CN106602904A - 双输出升降压供电电路 - Google Patents

双输出升降压供电电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双输出升降压供电电路,其包括整流滤波单元、升压控制单元和降压控制单元,整流滤波单元用于将交流电转化为直流电;升压控制单元用于将整流滤波单元输出的电压进行升压处理并输出第一电压,给高输入电压需要的电子产品供电;降压控制单元用于将整流滤波单元输出的电压进行降压处理并输出第三电压,给低输入电压需要的电子产品供电。本发明通过升压控制单元的降压控制单元的设置,实现了对不同输入电压需要的电子产品的进行供电。

Description

双输出升降压供电电路
技术领域
本发明涉及供电电路领域,特别是涉及一种双输出升降压供电电路。
背景技术
随着科技的发展,供电电路朝着输出多种电压的方向发展,而多种电压输出的装置也越来越被人们所看重。
而在现有的供电电路中,一般只能做到单一的升压供电或者降压供电,从而导致无法对多种不同电压需求的装置进行供电,比如目前市场上,大部分的移动电源只能输出5V,实际上笔记本电脑或一些平板电脑或者其他电器,其输入电压不是5V,则无法使用目前的移动电源;又比如充电的时候,当用户需要对手机进行充电时,用户一般需要5V的适配器,而需要对平板电脑等更高电压要求的电子产品时,则需要更高电压的适配器。
故,有必要提供一种供电电路,以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双输出升降压供电电路,以给不同输入电压需求的电子产品进行供电。
本发明实施例提供一种双输出升降压供电电路,其包括:
整流滤波单元,用于将交流电转化为直流电;
升压控制单元,用于将所述整流滤波单元输出的电压进行升压处理并输出第一电压;
降压控制单元,用于将所述整流滤波单元输出的电压进行降压处理并输出第三电压。
在本发明中,所述升压控制单元包括:
MP4012控制芯片,用于控制所述升压控制单元;
第一芯片供电电路,用于供所述MP4012控制芯片供电;
自举升压电路,将所述整流滤波单元输出的电压升压转化为所述第一电压并输出,所述自举升压电路包括一NPN三级管;
输入电流检测电路,用于检测输入电流并将该输入电流输送给所述MP4012控制芯片;
工作电流限制电路,用于给MP4012控制芯片提供限制所述NPN三级管的工作电流极值;
第一输出电流检测电路,用于检测升压控制单元输出电流,并将该输出电流传输至所述MP4012控制芯片。
在本发明中,所述降压控制单元包括:
MP4689稳压控制芯片,用于将所述整流滤波单元输出的电压降压转化为第二电压并输出;
低通滤波电路,用于将所述第二电压进行滤波处理并输出第三电压;
第二芯片供电电路,用于给所述MP4689稳压控制芯片供电;
第二输出电流检测电路,用于检测降压控制单元输出电流,并将该输出电流输送至所述MP4689稳压控制芯片;
使能控制电路,用于检测输入电压并根据该输入电压给所述MP4689稳压控制芯片输送信号。
在本发明中,所述第一芯片供电电路包括第一电阻、第二电阻、第二电容、第三电容、第四电容、所述NPN三极管和第一稳压二极管;
其中,所述NPN三极管的基极通过所述第一电阻、所述NPN三级管的集电极通过所述第二电阻均连接所述整流滤波单元的输出端和所述自举电压电路的输入端之间,所述NPN三极管的基极还连接于并联的所述第二电容与所述第一稳压二极管,所述NPN三极管的发射极通过并联的所述第三电容和所述第四电容的连接于所述MP4012控制芯片的VIN脚。
在本发明中,所述自举升压电路包括第一电感、第一二极管、第一MOSFET管、第三电阻、第六电容和第七电容;
其中,所述第一电感的输入端连接于所述整流滤波单元的输出端,所述第一电感的输出端连接于所述第一二极管的输入端,所述第一二极管的输出端连接于并联的所述第六电容和所述第七电容,所述第一MOSFET管的输入端连接于所述第一电感的输出端与所述第一二极管的输入端之间,所述第一MOSFET管的输出端连接于所述输入电流检测电路的输入端,所述第一MOSFET管的控制端通过第三十二电阻连接于所述MP4012控制芯片的GATE脚,所述第一MOSFET管的输出端和控制端之间串联着所述第三电阻。
在本发明中,所述输入电流检测电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第八电容和第九电容;
其中,所述第一MOSFET管的输出端依次通过并联的所述第八电容、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻和所述第七电阻以及并联的所述第八电阻和所述第九电容连接于所述MP4012控制芯片的CS脚,且并联的所述第八电容、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻和所述第七电阻和并联的所述第八电阻和所述第九电容之间串联连接。
