一種寬電源輸入的穩(wěn)壓電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種寬電源輸入的穩(wěn)壓電路，包括：第一穩(wěn)壓電路，耦接外部電源，設(shè)定第一預(yù)設(shè)值；第二穩(wěn)壓電路，耦接外部電源，包括第一單向?qū)ㄔ?，所述第一單向?qū)ㄔ摌O耦接所述第一穩(wěn)壓電路輸出；當(dāng)輸入電壓高于第一預(yù)設(shè)值時，輸入電壓經(jīng)第一穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓輸出，所述第一單向?qū)ㄔ聪蚪刂?，第二穩(wěn)壓電路停止工作；當(dāng)輸入電壓低于第一預(yù)設(shè)值時，所述第一單向?qū)ㄔ?dǎo)通，輸入電壓經(jīng)第二穩(wěn)壓電壓電路輸出，第一穩(wěn)壓電路停止工作。本發(fā)明提供一種寬電源輸入的穩(wěn)壓電路，很好的彌補了在不同電壓范圍內(nèi)，做到降壓穩(wěn)壓，穩(wěn)定工作狀態(tài)，可以將輸入電壓范圍擴展至12V?400V范圍內(nèi)。
【專利說明】
一種寬電源輸入的穩(wěn)壓電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及穩(wěn)壓電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種寬電源輸入的穩(wěn)壓電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在大多數(shù)的控制電路中，總是習(xí)慣用到了一些降壓穩(wěn)壓電路，作為控制器內(nèi)部電源使用，例如需要將12V電壓降壓到5V電壓使用，那么常規(guī)的使用方式一般為LD0(lowdropout regulator，低壓差線性穩(wěn)壓器)電路降壓或者采用DC-DC降壓；
[0003]而采用了LDO降壓電路，如果輸入電壓和輸出電壓壓降比較大的情況下，會導(dǎo)致LDO芯片功率過大，發(fā)熱量過高，容易導(dǎo)致芯片燒毀或者出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況發(fā)生。所以使用LDO降壓的時候，通常會在芯片上安裝散熱片對LDO芯片進行散熱，以保證芯片穩(wěn)定工作。
[0004]而采用了 DC-DC降壓電路，雖然減小了 LDO的發(fā)熱和功耗問題，但是市場上的DC-DC芯片一般供電只能在40V以下才能供電，過高電壓輸入，容易燒毀芯片，同時會燒毀后續(xù)電路，導(dǎo)致控制器失去功能。
[0005]開關(guān)電源設(shè)計一般是采用AC供電，將AC整流濾波后，進行單端反激式電路設(shè)計，但是該方式則需要采用單端反激式變換器作為電壓轉(zhuǎn)換主要器件，但是這樣的變壓器體積一般會比較大，對電源的布局很有要求，同時這樣的電路方式，必須包括高低壓隔離電路。雖然這樣的電路可以使用于高壓100-400V的范圍內(nèi)進行穩(wěn)壓，但是針對于于100V以下的電壓穩(wěn)壓設(shè)計就沒有辦法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種寬電源輸入的穩(wěn)壓電路，很好的彌補了在不同電壓范圍內(nèi)，做到降壓穩(wěn)壓，穩(wěn)定工作狀態(tài)，可以將輸入電壓范圍擴展至12V-400V范圍內(nèi)。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明實施例提供一種寬電源輸入的穩(wěn)壓電路，包括:
[0008]第一穩(wěn)壓電路，耦接外部電源，設(shè)定第一預(yù)設(shè)值；
[0009]第二穩(wěn)壓電路，耦接外部電源，包括第一單向?qū)ㄔ?，所述第一單向?qū)ㄔ摌O耦接所述第一穩(wěn)壓電路輸出；
[0010]DC-DC轉(zhuǎn)換電路，耦接所述第一穩(wěn)壓電路的輸出端和所述第二穩(wěn)壓電路的輸出端，將第一穩(wěn)壓電路和所述第二穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后的電壓降壓輸出；
[0011]當(dāng)輸入電壓高于第一預(yù)設(shè)值時，輸入電壓經(jīng)第一穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓輸出，所述第一單向?qū)ㄔ聪蚪刂?，第二穩(wěn)壓電路停止工作；當(dāng)輸入電壓低于第一預(yù)設(shè)值時，所述第一單向?qū)ㄔ?dǎo)通，輸入電壓經(jīng)第二穩(wěn)壓電壓電路輸出，第一穩(wěn)壓電路停止工作。
