一種降壓電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種降壓電路，其包括：與電源電連接的場效應管Q5、用于控制場效應管Q5的開關頻率的開關振蕩模塊、用于根據(jù)基準電壓設定調(diào)節(jié)輸出電壓的比較調(diào)節(jié)模塊、用于根據(jù)外部控制信號強制斷開所述場效應管Q5的控制模塊、電阻R1、R2、電感L1、二極管D1、D2、及三極管Q1。本實用新型提供的降壓電路既能耐高壓也能靈活高效的進行降壓轉(zhuǎn)換。
【專利說明】—種降壓電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種降壓電路。
【背景技術】
[0002]目前，大量的電子產(chǎn)品需要將電源轉(zhuǎn)換為合適電壓的直流電來供電，尤其是將較高電壓的直流電轉(zhuǎn)換為較低電壓的直流電，所以，市面需要大量的降壓電路。目前的降壓電路主要有兩類:一類是通過集成電路形成的降壓電路，例如，以TL494電壓型控制芯片為代表DC-DC電源，這種方式由于采用集成電路以致其難以承受高電壓；另外一類主要是由線性穩(wěn)壓器實現(xiàn)降壓，這種方式雖然能耐高壓且成本低，但是這種結構的降壓電路轉(zhuǎn)換的效率較低。所以，目前市場上缺乏一種既能耐高壓且能以較高的轉(zhuǎn)換效率進行降壓的降壓電路。
[0003]可以理解的是，本部分的陳述僅提供與本實用新型相關的背景信息，可能構成或不構成所謂的現(xiàn)有技術。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于針對現(xiàn)有技術中降壓電路不能同時具備耐高壓及較高轉(zhuǎn)換效率的缺陷，提供一種轉(zhuǎn)換效率較高、工作靈活且能耐高壓的降壓電路。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種降壓電路，其包括:與電源電連接的場效應管Q5、用于控制場效應管Q5的開關頻率的開關振蕩模塊、用于根據(jù)基準電壓設定調(diào)節(jié)輸出電壓的比較調(diào)節(jié)模塊、用于根據(jù)外部控制信號強制斷開所述場效應管Q5的控制模塊、電阻R1、R2、電感L1、二極管D1、D2、及三極管Ql ;其中，場效應管Q5的柵極通過電阻Rl與電源的正極相連，場效應管Q5的柵極同時通過電阻R2與電源的負極相連，場效應管Q5的源極與電源的正極相連，場效應管Q5的漏極通過電感LI與比較調(diào)節(jié)模塊的第一端相連，場效應管Q5的漏極同時接二極管D2的陰極及開關振蕩模塊的第一端，二極管D2的陽極接電源的負極；二極管Dl的陰極接電源的正極，二極管Dl的陽極同時接開關振蕩模塊的第二端及比較調(diào)節(jié)模塊的第二端，比較調(diào)節(jié)模塊的第三端接電源的負極；三極管Ql的基極同時接二極管Dl的陽極、開關振蕩模塊的第二端、及比較調(diào)節(jié)模塊的第二端，其集電極通過電阻R2接電源的負極，其集電極同時接場效應管Q5的柵極，其發(fā)射極接電源的正極。
[0006]在本實用新型提供的降壓電路中，所述比較調(diào)節(jié)模塊包括:三極管Q3、穩(wěn)壓管Z2、及電阻R6、R7、R8、R9、RlO ;其中，三極管Q3的基極同時與電阻R9的一端及電阻RlO的一端相連，其集電極通過電阻R8同時與所述電感LI及電阻R9的另一端相連，其集電極同時通過電阻R6與所述二極管Dl的陽極相連，其發(fā)射極通過電阻R7與電阻R9的另一端相連，其發(fā)射極同時與穩(wěn)壓管Z2的陰極相連，穩(wěn)壓管Z2的陽極同時接電阻RlO的另一端及電源的負極。
[0007]在本實用新型提供的降壓電路中，所述開關振蕩模塊包括串聯(lián)的電容C2及電阻R3，電容C2的一端接場效應管Q5的漏極，電容C2的一端同時通過電感LI接比較調(diào)節(jié)模塊的第一端，電容C2的另一端通過電阻R3同時接比較調(diào)節(jié)模塊的第二端及三極管Ql的基極。