在本发明中,所述第一输出电流检测电路包括第十三电容、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻;
其中,所述MP4012控制芯片的FB脚通过所述第十三电容接地,所述MP4012控制芯片的FB脚连接于所述第十八电阻的一端,所述第十八电阻的另一端通过并联的所述第二十电阻、所述第二十一电阻、所述第二十二电阻、所述第二十三电阻、所述第二十四电阻连接于第二MOSFET管的输出端,所述第十八电阻的另一端通过所述第十九电阻连接于所述第二MOSFET管的控制端和所述MP4012控制芯片的FAULT脚之间,所述第二MOSFET管的输入端连接于第一负载的输出端。
在本发明中,所述低通滤波电路包括第四二极管、第二电感、第十七电容和第十八电容;
其中,所述第二电感的输入端连接于所述MP4689稳压控制芯片的SW脚,所述第二电感的输出端连接于第二负载的输入端,所述第四二极管的输出端连接于所述第二电感的输入端,所述第四二极管的输入端通过所述第二输出电流检测电路连接于所述第二负载的输出端,并联的所述第十七电容和所述第十八电容的一端连接于所述第二电感的输出端和所述第二负载的输入端之间,并联的所述第十七电容和所述第十八电容的另一端连接于所述第二输出电流检测电路和所述第二负载的输出端之间。
在本发明中,所述第二输出电流检测电路包括第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻和第二十八电阻;
其中,所述MP4689稳压控制芯片的FB脚通过并联的所述第二十五电阻、所述第二十六电阻、所述第二十七电阻和所述第二十八电阻连接于所述第二负载的输出端。
在本发明中,所述使能控制电路包括第二稳压二极管、第二十九电阻、第三十电阻和第十九电容;
其中,所述第二十九电阻的一端连接于所述MP4689稳压控制芯片的EN脚,所述第二十九电阻的另一端连接于所述第二稳压二极管的输入端,所述第二稳压二极管的输出端连接于所述整流滤波单元的输出端和所述第二芯片供电电路之间,并联的所述第三十电阻和所述第十九电容的一端连接于所述第二十九电阻与所述MP4689稳压控制芯片的EN脚之间,并联的所述第三十电阻和所述第十九电容的另一端接地。
相较于现有的供电电路,本发明的双输出升降压供电电路通过设置升压控制单元和降压控制单元,实现了对不同输入电压需要的电子产品进行供电;解决了现有的供电电路不能对不同输入电压需要的电子产品进行供电的技术问题。
为让本发明的上述内容能更明显易懂,下文特举优选实施例,并配合所附图式,作详细说明如下:
附图说明
图1为本发明的双输出升降压供电电路的优选实施例的电路图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式,用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语,例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等,仅是参考附加图式的方向。因此,使用的方向用语是用以说明及理解本发明,而非用以限制本发明。
在图中,结构相似的单元是以相同标号表示。
请参照图1,图1为本发明的双输出升降压供电电路的优选实施例的电路图。该双输出升降压供电电路100包括整流滤波单元10、升压控制单元20和降压控制单元30。
其中,整流滤波单元10用于将交流电转化为直流电;升压控制单元20用于将整流滤波单元10输出的电压进行升压处理并输出第一电压;降压控制单元30用于将整流滤波单元10输出的电压进行降压处理并输出第三电压。
具体的是,整流滤波单元10包括保险丝F1、整流桥、第一电容C1,该整流桥为全桥整流,优选的,第一电容C1为电解电容;其中,该整流桥的正极输入端通过保险丝F1连接于交流电的正极输出端,该整流桥的负极输入端连接于交流电的负极输出端,该整流桥的正极输出端连接于第一电容C1的正极,该整流桥的负极输出端连接第一电容C1的负极,且该整流桥的正极输出端连接于升压控制单元20和降压控制单元30的输入端。
需要说明的是,该整流桥的正极输出端为整流滤波单元的输出端。在本优选实施例中,保险丝F1用于保护双输出升降压供电电路100,避免电路因短路而破坏电路;整流桥一方面用于将交流电转化为直流电,另一方面用于防止接错交流电输入线,使得本优选实施例因承受反向电压而损坏,在输入端接入整流桥,当输入端的输入线接反,那么整流桥模块就没有电压输出,从而保护整流桥后面的电路;第一电容C1的耐压超过1.5倍输入电压,第一电容C1一方面可降低供电电源的阻抗,使得本优选实施例可靠工作,另一方面可吸收其输入端的电压尖峰,减少反射干扰。
