CN102468762A - 一种dc/dc拓扑电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种DC/DC拓扑电路，包括依次连接的输入电路、开关电路、能量转换电路以及输出电路，DC/DC拓扑电路还包括与开关电路连接的输出检测电路以及与开关电路连接的反馈电路，其中能量转换电路包括分别与输入电路和开关电路连接的输入电感、与所述输出电路连接的输出电感以及能量传输电容C4，所述输入电感和所述输出电感构成共模电感L1，所述能量传输电容C4的一端与所述输入电感的输出端连接，所述能量传输电容C4的另一端与所述输出电感的输出端连接。本发明的DC/DC拓扑电路在不增加电容量和元器件的前提下，将DC/DC拓扑电路中输入和输出电感由各自独立的两个电感改为共模电感的方式降低电路的输入输出纹波。
Description
技术领域
本发明涉及一种DC/DC拓扑电路，更具体地说，涉及一种利用共模电感降低输入输出纹波，减小输入输出滤波电容的DC/DC拓扑电路。
背景技术
传统的DC/DC拓扑电路(如图6所示)，为了降低输入输出纹波电路必须加大输入输出滤波电容，由此会带来如下问题：
1)电容的加大必然会引起启动时浪涌电流的加大；
2)由于成本的控制，大电容一般会选择电解电容，而电解电容的寿命有限、且体积大；
3)电容的加大也会导致环路反应速度慢。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的DC/DC拓扑电路为了降低电路的输入输出纹波加大输入输出滤波电容带来的启动时浪涌电流的加大、电容寿命短体积大、电容导致环路反应速度慢的缺陷。构造一种在不增加电容量和元器件的前提下，通过将DC/DC拓扑电路中输入和输出电感由各自独立的两个电感改为共模电感的方式降低纹波的DC/DC拓扑电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种DC/DC拓扑电路，包括依次连接的输入电路、能量转换电路、开关电路以及输出电路，所述DC/DC拓扑电路还包括与所述开关电路连接的输出检测电路以及与所述开关电路连接的反馈电路，其中，所述能量转换电路包括分别与所述输入电路和所述开关电路连接的输入电感、与所述输出电路连接的输出电感以及能量传输电容C4，所述输入电感和所述输出电感构成共模电感L1，所述能量传输电容C4的一端与所述输入电感的输出端连接，所述能量传输电容C4的另一端与所述输出电感的输出端连接。
在本发明所述的DC/DC拓扑电路中，所述开关电路包括MOS管Q2，所述MOS管Q2的漏极与所述输入电感的输出端连接，所述MOS管Q2的栅极与所述反馈电路连接，所述MOS管Q2的源极与所述输出检测电路连接。
在本发明所述的DC/DC拓扑电路中，所述输出检测电路包括检测所述输入电路的输出电流的检测电路和将所述检测电路检测处理的电流进行滤波处理后发送给所述反馈电路的反馈滤波电路。
在本发明所述的DC/DC拓扑电路中，所述反馈电路包括PWM信号产生芯片，所述PWM信号产生芯片的COM端用于输入所述输出检测电路的反馈信号，所述PWM信号产生芯片的OUT端用于根据所述反馈信号输出相应的PWM信号给所述开关电路。
在本发明所述的DC/DC拓扑电路中，所述输入电路包括输入滤波电路和为所述PWM信号产生芯片供电的IC供电电路。
在本发明所述的DC/DC拓扑电路中，所述IC供电电路为射极跟随稳压电路。
在本发明所述的DC/DC拓扑电路中，所述输出电路包括输出滤波电路。
实施本发明的开关电源，具有以下有益效果：在不增加电容量和元器件的前提下，将DC/DC拓扑电路中输入和输出电感由各自独立的两个电感改为共模电感的方式降低电路的输入输出纹波，避免为了降低电路的输入输出纹波加大输入输出滤波电容带来的启动时浪涌电流的加大、电容寿命短体积大、电容导致环路反应速度慢的缺陷。
