本實用新型屬于Buck變換器技術領域，具體涉及一種數(shù)控可調式低電壓大電流輸出的Buck變換器。

背景技術：

如今CPU與顯卡的性能越來越好，其功耗也變得越來越大，一臺電腦的主板和顯卡的功耗能達到幾十到上百瓦，為了滿足其供電低壓大電流輸出的特殊需求，對于其DC\DC變換器的性能提出了更加苛刻的要求，要求其效率較高，輸出噪聲較小以保證CPU工作的穩(wěn)定性以及減少對周邊器件工作的干擾?，F(xiàn)有的低電壓大電流輸出的Buck變換器多采用降壓控制器內(nèi)部自帶的誤差放大器，但是由于降壓控制器內(nèi)部自帶的誤差放大器參考電壓固定，無法實現(xiàn)輸出電壓寬范圍的有效調節(jié)，輸出電壓紋波率大，使用效率低，因此，現(xiàn)如今缺少一種數(shù)控可調式低電壓大電流輸出的Buck變換器，能夠根據(jù)實際需求自主設定參考電壓，增加輸出電壓設定的靈活性，同時增設低通濾波電路，大大降低了開關頻率的高頻噪聲。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種數(shù)控可調式低電壓大電流輸出的Buck變換器，其設計新穎合理，通過為Buck變換主電路外置控制電路實現(xiàn)單片機更加靈活地調節(jié)輸出電壓，保留了電流型控制的優(yōu)點，舍棄了內(nèi)部的誤差放大器固定參考電壓的局限。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：數(shù)控可調式低電壓大電流輸出的Buck變換器，其特征在于：包括Buck變換主電路、用于控制所述Buck變換主電路調節(jié)電壓輸出的控制電路和為所述控制電路提供可調參考電壓的單片機，所述Buck變換主電路包括依次連接的輸入電壓源、同步整流降壓變換電路、低通濾波電路和輸出電路，所述控制電路包括外置誤差放大器和與外置誤差放大器輸出端相接的電壓轉電流電路，電壓轉電流電路的輸出端與同步整流降壓變換電路相接，單片機的輸出端和輸出電路的輸出端均與外置誤差放大器的輸入端相接。

上述的數(shù)控可調式低電壓大電流輸出的Buck變換器，其特征在于：所述同步整流降壓變換電路包括降壓控制器LM5117、MOSFET管Q1和MOSFET管Q2，所述降壓控制器LM5117的第1管腳分兩路，一路經(jīng)電阻R1與兩端接口J1的一端相接，另一路經(jīng)電阻R2與兩端接口J1的另一端相接，兩端接口J1的一端與VCC電源端相接，兩端接口J1的另一端接地，所述降壓控制器LM5117的第18管腳經(jīng)電阻R4與MOSFET管Q1的柵極相接，MOSFET管Q1的源極與VCC電源端相接，MOSFET管Q1的漏極與MOSFET管Q2的源極相接，MOSFET管Q2的柵極經(jīng)電阻R6與降壓控制器LM5117的第15管腳相接，MOSFET管Q2的漏極經(jīng)電阻R9接地，MOSFET管Q1的漏極和MOSFET管Q2的源極的連接端與降壓控制器LM5117的第17管腳相接。

上述的數(shù)控可調式低電壓大電流輸出的Buck變換器，其特征在于：所述輸入電壓源連接在所述兩端接口J1上。

上述的數(shù)控可調式低電壓大電流輸出的Buck變換器，其特征在于：所述低通濾波電路為二級濾波器，所述二級濾波器包括電感L1、電感L2、電容C7和電容C8，所述電感L1的一端與降壓控制器LM5117的第17管腳相接，電感L1的一端經(jīng)電感L2與電容C8的一端相接，電感L1和電感L2的連接端與電容C7的一端相接，電容C7的另一端和電容C8的另一端均經(jīng)電阻R11與降壓控制器LM5117的第13管腳相接。

上述的數(shù)控可調式低電壓大電流輸出的Buck變換器，其特征在于：所述輸出電路包括串聯(lián)連接的電阻R5和電阻R10，所述串聯(lián)連接的電阻R5和電阻R10的一端分兩路，一路與電感L2和電容C8的連接端相接，另一路與兩端接口J2的一端相接；所述串聯(lián)連接的電阻R5和電阻R10的另一端分兩路，一路與兩端接口J2的另一端相接，另一路接地。