在本优选实施例中,升压控制单元20用于将整流滤波单元10输出的电压转化为第二电压,以匹配高电压值需要的第一负载,为其供电。升压控制单元20包括MP4012控制芯片U1用于控制升压控制单元20;第一芯片供电电路21用于供MP4012控制芯片U1供电;自举升压电路22将整流滤波单元10输出的电压升压转化为第一电压并输出,自举升压电路22包括一NPN三级管Q1;输入电流检测电路23用于检测输入电流并将该电流值传输给MP4012控制芯片U1;工作电流限制电路24用于给MP4012控制芯片U1提供限制NPN三级管Q1的工作电流极值;第一输出电流检测电路25用于检测升压控制单元20的输出电流,并输送至MP4012控制芯片U1;过压保护电路26,用于防止升压控制单元20的输出端有过压现象,而损坏升压控制单元20;故障指示电路27用于指示本优选实施例的运行情况;转换器补偿电路28用于确保转换器的稳定性。
具体的,MP4012控制芯片U1包括VIN脚(Input Supply Pin)、VDD脚(The InternalLinear Regulator Output Pin)、GETE脚(External MOSFET Gate Driver Pin)、GED脚(Ground)、CS脚(Current Sense Input Pin)、SL脚(Slope compensation Pin forcurrent sense)、RT脚(Switching frequency/off-time set Pin)、SYNC脚(Synchronization Pin)、FB脚(Feedback Input Pin)、ISEN脚(LED Current Set Pin)、COMP脚(Converter Compensation Pin)、PWM脚(PWM Dimming Input Pin)、OVP脚(OverVoltage Protection Input Pin)、FAULT脚(Fault Indication Output Pin)、REF脚(Reference Output Pin)、CL脚(Current Limit Set Pin)。
第一芯片供电电路21包括第一电阻R1、第二电阻R2、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、NPN三极管Q1和第一稳压二极管ZD1,优选的,第四电容C4为电解电容。
其中,NPN三极管Q1的基极通过第一电阻R1、NPN三级管Q1的集电极通过第二电阻R2均连接整流滤波单元10的输出端和自举电压电路22的输入端之间,NPN三极管Q1的基极还连接于并联的第二电容C2与第一稳压二极管ZD1,NPN三极管Q1的发射极通过并联的第三电容C3和第四电容C4连接于MP4012控制芯片U1的VIN脚。
另外,当VIN脚的供电范围在8V-55V之间,具体的,当整流滤波单元10输出的电压大于55V时,第一稳压二极管ZD1被击穿,电流而接地,NPN三极管Q1截止,不导通;当NPN三极管Q1呈饱和状态,NPN三极管Q1闭合导通,电压经过并联的第三电容C3和第四电容C4进行滤波处理,供给MP4012控制芯片U1供电。其中,并联的第三电容C3和第四电容C4的滤波作用,使得提供给MP4012控制芯片U1的电流更为稳定。当然与本发明中,NPN三极管Q1作为一个开关管,而开关管可选的,也可以是PNP三极管、NMOS管或者PMOS管等。
另外,VIN脚内接线性调整电路,形成VDD脚的VDD电压。MP4012控制芯片U1的VDD脚连接于第五电容C5,第五电容C5为滤波电容,第五电容C5为MP4012控制芯片U1内的所有电路提供驱动供电。其中,外接第五电容C5,电压在7.25V-8.15V之间,当VDD脚电压低于6.7V时,MP4012控制芯片U1将因欠压而保护。
在本优选实施例中,自举升压电路22包括第一电感L1、第一二极管D1、第一MOSFET管Q2、第三电阻R3、第六电容C6和第七电容C7;第一MOSFET管Q2可选的为但不限于NMOS管,也可以是PMOS管,优选的,第六电容C6为电解电容。
其中,第一电感L1的输入端连接于整流滤波单元10的输出端,第一电感L1的输出端连接于第一二极管D1的输入端,第一二极管D1的输出端连接于并联的第六电容C6和第七电容C7,第一MOSFET管Q2的输入端连接于第一电感L1的输出端与第一二极管D1的输入端之间,第一MOSFET管Q2的输出端连接于输入电流检测电路23的输入端,第一MOSFET管Q2的控制端通过第三十二电阻R32连接于MP4012控制芯片U1的GATE脚,第一MOSFET管Q2的输出端和控制端之间串联着第三电阻R3。
