CN110568900A - 多档位恒功率输出装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多档位恒功率输出装置，包括用于输出不同功率的电压电源的功率转换模块，以及电连接于所述功率转换模块的电压反馈模块，功率转换模块的输入端连接电池，输出端连接负载，所述电压反馈模块用于发送反馈电压给功率转换模块，功率转换模块接收到反馈电压，将电池电压转换为对应大小的输出电压。本方案的功率转换模块同时具备升压和降压功能，能够根据电压反馈模块的反馈电压调整输出电压大小，实现对于输出电压的恒压稳定控制；同时，通过一次升压或降压即可直接得到目标值的输出电压，无需对输入电压进行先升压后再降压，单次完成转换，提高转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及控制装置，更具体地说是一种多档位恒功率输出装置。
背景技术
电子雾化烟小体积化，便携式成为新的趋势,同时锂电池输出电压3.0-4.2V，电池电压在实际使用中不确定性，因此，恒压输出时，需要先需要判读当前电池电压如果高于恒压输出目标电压，需要用降压模式；如果电池电压低于恒压输出的目标电压，需要用升压模式实现。因此，实现电子烟的恒压输出，必须要在PCBA上集成BOOST升压电路和BUCK降压电路，但小体积的电子雾化烟无法提供足够的空间实现两种电路同时放置。
具体的，本领域还有另一种解决方案：先用升压电路将电池电压升到5V，然后再通过降压到目标电压，实现，这种方式简单，但同样面临两个问题：一.最终效率很难做高，具体的，实际效率＝升压效率*降压效率＝85％*85％＝0.72；二.这种方式同时面临元器件种多，需要PCB面积大等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多档位恒功率输出装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种多档位恒功率输出装置，包括用于输出不同功率的电压电源的功率转换模块，以及电连接于所述功率转换模块的电压反馈模块，功率转换模块的输入端连接电池，输出端连接负载，所述电压反馈模块用于发送反馈电压给功率转换模块，功率转换模块接收到反馈电压，将电池电压转换为对应大小的输出电压。
进一步地，还包括连接所述功率转换模块的输入滤波模块，所述输入滤波模块的输入端连接电池，输出端连接所述功率转换模块的输入端。
进一步地，还包括连接所述功率转换模块的开关模块，所述开关模块用于根据电平信号来控制所述功率转换模块的输出状态切换。
进一步地，还包括连接于所述功率转换模块的输出滤波模块，所述输出滤波模块的输入端接所述功率转换模块的输出端，用于滤波后将输出电压输出给对应的负载。
进一步地，所述功率转换模块为芯片U2，芯片U2的型号为mp28064。
进一步地，所述输入滤波模块包括输入滤波电容C13，所述输入滤波电容C13的一端接电池的输出端和芯片U2的VIN引脚，另一端接地。
进一步地，还包括用于在升压或降压过程中储能的储能电感L1，所述储能电感L1的一端连接芯片U2的SW1引脚，另一端接芯片U2的SW2引脚。
进一步地，所述电压反馈模块包括电阻R11，以及若干个反馈子模块，所述电阻R11第一端连接所述芯片U2的Vout引脚，第二端接芯片U2的FB引脚以及所述反馈子模块的第一端，反馈子模块的第二端接地。
进一步地，所述反馈子模块包括第一反馈子模块、第二反馈子模块和第三反馈子模块；
所述第一反馈子模块包括电阻R14和mos管Q3，电阻R14的第一端接所述电阻R11的第二端，电阻R14的第二端接mos管Q3的漏极，mos管Q3的栅极接第一控制电平，mos管Q3的源极接地；
所述第二反馈子模块包括电阻R16和mos管Q4，电阻R16的第一端接所述电阻R11的第二端，电阻R16的第二端接mos管Q4的漏极，mos管Q4的栅极接第二控制电平，mos管Q4的源极接地；
所述第三反馈子模块包括电阻R17、R18和mos管Q5，电阻R18的第一端接所述电阻R11的第二端，电阻R18的第二端接电阻R17的第一端，电阻R17的第二端接mos管Q5的漏极，mos管Q5的栅极接第三控制电平，mos管Q5的源极接地。
进一步地，所述输出滤波模块包括输出滤波电容C5和C7，输出滤波电容C5和C7的第一端接所述芯片U2的VOUT引脚，第二端接地。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明提供的一种多档位恒功率输出装置的功率转换模块同时具备升压和降压功能，能够根据电压反馈模块的反馈电压调整输出电压大小，实现对于输出电压的恒压稳定控制；同时，通过一次升压或降压即可直接得到目标值的输出电压，无需对输入电压进行先升压后再降压，单次完成转换，提高转换效率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种多档位恒功率输出装置的结构示意框图；
