專利名稱：一種buck開關(guān)電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種BUCK(降壓式變換)開關(guān)電源電路。
背景技術(shù)：
目前，開關(guān)電源的BUCK電路主要包括輸入電路、開關(guān)管、輸出電路、驅(qū)動電路，一般的BUCK型開關(guān)電源的開關(guān)管，采用普通三極管或者P溝道MOSFET管，優(yōu)點是驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)簡單，但因三極管飽和壓降大、P溝道MOSFET管的內(nèi)阻大，輸出電流稍微大一點，開關(guān)管的損耗就很大，因此電源的效率極低。如果開關(guān)管采用內(nèi)阻很小N溝道MOSFET管，損耗就明顯減小效率提高，但其驅(qū)動電路變得比較復(fù)雜。目前基本上都是采用PWM(脈寬調(diào)制)集成電路+驅(qū)動變壓器、自舉升壓電路來驅(qū)動N溝道MOSFET管，專利申請?zhí)枮镃N 201854184U的專利公開了一種BUCK電路，包括有開關(guān)管Q1、輸出電路、驅(qū)動電路、自舉升壓電路、脈寬調(diào)制電路，但是現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動電路的變壓器體積大，故障率高，也不利于產(chǎn)品小型化，另外自舉升壓電路采用的元器件較多，成本高，性能不穩(wěn)定。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種不需要驅(qū)動變壓器和自舉升壓電路的體積小、成本低、電源利用率高的開關(guān)電源電路。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種BUCK開關(guān)電源電路，包括:電源輸入濾波電路、電源輸出電路、開關(guān)管Q1、脈寬調(diào)制芯片Ul及其外圍電路、儲能電感LI,其特征在于:還包括與儲能電感LI相連的續(xù)流電路及光稱電路；所述電源輸入濾波電路包括輸入端正極A、輸入端負極B、電容Cl,電容Cl的正極、電容Cl的負極分別與輸入端正極A、輸入端負極B連接，所述電容Cl的負極接地；所述續(xù)流電路包括續(xù)流二極管D3、電容C9、電阻R11，所述電阻Rll的一端與儲能電感LI的輸入端E連接，另一端通過電容C9接地；所述續(xù)流二極管D3的正端接儲能電感LI的輸入端E，另一端接地，所述光耦電路包括三極管Q3、線性光耦U2A、線性光耦U2B ;所述三極管Q3的集電極與脈寬調(diào)制芯片Ul的電源輸入端VDD相連；三極管Q3的發(fā)射極一路通過二極管D2的負極串聯(lián)電阻R13后與儲能電感LI的輸出端F連接，另一路通過電容C12與儲能電感LI的輸入端E連接，所述儲能電感LI的輸出端F通過電阻R15、線性光耦U2A與二極管D4的負極連接，二極管D4的正極與二極管D5的正極連接，二極管D5的負極接地，所述電阻R15串聯(lián)線性光耦U2A后的兩端并聯(lián)有電阻R16 ;三極管Q3的基極一路通過線性光耦U2B、電阻R17、電容C6、電容C8與脈寬調(diào)制芯片Ul的4腳連接，一路通過電阻R14與二極管D2的負極、電容C12連接；所述電源輸入濾波電路通過電阻Rl與脈寬調(diào)制芯片Ul的電源輸入端VDD相連，所述電源輸入濾波電路(I)的輸入端正極A與開關(guān)管Ql的漏極連接；所述開關(guān)管Ql的柵極通過電阻R3與脈寬調(diào)制芯片Ul的輸出端6腳相連，三極管Ql的柵極與源極之間并聯(lián)有電阻R9及二極管D1，二極管D3的正極與三極管Ql的柵極連接，二極管D3的負極與三極管Ql的源極連接，所述三極管Ql的源極一路通過電阻R14與儲能電感LI的輸入端E連接，一路通過電阻R14分別與電容C12、脈寬調(diào)制芯片Ul的GND、電容C2、電容C3及電容C4連接；所述電源輸出電路設(shè)置于輸出端和地之間；當電源輸出端達到工作電壓值時，線性光耦U2A得到工作電壓，儲能電感LI通過電阻R13、二極管D2給三極管供電，線性光耦U2B導(dǎo)通給三極管Q3提供偏置電流，所述三極管Q3的集電極給脈寬調(diào)制芯片Ul供電；當所述輸出端D與地短路時，線性光耦U2A兩端電壓變?yōu)榱?