[0012]作為一種實施方式，所述第一穩(wěn)壓電路包括第一場效應(yīng)管和PffM控制器，所述第一場效應(yīng)管漏極耦接電壓輸入，柵極耦接所述PWM控制器，源極耦接DC-DC轉(zhuǎn)換電路，所述PWM控制器一端耦接所述第一場效應(yīng)管輸出。
[0013]作為一種實施方式，所述第一穩(wěn)壓電路還包括儲能元件和第一采樣電路，所述儲能元件一端耦接所述第一場效應(yīng)管源極，另一端耦接DC-DC轉(zhuǎn)換電路，所述第一采樣電路一端親接儲能元件輸出，另一端親接PWM控制器。
[0014]作為一種實施方式，所述第二穩(wěn)壓電路包括第二場效應(yīng)管和穩(wěn)壓元件，所述第二場效應(yīng)管漏極耦接電壓輸入并通過電阻耦接?xùn)艠O，柵極通過所述穩(wěn)壓元件接地，源極耦接所述第一單向?qū)ㄔ龢O。
[0015]作為一種實施方式，所述儲能元件的輸出端還連接有第一濾波電路。
[0016]作為一種實施方式，所述第二場效應(yīng)管的源極還連接有第二濾波電路。
[0017]作為一種實施方式，所述第一采樣電路包括串聯(lián)的第一電阻和第二電阻，所述第一電阻和第二電阻的連接節(jié)點耦接所述PWM控制器。
[0018]作為一種實施方式，所述第一穩(wěn)壓電路還包括第二單向?qū)ㄔ?，所述第二單向?qū)ㄔ龢O親接所述儲能元件輸出，負極親接所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路。
[0019]作為一種實施方式，所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路包括DC-DC芯片和第二采樣電路，所述DC-DC芯片耦接所述第一穩(wěn)壓電路和所述第二穩(wěn)壓電路，所述第二采樣電路一端耦接所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路輸出，另一端耦接所述DC-DC芯片。
[0020]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于:通過更改了傳統(tǒng)的PWM控制器電路，由PWM控制器和第二場效應(yīng)管Q2來選擇先由那個電路進行穩(wěn)壓，60V-400V電壓輸入時，有PWM控制器電路先進行穩(wěn)壓，低于60V電壓輸入時，由第二場效應(yīng)管Q2進行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓后的電壓送給DC-DC轉(zhuǎn)換電路進行小電壓降壓穩(wěn)壓，得到所有設(shè)備需求的電壓選擇。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的寬電源輸入的穩(wěn)壓電路的框架結(jié)構(gòu)圖。
[0022]附圖標注:1、第一穩(wěn)壓電路；11、第一采樣電路;2、第二穩(wěn)壓電路;3、DC_DC轉(zhuǎn)換電路;31、第二米樣電路。
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的部分實施例，而不是全部實施例。
[0024]如圖1所示，一種寬電源輸入的穩(wěn)壓電路，包括第一穩(wěn)壓電路1、第二穩(wěn)壓電路2和DC-DC轉(zhuǎn)換電路3，第一穩(wěn)壓電路I和第二穩(wěn)壓電路2的輸出端均耦接DC-DC轉(zhuǎn)換電路3的輸入端，通過第一預(yù)設(shè)值和輸入電壓的大小來選擇先由哪個穩(wěn)壓電路對其進行穩(wěn)壓輸入至DC-DC轉(zhuǎn)換電路3。
[0025]第一穩(wěn)壓電路I包括第一場效應(yīng)管Ql控制器、儲能元件、第一濾波電路、第二單向?qū)ㄔ偷谝徊蓸与娐?1。第一場效應(yīng)管Ql漏極耦接外部電源VD，柵極耦接PffM控制器，源極親接儲能元件。第一采樣電路11一端親接儲能元件的輸出端，第一采樣電路11包括串聯(lián)的第一電阻Rl和第二電阻R2，第一電阻Rl和第二電阻R2的連接節(jié)點耦接PffM控制器。第二單向?qū)ㄔ恼龢O親接儲能元件的輸出端，負極親接DC-DC轉(zhuǎn)換電路3的輸入端。在本實施例中，第一濾波電路包括濾波電容Cl。在本實施例中，上述的儲能元件采用電感LI，第二單向?qū)ㄔ捎枚O管D2。第一預(yù)設(shè)值大小由采樣何種PWM控制器芯片所決定，PWM控制器芯片的閾值即為第一預(yù)設(shè)值。
[0026]第二穩(wěn)壓電路2包括第二場效應(yīng)管Q2、穩(wěn)壓元件、第二濾波電路、第一單向?qū)ㄔ诙鲂?yīng)管Q2漏極耦接外部電源VD并通過電阻R3耦接其柵極，柵極通過穩(wěn)壓元件接地，源極耦接第一單向?qū)ㄔ龢O，第一單向?qū)ㄔ摌O耦接DC-DC轉(zhuǎn)換電路3輸入。還連接有濾波電路，在本實施例中，第二濾波電路包括濾波電容C3，濾波電容C3耦接第二場效應(yīng)管的源極。上述的穩(wěn)壓元件采用穩(wěn)壓二極管D3，第一單向?qū)ㄔ捎枚O管D1。第二穩(wěn)壓電路2的輸出電壓大小取決于采用多大的穩(wěn)壓二極管。
