CN108390557B - 提高轻载频率的开关电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高轻载频率的开关电源，包括电池、DC‑DC转换器芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、无极性电容C1、无极性电容C2、极性电容C3、场效应晶体管Q1、电感L1、二极管D1和二极管D2，其DC‑DC转换器芯片的电流检测引脚通过电阻R2和R3分压后可获得一个较低电压，DC‑DC转换器芯片将该电压识别为该开关电源处于重载状态，并提高其工作频率，通过其驱动引脚输出PWM信号以控制输出电压，同时结合电压反馈引脚，将输出电压控制在理想状态，有效解决了现有升压电路在轻载时频率过低的缺陷，大大地减小了电感感量，减小了电感尺寸要求，使电路设计更加小巧高效，成本也更低。
Description
技术领域
本发明涉及电路设计技术，尤其涉及一种提高轻载频率的开关电源。
背景技术
SC3671是一款专为升压、降压开关电源设计的专用DC-DC转换器芯片。其支持5V-30V的宽电压输入，内部集成了软启动以及过温保护电路，从而减少了不少外围元件，而且该芯片具有定频PWM调节、内置过流保护和EN使能关断引脚等功能。以上优势使得SC3671芯片广泛应用于各种升压电路产品中。但由于SC3671芯片在轻载条件下会自动降频来提高电能转换效率，在负载为轻载时，流过电感上的电流会很大，这样就需要选择较大感量的电感来弥补，线路板就会占用比较大的空间，不利于产品的设计和应用。
发明内容
本发明目的在于，提供一种提高轻载频率的开关电源，以解决现有升压电路在轻载时频率过低的缺陷。本发明是通过如下技术方案实现的：
一种提高轻载频率的开关电源，包括电池、DC-DC转换器芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、无极性电容C1、无极性电容C2、极性电容C3、场效应晶体管Q1、电感L1、二极管D1和二极管D2；
所述DC-DC转换器芯片的供电引脚与所述电池的正极连接，从所述电池获取工作电压，所述DC-DC转换器芯片的使能引脚与电阻R2的一端连接，所述DC-DC转换器芯片的工作频率设定引脚通过电阻R1接地，无极性电容C1的一端与所述电池的正极连接，无极性电容C1的另一端接地，所述DC-DC转换器芯片的驱动引脚与电阻R4的一端连接，所述DC-DC转换器芯片的接地引脚接地，所述DC-DC转换器芯片的电压反馈引脚与电阻R7的一端和电阻R6的一端连接，所述DC-DC转换器芯片的电流检测引脚与电阻R2的另一端和电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地，场效应晶体管Q1的栅极连接电阻R4的另一端和电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，场效应晶体管Q1的源极接地，场效应晶体管Q1的漏极与二极管D1的正极和二极管D2的正极连接，所述电池的正极通过电感L1与二极管D1的正极和二极管D2的正极连接，二极管D1的负极、二极管D2的负极、电阻R6的另一端、极性电容C3的正极、无极性电容C2的一端相互连接，电阻R7的另一端接地，极性电容C3的负极和无极性电容C2的另一端接地。
进一步地，所述DC-DC转换器芯片的型号为SC3671。
与现有技术相比，本发明提供的提高轻载频率的开关电源，其DC-DC转换器芯片的电流检测引脚通过电阻R2和R3分压后可获得一个较低电压，DC-DC转换器芯片将该电压识别为该开关电源处于重载状态，并提高其工作频率，通过其驱动引脚输出PWM信号以控制输出电压，同时结合电压反馈引脚，将输出电压控制在理想状态，有效解决了现有升压电路在轻载时频率过低的缺陷，大大地减小了电感感量，减小了电感尺寸要求，使电路设计更加小巧高效，成本也更低。
附图说明
图1是本发明实施例提供的提高轻载频率的开关电源的电路原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供的提高轻载频率的开关电源，包括电池1、DC-DC转换器芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、无极性电容C1、无极性电容C2、极性电容C3、场效应晶体管Q1、电感L1、二极管D1和二极管D2。
