一种降压型电源输出电路的制作方法

阅读：评论：0

1.本实用新型涉及电子电路技术领域，特别是涉及降压型电源输出电路。

背景技术：

2.在当今电子产品中，电源系统承担着重要的作用，大多数情况下，一个产品中要用到多种电压的电源，它们的工作就是将来自电源的电能
‑‑
无论是交流电还是直流电
‑‑
通过一系列的转换，调节为各种性能良好的低压直流电源输出，以供系统中的各个用电负载使用。在这个过程中少不了降压电路的身影，现有的降压电路设计复杂器件众多，难以实现模块化的拓展；随着电子产品日趋小型化，复杂的电路结构更难以受到欢迎。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种设计简单的降压型电源输出电路。
4.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.本实用新型提供了一种降压型电源输出电路，包括
6.电源模块，所述电源模块的输出端和稳压模块的输入端电连接，所述稳压模块的输出端和降压模块的输入端电连接，所述降压模块的输出端与负载的输入端电连接；
7.主控模块，所述主控模块的输出端与降压模块的输入端电连接，所述主控模块的输入端连接有过压保护模块的输出端，所述过压保护模块输入端还与稳压模块的输出端电连接；
8.电流设定模块，所述电流设定模块与负载的输出端电连接；
9.电压反馈模块，所述电压反馈模块的输入端与负载模组电连接，所述电压反馈模块的输出端与主控模块电连接。
10.优选地，还包括温度检测模块，所述温度检测模块的输出端与主控模块电连接。
11.优选地，所述降压模块和负载模组之间还设置有滤波模块。
12.优选地，电流设定模块的输入端还连接有调光结构和选择开关。
13.由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
14.本实用新型的降压型电源输出电路，包括电源模块、降压模块、主控模块、过压保护模块、电流设定模块和电压反馈模块，电源模块对整体进行电源输入，如果输入的电压过大，过压保护模块会发送使主控模块停止工作的信息，主控模块在接收到信息后，停止对降压模块进行发送指令，降压模块未收到主控模块的信息就停止工作，由于降压电模块的能力有限，过高的电压会使得整体具有危险性，所以会使用过压保护模块进行先行判断，如电压在合理范围内，过压保护模块不会发送任何指令，主控模块会正常发送指令促使降压模块工作，降压模块将电压降到合适范围后，再送至负载模块，电流设定模块用于调节并限定负载模块的电流，使负载模块的电流和电压均在合适的范围内，同时电压反馈模块会实时监测降压模块输出的电压，并将该信息传递至主控模块中，本实用新型器件简单，对进入负
载模块的电流、电压和波纹电压等均进行了控制，且可调范围大，满足不同范围的负载使用，整体为模块化结构，可以根据需求进行模块化拓展。
附图说明
15.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
16.图1是本实用新型整体结构框图；
17.图2是本实用新型实施例的电路结构图。
18.其中，附图标记说明如下：
具体实施方式
19.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
21.如图1所示，本实用新型包括电源模块，稳压模块、主控模块、降压模块、过压保护模块、电流设定模块、电压反馈模块，其中电源模块的输出端和稳压模块的输入端电连接，稳压模块的输出端和降压模块的输入端电连接，降压模块的输出端与负载模块的输入端电连接，电源模块用于整体电路的电源输出，稳压模块是为了避免输入电压存在过分波动进而击穿设备的问题，稳定在某一合适的范围内后将传递至降压模块的输入端，降压模块再将电压降至设定的范围内后传送给负载模块，便于负载模块使用，降压模块的动作由主控模块进行控制，所以稳压模块的另一个输出端连接有过压保护模块，过压保护模块会接收到稳压过后的电压信号并对其进行检测，如输入的电压过大，那由于降压电路的能力有效，难以达到降低较高电压的效果，所以过压保护模块的输出端会将信号传递至主控模块，则主动模块会控制降压模块使其停止工作，该条线路则为断路，如输入的电压在合适范围内，则过压保护模块不工作，主控模块照常启动降压模块的工作。
22.还包括电压反馈模块和电流设定模块，电压反馈模块的输入端与负载模组电连接，电压反馈模块的输出端与主控模块电连接，电压反馈模组会将降压后的电压进行传递，传递至主控模块，主控模块会进行检测，检测到过高或者过低，均会改变对降压模块的控制力度。
23.电流设定模块还包括有采集模块，采集模块采集回路中的电压信号，将该电压和设定的电压对比，通过调整fet的导通状态来调整该回路中的电压，进而调整电流大小。电流设定模块的输入端还连接有调光结构和选择开关，调光结构调节外置脉冲信号的占空比，由选择开关选择是否开启调光结构。
24.包括温度检测模块，温度检测模块的输出端与主控模块电连接，温度模块是检测电路整体温度，然后将温度-电压信号反馈至主控模块，主控模块动作针对性的降低电功率减少发热。
25.降压模块和负载模组之间还设置有滤波模块，滤波模块的作用和稳压模组的相结合，起到过滤击穿电压、稳定电压输出的作用，保证负载安全。
