CN102541232A - 降压式变换电路 - Google Patents

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Abstract

一种降压式变换电路，该降压式变换电路包括电压输入端、第一场效应管、第二场效应管、PWM驱动单元、电压输出端、控制单元、电压调节单元、输入电压采样单元、输入电流采样单元、输出电压采样单元及输出电流采样单元，输入电流采样单元测量降压式变换电路的输入电流，输入电压采样单元测量降压式变换电路的输入电压U_in，输出电流采样单元测量降压式变换电路的输出电流，输出电压采样单元测量降压式变换电路的输出电压U_out。上述的降压式变换电路根据每一个预设的PWM驱动单元的开关频率，分别计算得出相应的降压式变换电路的输出转换效率，从中获取最高输出转换效率所对应的开关频率。

Description

降压式变换电路
技术领域
本发明涉及一种降压式变换电路，尤其涉及一种应用于电脑主板的降压式变换电路。
背景技术
现有的电脑主板电源通常采用降压式变换电路(Buck电路)。降压式变换电路的开关频率需要与电脑系统匹配才能获得较高电源效率。获得与电脑系统相匹配的降压式变换电路的开关频率，成为业界亟需解决的技术问题。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种获得最佳开关频率的降压式变换电路。
一种降压式变换电路，该降压式变换电路包括电压输入端、第一场效应管、第二场效应管、PWM驱动单元及电压输出端，第一场效应管的漏极连接电压输入端，第一场效应管的源极与第二场效应管的漏极连接，第二场效应管的漏极通过串联的电感及电容接地，第二场效应管的源极接地，电压输出端连接至串联的电感及电容之间以输出一驱动电压给负载，PWM驱动单元分别与第一场效应管的栅极及第二场效应管的栅极连接，PWM驱动单元使得第一场效应管与第二场效应管交替导通，还包括控制单元、电压调节单元、输入电压采样单元、输入电流采样单元、输出电压采样单元及输出电流采样单元，控制单元与电压调节单元连接，电压调节单元与PWM驱动单元连接，控制单元控制电压调节单元输出阀值电压给PWM驱动单元以控制PWM驱动单元的开关频率，输入电流采样单元连接于电压输入端与第一场效应管的漏极之间以测量降压式变换电路的输入电流，输入电压采样单元与电压输入端连接以测量降压式变换电路的输入电压U_in，输出电流采样单元连接于电压输出端与电感之间以测量降压式变换电路的输出电流，输出电压采样单元与电压输出端连接以测量降压式变换电路的输出电压U_out。
上述的降压式变换电路根据每一个预设的PWM驱动单元的开关频率，分别计算得出相应的降压式变换电路的输出转换效率，从中获取最高输出转换效率所对应的开关频率。
附图说明
下面参照附图结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。
图1为本发明较佳实施方式的降压式变换电路的电路图。
主要元件符号说明
PWM驱动单元     11
控制单元        12
输入电流采样单元13
第一采样电阻    131
第一电压采样单元132
输入电压采样单元141
输出电压采样单元142
输出电流采样单元15
第二采样电阻    151
第二电压采样单元152
输入单元        16
显示单元        17
缓冲单元        18
电压调节单元    19
引脚            RA1、RA2、RA3、RA4、RA5
电阻            R
第一电容        C1
第二电容    C2
第一场效应管Q1
第二场效应管Q2
电感        L
电压输入端  Vin
电压输出端  Vout
具体实施方式
请参照图1，本发明较佳实施方式提供降压式变换电路，包括电压输入端Vin、PWM(pulse width modulation，脉宽调制)驱动单元11、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、缓冲单元18、输入电流采样单元13、输入电压采样单元141、输出电流采样单元15、输出电压采样单元142、控制单元12、输入单元16、显示单元17及电压输出端Vout。
电压输入端Vin通过输入电流采样单元13连接至第一场效应管Q1的漏极，以将外部电源输入降压式变换电路10中。第一场效应管Q1的源极连接至第二场效应管Q2的漏极。第二场效应管Q2的漏极通过串联的电感L及第二电容C2接地。该电压输出端Vout连接至串联的电感L及第二电容C2之间，以输出一驱动电压给负载。
第二场效应管Q2的源极接地，第二场效应管Q2的漏极与源极之间并联一缓冲单元18。该缓冲单元18包括串联的电阻R和第一电容C1，其中电阻R与第二场效应管Q2的漏极连接，第一电容C1接地。
PWM驱动单元11分别连接至第一场效应管Q1的栅极及第二场效应管Q2的栅极。PWM驱动单元11分别为第一场效应管Q1及第二场效应管Q2提供高通驱动信号及低通驱动信号，以分别控制第一场效应管Q1及第二场效应管Q2的截止与导通，使得第一场效应管Q1及第二场效应管Q2交替导通。
输入电流采样单元13包括第一采样电阻131及第一电压采样单元132，第一采样电阻131连接于电压输入端Vin与第一场效应管Q1的漏极之间，第一电压采样单元132与第一采样电阻131连接以测量第一采样电阻131的电压U_1，第一电压采样单元132与控制单元12的引脚RA1连接以将电压U_1传送给控制单元12。在本实施方式中，第一采样电阻131为锰铜丝电阻。
