CN107425718A - 一种直流降压调节电路结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直流降压调节电路结构，其特征在于，包括开关电路和反馈调节电路；开关电路和反馈调节电路连接；开关电路输出端连接有输出电容；开关电路输入端用于连接输入电压；反馈调节电路包括分压电源、第一运算放大器和第二运算放大器；第一运算放大器的正向输入端连接有第一分压电路；第一运算放大器的反向输入端与输出电容连接；第一运算放大器的正向输入端与第一分压电路的连接点连接有拉低电路；第一运算放大器的输出端连接开关电路；第二运算放大器的正向输入端连接有第二分压电路；第二运算放大器的反向输入端与第一运算放大器的反向输入端连接；第二运算放大器的输出端连接开关电路；第二运算放大器的输出端还连接到拉低电路。

Description

一种直流降压调节电路结构
技术领域
本发明属于电源降压调节技术领域，具体涉及一种直流降压调节电路结构。
背景技术
现有的电子设备中，需要将电源供应器提供直流电转换成各种芯片需要的电压，现有的直流降压调节电路，都是开关电源利用输出电感的扼电流变化的特性，通过改变输入电源对于输出电感的导通和关闭状态实现对输出电压的降压调节；完全依靠输出电感维持电流不变的特性来实现降压调节，由于要克服电感对于变化电流的阻碍作用，这就导致了调节速度慢，电感导通损耗无法避免，转换效率受限制的缺点。
同时，开关电路使输出电感分别处于充能和释放能量两个阶段，利用电感维持电流方向和阻碍电流变化的特性，通过控制电流来实现后端输出电压的降压调节变化，具有调节速度慢，电感导通损耗无法避免，转换效率受限制，电感型号众多，电路结构复杂的缺点。此为现有技术的不足之处。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种直流降压调节电路结构，以解决上述技术问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种直流降压调节电路结构，包括开关电路和反馈调节电路；开关电路和反馈调节电路连接；开关电路输出端连接有输出电容；
开关电路输入端用于连接输入电压；
反馈调节电路包括分压电源、第一运算放大器和第二运算放大器；
第一运算放大器的正向输入端连接有第一分压电路；
第一运算放大器的反向输入端与输出电容连接；
第一运算放大器的正向输入端与第一分压电路的连接点连接有拉低电路；
第一运算放大器的输出端连接开关电路；
第二运算放大器的正向输入端连接有第二分压电路；
第二运算放大器的反向输入端与第一运算放大器的反向输入端连接；
第二运算放大器的输出端连接开关电路；
第二运算放大器的输出端还连接到拉低电路。
分压电源分别于第一分压电路和第二分压电路连接。
进一步的，所述开关电路包括第一MOS管和第二MOOS管；
第一MOS管的漏极用于连接输入电压；
第一MOS管的栅极连接到第二运算放大器的输出端；
第一MOS管的源极通过第一电容连接到第二MOS管的漏极；
第一MOS管的源极还通过第二电容连接到第二MOS管的源极；
第一MOS管的源极还通过第三电容接地；
第二MOS管的栅极与第一运算放大器的输出端连接。
进一步的，第一分压电路包括第一电阻和第二电阻；
分压电源依次经过第一电阻和第二电阻接地；
第一电阻和第二电阻的连接点连接到第一运算放大器的正向输入端。
进一步的，第二分压电路包括第三电阻和第四电阻；
分压电源依次经过第三电阻和第四电阻接地；
进一步的，拉低电路包括第五电容和第三MOS管；
第一运算放大器的正向输入端与第一分压电路的连接点还通过第五电阻连接第三MOS管的源极；
第二运算放大器的输出端还连接到第三MOS管的栅极；
第三MOS管的漏极接地。
进一步的，输出电容的第一端作为电源输出端，输出电容的第二端接地；
第二电容与第二MOS管的源极的连接点连接到输出电容的第一端；
第二运算放大器的反向输入端与第一运算放大器的反向输入端连接点连接到输出电容的第一端。
进一步的，分压电源分别与第一分压电路和第二分压电路连接，分别产生不同的目标电压。
进一步的，通过开关电路调节第一电容和第二电容在电路中的容量之和与输出电容的比例达到目标输出电压。
进一步的，第一MOS管、第二MOS管和第三MOS管均为N沟道型MOS管。
分压电源输出12V电压。
开关电路，第一MOS管控制输入电压对第一电容、第二电容、第三电容和输出电容的充电， 第二MOS管控制第一电容是否接入电路，通过开关电路调节第一电容和第二电容在电路中的容量之和与输出电容的比例，利用电容比例分压达到目标输出电压，第三电容作为储能电容维持第一MOS管截止时的能量供应，输出电压等于第一电容和第二电容所占比例乘以输入电压。