基于上述的结构,自举升压电路22还包括第三十一电阻R31和第三二极管D3,其中,第一MOSFET管Q2的控制端与第三十二电阻R32之间连接并联的第三十一电阻R31和第三二极管D3,其中,第三二极管D3的输入端连接于第一MOSFET管Q2的控制端,第三二极管D3的输出端连接于第三十二电阻R32,第三十二电阻R32连接于MP4012控制芯片U1的GATE脚。
另外,当MP4012控制芯片U1输出高电平时,第一MOSFET管Q2导通,整流滤波单元10输出电流通过第一电感L1和第一MOSFET管的输入端和输出端、第三电阻以及地形成电流回路,第一电感L1储能;当MP4012控制芯片U1输出低电平时,第一MOSFET管Q2截止,第一电感L1产生感应电动势,其极性为左负右正,与整流滤波单元10输出的电压叠加,对第六电容C6和第七电容C7充电而建立高于供电的第二电压。
基于上述的结构,MP4012控制芯片U1的SL脚连接于第九电阻R9,第九电阻R9为震荡锯齿波斜率补偿电阻,通过改变第九电阻R9的值则可以改变锯齿波补偿率。
另外,MP4012控制芯片U1的RT脚连接于第十电阻R10且第十电阻R10接地,该结构可用于程控第一MOSFET管Q2的开关频率,其中第十电阻R10的电阻值越大,工作开关频率越低,反之愈高。
本优选实施例中,整流滤波单元10输出的电压为65V。需要说明的是,不同的电路中,供给自举升压电路的电源电压不一定相同,即不一定为65V,因为同样的升压电路要为不同的负载供电,除开关电源提供给自举电路的差异外,还取决于LED供电取样电路电阻比例。
在本优选实施例中,输入电流检测电路23包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第八电容C8和第九电容C9;
其中,第一MOSFET管Q2的输出端依次通过并联的第八电容C9、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7以及并联的第八电阻R8和第九电容C9连接于MP4012控制芯片U1的CS脚,且并联的第八电容C8、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7和并联的第八电阻R8和第九电容C9之间串联连接。
可以理解的是,由于第一MOSFET管Q2导通的瞬间会有脉冲峰值电流,如果此时MP4012控制芯片U1采样电流值,会导致错误的判断从而引起误控,而为了防止这种错误的控制,于是于CS脚输入端接入输入电流检测电路23,其作用是在第一MOSFET管Q2导通后,经过一段前沿消隐时间才去控制电流限制,从而避免误控的现象,另外,CS脚还具有大电流限制功能,即过流检测功能,其比值由MP4012控制芯片U1的CL脚电平决定。当MP4012控制芯片U1的CS脚输入电压超过闭值时,过流检测将启动而进入锁死状态。
另外,第八电容C9、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7的并联设置,第一是可以减小单个电阻所承受的电流,避免电阻过载而损坏。第二是避免流过单个电阻的电流过大而使电阻温升过高,因为温升会影响电阻阻值从而影响测量精度,并且在精密测量中温升还会带来不可忽略的热噪声。第三是多个电阻并联可以抵消电阻的误差,对于环境温度变化大的测量,在所采用的电阻中有的是正温度系数的,有的是负温度系数的,这样可以相互抵消一些。
在本优选实施例中,工作电流限制电路24包括第十一电阻R11和第十二电阻R12;
其中,MP4012控制芯片U1的CL脚通过第十一电阻R11接地,MP4012控制芯片U1的CL脚通过第十二电阻R12连接于MP4012控制芯片U1的REF脚。
可以理解的是,CL脚为第一MOSFET管工作的电流限制设置端,因此在CL脚和REF脚间接分压第十一电阻R11和第十二电阻R12,以限制阈值。另外,REF脚为1.25V基准电压形成端,用于给MP4012控制芯片U1内的LED灯电流控制电路供电,因此REF脚连接于第十电容C10,第十电容C10接地,第十电容C10为滤波电容。
在本优选实施例中,第一输出电流检测电路25包括第十三电容C13、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24;
其中,MP4012控制芯片U1的FB脚通过第十三电容C13接地,MP4012控制芯片U1的FB脚连接于第十八电阻R18的一端,第十八电阻R18的另一端通过并联的第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24连接于第二MOSFET管Q3的输出端,第十八电阻R18的另一端通过第十九电阻R19连接于第二MOSFET管Q3的控制端和MP4012控制芯片U1的FAULT脚之间,第二MOSFET管Q3的输入端连接于第一负载的输出端;第二MOSFET管Q3为NMOS管。