[0008]在本實用新型提供的降壓電路中，所述控制模塊包括:三極管Q6、電阻R13、R14及二極管D3;其中，三極管Q6的基極通過電阻R14接二極管D3的陰極，其集電極通過電阻R13同時接二極管Dl的陽極及三極管Ql的基極，其發(fā)射極接電源的負極，二極管D3的陽極接外部控制信號輸出端。
[0009]在本實用新型提供的降壓電路中，還包括用于過流保護的電流保護模塊，所述電流保護模塊連接于所述電阻R9的另一端與電源的負極之間。
[0010]在本實用新型提供的降壓電路中，所述電流保護模塊包括:三極管Q2、三極管Q4、及電阻R4、R5、R11、R12 ;其中，三極管Q4的基極通過電阻R12與電阻R9的另一端相連，其集電極通過電阻R5接三極管Q2的基極，其發(fā)射極通過電阻Rll接電阻R9的另一端；三極管Q2的集電極通過電阻R4同時接開關振蕩模塊的第二端及比較調(diào)節(jié)模塊的第二端，其發(fā)射極接電源的負極。
[0011]在本實用新型提供的降壓電路中，還包括穩(wěn)壓管Z1，穩(wěn)壓管Zl的陽極接場效應管Q5的柵極，其陰極接電源的正極。
[0012]在本實用新型提供的降壓電路中，還包括電容Cl，電容Cl連接于電源的正極與電源的負極之間。
[0013]在本實用新型提供的降壓電路中，所述電阻R9及電阻RlO均為可調(diào)電阻。
[0014]在本實用新型提供的降壓電路中，還包括電容C3，電容C3連接于電阻R9的另一端與電阻RlO的另一端之間。
[0015]本實用新型提供的降壓電路中，其通過調(diào)節(jié)場效應管Q5的通斷，以將電源輸出的電壓降低。具體的，其通過開關振蕩模塊調(diào)節(jié)場效應管Q5的開關頻率，通過比較調(diào)節(jié)模塊與基準電壓進行比較后設定調(diào)節(jié)輸出的電壓值，且由控制模塊根據(jù)外部控制信號的情況及時強制的對場效應管Q5進行關斷控制，再結合電阻Rl、R2、電感L1、二極管Dl、D2、及三極管Ql使得電感LI循環(huán)充放電，進而使得比較調(diào)節(jié)模塊端輸出已降壓的所需電壓值。本實用新型由于結合開關電源的方式來控制調(diào)節(jié)電源，所以其降壓轉(zhuǎn)換的效率較高，其避免采用集成電路，而是采用分立式器件，使得降壓電路能承受較高的電壓且能根據(jù)比較調(diào)節(jié)模塊輸出所需的電壓值，而且，其能根據(jù)外部控制信號靈活的中斷降壓電路的工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型提供的一實施例中降壓電路的電路示意圖；
[0017]圖2是本實用新型提供的一實施例中降壓電路的電路結構圖；
[0018]圖3是本實用新型提供的一實施例里降壓電路中電感LI與場效應管Q5對應的工作時序圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0020]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附
圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0021]參見圖1至圖3，本實用新型提供的降壓電路主要包括:與電源電連接的場效應管Q5、開關振蕩模塊10、比較調(diào)節(jié)模塊20、控制模塊30、電阻Rl、R2、電感L1、二極管Dl、D2、及三極管Ql。開關振蕩模塊10通過振蕩來控制場效應管Q5的開關頻率，即控制場效應管Q5的導通時間。比較調(diào)節(jié)模塊20用于根據(jù)基準電壓設定調(diào)節(jié)輸出電壓，比較調(diào)節(jié)模塊20的兩端為降壓電路的輸出端，即比較調(diào)節(jié)模塊20根據(jù)預定的基準電壓可以控制調(diào)節(jié)降壓電路輸出的電壓的范圍(即設定輸出電壓)?？刂颇K30用于根據(jù)外部控制信號SI強制斷開所述場效應管Q5，這樣可以在降壓電路需要強制停止工作時靈活的進行控制，例如當降壓電路外圍的電路需要降壓電路停止供電或者降壓電路出現(xiàn)故障需要中止工作以避免后患時，均可以快捷靈活的使降壓電路停止工作，進而降壓電路能安全靈活的工作。