反馈控制电路由第一分压电路、第二分压电路、第一运算放大器、第二运算放大器拉低电路和分压电源组成，第一电阻和第二电阻分压产生的目标电压高于第三电阻和第四电阻分压产生的目标电压，输出电压首先与第一电阻和第二电阻产生的目标电压做比较，当输出电压小于第一电阻和第二电阻产生的目标电压时，第一运算放大器输出高电压，导致第二MOS管由截止变为导通状态，第一电容接入电路改变第一电容和第二电容在电路中的容量之和所占比例，第一电容和第二电容之和所占比例上升，导致输出电压上升。
如果此时电压仍然无法满足要求并触发第三电阻和第四电阻分压的目标电压，第一运算放大器输出高电压，第一MOS管由截止变为导通，输入电压接入电路，对第一电容、第二电容、第三电容和输出电容充电并使第三MOS管由截止变为导通，降低第一电阻和第二电阻分压的目标电压，使第一运算放大器提前于第二运算放大器输出低电压，因此第二MOS管先于第一MOS管由导通变为截止状态，延迟输入电压对于电路的充电时间，当输出电压高于第三电阻和第四电阻分压的目标电压时，第一MOS管由导通变为截止状态，电路完成充电，并由第三电容供应能量，维持电压。
输出电容负责输出电压的能量供应。
本发明的有益效果在于，本发明提供的技术方案直接采用电容分压进行降压调节，无输出电感，调节反应速度快，效率高。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本实施例提供的一种直流降压调节电路结构的结构框图。
图2为本实施例提供的直流降压调节电路结构的电路连接图。
其中，1-开关电路，2-反馈调节电路，3-第一分压电路，4-第二分压电路，5-拉低电路，M1-第一运算放大器，M2-第二运算放大器，Q1-第一MOS管，Q2-第二MOS管，Q3-第三MOS管，C1-第一电容，C2-第二电容，C3-第三电容，C4-第四电容，R1-第一电阻，R2-第二电阻，R3-第三电阻，R4-第四电阻，R5-第五电阻，VDD-分压电源，Vin-输出电压，Vout-输出电压。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。
如图1、图2所示，本实施例提供的一种直流降压调节电路结构，包括开关电路1和反馈调节电路2；开关电路1和反馈调节电路2连接；开关电路2输出端连接有输出电容C4；
开关电路1输入端用于连接输入电压Vin；
反馈调节电路2包括分压电源VDD、第一运算放大器M1和第二运算放大器M2；
第一运算放大器M1的正向输入端连接有第一分压电路3；
第一运算放大器M1的反向输入端与输出电容C4连接；
第一运算放大器M1的正向输入端与第一分压电路3的连接点连接有拉低电路5；
第一运算放大器M1的输出端连接开关电路1；
第二运算放大器M2的正向输入端连接有第二分压电路4；
第二运算放大器M2的反向输入端与第一运算放大器M1的反向输入端连接；
第二运算放大器M2的输出端连接开关电路1；
第二运算放大器M2的输出端还连接到拉低电路5。
分压电源VDD分别于第一分压电路2和第二分压电路4连接。
所述开关电路1包括第一MOS管Q1和第二MOOS管Q2；
第一MOS管Q1的漏极用于连接输入电压Vin；
第一MOS管Q1的栅极连接到第二运算放大器M2的输出端；
第一MOS管Q1的源极通过第一电容C1连接到第二MOS管Q2的漏极；
第一MOS管Q1的源极还通过第二电容C2连接到第二MOS管Q2的源极；
第一MOS管Q1的源极还通过第三电容C3接地；
第二MOS管Q2的栅极与第一运算放大器M1的输出端连接。
第一分压电路3包括第一电阻R1和第二电阻R2；
分压电源VDD输出的12V电压依次经过第一电阻R1和第二电阻R2接地；
第一电阻R1和第二电阻R2的连接点连接到第一运算放大器M1的正向输入端。
第二分压电路4包括第三电阻R3和第四电阻R4；
分压电源VDD依次经过第三电阻R3和第四电阻R4接地；
拉低电路5包括第五电容R5和第三MOS管Q3；
第一运算放大器M1的正向输入端与第一分压电路3的连接点还通过第五电阻R5连接第三MOS管Q3的源极；
第二运算放大器M2的输出端还连接到第三MOS管Q3的栅极；
第三MOS管Q3的漏极接地。
输出电容C4的第一端作为电源输出端，输出电容C4的第二端接地；
第二电容C2与第二MOS管Q2的源极的连接点连接到输出电容C4的第一端；
第二运算放大器M2的反向输入端与第一运算放大器M1的反向输入端连接点连接到输出电容C4的第一端。
分压电源VDD分别与第一分压电路3和第二分压电路4连接，分别产生不同的目标电压。
通过开关电路1调节第一电容C1和第二电容C2在电路中的容量之和与输出电容C4的比例达到目标输出电压。
第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和第三MOS管Q3均为N沟道型MOS管。
第一运算放大器M1的第三引脚连接12V电压，第一运算放大器M1的第四引脚接地；
第二运算放大器M2的第三引脚连接12V电压，第二运算放大器M2的第四引脚接地；
