專利名稱：一種直流－直流變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及開關(guān)電源技術(shù)，特別涉及帶短路保護功能的PWM直流變換器。
背景技術(shù)：
脈寬調(diào)制Pulse Width Modulation，簡稱PWM，在開關(guān)型直流-直流變換器中主要采用PWM技術(shù)，分為升壓(Boost)和降壓(Buck)直流-直流變換。以升壓為例，如

圖1，該普通變換器包括場效應(yīng)晶體管Q1和二極管D1，它們是交替導(dǎo)通和截止的，其基本工作原理如下。
(一)當場效應(yīng)晶體管Q1導(dǎo)通時，電流流過電感線圈L1，電感線圈L1被充電儲存能量。
(二)當場效應(yīng)晶體管Q1關(guān)斷時，流過電感L1中的電流出現(xiàn)由最大值轉(zhuǎn)向減小的趨勢，電感L1產(chǎn)生反向自感電勢，為右正左負，這樣，電感L1轉(zhuǎn)化成的電壓與輸入電壓Vs串聯(lián)，以高于輸入電壓Vs的輸出電壓向負載供電，建立輸出電壓Vo，電容C被充電儲能。
(三)當場效應(yīng)晶體管Q1再次導(dǎo)通時，二極管D1截止，由C放電維持Vo基本不變。
由于負載上的Vo電壓極性與輸入電壓Vs的極性相同，且Vo輸出平均電壓大于輸入電壓Vs，故稱為升壓變換器。
目前的PWM降壓變換器，如圖2所示，與圖1所示升壓變換器一致，當輸出端短路時，電路不具有輸出短路保護功能，此時電路短路電流很大，就會造成該電源變換器及其相關(guān)設(shè)備受損壞。同時，其他類型的直流變換器也不具有短路保護。
實用新型內(nèi)容本實用新型需要解決的技術(shù)問題是，如何提供一種新的直流-直流變換器，在輸出端短路后可避免損壞變換器本身和其他相關(guān)設(shè)備。
本實用新型上述技術(shù)問題這樣解決，提供一種直流-直流變換器，包括輸出電容C及其充電電路，其特征在于，還包括依次控制連接的電壓比較單元、控制單元和短路保護開關(guān)；所述短路保護開關(guān)串接在所述輸出電容C“+”輸出端與所述充電電路之間，所述電壓比較單元一輸入端連接所述輸出電容C“+”輸出端。
按照本實用新型提供的直流-直流變換器，所述直流-直流變換器是PWM變換器，包括PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC，所述電壓比較單元輸出端還連接PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC的控制端。
按照本實用新型提供的直流-直流變換器，所述直流-直流變換器包括但不限制于PWM變換器。
按照本實用新型提供的直流-直流變換器，所述PWM變換器是升壓變換器。
按照本實用新型提供的直流-直流變換器，所述PWM變換器是降壓變換器。
按照本實用新型提供的直流-直流變換器，所述短路保護開關(guān)是場效應(yīng)晶體管Q2；所述控制單元是自舉升壓/降壓電路，分別對應(yīng)場效應(yīng)晶體管Q2正/負偏置。
按照本實用新型提供的直流-直流變換器，所述短路保護開關(guān)包括但不限制于場效應(yīng)晶體管。
按照本實用新型提供的直流-直流變換器，所述電壓比較單元包括但不限制于兩級比較放大電路。
按照本實用新型提供的直流-直流變換器，所述兩級比較放大電路中第二級放大器一輸入端與第一級放大器輸出端之間并聯(lián)電阻R3和二極管D3；第一級放大器輸出端還通過電阻R4連接PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC的基準電壓輸出端Vdd，所述第二級放大器一輸入端還通過電容C1接地；該電路實現(xiàn)PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC和場效應(yīng)晶體管Q2間歇工作/關(guān)斷。
按照本實用新型提供的直流-直流變換器，通過選定電阻R3和R4以及電容C1的值，使PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC工作時間(由R4、C1決定)很短，停止時間(由R3+R4、C1決定)很長。
按照本實用新型提供的直流-直流變換器，所述兩級比較放大電路中第一級放大器一輸入端通過并聯(lián)的電阻R7和電容C2連接所述變換器“+”輸出端，另一輸入端通過電阻R5連接所述PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC的基準電壓輸出端Vdd，并通過電阻R6接地。
按照本實用新型提供的直流-直流變換器，R3的取值應(yīng)遠遠大于R4，R8對C2的充電時間應(yīng)大于輸出電壓提升時間，該電路實現(xiàn)短路恢復(fù)。
