第一三极管、续流二极管、滤波电感和滤波电容；反馈及控制电路包括第三电容、第二三极管、第二电阻和第三电阻；过流保护电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻和第三三极管。本实用新型用电容和三极管构成反馈电路，用电阻和三极管构成保护电路，减小控制和保护电路复杂度，缩小电源***印制板面积。

Description

适用于小功率应用的小体积BUCK变换器电路

技术领域

本实用新型涉及一种小功率小体积的BUCK变换器电路，具体地说是一种适用于小功率应用的小体积BUCK变换器电路。

背景技术

在航空航天应用场合的电源***中，二次电源通常选用货架电源模块，将飞机供电28V转换为5V，再经过线性电源等转换为3.3V和1.8V给数字处理芯片等供电。因此，整个二次电源***体积庞大，当所需电源***功率较小，或控制器体积及印制板面积受限时，将制约二次电源***的设计。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可以减少元器件数量并大幅减小所需印制板面积的适用于小功率应用的小体积BUCK变换器电路。

按照本实用新型提供的技术方案，所述适用于小功率应用的小体积BUCK变换器电路，它包括稳压电路、BUCK变换器主拓扑电路、反馈及控制电路和过流保护电路；

所述稳压电路包括第一电阻、第一电容和稳压管；BUCK变换器主拓扑电路包括第一三极管、续流二极管、滤波电感和滤波电容；反馈及控制电路包括第三电容、第二三极管、第二电阻和第三电阻；过流保护电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻和第三三极管；

直流供电电源与第一三极管的发射极相连，第一三极管的集电极连接到电感的一端和续流二极管的阴极，电感的另一端连接至滤波电容的一端和第六电阻的一端，滤波电容的另一端连接至二极管的阳极和负载的一端并接地，第六电阻的另一端连接至负载的另一端；

第一三极管的发射极与基极间并联第二电阻，第三电阻的一端连接至第一三极管的基极，第三电阻的另一端连接至第二三极管的集电极，第二三极管的发射极连接至第三三极管的发射极，第三电容的一端连接至第二三极管的基极，第三电容的另一端连接至第一三极管的集电极；

第一电阻的一端连接至直流供电电源，第一电阻的另一端连接至第一电容的一端和稳压管的阴极以及第二三极管的基极，第一电容C1的另一端与稳压管的阳极连接至直流供电电源的接地端；

第五电阻的一端连接至电感的一端，第五电阻的另一端连接至第三三极管的基极，第四电阻的一端与稳压管的阴极相连，第四电阻的另一端连接至第三三极管的集电极。

作为优选，所述第一三极管为PNP型，第二三极管和第三三极管均为NPN型。

本实用新型用电容和三极管构成反馈电路，用电阻和三极管构成保护电路，减小控制和保护电路复杂度，缩小电源***印制板面积。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

一种适用于小功率应用的小体积BUCK变换器电路，如图1所示，它包括稳压电路1、BUCK变换器主拓扑电路2、反馈及控制电路3和过流保护电路4；

所述稳压电路1包括第一电阻R1、第一电容C1和稳压管VE1；其中，第一电阻R1等于12kΩ、第一电容C1等于47nF、稳压管VE1采用(G)2CW5234。稳压管VE1的稳压值用来决定本电路的输出电压，当电路正常输出时，第三三极管V3关断，第一三极管V1和第二三极管V2均工作于开关状态，当第二三极管V2导通时，电路的输出电压为稳压管VE1的稳压值减去第二三极管V2的基极与发射极间的PN结压降0.6V，第二三极管V2导通带来使得第一三极管V1导通，输出电压上升，当输出电压上升至大于稳压管VE1的稳压值减去0.6V后，第二三极管V2关断，使得第一三极管V1关断，BUCK变换器进入续流状态，输出电压降低，当电压降低至稳压管VE1的稳压值减去0.6V以下时，第二三极管V2再次导通，故稳压管VE1的稳压值减去0.6V即为输出电压的平均值。

所述BUCK变换器主拓扑电路2包括第一三极管V1、续流二极管VD1、滤波电感L1和滤波电容C2；其中，第一三极管V1采用BCX53、续流二极管VD1采用MURS360BT3G、滤波电感L1采用SM5845-101、滤波电容C2等于22uF。第一三极管V1工作在开关状态，导通时为滤波电感L1充电，流过滤波电感L1的电流增加，关断时电流通过续流二极管VD1续流，流过滤波电感L1的电流减小，当电路工作在稳定状态时，流过滤波电感L1的电流平均值为恒定值，滤波电感L1、滤波电容C2组成LC滤波器，为负载提供稳定的直流电压。

所述反馈及控制电路3包括第三电容C3、第二三极管V2、第二电阻R2和第三电阻R3；其中，第三电容C3等于1nF、第二三极管V2采用MMBT5551、第二电阻R2等于2kΩ、第三电阻R3等于2kΩ。第三电容C3将第一三极管V1、滤波电感L1与续流二极管VD1的连接点A点电压反馈回第二三极管V2的基极，从而决定第一三极管V1的开关状态。

所述过流保护电路4包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第三三极管V3；其中，第四电阻R4等于100Ω、第五电阻R5等于200Ω、第六电阻R6等于2kΩ、第三三极管V3采用MMBT5551。第六电阻R6用来采集负载电流，过流保护点Ip由第六电阻R6的阻值决定。

电压为28V的直流供电电源DC与第一三极管V1的发射极相连，第一三极管V1的集电极连接到电感L1的一端和续流二极管VD1的阴极，电感L1的另一端连接至滤波电容C2的一端和第六电阻R6的一端，滤波电容C2的另一端连接至续流二极管VD1的阳极和负载RL的一端并接地，第六电阻R6的另一端连接至负载RL的另一端；

