專利名稱：具有突波保護(hù)功能的降壓轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系相關(guān)于一種突波保護(hù)裝置，尤指一種具有突波保護(hù)功能 的降壓轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
目前交換式電源轉(zhuǎn)換器可提供穩(wěn)定的輸出電壓，而且能夠承受負(fù)載突降(load dump)等過電壓瞬態(tài)變化。請(qǐng)參考第1圖，第1圖為目前交換式電源轉(zhuǎn)換器之示意圖。使用 兩級(jí)電路串聯(lián)，以承受輸入電源的突波電壓。第一級(jí)使用線性穩(wěn)壓器， 吸收輸入電源的突波電壓，第二級(jí)使用高的轉(zhuǎn)換效率之降壓式直流-直流電源轉(zhuǎn)換器。目前的交換式電源轉(zhuǎn)換器包含一N通道MOSFET 12、 一齊納二 極體14、 一負(fù)載l6、 一電阻28以及一直流-直流電源轉(zhuǎn)換器30。直 流電源供應(yīng)器Vin之正端連接于N通道MOSFET 12之汲極，負(fù)端接 地。齊納二極體14可以避免MOSFET 12的閘源極電壓超過最大VGS 。 當(dāng)輸入電壓Vin低于齊納二極體14的崩潰電壓時(shí)，MOSFET 12以飽 和模式運(yùn)作。在輸入電壓Vin瞬態(tài)變化的過程中，MOSFET 12會(huì)遮蔽 高于齊納崩潰電壓的電壓值。在負(fù)載16突降的情況下，MOSFET 12 會(huì)在輸入電壓Vin上升超過設(shè)定限制時(shí)完全斷開，接著維持?jǐn)嚅_狀態(tài)， 直到輸入電壓Vin低于定電壓。直流-直流電源轉(zhuǎn)換器30轉(zhuǎn)換高電壓 為低電壓，以充電各種各樣的電子設(shè)備。不過，目前的交換式電源轉(zhuǎn)換器也有缺點(diǎn)。采用這個(gè)方法的缺點(diǎn) 是需要太多相關(guān)的零件，整體上成本高，效率差等缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容4本發(fā)明之主要目的之一在于揭露一種具有突波保護(hù)功能的降壓 轉(zhuǎn)換器，以改善先前技術(shù)中需要的相關(guān)零件太多的缺點(diǎn)，而可以承受 輸入電源發(fā)生突波電壓，電路亦能正常工作。本發(fā)明系提供一種降壓轉(zhuǎn)換器，其包含一電晶體、 一稽納二極體、 一控制電路、 一整流二極體、 一電感、 一輸出電容以及一電阻，該電 晶體耦接一輸入電壓，該稽納二極體耦接該電晶體，用來限制該電晶 體之閘源極電壓，該電感用來儲(chǔ)存流經(jīng)該電晶體之電荷，該輸出電容 用來平滑該電感上之電壓，該平滑之電壓施力P至該電阻，該整流二極 體整流該電感兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)之電流，該控制電路保持在與輸入電壓 變化無關(guān)的固定輸出電壓。于一實(shí)施例中，該電晶體系為一NMOS電晶體。于一實(shí)施例中，該輸入電壓之正端耦接該NMOS之汲極，負(fù)端接地。于一實(shí)施例中，該稽納二極體限制該NMOS之閘源極(Gateto Source)電壓在VGS(max)以下。于一實(shí)施例中，該輸入電壓在該稽納二極體的崩潰電壓以下時(shí)， 該NMOS操作在飽和區(qū)。于一實(shí)施例中，該輸入電壓瞬變時(shí)，該NMOS隔離高于稽納崩潰 電壓的電壓。于一實(shí)施例中，該NMOS導(dǎo)通時(shí)，電流自該輸入電壓流經(jīng)NM0S。 于一實(shí)施例中，該NMOS截止時(shí)，電動(dòng)勢(shì)于電感兩端產(chǎn)生。 于一實(shí)施例中，該控制電路控制脈寬調(diào)變(pulse width modulation;于一實(shí)施例中，該輸入電源發(fā)生突波電壓時(shí)，電路具有線性穩(wěn)壓 器之功能，將輸入電源之突波予以吸收。于一實(shí)施例中，該輸入電源回復(fù)為原來之電源電壓時(shí)，電路即進(jìn) 入切換式直流-直流轉(zhuǎn)換器。


第1圖為目前交換式電源轉(zhuǎn)換器之示意圖。 第2圖為根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例中具有突波保護(hù)功能的降壓轉(zhuǎn) 換器之示意圖。主要元件符號(hào)說明VlN 輸入電壓12 N通道MOSFET14 齊納二極體16 負(fù)載28 電阻30 直流-直流電源轉(zhuǎn)換器34 鉗壓電路38 NMOS40 控制電路42 整流二極體44 電感46 輸出電容48 電阻具體實(shí)施方式
請(qǐng)參考第2圖，第2圖為根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例中一降壓轉(zhuǎn)換器6、 一整流二極體42、 一電感44、 一輸出電容46以及一電阻48。輸入電壓Vin之正端耦接NMOS 38之汲極，負(fù)端接地。鉗壓電 路34具有一稽納二極體。稽納二極體限制NMOS 38之閘源極(Gate to Source)電壓在VGS(max)以下。輸入電壓Vin在稽納二極體的崩潰電 壓以下時(shí)，NMOS 38操作在飽和區(qū)。輸入電壓瞬變時(shí)，NMOS38隔 離高于稽納崩潰電壓的電壓。圖中之鉗壓電路34具有一稽納二極體，而，稽納二極體亦可以 一線性穩(wěn)壓(Linear Regulator) LDO代替。線性穩(wěn)壓LDO —端耦接 NMOS 38之閘極， 一端接地。輸入電壓Vin亦耦接于LDO。