采用MOS管作为开关电路的开关管，开关速度快，驱动简单。输出检测电路的设置可以实现更好的输出取样。反馈电路采用PWM信号产生芯片通过控制脉宽产生多种不同的反馈信号。输入滤波电路滤除高频纹波。射极跟随稳压电路的设置保证了PWM信号产生芯片供电的稳定。输出滤波电路使输出的直流电更加平稳。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明的DC/DC拓扑电路的优选实施例的详细电路图；
图2为本发明的DC/DC拓扑电路的第一优选实施例的结构示意图；
图3为本发明的DC/DC拓扑电路的第二优选实施例的结构示意图；
图4为本发明的DC/DC拓扑电路的第三优选实施例的结构示意图；
图5为本发明的DC/DC拓扑电路的第四优选实施例的结构示意图；
图6为现有技术中的DC/DC拓扑电路的详细电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在图1、2、3、6所示的本发明的DC/DC拓扑电路的优选实施例的结构示意图和相应的详细电路图中，该DC/DC拓扑电路包括依次连接的输入电路1、开关电路2、能量转换电路3以及输出电路4，所述DC/DC拓扑电路还包括与开关电路2连接的输出检测电路5以及与开关电路2连接的反馈电路6，其中，能量转换电路3包括与输入电路1和开关电路2连接的输入电感31、与输出电路4连接的输出电感32以及能量传输电容C4，输入电感31和输出电感32构成共模电感L1，能量传输电容C4的一端与输入电感31的输出端连接，能量传输电容C4的另一端与输出电感32的输出端连接。开关电路2包括MOS管Q2，MOS管Q2的漏极与输入电感31的输出端连接，MOS管Q2的栅极与反馈电路6连接，MOS管Q2的源极与所述输出检测电路5连接。如图1所示，共模电感L1由输出电感32和输入电感31两个绕组组成，分别代替独立电感模式下的输出电感32和输入电感31，能量传输电容C4为能量传输通道，MOS管Q2通过开关导通调节开通占空比调节输出电压值，参考图1、6，具体工作流程如下：当MOS管Q2导通时，电感L1中的电流线性增加，能量传输电容C4通过MOS管Q2、负载、共模电感L1中的输出电感32放电，续流二极管D2截止，由于共模电感的互感作用，输入电感31的电流造成的输出电感32的感应电流和流经输出电感32的负载电流的纹波方向相反，从而降低负载电流的纹波；当MOS管Q2关断时，输入电感31通过续流二极管D2给能量传输电容C4充电，输出线圈中的能量通过续流二极管D2续流给负载供电，由于输出线圈的电流逐渐减小和共模电感的互感作用，输出线圈的电流造成的输入电感31的感应电流和流经输入电感31的充电电流的纹波方向相反，从而降低了充电电流的纹波。因此本发明的DC/DC拓扑电路在不增加电容量和元器件的前提下，将DC/DC拓扑电路中输入电感31和输出电感32由各自独立的两个电感改为共模电感的方式降低电路的输入输出纹波，避免为了降低电路的输入输出纹波加大输入输出滤波电容带来的启动时浪涌电流的加大、电容寿命短体积大和电容导致环路反应速度慢的缺陷。
在图1、4所示的本发明的DC/DC拓扑电路的优选实施例的结构示意图和相应的详细电路图中，输出检测电路5包括检测电路和反馈滤波电路，检测电路用于检测输入电路1的输出电流，反馈滤波电路用于将所述检测电路检测处理的电流进行滤波处理后发送给反馈电路6。如图1所示，检测电路检测输入电路1的输出电流通过检测电阻R10的电流大小，并将检测电流通过电阻R11和电容C7组成反馈滤波电路后发送给反馈电路6。输出检测电路5的设置可以实现更好的输出取样。
作为本发明的DC/DC拓扑电路的优选实施例，反馈电路6包括PWM信号产生芯片，PWM信号产生芯片的COM端用于输入输出检测电路5的反馈信号，PWM信号产生芯片的OUT端用于根据反馈信号输出相应的PWM信号给开关电路2。如图1所示，PWM信号产生芯片为型号为LD3251的芯片，在本DC/DC拓扑电路使用了COM、VDD、GND、OUT、EA五个管脚，COM用于接收反馈滤波电路发送的反馈信号，VDD用于接入PWM信号产生芯片的工作电压，GND接地，EA用于控制对PWM信号产生芯片的ROM的读操作对象。该PWM信号产生芯片工作时，输入电路1通过管脚VDD给PWM信号产生芯片提供启动电压，PWM信号产生芯片启动后根据COM端接收的反馈从OUT端发出相应的PWM信号给MOS管Q2的栅极打开MOS管Q2进而打开开关电路2。反馈电路6采用PWM信号产生芯片通过控制脉宽产生多种不同的反馈信号。