，線性光耦U2B不導(dǎo)通，三極管Q3的基極得不到偏置電流而截止，脈寬調(diào)制芯片Ul供電中斷。所述電源輸出電路包括電容C10、電容C11、電阻R12，所述電容ClO的正極一路與儲能電感LI的輸出端F連接，一路與輸出電路的正極C連接，電容ClO的負極與輸出電路的負極D連接，所述電阻R12及電容Cll并聯(lián)在電容ClO的兩端，所述電容ClO的負極接地。所述續(xù)流二極管D3由兩個并聯(lián)的二極管組成。本實用新型的有益效果有以下幾個方面:1、由于采用N溝道MOSFET管，所述電路損耗明顯減小，電源利用效率提高；2、由于本電路不采用傳統(tǒng)的驅(qū)動變壓器來驅(qū)動開關(guān)管，因此體積變小，故障率低；
`[0019]3、采用續(xù)流階段完成給PWM集成電路供電，元器件減少，成本降低，損耗降低，節(jié)約電能和環(huán)保；
圖1是本實用新型的一種BUCK電源電路原理圖。其中，1-電源輸入濾波電路 2-P麗集成電路 3-光耦電路4-電源輸出電路 5-續(xù)流電路。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡述本實用新型。如圖1所示，一種BUCK開關(guān)電源電路，包括:電源輸入濾波電路1、電源輸出電路4、開關(guān)管Ql、脈寬調(diào)制芯片Ul及其外圍電路
2、儲能電感LI,其特征在于:還包括與儲能電感LI相連的續(xù)流電路5及光稱電路3 ；所述脈寬調(diào)制芯片Ul及其外圍電路2為出廠配置電路。所述電源輸入濾波電路I包括輸入端正極A、輸入端負極B、電容Cl,電容Cl的正極、電容Cl的負極分別與輸入端正極A、輸入端負極B連接，所述電容Cl的負極接地；所述續(xù)流電路5包括續(xù)流二極管D3、電容C9、電阻R11，所述電阻Rll的一端與儲能電感LI的輸入端E連接,另一端通過電容C9接地；所述續(xù)流二極管D3的正端接儲能電感LI的輸入端E，另一端接地，所述光耦電路3包括三極管Q3、線性光耦U2A、線性光耦U2B ;所述三極管Q3的集電極與脈寬調(diào)制芯片Ul的電源輸入端VDD相連；三極管Q3的發(fā)射極一路通過二極管D2的負極串聯(lián)電阻R13后與儲能電感LI的輸出端F連接，另一路通過電容C12與儲能電感LI的輸入端E連接，所述儲能電感LI的輸出端F通過電阻R15、線性光耦U2A與二極管D4的負極連接，二極管D4的正極與二極管D5的正極連接，二極管D5的負極接地，所述電阻R15串聯(lián)線性光耦U2A后的兩端并聯(lián)有電阻R16 ;三極管Q3的基極一路通過線性光耦U2B、電阻R17、電容C6、電容C8與脈寬調(diào)制芯片Ul的4腳連接，一路通過電阻R14與二極管D2的負極、電容C12連接；所述電源輸入濾波電路I通過電阻Rl與脈寬調(diào)制芯片Ul的電源輸入端VDD相連，所述電源輸入濾波電路I的輸入端正極A與開關(guān)管Ql的漏極連接；所述開關(guān)管Ql的柵極通過電阻R3與脈寬調(diào)制芯片Ul的輸出端6腳相連，三極管Ql的柵極與源極之間并聯(lián)有電阻R9及二極管Dl，二極管D3的正極與三極管Ql的柵極連接，二極管D3的負極與三極管Ql的源極連接，所述三極管Ql的源極一路通過電阻R14與儲能電感LI的輸入端E連接，一路通過電阻R14分別與電容C12、脈寬調(diào)制芯片Ul的GND、電容C2、電容C3及電容C4連接；所述電源輸出電路設(shè)置于輸出端和地之間；當電源輸出端達到工作電壓值時，線性光耦U2A得到工作電壓，儲能電感LI通過電阻R13、二極管D2給三極管供電，線性光耦U2B導(dǎo)通給三極管Q3提供偏置電流，所述三極管Q3的集電極給脈寬調(diào)制芯片Ul供電；當所述輸出端D與地短路時，線性光耦U2A兩端電壓變?yōu)榱?