專利名稱：開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及DC-DC(直流-直流)變換器，特別涉及一種開關(guān)型直流穩(wěn)壓電路。
背景技術(shù)：
DC-DC變換器，也稱為功率變換器、開關(guān)電源、直流穩(wěn)壓電源等，已經(jīng)從傳統(tǒng)的模擬電路發(fā)展到今天的數(shù)字電路?，F(xiàn)有技術(shù)的直流穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)壓方式包括脈沖寬度調(diào)制模式，英文縮寫為PWM(Pulse width Modulation)，脈沖跨周期調(diào)制模式，英文縮寫為 PSM(Pulse Skip Modulation)等控制方式。其基本控制原理是采樣電路對輸出電壓進(jìn)行采樣，并將其與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，根據(jù)輸出電壓的變化情況，調(diào)整開關(guān)管驅(qū)動脈沖，從而使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。圖1是現(xiàn)有技術(shù)PWM控制模式的電路結(jié)構(gòu)圖。采樣電路檢測到輸出電壓Vo變化時(shí)，把檢測到的信號放大整形后送到PWM控制器，PWM控制器對此信號進(jìn)行處理，調(diào)整開關(guān)管Tl柵極的驅(qū)動脈沖，從而控制開關(guān)管Tl的導(dǎo)通和截至?xí)r間，達(dá)到調(diào)整輸出電壓Vo的目的。圖1中，電感Ll和電容Cl組成濾波電路，二極管Dl起保護(hù)作用，電阻R為負(fù)載，Vin為輸入電壓。上述控制方式電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，器件多，成本高，其中PWM控制器至少包括脈沖發(fā)生器、波形控制電路等，需要專門的驅(qū)動芯片，反饋電路控制也不方便設(shè)計(jì)，難度很高。PSM控制方式電路結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題，就是針對現(xiàn)有技術(shù)的直流穩(wěn)壓電源電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高的缺點(diǎn)，提供一種開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，簡化電路結(jié)構(gòu)，降低成本。本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，包括第一開關(guān)、第二開關(guān)和電壓比較器，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)串聯(lián)在輸入電壓兩端，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的連接點(diǎn)為輸出端；所述電壓比較器的兩個(gè)輸入端一個(gè)連接基準(zhǔn)電壓，一個(gè)連接輸出端，所述電壓比較器輸出端與所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的控制端連接；當(dāng)輸出端電壓高于或低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述電壓比較器能夠輸出兩種狀態(tài)，分別對應(yīng)所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷；所述第一開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，所述第二開關(guān)關(guān)斷，所述第二開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，所述第一開關(guān)關(guān)斷。具體的，所述基準(zhǔn)電壓由串聯(lián)在輸入電壓兩端的第一電阻和第二電阻分壓得到。進(jìn)一步的，所述第一開關(guān)連接輸入電壓高端，所述第二開關(guān)連接輸入電壓低端；當(dāng)輸出端電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述第二開關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)輸出端電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述第一開關(guān)導(dǎo)通，所述輸入電壓低端為輸入電壓和輸出電壓的公共端。具體的，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)為晶體管。更具體的，所述晶體管為場效應(yīng)晶體管，所述控制端為場效應(yīng)晶體管的柵極；或者，所述晶體管為雙極型晶體管，所述控制端為雙極型晶體管的基極；或者，所述晶體管為絕緣柵雙極型晶體管，所述控制端為絕緣柵雙極型晶體管的柵極。[0009]優(yōu)選的，所述第一開關(guān)為P溝道場效應(yīng)晶體管，所述第二開關(guān)為N溝道場效應(yīng)晶體管；所述P溝道場效應(yīng)晶體管漏極接輸入電壓高端，源極接N溝道場效應(yīng)晶體管漏極并作為輸出端；所述N溝道場效應(yīng)晶體管源極接輸入電壓低端。