本實用新型提供的直流-直流變換器，利用電壓檢測和短路保護開關(guān)實現(xiàn)短路保護，進一步，特別在PWM變換器中，采用兩級比較放大電路，結(jié)合PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC的基準電壓和電容充放電過程，動態(tài)實現(xiàn)間歇式短路保護以及短路恢復(fù)，避免該變換器由于連續(xù)短路保護而產(chǎn)生的熱積累，也避免該熱積累損壞電路，進一步去掉短路后，該變換器無須人工、可自動恢復(fù)工作。
以下結(jié)合附圖和具體實施例進一步對本實用新型進行詳細說明。
圖1是普通PWM升壓變換器原理示意圖。
圖2是普通PWM降壓變換器原理示意圖。
圖3是本實用新型提供的PWM升壓變換器原理示意圖。
具體實施方式
本實用新型提供的PWM升壓變換器，結(jié)構(gòu)如圖2，在普通PWM升壓變換器基礎(chǔ)上，還包括短路保護開關(guān)1、控制單元2和電壓比較單元3；短路保護開關(guān)1采用正偏置場效應(yīng)晶體管Q2，控制單元2為自舉升壓電路，電壓比較單元3為兩級比較放大電路，包括兩級比較放大器U3(含U3A和U3B)、電容C1～2、二極管D2～3、電阻R1～8以及場效應(yīng)晶體管Q2，其具體連接如下二極管D2正極的一端連接電阻R10的一端，二極管D2正極的另一端與電阻R1的一端、電阻R2的一端相連接，電阻R10的另一端與開關(guān)電路相連接，電阻R1的另一端與輸入電壓Vin相連接，電阻R2的另一端與輸出地端GND相連接，二極管D2的負極與兩級比較放大器U3的1腳相連接，兩級比較放大器U3的2腳與電容C1的一端、電阻R3的一端、二極管D3的負極相連接，電容C1的另一端連接兩級比較放大器U3的4腳、輸出地端GND，電阻R3的另一端連接二極管D3正極和電阻R4的一端、兩級比較放大器U3的7腳，電阻R4的另一端與電阻R5的一端、基準電壓Vdd相連接，電阻R5的另一端與兩級比較放大器U3的5腳、電阻R6的一端相連接，電阻R6的另一端連接輸出地端GND，兩級比較放大器U3的6腳與電阻R7的一端、電阻R8的一端、電容C2的一端相連接，電阻R8的另一端連接輸出地端GND，電阻R7的另一端與電容C2的另一端、輸出的正極+Vout相連接，場效應(yīng)晶體管Q2的漏極(D極)與二極管D1的負極相連接，場效應(yīng)晶體管Q2的源極(S極)與輸出的正極+Vout、輸出電容C的一端及反饋電路相連接，場效應(yīng)晶體管Q2的柵極(G極)與自舉升壓驅(qū)動電路的一端相連接。
這部分電路配合整體PWM升壓變換器電路基本工作原理是(一)正常工作電源變換器在正常工作時，比較放大器U3A的1腳輸出高阻態(tài)；自舉升壓驅(qū)動電路2給場效應(yīng)晶體管Q2的控制極(柵極)提供Vin+Vout的高電平，使場效應(yīng)晶體管Q2導(dǎo)通，因而使輸出端得到正常的輸出電壓信號。
(二)短路保護當電源變換器輸出端(GND和+Vout之間)被短路時，比較放大器U3B的6腳被拉低至零電位，U3B的5腳電位，即PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC輸出的Vdd基準電壓，高于6腳電位，從而使得比較放大器U3B的7腳輸出高阻態(tài)，此時Vdd基準電壓通過電阻R4、二極管D3對電容C1快速充電，U3A的2腳電位隨之升高，當U3A的2腳電位升至高于其3腳電位時，U3A的1腳電位輸出低阻態(tài)，致使開關(guān)電路輸出為低電位，PWM控制器關(guān)斷、自舉升壓驅(qū)動電路2不起件用，場效應(yīng)晶體管Q2截止；此處利用關(guān)斷場效應(yīng)晶體管Q2的方法可有效地對整個電路進行關(guān)斷，實現(xiàn)電路的短路保護功能。
(三)間歇短路保護PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC關(guān)斷時，Vdd基準電壓不再輸出、為低電位，電容C1通過電阻R3、R4慢速放電，當放電至U3A的2腳電位低于3腳電位時，PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC重新動作；由此通過C1持續(xù)地充、放電，形成了間歇“打嗝”的短路保護狀態(tài)，并且PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC工作時間很短(由電阻R4、電容C1值決定)停止時間很長(電阻R3+R4、電容C1值決定)，避免了連續(xù)進行短路保護產(chǎn)生熱積累而損壞電路。