可以理解的是,通过升压控制单元20的输出电流经过导通的第二MOSFET管Q3以及第一输出电流检测电路25,从而获得采样电流,并将采样电流的电压与基准电压进行比较,从而使得MP4012控制芯片U1控制输出相应的参数以控制第二MOSFET管Q3导通或截止。
还有,另外,第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24的并联设置,第一是可以减小单个电阻所承受的电流,避免电阻过载而损坏。第二是避免流过单个电阻的电流过大而使电阻温升过高,因为温升会影响电阻阻值从而影响测量精度,并且在精密测量中温升还会带来不可忽略的热噪声。第三是多个电阻并联可以抵消电阻的误差,对于环境温度变化大的测量,在所采用的电阻中有的是正温度系数的,有的是负温度系数的,这样可以相互抵消一些。
另外,MP4012控制芯片U1的FAULT脚与第二MOSFET管Q3的控制端之间还连接着故障指示电路27,其中,故障指示电路27为并联的第十三电阻R13和第二二极管D2,第二二极管D2的输入端连接于第二MOSFET管Q3的控制端,第二二极管D2的输出端连接于FAULT脚。当电路出现过流或过压情况时,故障指示电路27的电压将拉低。
在本优选实施例中,过压保护电路26包括第十四电阻R14、第十五电阻R15和第十六电阻R16;其中第十四电阻R14串联于并联的第十五电阻R15和第十六电阻R16,MP4012控制芯片U1的OVP脚通过过压保护电路26连接于并联的第六电容C6和第七电容C7的输出端,即MP4012控制芯片U1的OVP脚连接于并联的第十五电阻R15和第十六电阻R16,第十四电阻R14连接于并联的第六电容C6和第七电容C7的输出端。
其中,过压保护电路26的保护值是在但不限于标称输出电压的120%-140%,当过压保护电路26发现该输出端有过压现象时,便会立即关闭输出。由于此种检测控制不是锁存状态,因而不需要外部复位,本优选实施例在短暂的关闭输出之后将自动重新启动,使输出电压重新建立,如果过压是外部产生的并且已消失,模块将恢复正常运行,如果过压条件还在持续,模块将再次关闭输出并再次重新启动,使电路处于在关闭和启动的重复状态,完成过压保护功能。
具体的,升压控制单元20输出的第二电压经过压保护电路26中进行分压后,传输分压后的电压至MP4012控制芯片U1中的控制电压参数进行比较,后控制升压控制单元20的电压输出。
比如,升压控制单元20输出的第二电压为130V,过压保护电路26的保护值为120V,MP4012控制芯片U1的控制电压参数为100V,这时130V的输出电压经过压保护电路26进行分压处理后,输松至MP4012控制芯片U1的电压为110V,接着MP4012控制芯片U1将110V的电压与控制电压参数进行比较,发现110V的电压大于控制电压参数,因此升压控制单元20关闭输出。如若第二电压的电压值小于等于120V时,升压控制单元20正常输出。
本优选实施例中,转换器补偿电路28包括第十七电阻R17、第十一电容C11和第十二电容C12,其中,第十七电阻R17与第十二电容C12串联,第十一电容C11与串联的第十七电阻R17与第十二电容C12并联连接,且MP4012控制芯片U1的COMP脚通过转换器补偿电路28接地。
基于上述的机构,本优选实施例中,MP4012控制芯片U1的ISEN脚通过并联的第二十电容C20和第三十五电阻R35接地,该ISEN脚通过串联的第三十四电阻R34和第十二电阻R12连接于CL脚;MP4012控制芯片U1的SYNC脚通过第三十三电阻R33接地。
在本优选实施例中,降压控制单元30用于将整流滤波单元10输出的电压转化为第三电压,以匹配低电压值需要的第二负载,为其供电。降压控制单元30包括MP4689稳压控制芯片U2用于将整流滤波单元10输出的电压降压转化为第二电压并输出;低通滤波电路31用于将第二电压进行滤波处理,并输出第三电压,为第二负载供电;第二芯片供电电路32用于给MP4689稳压控制芯片U2供电;第二输出电流检测电路33用于检测降压控制单元30的输出电流,并将该输出电路输送至MP4689稳压控制芯片U2;使能控制电路34用于检测输入电压并根据该输入电压给MP4689稳压控制芯片U2输送信号。
具体的,MP4689稳压控制芯片U2包括VIN脚(Input Supply Pin)、N/C脚(Notconnected)、BST脚(Bootstrap)、GED脚(Ground)、SW脚(Switch Node)、DIM脚(PWM DimmingInput)、EN脚(Enable Input)和FB脚(Feedback Pin)。
其中,MP4689稳压控制芯片U2于降压控制单元30起到将高电压输入进行降压处理转化为第二电压后,进行稳压操作,提供恒定电流输出。
在本优选实施例中,低通滤波电路31包括第四二极管D4、第二电感L2、第十七电容C17和第十八电容C18;优选的,第十七电容C17为电解电容。