更進(jìn)一步的，所述第一開關(guān)連接輸入電壓低端，所述第二開關(guān)連接輸入電壓高端； 當(dāng)輸出端電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述電壓比較器輸出高電平，所述第一開關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)輸出端電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述電壓比較器輸出低電平，所述第二開關(guān)導(dǎo)通，所述輸入電壓高端為輸入電壓和輸出電壓的公共端。具體的，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)為晶體管。更具體的，所述晶體管為場效應(yīng)晶體管，所述控制端為場效應(yīng)晶體管的柵極；或者，所述晶體管為雙極型晶體管，所述控制端為雙極型晶體管的基極；或者，所述晶體管為絕緣柵雙極型晶體管，所述控制端為絕緣柵雙極型晶體管的柵極。優(yōu)選的，所述第一開關(guān)為N溝道場效應(yīng)晶體管，所述第二開關(guān)為P溝道場效應(yīng)晶體管；所述N溝道場效應(yīng)晶體管源極接輸入電壓低端，漏極接P溝道場效應(yīng)晶體管源極并作為輸出端；所述P溝道場效應(yīng)晶體管漏極接輸入電壓高端。本實(shí)用新型的有益效果是，極大的簡化了電路結(jié)構(gòu)，減少了元器件數(shù)量，反饋電路控制設(shè)計(jì)非常簡單，不需要專門的驅(qū)動控制芯片，電路成本大大降低。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的直流穩(wěn)壓電源電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)施例1的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實(shí)施例2的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是實(shí)施例3的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。本實(shí)用新型的開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，包括第一開關(guān)、第二開關(guān)和電壓比較器。第一開關(guān)和第二開關(guān)串聯(lián)在輸入電壓兩端，第一開關(guān)和第二開關(guān)的連接點(diǎn)為本實(shí)用新型開關(guān)型直流穩(wěn)壓電路輸出端。電壓比較器的兩個(gè)輸入端一個(gè)連接基準(zhǔn)電壓，一個(gè)連接輸出端，電壓比較器輸出端與第一開關(guān)和第二開關(guān)的控制端連接。當(dāng)輸出端電壓高于或低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，電壓比較器能夠輸出兩種狀態(tài)，分別對應(yīng)第一開關(guān)和第二開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷，并且當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第二開關(guān)關(guān)斷；反之，當(dāng)?shù)诙_關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第一開關(guān)關(guān)斷。如果第一開關(guān)接輸入電壓高端，第二開關(guān)接輸入電壓低端，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)導(dǎo)通時(shí)，輸出端電壓被抬高，第二開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，輸出端電壓被拉低。本實(shí)用新型正是根據(jù)輸出端電壓的變化，分別驅(qū)動第一開關(guān)和第二開關(guān)的導(dǎo)通，使輸出端電壓向相反方向變化，從而在輸出端得到穩(wěn)定的電壓，該電壓等于基準(zhǔn)電壓。根據(jù)上述工作原理，無論輸入電壓為正電壓或負(fù)電壓，基準(zhǔn)電壓(輸出端電壓)的絕對值都不會大于輸入電壓的絕對值。根據(jù)電壓比較器的兩個(gè)輸入端(正相輸入端和負(fù)相輸入端)與基準(zhǔn)電壓和輸出端電壓的不同連接關(guān)系，比較器輸出的兩種狀態(tài)與輸出端電壓和基準(zhǔn)電壓的高低關(guān)系可以有不同對應(yīng)關(guān)系。如果電壓比較器的正相輸入端接輸出端電壓，負(fù)相輸入端接基準(zhǔn)電壓，當(dāng)輸
4出端電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，電壓比較器輸出高電平，反之則輸出低電平；如果電壓比較器的負(fù)相輸入端接輸出端電壓，正相輸入端接基準(zhǔn)電壓，當(dāng)輸出端電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，電壓比較器輸出低電平，反之則輸出高電平。結(jié)合第一開關(guān)和第二開關(guān)不同驅(qū)動方式(低電平導(dǎo)通或高電平導(dǎo)通)，本實(shí)用新型的電路可以有多種組合方式。實(shí)施例1參見圖2，本例開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，包括串聯(lián)在輸入電壓Vin兩端的第一電阻Rl 和第二電阻R2，串聯(lián)在輸入電壓兩端的第一開關(guān)P溝道場效應(yīng)晶體管Ql和第二開關(guān)N溝道場效應(yīng)晶體管Q2，以及電壓比較器U1。