[0027]DC-DC轉(zhuǎn)換電路3包括DC-DC芯片、儲能元件、第二采樣電路31，DC_DC芯片耦接第一穩(wěn)壓電路I和第二穩(wěn)壓電路2的輸出，DC-DC芯片輸出耦接儲能元件，儲能元件輸出端耦接有第二采樣電路31，第二采樣電路31包括第四電阻R4和第五電阻R5，第四電阻R4和第五電阻R5的連接節(jié)點耦接DC-DC芯片。儲能元件輸出端還設(shè)有濾波電路，其包括濾波電容C4。上述的儲能元件采用電感L2。
[0028]綜上所述，如圖1中A點所示，其電壓的大小取決于PWM控制器芯片的類型和穩(wěn)壓二極管的大小。
[0029]在本發(fā)明中，以PffM控制器芯片的閾值為60V，穩(wěn)壓二極管D3的閾值為20V為例進行下列闡述。
[0030]VD電壓輸入到第一場效應(yīng)管Ql和第二場效應(yīng)管Q2的漏極(D極)，當(dāng)VD電壓高于60V時，PWM控制器能正常工作，第一場效應(yīng)管Ql處于PWM控制器控制狀態(tài)，使得第一場效應(yīng)管Ql處于開關(guān)狀態(tài)，電感LI起到儲能作用。當(dāng)?shù)谝粓鲂?yīng)管Ql導(dǎo)通時，電感LI開始儲能，同時輸出電壓，當(dāng)?shù)谝粓鲂?yīng)管Ql截止時，電感LI開始釋放能量，為后續(xù)電路提供電能。濾波電容Cl將電感LI輸出的電能進行濾波。同時電阻Rl和R2進行B點電壓采集，控制了 PWM控制器輸出的PWM波形，使得輸出B點電壓達到穩(wěn)定，電路中設(shè)定B點電壓為20V，或者根據(jù)調(diào)節(jié)Rl和R2來進行調(diào)節(jié)，最高不能操作36V。此時B點電壓通過二極管Dl傳輸?shù)紸點，則A點電壓為19.3V。A點電壓輸送到后續(xù)的DC-DC電路開始正常工作，通過調(diào)節(jié)電阻R4和電阻R5穩(wěn)定VCC電壓值；
[0031]VD電壓高于60V時，通過電阻R3和穩(wěn)壓二極管D3，將第二場效應(yīng)管Q2的柵極(G極)電壓穩(wěn)定在20V，則此時第二場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通，但是由于場效應(yīng)管的導(dǎo)通特性，第二場效應(yīng)管Q2的源極(S極)電壓為柵極(G極)電壓，但是會低于柵極電壓2V左右，所以第二場效應(yīng)管Q2的源極電壓為18V。由于此時A點電壓為19.3V，所以二極管D3處于截止?fàn)顟B(tài)，第二場效應(yīng)管Q2上不消耗電流，以保護第二場效應(yīng)管Q2。
[0032]當(dāng)VD電壓低于60V時，Pmi控制器由于在這么低的電壓下無法工作，因此導(dǎo)致了第一場效應(yīng)管Ql截止不工作，B點電壓將至為0V，二極管Dl截止。此時由于場效應(yīng)第二場效應(yīng)管Q2—直處于導(dǎo)通狀態(tài)，第二場效應(yīng)管Q2的柵極電壓保持為20V，所以場效應(yīng)第二場效應(yīng)管Q2的源極電壓保持為18V，18V電壓通過二極管D3傳輸?shù)紸點，則A點電壓從19.3V降至17.3V，由于這個電壓的波動，不會影響后續(xù)DC-DC轉(zhuǎn)換電路3工作，所以VCC電壓值還是不會有變化，依然可以穩(wěn)定的輸出電壓值。
[0033]當(dāng)VD電壓低于20V時，穩(wěn)壓二極管D3無法達到穩(wěn)壓條件，第二場效應(yīng)管Q2的柵極電壓將會下降，但是由于場效應(yīng)管的導(dǎo)通特性，第二場效應(yīng)管Q2的源極電壓也將下降，只要VCC電壓遠比A點電壓低，那么DC-DC轉(zhuǎn)換電路3都能將A點電壓轉(zhuǎn)換為VCC電壓，同時保證VCC電壓穩(wěn)定。
[0034]通過更改了傳統(tǒng)的PffM控制器電路，由PffM控制器和第二場效應(yīng)管Q2來選擇先由哪個電路進行穩(wěn)壓，60V-400V電壓輸入時，有Pmi控制器電路先進行穩(wěn)壓，低于60V電壓輸入時，由第二場效應(yīng)管Q2進行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓后的電壓送給DC-DC轉(zhuǎn)換電路3進行小電壓降壓穩(wěn)壓，得到所有設(shè)備需求的電壓選擇。