第一三极管V1的发射极与基极间并联第二电阻R2，第三电阻R3的一端连接至第一三极管V1的基极，第三电阻R3的另一端连接至第二三极管V2的集电极，第二三极管V2的发射极连接至第三三极管V3的发射极，第三电容C3的一端连接至第二三极管V2的基极，第三电容C3的另一端连接至第一三极管V1的集电极；

第一电阻R1的一端连接至直流供电电源DC，第一电阻R1的另一端连接至第一电容C1的一端和稳压管VE1的阴极以及第二三极管V2的基极，第一电容C1的另一端与稳压管VE1的阳极连接至直流供电电源DC的接地端；

第五电阻R5的一端连接至电感L1的一端，第五电阻R5的另一端连接至第三三极管V3的基极，第四电阻R4的一端与稳压管VE1的阴极相连，第四电阻R4的另一端连接至第三三极管V3的集电极。

所述第一三极管V1为PNP型，第二三极管V2和第三三极管V3均为NPN型。

本实用新型的控制电路和保护电路的工作原理是：

由于第二三极管V2的基极电压被稳压管VE1钳在其稳压值,当输出电压升高时，第二三极管V2的基极与发射极之间的电压降低，使得流过第二三极管V2的电流减小，从而促进第一三极管V1的关断，BUCK变换器进入续流状态，A点的电压被续流二极管VD1钳位在-0.7V，由于第三电容C3两端电压不能突变，故第二三极管V2基极电压迅速降低，使得第二三极管V2的基极电流进一步减小，加速第二三极管V2关断，也加速了第一三极管V1关断，电感L通过负载和续流二极管VD1续流，输出电压逐渐降低，降低至稳压管VE1的稳压值减去0.6V时，第二三极管V2的基极与发射极之间的PN结压降建立，第二三极管V2导通，则第一三极管V1导通，此时A点电压上升到输入电压，由于第三电容C3两端电压不能突变，故第二三极管V2的基极电压迅速抬升，第二三极管V2的基极电流增大，进一步促进第二三极管V2导通，从而加速第一三极管V1的导通。第一三极管V1导通后，输出电压升高，随后重复以上过程，通过第三电容C3的正反馈作用，加速了第一三极管V1和第二三极管V2的导通和关断过程，使得第一三极管V1工作在开关状态，减小了第一三极管V1的损耗。第六电阻R6用于采集负载电流，当负载电流大于设置的过流保护点Ip时（Ip=0.6V/R6），第三三极管V3的基极与发射极间的PN结压降建立，第三三极管V3导通，使得输出电压变为稳压管VE1的稳压值，第二三极管V2的基极与发射极之间的PN结压降不能建立，第二三极管V2关断，则第一三极管V1关断，负载电流降低，当负载电流降低至第三三极管V3不能导通时，第二三极管V2继续导通，电路恢复正常。

当第一三极管V1、滤波电感L1与续流二极管VD1的连接点A点电压不变时，第一三极管V1工作于放大区，此时BUCK变换器进入线性电源工作状态，但只要负载出现扰动，第二三极管V2的工作状态发生变化，第一三极管V1即进入开关工作状态，鉴于实际应用中，输出电压通常经过线性电源给CPU、FPGA或其他IC供电，负载状态并非保持不变，故本电路不会长时间工作在线性电源状态，这在绝大多是应用场合是可以被接受的。

Claims (2)

1.一种适用于小功率应用的小体积BUCK变换器电路，其特征是：它包括稳压电路（1）、BUCK变换器主拓扑电路（2）、反馈及控制电路（3）和过流保护电路（4）；

所述稳压电路（1）包括第一电阻（R1）、第一电容（C1）和稳压管（VE1）；BUCK变换器主拓扑电路（2）包括第一三极管（V1）、续流二极管（VD1）、滤波电感（L1）和滤波电容（C2）；反馈及控制电路（3）包括第三电容（C3）、第二三极管（V2）、第二电阻（R2）和第三电阻（R3）；过流保护电路（4）包括第四电阻（R4）、第五电阻（R5）、第六电阻（R6）和第三三极管（V3）；

直流供电电源（DC）与第一三极管（V1）的发射极相连，第一三极管（V1）的集电极连接到电感（L1）的一端和续流二极管（VD1）的阴极，电感（L1）的另一端连接至滤波电容（C2）的一端和第六电阻（R6）的一端，滤波电容（C2）的另一端连接至续流二极管（VD1）的阳极和负载（RL）的一端并接地，第六电阻（R6）的另一端连接至负载（RL）的另一端；

第一三极管（V1）的发射极与基极间并联第二电阻（R2），第三电阻（R3）的一端连接至第一三极管（V1）的基极，第三电阻（R3）的另一端连接至第二三极管（V2）的集电极，第二三极管（V2）的发射极连接至第三三极管（V3）的发射极，第三电容（C3）的一端连接至第二三极管（V2）的基极，第三电容（C3）的另一端连接至第一三极管（V1）的集电极；

第一电阻（R1）的一端连接至直流供电电源（DC），第一电阻（R1）的另一端连接至第一电容（C1）的一端和稳压管（VE1）的阴极以及第二三极管（V2）的基极，第一电容（C1）的另一端与稳压管（VE1）的阳极连接至直流供电电源（DC）的接地端；

第五电阻（R5）的一端连接至电感（L1）的一端，第五电阻（R5）的另一端连接至第三三极管（V3）的基极，第四电阻（R4）的一端与稳压管（VE1）的阴极相连，第四电阻（R4）的另一端连接至第三三极管（V3）的集电极。

2.根据权利要求1所述的适用于小功率应用的小体积BUCK变换器电路，其特征是：所述第一三极管（V1）为PNP型，第二三极管（V2）和第三三极管（V3）均为NPN型。

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