其中，場效應管Q5的柵極通過電阻Rl與電源的正極相連，場效應管Q5的柵極同時通過電阻R2與電源的負極相連，場效應管Q5的源極與電源的正極相連，場效應管Q5的漏極通過電感LI與比較調(diào)節(jié)模塊20的第一端相連，場效應管Q5的漏極同時接二極管D2的陰極及開關振蕩模塊10的第一端，二極管D2的陽極接電源的負極；二極管Dl的陰極接電源的正極，二極管Dl的陽極同時接開關振蕩模塊的第二端及比較調(diào)節(jié)模塊20的第二端，比較調(diào)節(jié)模塊20的第三端接電源的負極；三極管Ql的基極同時接二極管Dl的陽極、開關振蕩模塊10的第二端、及比較調(diào)節(jié)模塊20的第二端，其集電極通過電阻R2接電源的負極，其集電極同時接場效應管Q5的柵極，其發(fā)射極接電源的正極。所以，其結合電阻Rl、R2、電感L1、二極管D1、D2、及三極管Ql使得電感LI循環(huán)充放電，進而使得比較調(diào)節(jié)模塊20端輸出已降壓的所需電壓值。本實用新型由于結合開關電源的方式來控制調(diào)節(jié)電源，所以其降壓轉(zhuǎn)換的效率較高，且其避免采用集成電路，而是采用分立式器件，使得其能承受較高的電壓，且能根據(jù)比較調(diào)節(jié)模塊20輸出所需的電壓值。
[0022]再次參見圖2及圖3所示實施例，本實用新型提供的降壓電路的工作原理將結合圖2所示實施例進行詳細說明。
[0023]在圖2的優(yōu)選實施例中，比較調(diào)節(jié)模塊20包括:三極管Q3、穩(wěn)壓管Z2、及電阻R6、R7、R8、R9、RlO0其中，三極管Q3的基極同時與電阻R9的一端及電阻RlO的一端相連，其集電極通過電阻R8同時與所述電感LI及電阻R9的另一端相連，其集電極同時通過電阻R6與所述二極管Dl的陽極相連，其發(fā)射極通過電阻R7與電阻R9的另一端相連，其發(fā)射極同時與穩(wěn)壓管Z2的陰極相連，穩(wěn)壓管Z2的陽極同時接電阻RlO的另一端及電源的負極。比較調(diào)節(jié)模塊20中穩(wěn)壓管Z2提供基準電壓，電阻R7給穩(wěn)壓管Z2提供工作電流，電阻R9、R10調(diào)節(jié)輸出電壓，故其可以根據(jù)上述基準電壓、及電阻R9、R10的比值來設定比較調(diào)節(jié)模塊20輸出的電壓(即降壓電路輸出的電壓)，該比較調(diào)節(jié)模塊20結構簡單，能承受高壓且反應速度較快。在該優(yōu)選實施例中，開關振蕩模塊10包括串聯(lián)的電容C2及電阻R3，電容C2的一端接場效應管Q5的漏極，電容C2的一端同時通過電感LI接比較調(diào)節(jié)模塊20的第一端，電容C2的另一端通過電阻R3同時接比較調(diào)節(jié)模塊20的第二端及三極管Ql的基極。開關振蕩模塊10通過電容C2周期性的充電及放電，可以改變場效應管Q5的漏極的電壓，進而改變場效應管Q5的開關情況，即R3與C2的乘積決定場效應管Q5的開關頻率。同時在該優(yōu)選地實施例中，控制模塊30包括:三極管Q6、電阻R13、R14及二極管D3。其中，三極管Q6的基極通過電阻R14接二極管D3的陰極，其集電極通過電阻R13同時接二極管Dl的陽極及三極管Ql的基極，其發(fā)射極接電源的負極，二極管D3的陽極接外部控制信號輸出端SI。當向端點5注入高電平時(即接通外部控制信號時)，三極管Q6導通，其引起三極管Ql導通，進而導致Q5關閉無輸出，相反，端點5懸空或為低電平則不影響場效應管Q5的工作。所以，控制模塊30可以根據(jù)外部控制信號SI靈活的中止降壓電路的工作。
[0024]圖2所示實施例的工作原理大致如下:端點1、2是電源的輸入端，端點3、4是輸出端，端點5是輸出控制端(即控制信號輸出端)，當端點5為高電平時,場效應管Q5斷開無輸出，相反低電平有輸出。根據(jù)公式:Vout=Vin*D(D是占空比)，當負載變大會引起D的變大，即C2、R3、D1回路充電時間變長，反之變短。整個電路就是控制對電感LI的充電時間，負載越大充電時間越長，反之越短。