其中,第二电感L2的输入端连接于MP4689稳压控制芯片U2的SW脚,第二电感L2的输出端连接于第二负载的输入端,第四二极管D4的输出端连接于第二电感L2的输入端,第四二极管D4的输入端通过第二输出电流检测电路33连接于第二负载的输出端,并联的第十七电容C17和第十八电容C18的一端连接于第二电感L2的输出端和第二负载的输入端之间,并联的第十七电容C17和第十八电容C18的另一端连接于第二输出电流检测电路33和第二负载的输出端之间。
可以理解的是,低通滤波电路31使得第二电压中的直流分量可以通过,而抑制其谐波分量通过;并联的第十七电容C17和第十八电容C18输出的第三电压就是直流分量再附加微小纹波。
在本优选实施例中,第二输出电流检测电路33包括第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27和第二十八电阻R28;
其中,MP4689稳压控制芯片U2的FB脚通过并联的第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27和第二十八电阻R28连接于第二负载的输出端。
可以理解的是,第二输出电流检测电路33和MP4689稳压控制芯片U2构成一个完整的电流检测电路,而该电流检测电路将控制输出电流的15%电流纹波。另外通过调节第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27和第二十八电阻R28的阻值可以很好的调节降压控制单元30的输出电流,只要第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27和第二十八电阻R28不发生故障,降压控制单元30输出电流就会在MP4689稳压控制芯片U2的限定范围内,如果第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27和第二十八电阻R28发生故障或输出直接接地,那么该部分电路的电压就会很低,如果故障时间长于10uS,则MP4689稳压控制芯片U2的内置功率MOS管将会关闭,从而导致降压控制电路30停止运作。当降压控制单元30输出电流超出2.5A时,输出短路提供额外保护。
另外,第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27和第二十八电阻R28的并联设置,第一是可以减小单个电阻所承受的电流,避免电阻过载而损坏。第二是避免流过单个电阻的电流过大而使电阻温升过高,因为温升会影响电阻阻值从而影响测量精度,并且在精密测量中温升还会带来不可忽略的热噪声。第三是多个电阻并联可以抵消电阻的误差,对于环境温度变化大的测量,在所采用的电阻中有的是正温度系数的,有的是负温度系数的,这样可以相互抵消一些。
在本优选实施例中,第二芯片供电电路32包括第十四电容C14和第十五电容C15;优选的,第十四电容C14为电解电容。
其中,整流滤波单元10的输出端通过并联的第十四电容C14和第十五电容C15连接于MP4689稳压控制芯片U2的VIN脚。
显而易见的是,第十四电容C14和第十五电容C15构成MP4689稳压控制芯片U2的滤波电路,滤除整流滤波单元10整流过后的交流成分,从而使VCC更加稳定。
在本优选实施例中,使能控制电路34包括第二稳压二极管ZD2、第二十九电阻R29、第三十电阻R30和第十九电容C19;
其中,第二十九电阻R29的一端连接于MP4689稳压控制芯片U2的EN脚,第二十九电阻R29的另一端连接于第二稳压二极管ZD2的输入端,第二稳压二极管ZD2的输出端连接于整流滤波单元10的输出端和第二芯片供电电路32之间,并联的第三十电阻R30和第十九电容C19的一端连接于第二十九电阻R29与MP4689稳压控制芯片U2的EN脚之间,并联的第三十电阻R30和第十九电容C19的另一端接地。
需要说明的是,于本优选实施例中,使能控制电路34的下降阀值是1.2V,上升阀值是1.5V,当该部分电路的电压低于1.2V时,降压控制单元30停止工作,当高于1.5V时,降压控制单元30重新正常工作。而1.2V至1.5V之间,则为降压控制单元30从停止工作到开始工作或从开始工作到停止工作的一个缓冲阶段。
具体的,当整流滤波单元10的输出电压小于1.2V,即使能控制电路34的输入电压小于1.2V时,使得输入电压于第二稳压二极管ZD2截止,使能控制电路34发出关闭信号至MP4689稳压控制芯片U2;当整流滤波单元10的输出电压大于1.5V,即使能控制电路34的输入电压大于1.5V时,该输入电压击穿第二稳压二极管ZD2,使得使能控制电路34导通,使能控制电路34发出启动信号至MP4689稳压控制芯片U2。
另外,于本优选实施例中,MP4689稳压控制芯片U2的BST脚和SW脚之间还串联着串联连接的第十六电容C16和第二十二电阻R22。