(四)短路恢復(fù)功能去掉短路動作后，電容C2在去掉短路的瞬間相當于被短路，而隨之被充電，比較放大器U3B的6腳電位提升；同時輸出端電壓逐漸提升，此時只要保證輸出端電壓上升速度比電阻R8對電容C2的充電速度快，比較放大器U3B的7腳輸出將為低阻態(tài)，電路恢復(fù)正常工作。
以上所述僅為本實用新型的一PWM電流模式升壓變換器的具體實施例，據(jù)此實施例，相近或類似的可有PWM電流模式降壓變換器或者其他類型直流-直流變換器，因此在本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解范圍內(nèi)，凡依本實用新型權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實用新型權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.一種直流-直流變換器，包括輸出電容C及其充電電路(4)，其特征在于，還包括依次控制連接的電壓比較單元(3)、控制單元(2)和短路保護開關(guān)(1)；所述短路保護開關(guān)串接在所述輸出電容C“+”輸出端與所述充電電路之間，所述電壓比較單元一輸入端直接連接所述輸出電容C“+”輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流-直流變換器，其特征在于，所述直流-直流變換器是PWM變換器，包括PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC，所述電壓比較單元輸出端還連接PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC的控制端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述直流-直流變換器，其特征在于，所述PWM變換器是升壓變換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述直流-直流變換器，其特征在于，所述PWM變換器是降壓變換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述直流-直流變換器，其特征在于，所述短路保護開關(guān)(1)是場效應(yīng)晶體管Q2；所述控制單元(2)是自舉升壓/降壓電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述直流-直流變換器，其特征在于，所述電壓比較單元(3)為兩級比較放大電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述直流-直流變換器，其特征在于，所述兩級比較放大電路中第二級放大器一輸入端與第一級放大器輸出端之間并聯(lián)電阻R3和二極管D3；第一級放大器輸出端還通過電阻R4連接PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC的基準電壓輸出端Vdd，所述第二級放大器一輸入端還通過電容C1接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述直流-直流變換器，其特征在于，所述兩級比較放大電路中第一級放大器一輸入端通過并聯(lián)的電阻R7和電容C2連接所述變換器“+”輸出端，另一輸入端通過電阻R5連接所述PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC的基準電壓輸出端Vdd，并通過電阻R6接地。
專利摘要本實用新型涉及了一種直流－直流變換器，包括輸出電容C及其充電電路(4)，其特征在于，還包括依次控制連接的電壓比較單元(3)、控制單元(2)和短路保護開關(guān)(1)；所述短路保護開關(guān)串接在所述輸出電容C“+”輸出端與所述充電電路之間，所述電壓比較單元一輸入端直接連接所述輸出電容C“+”輸出端。這種直流－直流變換器，利用電壓檢測和短路保護開關(guān)實現(xiàn)短路保護，進一步，特別在PWM變換器中，采用兩級比較放大電路，結(jié)合PWM控制器/PWM脈寬調(diào)制集成IC的基準電壓和電容充放電過程，動態(tài)實現(xiàn)間歇式短路保護以及短路恢復(fù)，避免該變換器由于連續(xù)短路保護而產(chǎn)生的熱積累，也避免該熱積累損壞電路，進一步去掉短路后，該變換器無須人工、可自動恢復(fù)工作。
文檔編號H02M3/335GK2919675SQ20052006571
公開日2007年7月4日 申請日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月13日
發(fā)明者林樂民, 劉增宏 申請人:深圳桑達百利電器有限公司