在图1、5所示的本发明的DC/DC拓扑电路的优选实施例的结构示意图和相应的详细电路图中，输入电路1包括输入滤波电路11和PWM信号产生芯片供电的IC供电电路12。IC供电电路12为射极跟随稳压电路。如图1所示，输入滤波电路11包括电容C1，电容C1作为输入电路1的旁路电容，滤除输入电流的高频纹波。稳压管D1、三极管Q1以及电容C3构成射极跟随稳压电路，为PWM信号产生芯片提供稳定的工作电压。输入滤波电路11滤除高频纹波，射极跟随稳压电路的设置保证了PWM信号产生芯片供电的稳定。
作为本发明的DC/DC拓扑电路的优选实施例，输出电路4包括输出滤波电路。如图1所示，输出滤波电路包括电容C2，电容C2作为输出电路4的旁路电容，滤除输出电流的高频纹波，保证输出的直流电更加平稳。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种DC/DC拓扑电路，包括依次连接的输入电路(1)、开关电路(2)、能量转换电路(3)以及输出电路(4)，所述DC/DC拓扑电路还包括与所述开关电路(2)连接的输出检测电路(5)以及与所述开关电路(2)连接的反馈电路(6)，其特征在于，所述能量转换电路(3)包括分别与所述输入电路(1)和所述开关电路(2)连接的输入电感(31)、与所述输出电路(4)连接的输出电感(32)以及能量传输电容C4，所述输入电感(31)和所述输出电感(32)构成共模电感L1，所述能量传输电容C4的一端与所述输入电感(31)的输出端连接，所述能量传输电容C4的另一端与所述输出电感(32)的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的DC/DC拓扑电路，其特征在于，所述开关电路(2)包括MOS管Q2，所述MOS管Q2的漏极与所述输入电感(31)的输出端连接，所述MOS管Q2的栅极与所述反馈电路(6)连接，所述MOS管Q2的源极与所述输出检测电路(5)连接。
3.根据权利要求1或2所述的DC/DC拓扑电路，其特征在于，所述输出检测电路(5)包括检测所述输入电路(1)的输出电流的检测电路和将所述检测电路检测处理的电流进行滤波处理后发送给所述反馈电路(6)的反馈滤波电路。
4.根据权利要求1或2所述的DC/DC拓扑电路，其特征在于，所述反馈电路(6)包括PWM信号产生芯片，所述PWM信号产生芯片的COM端用于输入所述输出检测电路(5)的反馈信号，所述PWM信号产生芯片的OUT端用于根据所述反馈信号输出相应的PWM信号给所述开关电路(2)。
5.根据权利要求4所述的DC/DC拓扑电路，其特征在于，所述输入电路(1)包括输入滤波电路(11)和为所述PWM信号产生芯片供电的IC供电电路(12)。
6.根据权利要求5所述的DC/DC拓扑电路，其特征在于，所述IC供电电路(12)为射极跟随稳压电路。
7.根据权利要求3所述的DC/DC拓扑电路，其特征在于，所述反馈电路(6)包括PWM信号产生芯片，所述PWM信号产生芯片的COM端用于输入所述反馈滤波电路的反馈信号，所述PWM信号产生芯片的OUT端用于根据所述反馈信号输出相应的PWM信号给所述开关电路(2)。
8.根据权利要求7所述的DC/DC拓扑电路，其特征在于，所述输入电路(1)包括输入滤波电路(11)和为所述PWM信号产生芯片供电的IC供电电路(12)。
9.根据权利要求8所述的DC/DC拓扑电路，其特征在于，所述IC供电电路(12)为射极跟随稳压电路。
10.根据权利要求1所述的DC/DC拓扑电路，其特征在于，所述输出电路(4)包括输出滤波电路。
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- 2010-11-16 CN CN201010548894XA patent/CN102468762A/zh active Pending
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