上述的數(shù)控可調式低電壓大電流輸出的Buck變換器，其特征在于：所述外置誤差放大器包括電壓調節(jié)芯片LM358，所述電壓調節(jié)芯片LM358的第5管腳分兩路，一路經(jīng)電阻R13與電阻R5和電阻R10的連接端相接，另一路經(jīng)電阻R14接地；所述電壓調節(jié)芯片LM358的第6管腳與單片機的AD管腳相接。

上述的數(shù)控可調式低電壓大電流輸出的Buck變換器，其特征在于：所述電壓轉電流電路包括三極管Q3，所述三極管Q3的基極與所述電壓調節(jié)芯片LM358的第7管腳相接，三極管Q3的集電極經(jīng)電阻R12接VCC電源端，三極管Q3的發(fā)射極分三路，一路經(jīng)電阻Rramp1與降壓控制器LM5117的第17管腳相接，另一路經(jīng)電容C ramp1接地，第三路與降壓控制器LM5117的第11管腳相接。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型采用同步整流降壓變換電路和低通濾波電路的組合實現(xiàn)輸入電壓源的降壓，電路設計簡單，減弱開關頻率的高頻噪聲，便于推廣使用。

2、本實用新型通過外置控制電路實現(xiàn)對輸出電壓的調節(jié)，采用反饋的形式采集輸出電壓，調節(jié)同步整流降壓變換電路驅動波形占空比，通過單片機實現(xiàn)寬范圍的設定參考電壓，控制電路中采用電壓轉電流電路保留了電流型控制的優(yōu)點，可靠穩(wěn)定，使用效果好。

3、本實用新型設計新穎合理，輸出電壓調節(jié)范圍寬，輸出電壓紋波率低，整機效率高，便于推廣使用。

綜上所述，本實用新型設計新穎合理，通過為Buck變換主電路外置控制電路實現(xiàn)單片機更加靈活地調節(jié)輸出電壓，保留了電流型控制的優(yōu)點，舍棄了內(nèi)部的誤差放大器固定參考電壓的局限。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路原理框圖。

圖2為本實用新型外置誤差放大器和電壓轉電流電路的電路連接關系示意圖。

圖3為本實用新型Buck變換主電路的電路原理圖。

附圖標記說明:

1—輸入電壓源； 2—同步整流降壓變換電路；

3—低通濾波電路； 4—輸出電路； 5—外置誤差放大器；

6—電壓轉電流電路； 7—單片機。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括Buck變換主電路、用于控制所述Buck變換主電路調節(jié)電壓輸出的控制電路和為所述控制電路提供可調參考電壓的單片機7，所述Buck變換主電路包括依次連接的輸入電壓源1、同步整流降壓變換電路2、低通濾波電路3和輸出電路4，所述控制電路包括外置誤差放大器5和與外置誤差放大器5輸出端相接的電壓轉電流電路6，電壓轉電流電路6的輸出端與同步整流降壓變換電路2相接，單片機7的輸出端和輸出電路4的輸出端均與外置誤差放大器5的輸入端相接。

如圖3所示，本實施例中，所述同步整流降壓變換電路2包括降壓控制器LM5117、MOSFET管Q1和MOSFET管Q2，所述降壓控制器LM5117的第1管腳分兩路，一路經(jīng)電阻R1與兩端接口J1的一端相接，另一路經(jīng)電阻R2與兩端接口J1的另一端相接，兩端接口J1的一端與VCC電源端相接，兩端接口J1的另一端接地，所述降壓控制器LM5117的第18管腳經(jīng)電阻R4與MOSFET管Q1的柵極相接，MOSFET管Q1的源極與VCC電源端相接，MOSFET管Q1的漏極與MOSFET管Q2的源極相接，MOSFET管Q2的柵極經(jīng)電阻R6與降壓控制器LM5117的第15管腳相接，MOSFET管Q2的漏極經(jīng)電阻R9接地，MOSFET管Q1的漏極和MOSFET管Q2的源極的連接端與降壓控制器LM5117的第17管腳相接。

實際使用中，同步整流降壓變換電路2采用降壓控制器LM5117，降壓控制器LM5117是一款同步降壓控制器，適用于高電壓或各種輸入電壓的降壓型穩(wěn)壓器應用，具有5.5V至65V寬工作電壓范圍，穩(wěn)定的3.3A峰值柵極驅動，自適應死區(qū)時間輸出驅動器控制，輸出電流可達12A以上，降壓控制器LM5117自帶誤差放大器，但是自帶的誤差放大器其內(nèi)部的參考電壓固定，本實施例中，采用外置的控制電路實現(xiàn)單片機更加靈活地調節(jié)輸出電壓，由于設置有外置誤差放大器5，將降壓控制器LM5117內(nèi)部的誤差放大器的輸入端FB管腳直接接到參考地，使其輸出飽和并維持在一個穩(wěn)定的高電平。