，線性光耦U2B不導(dǎo)通，三極管Q3的基極得不到偏置電流而截止，脈寬調(diào)制芯片Ul供電中斷。所述電源輸出電路4包括電容C10、電容C11、電阻R12，所述電容ClO的正極一路與儲能電感LI的輸出端F連接，一路與輸出電路的正極C連接，電容ClO的負極與輸出電路的負極D連接，所述電阻R12及電容Cll并聯(lián)在電容ClO的兩端，所述電容ClO的負極接地。所述續(xù)流二極管D3由兩個并聯(lián)的二極管組成。所述開關(guān)管Ql為N溝道MOSFET開關(guān)管。所述脈寬調(diào)制集成電路芯片Ul的型號為UC3843。本BUCK型開關(guān)電源電路工作原理:A、B是電源的輸入端，C、D是輸出端，E、F分別為儲能電感LI的兩端，輸入輸出負極共地，例如V-1N為60V，V-OUTR為12V，Rl啟動電阻，Cl為高頻濾波電容，電阻R2起均流作用，Ql是N溝道MOSFET開關(guān)管，LI是儲能電感，Dl是續(xù)流二極管，U2是線性光耦。Ul是PWM(脈寬調(diào)制)控制集成電路UC3843，5腳是Ul的電壓參考端與電路C點連接，開機通電時輸入電壓通過Rl給電容C2充電，C2兩端(也就是Ul的5、7腳)的電壓達到Ul的啟動電壓門檻值時，Ul工作6腳輸出PWM (脈寬調(diào)制)信號驅(qū)動Ql，Ql開通，電流通過Ql、R10、LI給ClO充電，給負載供電的同時LI儲能。在這一個時刻因Ql開通，A點和E點是等電位，Ul的5、7腳電壓降低，Ul的6腳關(guān)斷輸出，開關(guān)管Ql關(guān)斷，此時儲能電感LI的極性變成E為負、F為正，電流通過F點一負載及R13 —續(xù)流二極管D2 — C12 — E點，形成電流回路完成續(xù)流。由于Ul的5腳和E點相連，E為負、F為正，R12與F點相連，這一個回路經(jīng)R12、C10，Cll濾波，得到Ul所需的電源電壓。二極管D4、D5決定輸出電壓，當F點達到設(shè)定的電壓值，光耦U2A得到工作電壓，內(nèi)部發(fā)光管發(fā)光，U2B內(nèi)部的光敏三極管的EC結(jié)導(dǎo)通，通過R13、R14、R15給Q3提供偏置電流，Q3導(dǎo)通給Ul供電。短路保護電路工作原理:常規(guī)的短路保護是在電流回路中串聯(lián)一個電阻，靠檢測這個電阻兩端的電壓來實現(xiàn)。本電路是通過關(guān)斷PWM控制電路Ul的供電電源來實現(xiàn)，即在輸出短路的時候，關(guān)閉Ul的電源，從而關(guān)閉Ul的輸出。這種短路保護電路具有短路時損耗小、溫升低、保護可靠之優(yōu)點。當輸出端D點與地短路時，D點對地電壓為0V，光耦U2A 二極管兩端沒有電壓，光耦U2B內(nèi)部的光敏三極管的EC結(jié)不導(dǎo)通，Q3的基極得不到偏置電流而截至，Ul靠R1、R2給C2充電，使整個電路處于間隙重啟保護狀態(tài)，當短路解除后電路又重新恢復(fù)正常工作。BUCK型開關(guān)電源電路都有一個儲能電感，本電路就巧妙地利用它在開關(guān)管關(guān)斷時，在續(xù)流階段完成給PWM集成電路供電，用很少幾個元器件完美驅(qū)動N溝道MOSFET開關(guān)管。本電路適用于所有BUCK型開關(guān)電源，如電動車轉(zhuǎn)換器輸入輸出電壓相差幾倍、不用隔離的所有降壓型開關(guān)電源電路。最后要闡述的是，這些實施例應(yīng)理解為僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的保護范圍。在閱讀了本實用新型的記載的內(nèi)容之后，技術(shù)人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。