[0025]具體的，剛上電時(即接通電源時)，由于電阻Rl、R2的分壓，場效應管Q5的柵極端電壓大于場效應管Q5的開通電壓Vth ( —般在2-4V),故場效應管Q5導通,開始對電感LI充電，同時對電容C2、電阻R3、二極管Dl形成的回路充電；隨著對電感LI的充電，輸出電壓上升(即端點3、4上的電壓上升)，當輸出電壓大于設定值時(設定值由穩(wěn)壓管Z2提供的基準電壓、及電阻R9與RlO的比值決定)，比較調(diào)節(jié)模塊里的三極管Q3上基極電壓較大，以致三極管Q3飽和導通；三極管Q3飽和導通則帶動三極管Ql導通，進而引起場效應管Q5斷開，這時三極管Ql的基極、電阻R3、電容C2所在的回路對電容C2反向充電，由于場效應管Q5斷開，故儲能電感LI開始放電以對負載供電，二極管D2開始續(xù)流，由于對負載供電，所以輸出電壓下降，當輸出電壓小于設定值時，三極管Q3斷開，進而三極管Ql斷開，場效應管Q5導通，又開始對電感充電，降壓電路按上述過程重復循環(huán)。所以，通過場效應管Q5的周期性通斷及電感LI的循環(huán)充放電，可以將輸入端電源的電壓降低，例如，參見圖3所示，故降壓電路的輸出端可以提供用戶所需的較低的電壓。而比較調(diào)節(jié)模塊可以根據(jù)穩(wěn)壓管Z2、電阻R9、R10的阻值調(diào)節(jié)場效應管Q5的導通情況，進而可以調(diào)節(jié)輸出電壓。當電阻R9、RlO的阻值固定時，固定的輸入電壓降壓后輸出的電壓為固定的，為了適當調(diào)節(jié)降壓電路輸出端的電壓，優(yōu)選地，電阻R9及電阻RlO均為可調(diào)電阻，則用戶可以調(diào)節(jié)電阻R9、RlO后得到所需范圍里的輸出電壓。
[0026]在本實用新型的優(yōu)選實施例中，降壓電路還包括用于過流保護的電流保護模塊40，電流保護模塊40連接于所述電阻R9的另一端與電源的負極之間。這樣，當降壓電路中出現(xiàn)過流時可以進行安全保護。具體優(yōu)選地，電流保護模塊包括:三極管Q2、三極管Q4、及電阻R4、R5、R11、R12 ;其中，三極管Q4的基極通過電阻R12與電阻R9的另一端相連，其集電極通過電阻R5接三極管Q2的基極，其發(fā)射極通過電阻Rll接電阻R9的另一端；三極管Q2的集電極通過電阻R4同時接開關振蕩模塊的第二端及比較調(diào)節(jié)模塊的第二端，其發(fā)射極接電源的負極。電阻Rll是輸出回路的電流采樣電阻，當電阻Rll電壓增大到一定閥值時，例如0.7V時，三極管Q4導通，三極管Q4上的電流流入三極管Q2的基極，于是三極管Q2導通，進而電流注入三極管Ql管的基極，三極管Ql管導通，三極管Ql飽和導通壓降0.3V,拉低了場效應管Q5的柵極電壓，則場效應管Q5斷開以保護回路。優(yōu)選地，降壓電路還包括穩(wěn)壓管Z1，穩(wěn)壓管Zl的陽極接場效應管Q5的柵極，其陰極接電源的正極。Zl是鉗位二極管，其用來保護場效應管Q5的柵極電壓。在本實用新型的優(yōu)選實施例中，降壓電路還包括用于濾波的電容Cl，電容Cl連接于電源的正極與電源的負極之間。降壓電路還包括用于濾波的電容C3，電容C3連接于電阻R9的另一端與電阻RlO的另一端之間。
[0027]綜上所述，本實用新型提供的降壓電路避免使用LDO (即低壓差線性穩(wěn)壓器)、振蕩器、運放等電路，其利用RC充放電控制場效應管Q5的通斷，整個電路是分立器件構成，耐高壓，結構簡單。其結合開關電源的方式來控制調(diào)節(jié)電源的輸出，所以其降壓轉(zhuǎn)換的效率較高。而且，其能根據(jù)外部控制信號靈活的中斷降壓電路的工作。使得降壓電路能安全的便捷的進行降壓。同時，其具有輸出電壓可調(diào)、過流保護、輸出使能的優(yōu)點。其可以應用于輸入電壓范圍較寬的情況，可以適用于24V\36V\48V的電池系統(tǒng)，也可制作成模塊電路批量生產(chǎn)，成本較低，具有較廣的應用范圍。
[0028]在本說明書的描述中，參考術語“ 一個實施例”、“ 一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0029]在本實用新型的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語的具體含義。