本實施例中，所述輸入電壓源1連接在所述兩端接口J1上。

實際使用中，需要輸出電路4輸出5V和12V電壓，且可實現(xiàn)5V至12V的切換，本實施例中，由于本系統(tǒng)的輸出可調，為了保證系統(tǒng)在所有工作情況下均能滿足產(chǎn)品對紋波電壓的要求，輸出電感的值將在最大輸出電壓12V、最大負載電流5A的情況下設計，采用的輸入電壓源1為19V直流電源。

如圖3所示，本實施例中，所述低通濾波電路3為二級濾波器，所述二級濾波器包括電感L1、電感L2、電容C7和電容C8，所述電感L1的一端與降壓控制器LM5117的第17管腳相接，電感L1的一端經(jīng)電感L2與電容C8的一端相接，電感L1和電感L2的連接端與電容C7的一端相接，電容C7的另一端和電容C8的另一端均經(jīng)電阻R11與降壓控制器LM5117的第13管腳相接。

現(xiàn)有的Buck變化器在輸出一般采用單級低通LC濾波器，由于寄生參數(shù)的存在，使得在高頻段，單級低通LC濾波器變?yōu)橐粋€高通濾波器，這種類型的功率輸出濾波器就不能有效地衰減高頻的開關噪聲，實際使用中，低通濾波電路3為二級濾波器，電感L2的電感值遠遠小于電感L1，且在高頻下有很小的匝間電容，電容C8的電容值也要小，且等效串聯(lián)電感較小，基于這些要求，二級濾波器的電感一般選用鐵氧體磁棒，電容一般選用獨石電容或者BBC電容，這樣將獲得一個對高頻噪聲有很好抑制作用的低通濾波器，使輸出紋波能達到很好的控制。

如圖3所示，本實施例中，所述輸出電路4包括串聯(lián)連接的電阻R5和電阻R10，所述串聯(lián)連接的電阻R5和電阻R10的一端分兩路，一路與電感L2和電容C8的連接端相接，另一路與兩端接口J2的一端相接；所述串聯(lián)連接的電阻R5和電阻R10的另一端分兩路，一路與兩端接口J2的另一端相接，另一路接地。

實際使用中，采用電阻分壓的方式將輸出電壓值反饋給外置誤差放大器5。

如圖2所示，本實施例中，所述外置誤差放大器5包括電壓調節(jié)芯片LM358，所述電壓調節(jié)芯片LM358的第5管腳分兩路，一路經(jīng)電阻R13與電阻R5和電阻R10的連接端相接，另一路經(jīng)電阻R14接地；所述電壓調節(jié)芯片LM358的第6管腳與單片機7的AD管腳相接。

如圖2所示，本實施例中，所述電壓轉電流電路6包括三極管Q3，所述三極管Q3的基極與所述電壓調節(jié)芯片LM358的第7管腳相接，三極管Q3的集電極經(jīng)電阻R12接VCC電源端，三極管Q3的發(fā)射極分三路，一路經(jīng)電阻Rramp1與降壓控制器LM5117的第17管腳相接，另一路經(jīng)電容Cramp1接地，第三路與降壓控制器LM5117的第11管腳相接。

本實用新型使用時，外置誤差放大器5的反向輸入端為單片機7提供的可變參考電壓，外置誤差放大器5的同向輸入端為輸出電壓經(jīng)過一個分壓網(wǎng)絡之后的電壓信號，其輸出的誤差信號與三極管Q3相連，三極管Q3完成將該電壓誤差信號轉換為變化的電流信號的作用，三極管Q3的發(fā)射級與電容Cramp1相連的，此時三極管Q3的輸出電流與流過電阻Rramp1的電流同時給電容Cramp1充電，使電容Cramp1兩端電壓的變化率變化，當負載發(fā)生變化時，輸出電壓會出現(xiàn)相應的變化，若輸出電壓超過設定值后，外置誤差放大器5的同向輸入變大，外置誤差放大器5的輸出減小，相應地，電容Cramp1兩端電壓變化率降低，使電流信號更慢達到同步整流降壓變換電路2的控制電壓，狀態(tài)翻轉將因此延遲，輸出PWM波占空比在此時得到調整，使輸出電壓重新跟蹤設定值。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內(nèi)。