一種電源轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種具直流輸出的電源轉(zhuǎn)換電路，尤其是涉及一種寬電壓輸入、微功耗、降壓型的電源轉(zhuǎn)換電路，屬于電學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場上的電源轉(zhuǎn)換電路一般不能夠?qū)崿F(xiàn)寬電壓輸入(要么為安全低電壓36V以下范圍，要么為市電范圍85-265V，不能實現(xiàn)從幾伏到幾百伏的輸入電壓范圍)，待機(jī)功耗大(待機(jī)功耗達(dá)幾十甚至幾百毫瓦，不能滿足節(jié)能環(huán)保要求)，波紋干擾大(負(fù)載電壓波紋系數(shù)比較大)，負(fù)載適應(yīng)性差(負(fù)載變化導(dǎo)致輸出電壓不穩(wěn)定)，產(chǎn)品體積大、不能實現(xiàn)電源的SMD生產(chǎn)。
[0003]目前，降壓型電源轉(zhuǎn)換電路主要有五種方式:工頻變壓器降壓方式、電子變壓器降壓方式、電阻電容降壓方式、RCC開關(guān)電源降壓方式、PWM開關(guān)電源降壓方式。
[0004]1、工頻變壓器降壓方式:采用工頻變壓器降壓后經(jīng)整流濾波再穩(wěn)壓后得到所需要的直流低電壓，主要缺點:電源體積大、重量偏重、電源效率很低(一般只有45%?50%)、電壓范圍不寬(當(dāng)輸入電壓變化時，輸出電壓即呈等比例變化，因此很難適應(yīng)輸入出現(xiàn)寬電壓范圍的場合)。
[0005]2、電子變壓器降壓方式:一般采用自激振蕩方式產(chǎn)生高頻信號驅(qū)動電子開關(guān)管實現(xiàn)電源變換，主要缺點:電源效率較低，電壓范圍也不寬(一般180?240V)，而且波紋干擾大。
[0006]3、電阻電容降壓方式:通過電阻、電容降壓后經(jīng)整流濾波后再經(jīng)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓而得到所需要的直流低電壓。其優(yōu)點是電路簡單，成本低廉，但也存在明顯的缺點:輸出電流小，輸出穩(wěn)定性差(易受電網(wǎng)電壓波動的影響，不具備適應(yīng)寬輸入電壓的能力)、電源效率低、靜態(tài)功耗大(后級穩(wěn)壓二極管擊穿穩(wěn)壓電流達(dá)數(shù)mA)。
[0007]4、RCC開關(guān)電源降壓方式:穩(wěn)壓范圍比較寬、電源效率比較高(一般可以做到70%?80%)，應(yīng)用也較廣。但由于這種控制方式的振蕩頻率是不固定的(隨著輸出電壓或電流的變化，頻率周期變化很大)，開關(guān)頻率不容易控制造成生產(chǎn)調(diào)試?yán)щy不利于批量生產(chǎn)，波紋干擾大(負(fù)載電壓波紋系數(shù)比較大)，異常負(fù)載適應(yīng)性差(負(fù)載變化導(dǎo)致輸出電壓不穩(wěn)定)Ο
[0008]5、PWM開關(guān)電源降壓方式:主要包括整流濾波電路、PWM控制芯片(控制單元)、電子開關(guān)管、啟動電路及電壓反饋電路等部分組成。PWM開關(guān)電源是由控制單元通過被控制信號與基準(zhǔn)信號的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)電子開關(guān)管導(dǎo)通的脈沖寬度(開通和關(guān)斷的時間比率)，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。PWM開關(guān)電源具有效率高、輸出電流大(功率大)、輸入電壓范圍的適應(yīng)能力較好的等優(yōu)點，但也存在電路復(fù)雜、待機(jī)功耗大等不足，仍然不適用于一些要求體積小、功耗低的場合，也不適用于SMT全貼片工藝大批量生產(chǎn).【實用新型內(nèi)容】