權(quán)利要求1.種BUCK開關(guān)電源電路，包括: 電源輸入濾波電路(I)、電源輸出電路(4)、開關(guān)管Q1、脈寬調(diào)制芯片Ul及其外圍電路(2)、儲能電感LI，其特征在于:還包括與儲能電感LI相連的續(xù)流電路(5)及光耦電路(3); 所述電源輸入濾波電路(I)包括輸入端正極A、輸入端負極B、電容Cl，電容Cl的正極、電容Cl的負極分別與輸入端正極A、輸入端負極B連接，所述電容Cl的負極接地； 所述續(xù)流電路(5)包括續(xù)流二極管D3、電容C9、電阻R11，所述電阻Rll的一端與儲能電感LI的輸入端E連接，另一端通過電容C9接地；所述續(xù)流二極管D3的正端接儲能電感LI的輸入端E，另一端接地； 所述光耦電路(3)包括三極管Q3、線性光耦U2A、線性光耦U2B ;所述三極管Q3的集電極與脈寬調(diào)制芯片Ul的電源輸入端VDD相連；三極管Q3的發(fā)射極一路通過二極管D2的負極串聯(lián)電阻R13后與儲能電感LI的輸出端F連接，另一路通過電容C12與儲能電感LI的輸入端E連接，所述儲能電感LI的輸出端F通過電阻R15、線性光耦U2A與二極管D4的負極連接，二極管D4的正極與二極管D5的正極連接，二極管D5的負極接地，所述電阻R15串聯(lián)線性光耦U2A后的兩端并聯(lián)有電阻R16 ;三極管Q3的基極一路通過線性光耦U2B、電阻R17、電容C6、電容C8與脈寬調(diào)制芯片Ul的4腳連接，一路通過電阻R14與二極管D2的負極、電容C12連接； 所述電源輸入濾波電路(I)通過電阻Rl與脈寬調(diào)制芯片Ul的電源輸入端VDD相連，所述電源輸入濾波電路(I)的輸入端正極A與開關(guān)管Ql的漏極連接；所述開關(guān)管Ql的柵極通過電阻R3與脈寬調(diào)制芯片Ul的輸出端6腳相連，三極管Ql的柵極與源極之間并聯(lián)有電阻R9及二極管D1，二極管D3的正極與三極管Ql的柵極連接，二極管D3的負極與三極管Ql的源極連接，所述三極管Ql的源極一路通過電阻R14與儲能電感LI的輸入端E連接，一路通過電阻R14分別與電容C12、脈寬調(diào)制芯片Ul的GND、電容C2、電容C3及電容C4連接； 所述電源輸出電路設(shè)置于輸出端和地之間； 當電源輸出端電壓達到工作電壓值時，線性光耦U2A得到工作電壓，儲能電感LI通過電阻R13、二極管D2給三極管供電，線性光耦U2B導(dǎo)通給三極管Q3提供偏置電流，所述三極管Q3的集電極給脈寬調(diào)制芯片Ul供電； 當所述輸出端D與地短路時，線性光耦U2A兩端電壓變?yōu)榱悖€性光耦U2B不導(dǎo)通，三極管Q3的基極得不到偏置電流而截止，脈寬調(diào)制芯片Ul供電中斷。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的BUCK開關(guān)電源電路，其特征在于:所述電源輸出電路(4)包括電容CIO、電容C11、電阻R12，所述電容ClO的正極一路與儲能電感LI的輸出端F連接，一路與輸出電路的正極C連接，電容ClO的負極與輸出電路的負極D連接，所述電阻R12及電容Cll并聯(lián)在電容ClO的兩端，所述電容ClO的負極接地。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的BUCK開關(guān)電源電路，其特征在于:所述續(xù)流二極管D3由兩個并聯(lián)的二極管組成。
專利摘要本實用新型涉及開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種BUCK開關(guān)電源電路，包括電源輸入濾波電路、電源輸出電路、開關(guān)管Q1、脈寬調(diào)制芯片U1及其外圍電路、儲能電感L1，其特征在于還包括與儲能電感L1相連的續(xù)流電路和光耦電路；本實用新型提供一種能夠使損耗明顯減小、效率提高、體積小且故障率低的開關(guān)電源電路。
文檔編號H02M3/155GK202931193SQ201220615598
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者何林, 侯春明 申請人:重慶力華科技有限責(zé)任公司