圖2中，P溝道場效應(yīng)晶體管Ql漏極接輸入電壓 Vin高端，源極接N溝道場效應(yīng)晶體管Q2漏極，該連接點(diǎn)為本例電路的輸出端。N溝道場效應(yīng)晶體管Q2源極接輸入電壓Vin低端。本例輸入電壓Vin為正電壓，輸入電壓Vin低端為本例電路的公共端，即輸入電壓和輸出電壓的公共端(接地端G)。本例基準(zhǔn)電壓Vt由第一電阻Rl和第二電阻R2對輸入電壓Vin分壓得到，即圖2中第一電阻Rl和第二電阻R2的連接點(diǎn)電壓。圖2中電壓比較器Ul的兩個(gè)輸入端一個(gè)連接基準(zhǔn)電壓Vt，一個(gè)連接輸出端電壓Vo，電壓比較器Ul的輸出端與P溝道場效應(yīng)晶體管Ql和N溝道場效應(yīng)晶體管Q2的控制端柵極連接。本例電路的穩(wěn)壓動態(tài)過程是當(dāng)輸出端電壓Vo高于基準(zhǔn)電壓Vt時(shí)，電壓比較器Ul輸出高電平，N溝道場效應(yīng)晶體管Q2導(dǎo)通，P溝道場效應(yīng)晶體管Ql關(guān)斷，輸出電壓Vo 被拉低；當(dāng)輸出端電壓Vo低于基準(zhǔn)電壓Vt時(shí)，電壓比較器Ul輸出低電平，P溝道場效應(yīng)晶體管Ql導(dǎo)通，N溝道場效應(yīng)晶體管Q2關(guān)斷，輸出電壓Vo被抬高。上述過程使輸出電壓Vo 穩(wěn)定在設(shè)定值(Vt)，顯然，Vo<Vin。圖2中電感Ll和電容Cl組成濾波電路，電阻R為負(fù)載電阻，電感Ll也可以省略。實(shí)施例2如圖3所示，本例電路中，PNP型雙極型晶體管Ql為第一開關(guān)，NPN型雙極型晶體管Q2為第二開關(guān)，本例電路的其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，其工作原理可以參見上述描述，此處不再重復(fù)。實(shí)施例3本例電路輸入電壓為負(fù)電壓_Vin，輸入電壓高端為輸入電壓和輸出電壓的公共端 (接地端G)，電路結(jié)構(gòu)如圖4所示。本例中，用于輸入電壓極性與上述實(shí)施例相反，圖4中第一開關(guān)Ql采用N溝道場效應(yīng)晶體管，第二開關(guān)Q2采用P溝道場效應(yīng)晶體管。N溝道場效應(yīng)晶體管Ql源極接輸入電壓-Vin低端，漏極接P溝道場效應(yīng)晶體管Q2源極并作為本例電路的電壓輸出端Vo，P溝道場效應(yīng)晶體管漏極接輸入電壓-Vin高端(接地端G)，本例電路其他連接關(guān)系參見實(shí)施例1。本例電路的工作原理是當(dāng)輸出端電壓Vo高于基準(zhǔn)電壓Vt時(shí)(即I Vo I < |Vt|， 其中|v0|、|vt|分別代表V0和vt的絕對值，下同)，電壓比較器Ui輸出高電平，第一開關(guān) Ql導(dǎo)通，第二開關(guān)Q2關(guān)斷，輸出電壓Vo被拉低(即I Vo I增大)；當(dāng)輸出端電壓Vo低于基準(zhǔn)電壓Vt時(shí)(即|Vo| > |vt|)，電壓比較器Ul輸出低電平，第二開關(guān)Q2導(dǎo)通，第一開關(guān) Ql關(guān)斷，輸出電壓Vo被抬高(即|Vo|減小)。上述實(shí)施例并不能窮盡本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)，第一開關(guān)和第二開關(guān)，除了可以采用上述P溝道場效應(yīng)晶體管、N溝道場效應(yīng)晶體管、PNP雙極型晶體管和NPN雙極型晶體管外，也可以采用其他類型的場效應(yīng)晶體管，如橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(LDM0SFET)等，以及耐高壓、大電流的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)等。上述實(shí)施例更不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的描述，所作的常規(guī)替換均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，包括第一開關(guān)、第二開關(guān)和電壓比較器，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)串聯(lián)在輸入電壓兩端，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的連接點(diǎn)為輸出端；所述電壓比較器的兩個(gè)輸入端一個(gè)連接基準(zhǔn)電壓，一個(gè)連接輸出端，所述電壓比較器輸出端與所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的控制端連接；當(dāng)輸出端電壓高于或低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述電壓比較器能夠輸出兩種狀態(tài)，分別對應(yīng)所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷；所述第一開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，所述第二開關(guān)關(guān)斷，所述第二開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，所述第一開關(guān)關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，其特征在于，所述基準(zhǔn)電壓由串聯(lián)在輸入電壓兩端的第一電阻和第二電阻分壓得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