[0009]本實用新型的目的在于:提供一種超寬電壓輸入(適用范圍從安全特低電壓(小于36V)到市電(220V)，甚至到工業(yè)電壓(380V))的具有微功耗特性的降壓型電源轉(zhuǎn)換電路，本實用新型具有寬電壓輸入，大電流輸出，待機(jī)功耗，抗干擾能力強(qiáng)，輸出電壓穩(wěn)定等特點，并且具有過流、短路保護(hù)功能。
[0010]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0011]1.輸入電壓范圍寬。在選擇合適FET的前提下可以實現(xiàn)從幾伏到幾百伏的輸入電壓范圍，而輸出電壓基本保持恒定，這樣大大增加了電源使用場合。
[0012]2.輸出電流大。在選擇合適FET及儲能元件(電感器或變壓器)前提下可以輸出數(shù)百mA甚至更大電流，適應(yīng)負(fù)載能力強(qiáng)(給后端電路供給穩(wěn)定電壓和電流，故可以接入大負(fù)載)。
[0013]3.微功耗。在靜態(tài)條件下，電路自身功耗極低(空載電流接近5uA)，可以實現(xiàn)〃零〃功耗待機(jī)電源。
[0014]4.體積小巧。適用于SMT全貼片工藝大批量生產(chǎn)。
[0015]為實現(xiàn)上述目的，如圖1所示，本實用新型通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn):包括輸入、輸出電路、電子開關(guān)管Q1，儲能元件6，振蕩反饋電路5，啟動電路3 (保證電路正常啟動)，驅(qū)動電路4，加速電路2，過壓保護(hù)器件1，電流、電壓采樣及反饋控制電路7，LD0線性穩(wěn)壓器，續(xù)流二極管D2，濾波電容C1、C3、C4、C5等部分組成。所述LD0穩(wěn)壓器(低壓差穩(wěn)壓器)為低功耗LD0穩(wěn)壓器，由于低功耗LD0穩(wěn)壓器的性能穩(wěn)定，穩(wěn)壓特性好，同時還具有電路自身保護(hù)能力，大幅度提高電源變換器輸出電壓的穩(wěn)定性，降低輸出紋波。
[0016][
【附圖說明】
[0017]附圖1是本實用新型實施方式的電路方框圖。
[0018]附圖2是本實用新型實施方式的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖2所示，輸入濾波電容C1連接于電壓輸入端正極Vin+與負(fù)極Vin_之間，電壓輸入端(Vin+、Vin_)連接到外部直流電源。
[0020]整個電路將由以下幾個部分組成:
[0021]1.輸入、輸出電路:輸入端(正極端為Vin+、負(fù)極端為Vin_)與外部直流電源相連，輸入濾波電容C1 一端與輸入正極端Vin+相連、電容C1另一端與輸入負(fù)極端Vin-相連。輸出端(正極端為Vout+、負(fù)極端為Vout-)與外部負(fù)載相連。輸入端負(fù)極Vin-、輸出端負(fù)極Vout-與電源公共地GND相連。
[0022]2.啟動電路3:啟動電路3由電阻R3組成，電阻R3 —端與輸入正極端Vin+、電子開關(guān)管Q1的源極、輸入電容C1的一端相連。其工作過程:上電后電壓通過啟動電阻R3限流后送入到電子開關(guān)管Q1柵極(或基極)，此時驅(qū)動電路4中的三極管Q4和Q3相繼導(dǎo)通從而驅(qū)動電子開關(guān)管Q1導(dǎo)通。電子開關(guān)管Q1導(dǎo)通后其輸出經(jīng)續(xù)流二極管D2、儲能元件6、輸出限流電阻R8，再經(jīng)過電容C3和C4濾波成直流輸出電壓(Vo+)，此為整個電源轉(zhuǎn)換電路的啟動過程。