[0035]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步的詳細說明，應(yīng)當(dāng)理解，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍。特別指出，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種寬電源輸入的穩(wěn)壓電路，其特征在于，包括: 第一穩(wěn)壓電路，耦接外部電源，設(shè)定第一預(yù)設(shè)值； 第二穩(wěn)壓電路，耦接外部電源，包括第一單向?qū)ㄔ?，所述第一單向?qū)ㄔ摌O耦接所述第一穩(wěn)壓電路輸出； DC-DC轉(zhuǎn)換電路，耦接所述第一穩(wěn)壓電路的輸出端和所述第二穩(wěn)壓電路的輸出端，將第一穩(wěn)壓電路和所述第二穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后的電壓降壓輸出； 當(dāng)輸入電壓高于第一預(yù)設(shè)值時，輸入電壓經(jīng)第一穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓輸出，所述第一單向?qū)ㄔ聪蚪刂?，第二穩(wěn)壓電路停止工作；當(dāng)輸入電壓低于第一預(yù)設(shè)值時，所述第一單向?qū)ㄔ?dǎo)通，輸入電壓經(jīng)第二穩(wěn)壓電壓電路輸出，第一穩(wěn)壓電路停止工作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬電源輸入的穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述第一穩(wěn)壓電路包括第一場效應(yīng)管和PWM控制器，所述第一場效應(yīng)管漏極耦接電壓輸入，柵極耦接所述PWM控制器，源極耦接DC-DC轉(zhuǎn)換電路，所述PffM控制器一端耦接所述第一場效應(yīng)管輸出。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬電源輸入的穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述第一穩(wěn)壓電路還包括儲能元件和第一采樣電路，所述儲能元件一端耦接所述第一場效應(yīng)管源極，另一端耦接DC-DC轉(zhuǎn)換電路，所述第一采樣電路一端耦接儲能元件輸出，另一端耦接PffM控制器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬電源輸入的穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述第二穩(wěn)壓電路包括第二場效應(yīng)管和穩(wěn)壓元件，所述第二場效應(yīng)管漏極耦接電壓輸入并通過電阻耦接?xùn)艠O，柵極通過所述穩(wěn)壓元件接地，源極耦接所述第一單向?qū)ㄔ龢O。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬電源輸入的穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述儲能元件的輸出端還連接有第一濾波電路。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬電源輸入的穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述第二場效應(yīng)管的源極還連接有第二濾波電路。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬電源輸入的穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述第一采樣電路包括串聯(lián)的第一電阻和第二電阻，所述第一電阻和第二電阻的連接節(jié)點耦接所述PWM控制器。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬電源輸入的穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述第一穩(wěn)壓電路還包括第二單向?qū)ㄔ?，所述第二單向?qū)ㄔ龢O耦接所述儲能元件輸出，負極耦接所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬電源輸入的穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路包括DC-DC芯片和第二采樣電路，所述DC-DC芯片耦接所述第一穩(wěn)壓電路和所述第二穩(wěn)壓電路，所述第二采樣電路一端耦接所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路輸出，另一端耦接所述DC-DC芯片。
【文檔編號】H02M3/156GK105915053SQ201610417305
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】宋宏偉, 俞偉
【申請人】浙江方大智控科技有限公司