开关电路1的第一MOS管Q1控制输入电压Vin对第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和输出电容C4的充电， 第二MOS管Q2控制第一电容C1是否接入电路，通过开关电路1调节第一电容C1和第二电容C2在电路中的容量之和与输出电容C4的比例，利用电容比例分压达到目标输出电压，第三电容C3作为储能电容维持第一MOS管Q1截止时的能量供应，输出电压Vout等于第一电容C1和第二电容C2所占比例乘以输入电压Vin。
Vout=Vin*(C1+C2)/(C1+C2+C4)。
反馈调节电路2由第一分压电路3、第二分压电路4、第一运算放大器M1、第二运算放大器M2和拉低电路5和分压电源VDD组成，第一电阻R1和第二电阻R2分压产生的目标电压高于第三电阻R3和第四电阻R4分压产生的目标电压，输出电压Vout首先与第一电阻R1和第二电阻R2产生的目标电压做比较，当输出电压Vout小于第一电阻R1和第二电阻R2产生的目标电压时，第一运算放大器M1输出高电压，导致第二MOS管Q2由截止变为导通状态，第一电容C1接入电路改变第一电容C1和第二电容C2在电路中的容量之和所占比例，第一电容C1和第二电容C2之和所占比例上升，导致输出电压上升。
如果此时电压仍然无法满足要求并触发第三电阻R3和第四电阻R4分压的目标电压，第一运算放大器M1输出高电压，第一MOS管Q1由截止变为导通，输入电压Vin接入电路，对第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和输出电容C4充电并使第三MOS管Q3由截止变为导通，降低第一电阻R1和第二电阻R2分压的目标电压，使第一运算放大器M1提前于第二运算放大器M2输出低电压，因此第二MOS管Q2先于第一MOS管Q1由导通变为截止状态，延迟输入电压对于电路的充电时间，当输出电压Vout高于第三电阻R3和第四电阻R4分压的目标电压时，第一MOS管Q1由导通变为截止状态，电路完成充电，并由第三电容C3供应能量，维持电压。
输出电容C4的第一端为输出电压端，负责输出电压的能量供应。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种直流降压调节电路结构，其特征在于，包括开关电路和反馈调节电路；开关电路和反馈调节电路连接；开关电路输出端连接有输出电容；
开关电路输入端用于连接输入电压；
反馈调节电路包括第一运算放大器和第二运算放大器；
第一运算放大器的正向输入端连接有第一分压电路；
第一运算放大器的反向输入端与输出电容连接；
第一运算放大器的正向输入端与第一分压电路的连接点连接有拉低电路；
第一运算放大器的输出端连接开关电路；
第二运算放大器的正向输入端连接有第二分压电路；
第二运算放大器的反向输入端与第一运算放大器的反向输入端连接；
第二运算放大器的输出端连接开关电路；
第二运算放大器的输出端还连接到拉低电路；
反馈调节电路还包括分压电源，所述分压电源分别于第一分压电路和第二分压电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种直流降压调节电路结构，其特征在于，所述开关电路包括第一MOS管和第二MOOS管；
第一MOS管的漏极用于连接输入电压；
第一MOS管的栅极连接到第二运算放大器的输出端；
第一MOS管的源极通过第一电容连接到第二MOS管的漏极；
第一MOS管的源极还通过第二电容连接到第二MOS管的源极；
第一MOS管的源极还通过第三电容接地；
第二MOS管的栅极与第一运算放大器的输出端连接。
3.根据权利要求2所述的一种直流降压调节电路结构，其特征在于，第一分压电路包括第一电阻和第二电阻；
分压电源依次经过第一电阻和第二电阻接地；
第一电阻和第二电阻的连接点连接到第一运算放大器的正向输入端。
4.根据权利要求2或3所述的一种直流降压调节电路结构，其特征在于，第二分压电路包括第三电阻和第四电阻；
分压电源依次经过第三电阻和第四电阻接地；
第三电阻和第四电阻的连接点连接到第二运算放大器的正向输入端。
5.根据权利要求4所述的一种直流降压调节电路结构，其特征在于，拉低电路包括第五电容和第三MOS管；
第一运算放大器的正向输入端与第一分压电路的连接点还通过第五电阻连接第三MOS管的源极；
第二运算放大器的输出端还连接到第三MOS管的栅极；
第三MOS管的漏极接地。
6.根据权利要求5所述的一种直流降压调节电路结构，其特征在于，输出电容的第一端作为电源输出端，输出电容的第二端接地；
第二电容与第二MOS管的源极的连接点连接到输出电容的第一端；
第二运算放大器的反向输入端与第一运算放大器的反向输入端连接点连接到输出电容的第一端。
7.根据权利要求6所述的一种直流降压调节电路结构，其特征在于，分压电源分别与第一分压电路和第二分压电路连接，分别产生不同的目标电压。
8.根据权利要求7所述的一种直流降压调节电路结构，其特征在于，
通过开关电路调节第一电容和第二电容在电路中的容量之和与输出电容的比例达到目标输出电压。
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