需要说明的是,当MP4689稳压控制芯片U2的内部电路电压不足时,则第六电容C16可以提供额外的电压以保证内部电路正常工作。
本优选实施例的工作过程如下:
首先,外部电源经整流滤波单元10中全桥整流电路进行整流后通过滤波电解电容C1的滤波处理后,输出电压;
然后,一部分的电压输出至升压控制单元20,经升压控制单元20处理后,输出第一电压给第一负载;另一部分的电压输出至降压控制单元30,经降压控制单元30处理后,输出第三电压给第二负载。
在升压控制单元20中,整流滤波单元10输出的电压,一部分经第一芯片供电电路21至MP4012控制芯片U1并为其供电,使得MP4012控制芯片U1启动运行;另一部分经自举升压电路22输出第二电压;
于自举升压电路22中,当MP4012控制芯片U1输出高电平时,第一MOSFET管Q2导通,整流滤波单元10输出电流通过第一电感L1和第一MOSFET管的输入端和输出端、第三电阻以及地形成电流回路,第一电感L1储能;当MP4012控制芯片U1输出低电平时,第一MOSFET管Q2截止,第一电感L1产生感应电动势,其极性为左负右正,与整流滤波单元10输出的电压叠加,对第六电容C6和第七电容C7充电而建立高于供电的第二电压;
其中,当升压控制单元20输出的第二电压过高,即经过压保护电路26分压后,输出的电压高于MP4012控制芯片U1的设定电压参数时,升压控制单元20停止输出第二电压;当升压控制单元20输出的电流过高,经第一输出检测电路25的检测,并输出该电流至MP4012控制芯片U1,并与MP4012控制芯片U1中的设定电流参数比较,后输出低电平信号,导致第二MOSFET管Q3截止,从而关闭升压控制电路20的输出,于此同时故障指示电路27,指示故障灯亮起。
在降压控制单元30中,整流滤波单元10输出的电压,一部分经使能控制电路34至MP4689稳压控制芯片U2的EN脚,并控制降压控制单元30的开启;另一部分经第二芯片供电电路32进行滤波处理后至MP4689稳压控制芯片U2的VIN脚,为MP4689稳压控制芯片U2供电,使得MP4689稳压控制芯片U2启动运行;
接着,整流滤波单元10输出的电压经过低通滤波电路31的滤波处理后输出第三电压给第二负载供电。
其中,在使能控制电路34中,当使能控制电路34的输入电压小于1.2V时,使得输入电压于第二稳压二极管ZD2截止,使能控制电路34发出关闭信号至MP4689稳压控制芯片U2,MP4689稳压控制芯片U2关闭降压控制电路30的电压输出;当使能控制电路34的输入电压大于1.5V时,该输入电压击穿第二稳压二极管ZD2,使得使能控制电路34导通,使能控制电路34发出启动信号至MP4689稳压控制芯片U2,MP4689稳压控制芯片U2开启降压控制电路30的电压输出。
另外,当降压控制单元30的输出电流过大时,第二输出检测电路33检测该输出电流,并将该输出电流输送至MP4689稳压控制芯片U2进行比较,最后MP4689稳压控制芯片关闭降压控制单元30的输出。
这样便完成了本优选实施例的工作过程。
本发明的双输出升降压供电电路通过设置升压控制单元和降压控制单元,实现了对不同输入电压需要的电子产品进行供电。
综上所述,虽然本发明已以优选实施例揭露如上,但上述优选实施例并非用以限制本发明,本领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与润饰,因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种双输出升降压供电电路,其特征在于,包括:
整流滤波单元,用于将交流电转化为直流电;
升压控制单元,用于将所述整流滤波单元输出的电压进行升压处理并输出第一电压;
降压控制单元,用于将所述整流滤波单元输出的电压进行降压处理并输出第三电压。
2.根据权利要求1所述的双输出升降压供电电路,其特征在于,所述升压控制单元包括:
MP4012控制芯片,用于控制所述升压控制单元;
第一芯片供电电路,用于供所述MP4012控制芯片供电;
自举升压电路,将所述整流滤波单元输出的电压升压转化为所述第一电压并输出,所述自举升压电路包括一NPN三级管;
输入电流检测电路,用于检测输入电流并将该输入电流输送给所述MP4012控制芯片;
工作电流限制电路,用于给MP4012控制芯片提供限制所述NPN三级管的工作电流极值;
第一输出电流检测电路,用于检测升压控制单元输出电流,并将该输出电流传输至所述MP4012控制芯片。
3.根据权利要求1所述的双输出升降压供电电路,其特征在于,所述降压控制单元包括:
MP4689稳压控制芯片,用于将所述整流滤波单元输出的电压降压转化为第二电压并输出;
低通滤波电路,用于将所述第二电压进行滤波处理并输出第三电压;
第二芯片供电电路,用于给所述MP4689稳压控制芯片供电;