输入电压采样单元141分别与电压输入端Vin和控制单元12的引脚RA2连接，输入电压采样单元141采集降压式变换电路的输入电压值U_in，并将输入电压值U_in传递给控制单元12。
输出电流采样单元15连接于电感L与电压输出端Vout之间。输出电流采样单元15包括第二采样电阻151及第二电压采样单元152，第二采样电阻151连接于电感L与电压输出端Vout之间，第二电压采样单元152与第二采样电阻151连接以测量第二采样电阻151的电压U_2，第二电压采样单元152与控制单元12的引脚RA3连接以将电压U_2传送给控制单元12。在本实施方式中，第二采样电阻151为锰铜丝电阻。
控制单元12预存第一采样电阻131的阻值R_1及第二采样电阻151的阻值R_2，控制单元12根据公式I_in＝U_1/R_1以获得降压式变换电路的输入电流I_in，根据公式I_out＝U_2/R_2以获得降压式变换电路的输出电流I_out，最终根据公式η＝(U_in*I_in)/(U_out*I_out)计算降压式变换电路的输出效率η。
输入单元16与控制单元12连接，通过输入单元16向控制单元12输入预设的PWM驱动单元11的开关频率。在本实施方式中，输入单元16为键盘。
电压调节单元19分别与控制单元12和PWM驱动单元11连接，在本实施方式中，电压调节单元19采用X9241芯片。控制单元12根据输入单元16设定的开关频率选定相应的阀值电压，并控制电压调节单元19输出相应的阀值电压值。电压调节单元19的引脚RA5与PWM驱动单元11连接，电压调节单元19的引脚RA5的电压为PWM驱动单元11的阀值电压，从而调节PWM驱动单元11的开关频率。
控制单元12根据每一个预设的PWM驱动单元11的开关频率，分别计算得出相应的降压式变换电路的输出转换效率。控制单元12与显示单元17连接，显示单元17显示PWM驱动单元11的开关频率及相应的降压式变换电路的输出转换效率，故可从中获取最高输出转换效率所对应的开关频率，即为电脑主板电源选取与电脑系统相匹配的开关频率，使得电脑主板电源的输出效率最佳。
另外，本领域技术人员还可在本发明权利要求公开的范围和精神内做其他形式和细节上的各种修改、添加和替换。当然，这些依据本发明精神所做的各种修改、添加和替换等变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种降压式变换电路，该降压式变换电路包括电压输入端、第一场效应管、第二场效应管、PWM驱动单元及电压输出端，第一场效应管的漏极连接电压输入端，第一场效应管的源极与第二场效应管的漏极连接，第二场效应管的漏极通过串联的电感及电容接地，第二场效应管的源极接地，电压输出端连接至串联的电感及电容之间以输出一驱动电压给负载，PWM驱动单元分别与第一场效应管的栅极及第二场效应管的栅极连接，PWM驱动单元使得第一场效应管与第二场效应管交替导通，其特征在于：还包括控制单元、电压调节单元、输入电压采样单元、输入电流采样单元、输出电压采样单元及输出电流采样单元，控制单元与电压调节单元连接，电压调节单元与PWM驱动单元连接，控制单元控制电压调节单元输出阀值电压给PWM驱动单元以控制PWM驱动单元的开关频率，输入电流采样单元连接于电压输入端与第一场效应管的漏极之间以测量降压式变换电路的输入电流I_in，输入电压采样单元与电压输入端连接以测量降压式变换电路的输入电压U_in，输出电流采样单元连接于电压输出端与电感之间以测量降压式变换电路的输出电流I_out，输出电压采样单元与电压输出端连接以测量降压式变换电路的输出电压U_out。
2.如权利要求1所述的降压式变换电路，其特征在于：第二场效应管的漏极与源极之间并联缓冲单元，该缓冲单元包括串联的电阻和另一电容，电阻与第二场效应管的漏极连接，该另一电容接地。
3.如权利要求1所述的降压式变换电路，其特征在于：输入电流采样单元包括第一采样电阻及第一电压采样单元，第一采样电阻连接于电压输入端与第一场效应管的漏极之间，第一电压采样单元与第一采样电阻连接以测量第一采样电阻的电压U_1，第一电压采样单元与控制单元连接以将电压U_1传送给控制单元，控制单元预存第一采样电阻的阻值R_1，控制单元根据公式I_in＝U_1/R_1以获得降压式变换电路的输入电流I_in。
4.如权利要求3所述的降压式变换电路，其特征在于：输出电流采样单元包括第二采样电阻及第二电压采样单元，第二采样电阻连接于电感与电压输出端之间，第二电压采样单元与第二采样电阻连接以测量第二采样电阻的电压U_2，第二电压采样单元与控制单元连接以将电压U_2传送给控制单元，控制单元预存第二采样电阻的阻值R_2，控制单元根据公式I_out＝U_2/R_2以获得降压式变换电路的输出电流I_out。
5.如权利要求4所述的降压式变换电路，其特征在于：控制单元根据公式η＝(U_out*I_out)/(U_in*I_in)计算降压式变换电路的输出效率η。
6.如权利要求5所述的降压式变换电路，其特征在于：还包括输入单元，输入单元与控制单元连接，通过输入单元向控制单元输入预设的PWM驱动单元的开关频率，从而控制单元根据预设的PWM驱动单元的开关频率控制电压调节单元输出相应的阀值电压。
7.如权利要求6所述的降压式变换电路，其特征在于：还包括显示单元，该显示单元显示PWM驱动单元的开关频率及相应的输出效率η。
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