本發(fā)明之另一實(shí)施例中鉗壓電路34,可以一運(yùn)算放大器 (Operational Amplifier)以及一npnBJT代替。運(yùn)算放大器之輸入端 耦接NMOS38之閘極，反相輸入端耦接一基準(zhǔn)電壓Vref。輸出端與 npnBJT之基極連接。npnBJT之射極接地，集極連接NMOS38之閘 極。NMOS38導(dǎo)通時(shí)，電流自直流輸入電壓Vin，流經(jīng)NMOS 38,電 荷儲(chǔ)存于電感44。輸出電容46可平滑施加至電阻48之電感44上之 電壓。NMOS38截止時(shí)，電動(dòng)勢(shì)于電感44兩端產(chǎn)生。整流二極體42 整流電動(dòng)勢(shì)，儲(chǔ)存之電荷供應(yīng)電阻48?？刂齐娐?0保持在與輸入電 壓Vin變化無關(guān)的固定輸出電壓，控制脈寬調(diào)變(pulse width modulation; PWM)。由上可知，本發(fā)明提供具寬輸入電壓范圍之降壓式直流-直流電 源轉(zhuǎn)換器，當(dāng)輸入電源發(fā)生突波電壓時(shí)，電路具有線性穩(wěn)壓器之功能， 將輸入電源之突波予以吸收，待輸入電源回復(fù)為原來之電源電壓時(shí)， 電路即進(jìn)入切換式直流-直流轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明可以將整體電路簡(jiǎn)化，提高電路轉(zhuǎn)換效率，并減少元件數(shù)目。以上所述僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所 做之均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明之涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種降壓轉(zhuǎn)換器，其包含一電晶體、一鉗壓電路、一控制電路、一整流二極體、一電感、一輸出電容以及一負(fù)載，該電晶體耦接一輸入電壓，該稽納二極體耦接該電晶體，用來限制該電晶體之閘源極電壓，該電感用來儲(chǔ)存流經(jīng)該電晶體之電荷，該輸出電容用來平滑該電感上之電壓，該平滑之電壓施加至該負(fù)載，該整流二極體整流該電感兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)之電流，該控制電路保持在與輸入電壓變化無關(guān)的固定輸出電壓。
2. 如權(quán)利要求1所述之降壓轉(zhuǎn)換器，其中該電晶體系為一NMOS 電晶體，該負(fù)載系為一電阻。
3. 如權(quán)利要求2所述之降壓轉(zhuǎn)換器，其中該輸入電壓之正端耦接 該NMOS之汲極，負(fù)端接地。
4. 如權(quán)利要求2所述之降壓轉(zhuǎn)換器，其中該鉗壓電路限制該 NMOS之閘源極(Gate to Source)電壓在VGS(max)以下。
5. 如權(quán)利要求2所述之降壓轉(zhuǎn)換器，其中該輸入電壓在該鉗壓電 路的崩潰電壓以下時(shí)，該NMOS操作在飽和區(qū)。
6. 如權(quán)利要求2所述之降壓轉(zhuǎn)換器，其中該輸入電壓瞬變時(shí)，該 NMOS隔離高于崩潰電壓的電壓。
7. 如權(quán)利要求2所述之降壓轉(zhuǎn)換器，其中該NMOS導(dǎo)通時(shí)，電流 自該輸入電壓流經(jīng)NM0S。
8. 如權(quán)利要求2所述之降壓轉(zhuǎn)換器，其中該NMOS截止時(shí)，電動(dòng) 勢(shì)于電感兩端產(chǎn)生。
9. 如權(quán)利要求2所述之降壓轉(zhuǎn)換器，其中該控制電路控制脈寬調(diào)變(pulse width modulation; PWM)。
10. 如權(quán)利要求2所述之降壓轉(zhuǎn)換器，其中該輸入電源發(fā)生突波 電壓時(shí)，電路具有線性穩(wěn)壓器之功能，將輸入電源之突波予以吸收。
11. 如權(quán)利要求2所述之降壓轉(zhuǎn)換器，其中該輸入電源回復(fù)為原 來之電源電壓時(shí)，電路即進(jìn)入切換式直流-直流轉(zhuǎn)換器。
12. 如權(quán)利要求2所述之降壓轉(zhuǎn)換器，其中該鉗壓電路系為一稽 納二極體。
13. 如權(quán)利要求2所述之降壓轉(zhuǎn)換器，其中該鉗壓電路系為一線 性穩(wěn)壓電路。
14. 如權(quán)利要求2所述之降壓轉(zhuǎn)換器，其中該鉗壓電路系為一運(yùn)算 放大器(OperationalAmplifier)以及一BJT。
全文摘要
一種具有突波保護(hù)功能的降壓轉(zhuǎn)換器，其包含一電晶體、一稽納二極體、一控制電路、一整流二極體、一電感、一輸出電容以及一電阻，該電晶體耦接一輸入電壓，該稽納二極體耦接該電晶體，用來限制該電晶體之閘源極電壓，該電感用來儲(chǔ)存流經(jīng)該電晶體之電荷，該輸出電容用來平滑該電感上之電壓，該平滑之電壓施加至該電阻，該整流二極體整流該電感兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)之電流，該控制電路保持在與輸入電壓變化無關(guān)的固定輸出電壓；該降壓轉(zhuǎn)換器可以承受輸入電源發(fā)生突波電壓，電路亦能正常工作。
文檔編號(hào)H02M3/04GK101651415SQ20081014572
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2008年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者王仕元 申請(qǐng)人:廣鵬科技股份有限公司