第二输出电流检测电路,用于检测降压控制单元输出电流,并将该输出电流输送至所述MP4689稳压控制芯片;
使能控制电路,用于检测输入电压并根据该输入电压给所述MP4689稳压控制芯片输送信号。
4.根据权利要求2所述的双输出升降压供电电路,其特征在于,所述第一芯片供电电路包括第一电阻、第二电阻、第二电容、第三电容、第四电容、所述NPN三极管和第一稳压二极管;
其中,所述NPN三极管的基极通过所述第一电阻、所述NPN三级管的集电极通过所述第二电阻均连接所述整流滤波单元的输出端和所述自举电压电路的输入端之间,所述NPN三极管的基极还连接于并联的所述第二电容与所述第一稳压二极管,所述NPN三极管的发射极通过并联的所述第三电容和所述第四电容的连接于所述MP4012控制芯片的VIN脚。
5.根据权利要求2所述的双输出升降压供电电路,其特征在于,所述自举升压电路包括第一电感、第一二极管、第一MOSFET管、第三电阻、第六电容和第七电容;
其中,所述第一电感的输入端连接于所述整流滤波单元的输出端,所述第一电感的输出端连接于所述第一二极管的输入端,所述第一二极管的输出端连接于并联的所述第六电容和所述第七电容,所述第一MOSFET管的输入端连接于所述第一电感的输出端与所述第一二极管的输入端之间,所述第一MOSFET管的输出端连接于所述输入电流检测电路的输入端,所述第一MOSFET管的控制端通过第三十二电阻连接于所述MP4012控制芯片的GATE脚,所述第一MOSFET管的输出端和控制端之间串联着所述第三电阻。
6.根据权利要求5所述的双输出升降压供电电路,其特征在于,所述输入电流检测电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第八电容和第九电容;
其中,所述第一MOSFET管的输出端依次通过并联的所述第八电容、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻和所述第七电阻以及并联的所述第八电阻和所述第九电容连接于所述MP4012控制芯片的CS脚,且并联的所述第八电容、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻和所述第七电阻和并联的所述第八电阻和所述第九电容之间串联连接。
7.根据权利要求2所述的双输出升降压供电电路,其特征在于,所述第一输出电流检测电路包括第十三电容、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻;
其中,所述MP4012控制芯片的FB脚通过所述第十三电容接地,所述MP4012控制芯片的FB脚连接于所述第十八电阻的一端,所述第十八电阻的另一端通过并联的所述第二十电阻、所述第二十一电阻、所述第二十二电阻、所述第二十三电阻、所述第二十四电阻连接于第二MOSFET管的输出端,所述第十八电阻的另一端通过所述第十九电阻连接于所述第二MOSFET管的控制端和所述MP4012控制芯片的FAULT脚之间,所述第二MOSFET管的输入端连接于第一负载的输出端。
8.根据权利要求3所述的双输出升降压供电电路,其特征在于,所述低通滤波电路包括第四二极管、第二电感、第十七电容和第十八电容;
其中,所述第二电感的输入端连接于所述MP4689稳压控制芯片的SW脚,所述第二电感的输出端连接于第二负载的输入端,所述第四二极管的输出端连接于所述第二电感的输入端,所述第四二极管的输入端通过所述第二输出电流检测电路连接于所述第二负载的输出端,并联的所述第十七电容和所述第十八电容的一端连接于所述第二电感的输出端和所述第二负载的输入端之间,并联的所述第十七电容和所述第十八电容的另一端连接于所述第二输出电流检测电路和所述第二负载的输出端之间。
9.根据权利要求8所述的双输出升降压供电电路,其特征在于,所述第二输出电流检测电路包括第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻和第二十八电阻;
其中,所述MP4689稳压控制芯片的FB脚通过并联的所述第二十五电阻、所述第二十六电阻、所述第二十七电阻和所述第二十八电阻连接于所述第二负载的输出端。
10.根据权利要求3所述的双输出升降压供电电路,其特征在于,所述使能控制电路包括第二稳压二极管、第二十九电阻、第三十电阻和第十九电容;
其中,所述第二十九电阻的一端连接于所述MP4689稳压控制芯片的EN脚,所述第二十九电阻的另一端连接于所述第二稳压二极管的输入端,所述第二稳压二极管的输出端连接于所述整流滤波单元的输出端和所述第二芯片供电电路之间,并联的所述第三十电阻和所述第十九电容的一端连接于所述第二十九电阻与所述MP4689稳压控制芯片的EN脚之间,并联的所述第三十电阻和所述第十九电容的另一端接地。
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