[0023]3.振蕩反饋電路5:振蕩反饋電路5由電容C2和電阻R5組成，基本連接關(guān)系:電容C2的一端與電子開關(guān)管Q1的漏極、儲能元件6 (電感器L1)的一端、續(xù)流二極管D2的陰極相連，電容C2另一端與電阻R5相連，電阻R5的另一端與電流電壓信號處理控制電路9的輸出端、驅(qū)動電路4的輸入端相連，儲電元件L1的另一端與電容C3的一端相連，電容C3的另一端、續(xù)流二極管D2的陽極與電源地GND相連。振蕩電路工作過程:電子開關(guān)管Q1導(dǎo)通后其輸出電壓經(jīng)振蕩反饋電路5 (由電容C2、電阻R5串聯(lián)組成)反饋到驅(qū)動電路4中的輸入端經(jīng)三極管Q4和Q3去加速電子開關(guān)管Q1的導(dǎo)通，當(dāng)電容C2充滿電時，三極管Q4和Q3截止，電子開關(guān)管Q1隨即截止。
[0024]4.電流、電壓采樣及反饋控制電路7:由一級穩(wěn)壓電路和過流保護(hù)電路兩個部分組成，下面分別加以描述。
[0025]1) 一級穩(wěn)壓電路:由穩(wěn)壓二極管Z2和電流電壓信號處理控制電路9組成，基本連接關(guān)系:穩(wěn)壓二極管Z2的陽極與電流電壓信號處理控制電路9的電壓輸入端相連，Z2的陰極與電流米樣電阻R8的一端、LD0線性穩(wěn)壓器的輸入端VIN、一級輸出電壓V0+相連，電流電壓信號處理控制電路9的地端接GND。其工作過程:當(dāng)直流輸出電壓(Vo+)高于穩(wěn)壓二極管Z2的擊穿穩(wěn)壓值時，其輸出電壓(Vo+)經(jīng)電流電壓信號處理控制電路9后輸出低電平送入驅(qū)動電路中的三極管Q4基極，使三極管Q4和Q3截止，電子開關(guān)管Q1開關(guān)管也隨即截止，電子開關(guān)管Q1截止后，電容C4兩端的輸出電壓(Vo+)緊接著下降；當(dāng)一級輸出電壓(Vo+)電壓低于穩(wěn)壓二極管Z2穩(wěn)壓值時Z2截止，此時電流電壓信號處理控制電路9輸出高電平，送至驅(qū)動電路中的三極管Q4基極，使三極管Q4和Q3導(dǎo)通，從而驅(qū)動電子開關(guān)管Q1導(dǎo)通，使電容C4兩端的輸出電壓(Vo+)上升，此為一級電壓穩(wěn)定過程。
[0026]2)過流保護(hù)電路:由電流采樣電阻R8和電流電壓信號處理控制電路9組成，基本連接關(guān)系:電阻R8的一端與儲能元件6(電感器L1)的一端、電流電壓信號處理控制電路9的電流輸入的一端、電容C3的一端相連，電阻R8的另一端與電流電壓信號處理控制電路9的電流輸入的另一端、Z2的陰極、LD0線性穩(wěn)壓器的輸入端VIN相連，電容C3的另一端和電流電壓信號處理控制電路9的地端一起連接電源地GND。其工作過程:當(dāng)輸出電流大于一定值時，此時電流采樣電阻R8上的電壓差促使電流電壓信號處理控制電路9輸出高低電平，送入驅(qū)動電路中的三極管Q4基極，使三極管Q4和Q3截止，電子開關(guān)管Q1也隨即截止，輸出電容C5兩端上的輸出電壓(Vout+)緊接著下降，引起輸出電流也相應(yīng)變小。
[0027]5.LD0線性穩(wěn)壓器(二級穩(wěn)壓電路):由LD0線性穩(wěn)壓器8和電輸出電容C5組成，基本連接關(guān)系:LD0線性穩(wěn)壓器8的輸入端VIN與穩(wěn)壓二極管Z2的陰極、電容C4的一端、電流米樣電阻的一端相連，LD0線性穩(wěn)壓器8的輸出端Vout+與輸出電容C5的一端、直流電壓輸出端Vout+、輸出負(fù)載正極端相連，LD0線性穩(wěn)壓器8的接地端VSS與電容C4的另一端、電容C5的另一端一起連接電源地GND。其工作過程:當(dāng)負(fù)載有劇烈變化或?qū)﹄妷壕扔休^高要求時，通過加入二次穩(wěn)壓電路(包括濾波電容C4、C5)和LD0(低壓差穩(wěn)壓器/LowDropout