图2为本发明另一实施例的一种多档位恒功率输出装置的结构示意框图；
图3为本发明另一实施例的一种多档位恒功率输出装置的电压反馈模块的结构框图；
图4为本发明一实施例的一种多档位恒功率输出装置的功率转换模块的电路连接图；
图5为本发明一实施例的一种多档位恒功率输出装置的电压反馈模块的电路连接图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
参阅图1，本发明提出了一种多档位恒功率输出装置，包括用于输出不同功率的电压电源的功率转换模块20，以及电连接于功率转换模块20的电压反馈模块30，功率转换模块20的输入端连接电池10，输出端连接负载40，电压反馈模块30用于发送反馈电压给功率转换模块20，功率转换模块20接收到反馈电压，并根据反馈电压将电池电压转换为对应大小的输出电压输出给负载40。功率转换模块20同时具备升压和降压，能够根据电压反馈模块30的反馈电压调整输出电压大小，实现对于输出电压的恒压稳定控制，同时通过一次升压或降压即可直接得到目标值的输出电压，无需对输入电压(电池电压)进行先升压后再降压，单次完成转换，提高转换效率。
参考图2-5，在另一实施例中，本发明一种多档位恒功率输出装置还包括连接功率转换模块20的输入滤波模块50，连接功率转换模块20的开关模块70，以及连接于功率转换模块20的输出滤波模块60。
参阅图4，在本实施例中功率转换模块20为芯片U2，芯片U2的型号为mp28064。Mp28064芯片是一种小体积，电压输入范围1.2---5.5，满足电池电压3.0---4.2范围输入，同时集成BOOST和BUCK电路,输出MOS管，最高输出电流4.2A。具体的，将BOOST和BUCK电路集成于Mp28064芯片中，可以在保证具备升压/降压功能的前提下，缩小电路板的体积，保证该多档位恒功率输出装置能够应用于小体积的电子器件中，例如电子烟等等。
在本实施例中，功率转换模块20还包括用于在升压或降压过程中储能的储能电感L1，储能电感L1的一端连接芯片U2的SW1引脚，另一端接芯片U2的SW2引脚。SW1和SW2引脚作为PWM输出，储能电感L1能够在升压或降压过程中储能功能，储能电感L1的DCR(参考直流电阻)越低越好。更进一步的，储能电感L1的内阻DCR小于10mr。
具体的，输入滤波模块50的输入端连接电池10，输出端连接功率转换模块20的输入端，输入滤波模块50用于减小输入电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。
如图4所示，在本实施例中输入滤波模块50包括输入滤波电容C13，输入滤波电容C13的一端接电池10的输出端和芯片U2的Vin引脚，另一端接地。输入滤波电容C13两端电压电池10输入电压，电压范围(3.0-4.2V)。
具体的，开关模块70用于根据电平信号来控制功率转换模块20的输出状态切换，具体的输出状态包括电压输出状态和静态待机状态。开关模块70高电平时，功率转换模块20处于电压输出状态，输出对应电压大小的输出电压给负载40，开关模块70低电平时，功率转换模块20处于静态待机状态，功率转换模块20停止工作，也即是无电压输出。在一实施例中，开关模块70可以为sw-power控制信号引脚。
具体的，输出滤波模块60的输入端接功率转换模块20的输出端，用于滤波后将输出电压输出给对应的负载40，输出滤波模块60用于减小输出电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出的电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。
在本实施例中，输出滤波模块60包括输出滤波电容C5和C7，输出滤波电容C5和C7的第一端接芯片U2的Vout引脚，第二端接地。输出滤波电容C5和C7的耐压值高于输出电压。
在一实施例中，电压反馈模块30包括电阻R11，以及若干个反馈子模块，电阻R11第一端连接芯片U2的Vout引脚，第二端接芯片U2的FB引脚以及反馈子模块的第一端，反馈子模块的第二端接地。FB脚为电压输出反馈引脚，不同的反馈子模块的导通，可以匹配出不同的电阻分布，实现不同的电压输出，通过设置多个反馈子模块来实现对于输出电压的调整，保证输出电压的可调整性。
参考图3和5，在本实施例中，反馈子模块包括有第一反馈子模块31、第二反馈子模块32和第三反馈子模块33。
第一反馈子模块31包括电阻R13、R14和mos管Q3，电阻R14的第一端接电阻R11的第二端，电阻R14的第二端接mos管Q3的漏极，mos管Q3的栅极接电阻R13的第一端，电阻R13的第二端接第一控制电平，mos管Q3的源极接地。