DC-DC转换器芯片U1的供电引脚与电池1的正极连接，从电池1获取工作电压，DC-DC转换器芯片U1的使能引脚与电阻R2的一端连接，DC-DC转换器芯片U1的工作频率设定引脚通过电阻R1接地，无极性电容C1的一端与电池1的正极连接，无极性电容C1的另一端接地，DC-DC转换器芯片U1的驱动引脚与电阻R4的一端连接，DC-DC转换器芯片U1的接地引脚接地，DC-DC转换器芯片U1的电压反馈引脚与电阻R7的一端和电阻R6的一端连接，DC-DC转换器芯片U1的电流检测引脚与电阻R2的另一端和电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地，场效应晶体管Q1的栅极连接电阻R4的另一端和电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，场效应晶体管Q1的源极接地，场效应晶体管Q1的漏极与二极管D1的正极和二极管D2的正极连接，电池1的正极通过电感L1与二极管D1的正极和二极管D2的正极连接，二极管D1的负极、二极管D2的负极、电阻R6的另一端、极性电容C3的正极、无极性电容C2的一端相互连接，电阻R7的另一端接地，极性电容C3的负极和无极性电容C2的另一端接地。
该电源中，DC-DC转换器芯片U1的型号为SC3671。该开关电源利用DC-DC转换器芯片U1自身电流检测引脚的限流功能，通过外接分压电阻R2、R3向DC-DC转换器芯片U1给定一个固定的微小电压信号，从而使DC-DC转换器芯片U1识别为有负载接入而提高相应稳定的空载工作频率。这样就大大减小了电感感量，减小了电感尺寸要求，使电路设计更加小巧高效，成本也更低。该开关电源电池1电压为9-12.6V，此电压为该开关电源升压电路的输入电压，也为DC-DC转换器芯片U1的工作电压。当单片机通过5V控制使能引脚高电平信号开通后，DC-DC转换器芯片U1的使能引脚高电平开始工作，同时电流检测引脚通过R2与R3分压后检测到200mV的电压。此时DC-DC转换器芯片U1将此电压识别为该开关电源处于重载状态，并自动调节约1-3KHZ的轻载频率PWM信号由驱动引脚输出，再通过电压反馈引脚输出电压反馈调节，从而将输出电压稳定在19V的空载输出电压。当开关电源接上额定负载后，通过电压反馈引脚的电压反馈信号，DC-DC转换器芯片U1自动调节到额定的120kHZ的PWM频率，再通过调节PWM的脉冲占空比从而将输出电压稳定在19V。通过调整R2和R3的阻值，可使DC-DC转换器芯片U1直接工作在最高频率，以达到直接通过PWM调节方式来调整输出电压的目的。
整个升压电路通过单片机控制DC-DC转换器芯片U1的电流检测引脚，使得DC-DC转换器芯片U1即使在空载调节时也能够有较高的频率的PWM信号，从而减少了BOOST电路中的电感感量，进而降低的产品的设计成本。通过有效的控制使能端口，又能及时开通或关断DC-DC转换器芯片U1的工作，使得电源始终在可控的工作状态下。
上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本发明的保护范围，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种提高轻载频率的开关电源，其特征在于，包括电池、DC-DC转换器芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、无极性电容C1、无极性电容C2、极性电容C3、场效应晶体管Q1、电感L1、二极管D1和二极管D2；
所述DC-DC转换器芯片的供电引脚与所述电池的正极连接，从所述电池获取工作电压，所述DC-DC转换器芯片的使能引脚与电阻R2的一端连接，所述DC-DC转换器芯片的工作频率设定引脚通过电阻R1接地，无极性电容C1的一端与所述电池的正极连接，无极性电容C1的另一端接地，所述DC-DC转换器芯片的驱动引脚与电阻R4的一端连接，所述DC-DC转换器芯片的接地引脚接地，所述DC-DC转换器芯片的电压反馈引脚与电阻R7的一端和电阻R6的一端连接，所述DC-DC转换器芯片的电流检测引脚与电阻R2的另一端和电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地，场效应晶体管Q1的栅极连接电阻R4的另一端和电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，场效应晶体管Q1的源极接地，场效应晶体管Q1的漏极与二极管D1的正极和二极管D2的正极连接，所述电池的正极通过电感L1与二极管D1的正极和二极管D2的正极连接，二极管D1的负极、二极管D2的负极、电阻R6的另一端、极性电容C3的正极、无极性电容C2的一端相互连接，电阻R7的另一端接地，极性电容C3的负极和无极性电容C2的另一端接地。
2.如权利要求1所述的提高轻载频率的开关电源，其特征在于，所述DC-DC转换器芯片的型号为SC3671。
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