CN105743347A - 一种开关电源的降压电路 - Google Patents

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黄必亮
任远程
周逊伟
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Abstract

本发明公开了一种开关电源的降压电路，通过控制开关管M00的导通与通断来控制输出电压，包括电容C00、电容C01、二极管D00、电阻R30、电感L00和驱动控制电路。所述驱动控制电路的RT引脚通过电阻R30接地，且所述驱动控制电路包括恒导通时间控制电路和辅助电路，所述辅助电路用于为所述恒导通时间控制电路提供与输入电压Vin成正比的电流源I30。由于电流源I30和输入电压Vin成正比，以使降压电路的开关周期不随输入电压Vin的变化而变化。

Description

一种开关电源的降压电路
技术领域
本发明涉及一种降压电路，尤其涉及一种开关电源的降压电路。
背景技术
开关电源的降压电路通过控制开关管的导通与关断来控制输出电压，输出电压和输入电压、导通时间和开关周期的关系式为：Vout＝Vin*Ton/T，其中，Ton为到导通时间，T为开关周期。某些应用中，希望保持开关频率在设计值恒定不变，以防止开关电源电路工作在其他工作频率对其他电路产生影响。
发明内容
为了解决降压电路中开关管的开关周期随输入电压Vin的变化而变化的技术问题，本发明提供一种开关电源的降压电路。
为此，本发明公开了一种开关电源的降压电路，通过控制开关管M00的导通与通断来控制输出电压，包括电容C00、电容C01、二极管D00、电阻R30、电感L00和驱动控制电路。
所述驱动控制电路的RT引脚通过电阻R30接地，且所述驱动控制电路包括恒导通时间控制电路和辅助电路，通过控制RT引脚上的电压与输入电压Vin成正比，使得所述辅助电路为所述恒导通时间控制电路提供与输入电压Vin成正比的电流源I30。
所述电容C00的一端接收输入电压Vin，另一端接地；所述开关管M00的栅极信号连接所述驱动控制电路，所述开关管M00的源极一方面连接二极管D00的阴极，另一方面还与电感L00连接，所述开关管M00的漏极接收输入电压Vin；所述二极管D00的阳极接地；所述电容C01并联于所述二极管D00的阳极与所述电感L00的输出端之间。
进一步地，所述恒导通时间控制电路包括开关S10、电容C10、比较器U10；所述比较器U10的正端连接参考电压V1，负端一方面通过开关S10与所述开关管M00的信号输出端连接，另一方面经由电容C10接地；当驱动控制信号将开关S10导通时，比较器U10的负端电压低于参考电压V1，比较器U10输出高电平，开关管M00导通，开关S10断开，电流源I30对电容C10开始充电，当电容C10上的电容升高到参考电压V1时，比较器U10翻转，输出低电平，开关管M00关断。
进一步地，所述辅助电路包括运算放大器U30、开关管M30、电流镜；所述运算放大器U30的正端接收输入电压K*Vin，负端连接至RT引脚，输出端连接开关管M30的栅极；所述开关管M30的漏极连接该电流镜的输入端，源极连接至RT引脚；所述电流镜的输出端输出电流源I30。
进一步地，所述电流镜包括互为镜像结构的开关管M31、开关管M32；开关管M31与开关管M32的源极均连接电源Vd，开关管M31的栅极与开关管M32的栅极相互连接；开关管M31的漏极一方面连接开关管M31的栅极，另一方面还连接开关管M30的漏极；开关管M32的漏极输出电流源I30。
进一步地，所述电源Vd采用该驱动控制电路内部的中间电源。
进一步地，所述输入电压Vin通过电阻分压的方式转换为输入电压K*Vin。
本发明提供的所述开关电源的降压电路，通过辅助电路设计电流源I30和输入电压Vin成正比，以使该降压电路的开关周期不随输入电压Vin的变化而变化。
附图说明
图1为本发明提供的一种开关电源的降压电路整体电路示意图；
图2为本发明提供的一种开关电源的降压电路中恒导通时间控制电路图；
图3为本发明提供的一种开关电源的降压电路中辅助电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详述。
请参阅图1，本发明提供一种开关电源的降压电路，通过控制开关管M00的导通与通断来控制输出电压，包括电容C00、电容C01、二极管D00、电阻R30、电感L00和驱动控制电路。
所述驱动控制电路的RT引脚通过电阻R30接地，且所述驱动控制电路包括恒导通时间控制电路和辅助电路，通过控制RT引脚上的电压与输入电压Vin成正比，使得所述辅助电路为所述恒导通时间控制电路提供与输入电压Vin成正比的电流源I30。
所述电容C00的一端接收输入电压Vin，另一端接地；所述开关管M00的栅极信号连接所述驱动控制电路，所述开关管M00的源极一方面连接二极管D00的阴极，另一方面还与电感L00连接，所述开关管M00的漏极接收输入电压Vin；所述二极管D00的阳极接地；所述电容C01并联于所述二极管D00的阳极与所述电感L00的输出端之间。