[0030]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種降壓電路，其特征在于，包括:與電源電連接的場效應管Q5、用于控制場效應管Q5的開關頻率的開關振蕩模塊、用于根據(jù)基準電壓設定調(diào)節(jié)輸出電壓的比較調(diào)節(jié)模塊、用于根據(jù)外部控制信號強制斷開所述場效應管Q5的控制模塊、電阻Rl、R2、電感L1、二極管D1、D2、及三極管Ql ； 其中，場效應管Q5的柵極通過電阻Rl與電源的正極相連，場效應管Q5的柵極同時通過電阻R2與電源的負極相連，場效應管Q5的源極與電源的正極相連，場效應管Q5的漏極通過電感LI與比較調(diào)節(jié)模塊的第一端相連，場效應管Q5的漏極同時接二極管D2的陰極及開關振蕩模塊的第一端，二極管D2的陽極接電源的負極； 二極管Dl的陰極接電源的正極，二極管Dl的陽極同時接開關振蕩模塊的第二端及比較調(diào)節(jié)模塊的第二端，比較調(diào)節(jié)模塊的第三端接電源的負極； 三極管Ql的基極同時接二極管Dl的陽極、開關振蕩模塊的第二端、及比較調(diào)節(jié)模塊的第二端，其集電極通過電阻R2接電源的負極，其集電極同時接場效應管Q5的柵極，其發(fā)射極接電源的正極。
2.如權利要求1所述的降壓電路，其特征在于，所述比較調(diào)節(jié)模塊包括:三極管Q3、穩(wěn)壓管 22、及電阻1?6、1?7、1?8、1?9、1?10 ； 其中，三極管Q3的基極同時與電阻R9的一端及電阻RlO的一端相連，其集電極通過電阻R8同時與所述電感LI及電阻R9的另一端相連，其集電極同時通過電阻R6與所述二極管Dl的陽極相連，其發(fā)射極通過電阻R7與電阻R9的另一端相連，其發(fā)射極同時與穩(wěn)壓管Z2的陰極相連，穩(wěn)壓管Z2的陽極同時接電阻RlO的另一端及電源的負極。
3.如權利要求1或2所述的降壓電路，其特征在于，所述開關振蕩模塊包括串聯(lián)的電容C2及電阻R3，電容C2的一端接場效應管Q5的漏極，電容C2的一端同時通過電感LI接比較調(diào)節(jié)模塊的第一端，電 容C2的另一端通過電阻R3同時接比較調(diào)節(jié)模塊的第二端及三極管Ql的基極。
4.如權利要求1或2所述的降壓電路，其特征在于，所述控制模塊包括:三極管Q6、電阻R13、R14及二極管D3 ； 其中，三極管Q6的基極通過電阻R14接二極管D3的陰極，其集電極通過電阻R13同時接二極管Dl的陽極及三極管Ql的基極，其發(fā)射極接電源的負極，二極管D3的陽極接外部控制信號輸出端。
5.如權利要求2所述的降壓電路，其特征在于，還包括用于過流保護的電流保護模塊，所述電流保護模塊連接于所述電阻R9的另一端與電源的負極之間。
6.如權利要求5所述的降壓電路，其特征在于，所述電流保護模塊包括:三極管Q2、三極管 04、及電阻1?4、1?5、1?11、1?12 ； 其中，三極管Q4的基極通過電阻R12與電阻R9的另一端相連，其集電極通過電阻R5接三極管Q2的基極，其發(fā)射極通過電阻Rll接電阻R9的另一端； 三極管Q2的集電極通過電阻R4同時接開關振蕩模塊的第二端及比較調(diào)節(jié)模塊的第二端，其發(fā)射極接電源的負極。
7.如權利要求1所述的降壓電路，其特征在于，還包括穩(wěn)壓管Z1，穩(wěn)壓管Zl的陽極接場效應管Q5的柵極，其陰極接電源的正極。
8.如權利要求1所述的降壓電路，其特征在于，還包括電容Cl，電容Cl連接于電源的正極與電源的負極之間。
9.如權利要求2所述的降壓電路，其特征在于，所述電阻R9及電阻RlO均為可調(diào)電阻。
10.如權利要求2所述的降壓電路，其特征在于，還包括電容C3，電容C3連接于電阻R9的另一端與電阻RlO的另一端`之間。
【文檔編號】H02M3/155GK203617907SQ201320767932
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權日:2013年11月29日
【發(fā)明者】潘金龍, 何志強, 楊云 申請人:比亞迪股份有限公司