26.如图2所示的本实用新型的具体电路示意图，主控芯片采用lm5116，是一款同步降压控制器，它集成了控制、驱动、保护功能，本方案使用外置mos和电感搭建可同步整流的buck电路。该电路支持宽电压输入vin：6v-100v，vin经dc-dc模块转化为主控芯片lm5116的工作电压。输入滤波电容采用多个固态电容，大大降低esr、改善温度频率特性，使用寿命长、热稳定性好，更适合于此类高频的工作环境。
27.控制方式是电流模式控制，利用一个模拟出来的电流斜坡，可以减少脉宽调制电路的噪声灵敏度，是高输入电压应用中实现小占空比的可靠控制所必需的。其工作频率可编程，从50khz至1mhz。lm5116是驱动外部高边和低边的nmos的电源开关，针对这两个mos管有自适应的死区时间控制。
28.输入电压经过压检测模块，把采样电压连接到lm5116的第2脚，当电压高于设定值时，主控芯片会自动关闭驱动电路。
29.通过第3脚外接一电阻，可以调节内部晶振的频率，本方案采用20k的阻值，根据公式：
30.rt＝(t-450ns)/284pf
[0031][0032]
可以推算，频率约为170khz，经实验，该频率时，工作状态最为稳定，效率最高。
[0033]
主芯片的第4脚：信号输入端。可以接到vin，即默认为工作状态,也可以接到外部控制电压en，当收到外部电压时开启工作状态。
[0034]
斜坡电容(cramp)的正确选择要依靠输出电感值(l)和电流感应电阻(rs)得出。为了产生正确的电流，直流采样保持值和斜坡幅值必须同样从负载电流得出。公式为：
[0035][0036][0037]
其中gm是斜坡发生器的跨导(5μa/v)，a是电流感应放大器的增益(10v/v)。这个斜坡电容应该非常靠近驱动器且直接连在ic的两个引脚上(ramp和agnd)。该方案中使用470pf电容连接至第5脚。
[0038]
输出电压经反馈回路采样，采样电压送到第8脚fb，该引脚和内部误差放大器的反相输入端相连，调节阀值是1.215v。同时本方案中设有多位拔码开关，分别对应不同的采样电压，即对应不同的输出电压。
[0039]
由m2、m4两组mosfet组成的同步电路，它们的g端(栅极)分别连接到主控控制器的ho、lo脚，m2的s端(源极)连接到m4的d端(漏极)，m2的d端(漏极)接到输入电压vin，m4的s端(源极)连接一采样电阻，该采样电阻的上端连接到电流检测放大器的输入脚cs，采样电阻的另一端连接至电流检测放大器的另一输入端。其中m2为高边同步管，m4为低边同步管。lo
和ho输出用自适应死区时间控制方法，它确保了两个输出都从来没有在同一时间启用。当控制器使ho使能时，这个自适应功能块首先使lo无效，等到lo的电平降到约为vcc电平的25％时，经过短暂的延时，ho才有效。类似的，当ho放电时，lo有效。这种方法可以保证足够的死区时间给任何种类的mos管。
[0040]
电感值的选择，根据工作频率、负载电流、纹波电流和输入输出电压确定。已知开关频率(fsw)，最大纹波电流(ipp)，最大输入电压(vin(max))和标称输出电压(vout)，电感值可按如下计算：
[0041]
最大纹波电流在输入电压最大时出现。典型地，ipp等于20％到40％的满负载电流。根据以上公式和实验测试数据，本方案选用10uh的电感，可以达到理想的状态。
[0042]
输出电容c9/c10/c11/c12/c13/c14可以平整电感纹波电流，提供一个给短暂为负载充电的电源。
[0043]
本方案有软启动功能，软启动的时间由ss引脚上的电容决定，该电容值的选择公式为：
[0044][0045]
在本方案中，该软启动电容选用82nf，即约10ms的软启动时间。
[0046]
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种降压型电源输出电路，其特征在于，包括电源模块，所述电源模块的输出端和稳压模块的输入端电连接，所述稳压模块的输出端和降压模块的输入端电连接，所述降压模块的输出端与负载模组的输入端电连接；主控模块，所述主控模块的输出端与降压模块的输入端电连接，所述主控模块的输入端连接有过压保护模块的输出端，所述过压保护模块的输入端还与稳压模块的输出端电连接；电流设定模块，所述电流设定模块与负载模组的输出端电连接；电压反馈模块，所述电压反馈模块的输入端与负载模组电连接，所述电压反馈模块的输出端与主控模块电连接。2.根据权利要求1所述的一种降压型电源输出电路，其特征在于：还包括温度检测模块，所述温度检测模块的输出端与主控模块电连接。3.根据权利要求1所述的一种降压型电源输出电路，其特征在于：所述降压模块和负载模组之间还设置有滤波模块。4.根据权利要求1所述的一种降压型电源输出电路，其特征在于：所述电流设定模块的输入端还连接有调光结构和选择开关。

技术总结

本实用新型涉及降压型电源输出电路包括电源模块、主控模块、电流设定模块和电压反馈模块，电源模块的输出端和稳压模块的输入端电连接，稳压模块的输出端和降压模块的输入端电连接，降压模块的输出端与负载模组的输入端电连接，主控模块的输出端与降压模块的输入端电连接，主控模块的输入端连接有过压保护模块的输出端，过压保护模块的输入端还与稳压模块的输出端电连接，电流设定模块与负载模组的输出端电连接，电压反馈模块的输入端与负载模组电连接，电压反馈模块的输出端与主控模块电连接；本实用新型器件简单，对进入负载模块的电流、电压和波纹电压等均进行了控制，可调范围大，满足不同范围的负载使用，并可以根据需求进行模块化拓展。进行模块化拓展。进行模块化拓展。