请参阅图2，所述恒导通时间控制电路包括开关S10、电容C10、比较器U10；所述比较器U10的正端连接参考电压V1，负端一方面通过开关S10与所述开关管M00的信号输出端连接，另一方面经由电容C10接地。
请参阅图3，所述辅助电路包括运算放大器U30、开关管M30、电流镜；所述运算放大器U30的正端接收输入电压K*Vin，负端连接至RT引脚，输出端连接开关管M30的栅极；所述开关管M30的漏极连接该电流镜的输入端，源极连接至RT引脚；所述电流镜的输出端输出电流源I30。
所述电流镜包括互为镜像结构的开关管M31、开关管M32；开关管M31与开关管M32的源极均连接电源Vd，开关管M31的栅极与开关管M32的栅极相互连接；开关管M31的漏极一方面连接开关管M31的栅极，另一方面还连接开关管M30的漏极；开关管M32的漏极输出电流源I30。
所述电源Vd采用该驱动控制电路内部的中间电源。
所述输入电压Vin通过电阻分压的方式转换为输入电压K*Vin。
当驱动控制信号将开关S10导通时，比较器U10的负端电压低于参考电压V1，比较器U10输出高电平。当驱动控制信号控制开关管M00导通，同时控制开关S10断开，电流源I30对电容C10开始充电，当电容C10上的电容升高到参考电压V1时，比较器U10翻转，输出低电平，开关管M00关断。开关管M00导通时间为Ton＝C10*V1/I30。由于在BUCK降压电路中存在以下关系,Vout＝Vin*Ton/T，其中，T为开关周期，则可推导出Vout＝Vin*C10*V1/(T*I30)，可以推导得出，T＝Vin*C10*V1/(Vout*I30)。令N＝C10*V1/Vout，则T＝N*Vin/I30。
由图3可知，运算放大器U30的正输入端输入电压为K*Vin，则电阻R30上的电压也为K*Vin，M31通路上电流为K*Vin/R30，M31和M32形成电流镜，设M31：M32＝1:1，则I30＝K*Vin/R30。由于R30为一固定电阻，因此电流I30和输入电压成正比。由于T＝N*Vin/I30，再代入I30＝K*Vin/R30，可推导出T＝N*R30/K，由式中可看出，开关周期不随输入电压Vin的变化而变化，也就是开关频率不随输入电压Vin的变化而变化。在实际应用中，电阻R30的大小应根据设计的输出电压和开关频率来选择。
本发明提供的所述开关电源的降压电路，通过辅助电路设计电流源I30和输入电压Vin成正比，以使降压电路的开关周期不随输入电压Vin的变化而变化。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种开关电源的降压电路，通过控制开关管M00的导通与通断来控制输出电压，包括电容C00、电容C01、二极管D00、电阻R30、电感L00和驱动控制电路，其特征在于：
所述驱动控制电路的RT引脚通过电阻R30接地，且所述驱动控制电路包括恒导通时间控制电路和辅助电路，通过控制RT引脚上的电压与输入电压Vin成正比，使得所述辅助电路为所述恒导通时间控制电路提供与输入电压Vin成正比的电流源I30。
2.根据权利要求1所述的一种开关电源的降压电路，其特征在于，所述电容C00的一端接收输入电压Vin，另一端接地；所述开关管M00的栅极信号连接所述驱动控制电路，所述开关管M00的源极一方面连接二极管D00的阴极，另一方面还与电感L00连接，所述开关管M00的漏极接收输入电压Vin；所述二极管D00的阳极接地；所述电容C01并联于所述二极管D00的阳极与所述电感L00的输出端之间。
3.根据权利要求1所述的一种开关电源的降压电路，其特征在于，所述恒导通时间控制电路包括开关S10、电容C10、比较器U10；所述比较器U10的正端连接参考电压V1，负端一方面通过开关S10与所述开关管M00的信号输出端连接，另一方面经由电容C10接地；当驱动控制信号将开关S10导通时，比较器U10的负端电压低于参考电压V1，比较器U10输出高电平，开关管M00导通，开关S10断开，电流源I30对电容C10开始充电，当电容C10上的电容升高到参考电压V1时，比较器U10翻转，输出低电平，开关管M00关断。
4.根据权利要求1所述的一种开关电源的降压电路，其特征在于，所述辅助电路包括运算放大器U30、开关管M30、电流镜；所述运算放大器U30的正端接收输入电压K*Vin，负端连接至RT引脚，输出端连接开关管M30的栅极；所述开关管M30的漏极连接该电流镜的输入端，源极连接至RT引脚；所述电流镜的输出端输出电流源I30。
5.根据权利要求4所述的一种开关电源的降压电路，其特征在于：所述电流镜包括互为镜像结构的开关管M31、开关管M32；开关管M31与开关管M32的源极均连接电源Vd，开关管M31的栅极与开关管M32的栅极相互连接；开关管M31的漏极一方面连接开关管M31的栅极，另一方面还连接开关管M30的漏极；开关管M32的漏极输出电流源I30。
6.根据权利要求5所述的一种开关电源的降压电路，其特征在于，所述电源Vd采用该驱动控制电路内部的中间电源。
7.根据权利要求4所述的一种开关电源的降压电路，其特征在于，所述输入电压Vin通过电阻分压的方式转换为输入电压K*Vin。
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