第二反馈子模块32包括电阻R15、R16和mos管Q4，电阻R16的第一端接电阻R11的第二端，电阻R16的第二端接mos管Q4的漏极，mos管Q4的栅极接电阻R15的第一端，电阻R15的第二端接第二控制电平，mos管Q4的源极接地。
第三反馈子模块33包括电阻R17、R18和mos管Q5，电阻R18的第一端接电阻R11的第二端，电阻R18的第二端接mos管Q5的漏极，mos管Q5的栅极接电阻R17的第一端，电阻R17的第二端接第三控制电平，mos管Q5的源极接地。
在本实施例中，本申请的装置根据反馈电压的不同，输出不同的电压值。FB处反馈电压0.5V，通过分压电阻(电阻R13-R18)实现不同Vout输出电压，Q3,Q4,Q5三个MOS管导通用于匹配三种不同的电阻分压，实现不同的输出。例如，MOS管Q3导通时，电阻R11，电阻R14分压，构成输出回路，输出电压＝0.5V/(R14/R14+R11)＝3.93V。因此，根据grade_1,grade_2,grade_3,三种信号的高低电平不同，能够实现MOS管Q3、Q4和Q5的不同启动组合，对应的电阻分压组合方式有6种，即电压反馈模块30可以向功率转换模块20输出6种不同的反馈电压值，功率转换模块20根据接收到的反馈电压输出对应6种不同的输出电压，满足不同档位输出不同负载40的要求。
本方案的功率转换模块20同时具备升压和降压，能够根据电压反馈模块30的反馈电压调整输出电压大小，实现对于输出电压的恒压稳定控制，同时通过一次升压或降压即可直接得到目标值的输出电压，无需对输入电压进行先升压后再降压，单次完成转换，提高转换效率。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种多档位恒功率输出装置，其特征在于，包括用于输出不同功率的电压电源的功率转换模块，以及电连接于所述功率转换模块的电压反馈模块，功率转换模块的输入端连接电池，输出端连接负载，所述电压反馈模块用于发送反馈电压给功率转换模块，功率转换模块接收到反馈电压，将电池电压转换为对应大小的输出电压。
2.根据权利要求1所述的多档位恒功率输出装置，其特征在于，还包括连接所述功率转换模块的输入滤波模块，所述输入滤波模块的输入端连接所述电池，输出端连接所述功率转换模块的输入端。
3.根据权利要求2所述的多档位恒功率输出装置，其特征在于，还包括连接所述功率转换模块的开关模块，所述开关模块用于根据电平信号来控制所述功率转换模块的输出状态切换。
4.根据权利要求3所述的多档位恒功率输出装置，其特征在于，还包括连接于所述功率转换模块的输出滤波模块，所述输出滤波模块的输入端接所述功率转换模块的输出端，用于滤波后将输出电压输出给对应的负载。
5.根据权利要求1-4任一项所述的多档位恒功率输出装置，其特征在于，所述功率转换模块为芯片U2，芯片U2的型号为mp28064。
6.根据权利要求5所述的多档位恒功率输出装置，其特征在于，所述输入滤波模块包括输入滤波电容C13，所述输入滤波电容C13的一端接所述电池的输出端和所述芯片U2的VIN引脚，另一端接地。
7.根据权利要求5所述的多档位恒功率输出装置，其特征在于，所述功率转换模块还包括用于在升压或降压过程中储能的储能电感L1，所述储能电感L1的一端连接所述芯片U2的SW1引脚，另一端接芯片U2的SW2引脚。
8.根据权利要求5所述的多档位恒功率输出装置，其特征在于，所述电压反馈模块包括电阻R11，以及若干个反馈子模块，所述电阻R11第一端连接所述芯片U2的Vout引脚，第二端接芯片U2的FB引脚以及所述反馈子模块的第一端，反馈子模块的第二端接地。
9.根据权利要求8所述的多档位恒功率输出装置，其特征在于，所述反馈子模块包括第一反馈子模块、第二反馈子模块和第三反馈子模块；
所述第一反馈子模块包括电阻R13、R14和mos管Q3，电阻R14的第一端接所述电阻R11的第二端，电阻R14的第二端接mos管Q3的漏极，mos管Q3的栅极接电阻R13的第一端，电阻R13的第二端接第一控制电平，mos管Q3的源极接地；
所述第二反馈子模块包括电阻R15、R16和mos管Q4，电阻R16的第一端接所述电阻R11的第二端，电阻R16的第二端接mos管Q4的漏极，mos管Q4的栅极接电阻R15的第一端，电阻R15的第二端接第二控制电平，mos管Q4的源极接地；
所述第三反馈子模块包括电阻R17、R18和mos管Q5，电阻R18的第一端接所述电阻R11的第二端，电阻R18的第二端接mos管Q5的漏极，mos管Q5的栅极接电阻R17的第一端，电阻R17的第二端接第三控制电平，mos管Q5的源极接地。
10.根据权利要求5所述的多档位恒功率输出装置，其特征在于，所述输出滤波模块包括输出滤波电容C5和C7，输出滤波电容C5和C7的第一端接所述芯片U2的VOUT引脚，第二端接地。
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