，其特征在于，所述第一開關(guān)連接輸入電壓高端，所述第二開關(guān)連接輸入電壓低端；當(dāng)輸出端電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述第二開關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)輸出端電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述第一開關(guān)導(dǎo)通；所述輸入電壓低端為輸入電壓和輸出電壓的公共端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，其特征在于，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)為晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，其特征在于，所述晶體管為場效應(yīng)晶體管，所述控制端為場效應(yīng)晶體管的柵極；或者，所述晶體管為雙極型晶體管，所述控制端為雙極型晶體管的基極；或者，所述晶體管為絕緣柵雙極型晶體管，所述控制端為絕緣柵雙極型晶體管的柵極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，其特征在于，所述第一開關(guān)為P溝道場效應(yīng)晶體管，所述第二開關(guān)為N溝道場效應(yīng)晶體管；所述P溝道場效應(yīng)晶體管漏極接輸入電壓高端，源極接N溝道場效應(yīng)晶體管漏極并作為輸出端；所述N溝道場效應(yīng)晶體管源極接輸入電壓低端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，其特征在于，所述第一開關(guān)連接輸入電壓低端，所述第二開關(guān)連接輸入電壓高端；當(dāng)輸出端電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述電壓比較器輸出高電平，所述第一開關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)輸出端電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述電壓比較器輸出低電平，所述第二開關(guān)導(dǎo)通；所述輸入電壓高端為輸入電壓和輸出電壓的公共端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，其特征在于，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)為晶體管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，其特征在于，所述晶體管為場效應(yīng)晶體管，所述控制端為場效應(yīng)晶體管的柵極；或者，所述晶體管為雙極型晶體管，所述控制端為雙極型晶體管的基極；或者，所述晶體管為絕緣柵雙極型晶體管，所述控制端為絕緣柵雙極型晶體管的柵極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，其特征在于，所述第一開關(guān)為N溝道場效應(yīng)晶體管，所述第二開關(guān)為P溝道場效應(yīng)晶體管；所述N溝道場效應(yīng)晶體管源極接輸入電壓低端，漏極接P溝道場效應(yīng)晶體管源極并作為輸出端；所述P溝道場效應(yīng)晶體管漏極接輸入電壓高端。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種開關(guān)型直流穩(wěn)壓電路。本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高的缺點(diǎn)，公開了一種開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，其技術(shù)方案，包括第一開關(guān)、第二開關(guān)和電壓比較器，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)串聯(lián)在輸入電壓兩端，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的連接點(diǎn)為輸出端；所述電壓比較器的兩個(gè)輸入端一個(gè)連接基準(zhǔn)電壓，一個(gè)連接輸出端，所述電壓比較器輸出端與所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的控制端連接；當(dāng)輸出端電壓高于或低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述電壓比較器能夠輸出兩種狀態(tài)，分別對應(yīng)所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述第一開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，所述第二開關(guān)關(guān)斷，所述第二開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，所述第一開關(guān)關(guān)斷。本實(shí)用新型極大的簡化了電路結(jié)構(gòu)、降低了成本。
文檔編號H02M3/158GK202085072SQ201120200639
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者唐埝春, 陳京川 申請人:邁普通信技術(shù)股份有限公司