CN110764563A - 电压调节电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电压调节电路及方法，包括功率管及其驱动控制电路，功率管接收输入电压，通过驱动控制电路调节所述功率管，以输出预期的输出电压；功率管设有第一功率端、第二功率端和控制端，驱动控制电路设有第一端、第二端和第三端，功率管的控制端与所述驱动控制电路的第一端连接，其第二端与所述功率管的第二功率端连接；所述功率管的第一功率端与输入电压的高电位端连接，功率管的第一功率端与功率管的控制端之间连接有第一电阻；驱动控制电路的第三端连接有第二电阻；输入电压的低电位端与功率管的第二功率端之间的电压作为输出电压。本发明能在高压场合下得以应用；本发明直接通过功率管的第二功率端供电，无需供电电容，启动速度快。

Description

电压调节电路及方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种电压调节电路。
背景技术
线性电压调节电路是实现输入输出电压转换的一种电路实现形式。现有技术的线性电压调节电路一般应用于低输入输出电压，且输入输出电压压差较小。当输入输出电压为高压时，如上百伏，则线性功率管的栅极对系统地为上百伏的高压，因此，线性功率管的驱动电路需要承受上百伏的高压。
为此，现有技术采用如图1所示的电压调节电路，通过调节线性功率管所承受的电压，使得驱动控制电路的相对地与其各个端的电压差较低，从而降低了线性功率管栅极相对系统地的电压。然后，在该现有技术中，所述电压调节电路需要设置供电电容C21来进行供电，供电时需要先由输入电压对电容进行充电，启动较慢，而且至少需要四个引脚。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无需供电电容，且启动快的电压调节电路，用以解决现有技术存在的需要供电电容、启动较慢的技术问题。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的电压调节电路，包括功率管及其驱动控制电路，所述功率管接收输入电压，通过驱动控制电路调节所述功率管，以输出预期的输出电压；
所述功率管设有第一功率端、第二功率端和控制端，所述的驱动控制电路设有第一端、第二端和第三端，所述功率管的控制端与所述驱动控制电路的第一端连接，所述驱动控制电路的第二端与所述功率管的第二功率端连接；所述功率管的第一功率端与输入电压的高电位端连接，功率管的第一功率端与功率管的控制端之间连接有第一电阻；所述驱动控制电路的第三端连接有第二电阻；
所述输入电压的低电位端与功率管的第二功率端之间的电压作为输出电压。
可选的，输入电压上电后，所述第一电阻拉升所述功率管控制端的电压，以使得功率管导通，所述功率管的第二功率端产生输出电压并对所述驱动控制电路供电。
可选的，所述驱动控制电路设置基准电流和产生第一电流，采样第二电阻的电流，得到所述第一电流，所述基准电流与所述第一电流进行比较，并将比较结果反馈于功率管的控制端，以调节所述功率管的导通状态，使得所述第一电流趋近于所述基准电流；所述第二电阻上的电压等于输出电压，或作为所述输出电压的参考电压。
可选的，所述驱动控制电路集成于芯片内，所述第二电阻为外置电阻。
可选的，所述第一电阻上并联有第一电容；所述第一电容通过电容分压，实现防雷击功能。
可选的，所述电压调节电路的输出端连接反激式变换器的原边输入端，所述反激式变换器的原边部分包括原边电感和原边开关管，所述原边电感和原边开关管连接，二者的公共端经单向导通元件、第三电阻与所述功率管的控制端连接。
可选的，所述功率管的控制端与第二功率端之间连接有钳位电路，以钳位二者间的压差。
本发明还提供的另一技术解决方案是，提供一种电压调节方法，包括以下步骤：
1)输入电压对功率管供电，连接于输入电压高电位端与功率管控制端之间的第一电阻所产生的压降拉升所述功率管控制端的电压，以使得所述功率管导通，通过功率管的第二功率端对驱动控制电路供电，所述驱动控制电路的第一端与所述功率管的控制端连接；
2)所述驱动控制电路得电后，设置基准电流并产生第一电流，所述基准电流与所述第一电流进行比较，并将比较结果反馈于功率管的控制端，以调节所述功率管的导通状态，使得所述第一电流趋近于所述基准电流；
3)所述第一电流流经所述第二电阻，所述第二电阻上的电压等于输出电压，或作为所述输出电压的参考电压。
可选的，所述驱动控制电路集成于芯片内，所述第二电阻为外置电阻，通过设置第二电阻的阻值来设置输出电压的值。
可选的，输出电压对反激式变换器供电时，则所述输出电压的输出端连接所述反激式变换器的原边输入端，所述反激式变换器的原边部分包括原边电感和原边开关管，所述原边电感和原边开关管连接，二者的公共端经单向导通元件与所述功率管的控制端连接；所述原边电感和原边开关管公共端的电压高于输出电压，在输入电压较低时，经单向导通元件向功率管的控制端传输电压以使功率管导通和对驱动控制电路供电。
采用本发明的电路结构，与现有技术相比，具有以下优点：本发明中，可将第三端的电压作为相对地，驱动控制电路的其他连接端与相对地的压差均为低压，能在高压场合下得以应用。本发明直接通过功率管的第二功率端供电，无需供电电容，启动速度快，通过第二电阻的设置可以调节和设置输出电压，并节省了芯片引脚。
附图说明
图1为现有技术线性稳压电路的电路结构图；
图2为本发明电压调节电路的电路结构图；
图3为驱动控制电路的部分结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图2所示，示意了本发明电压调节电路的电路结构。所述电压调节电路包括功率管M1及其驱动控制电路，所述功率管M1接收输入电压Vin，通过驱动控制电路调节所述功率管M1，以输出预期的输出电压；
所述功率管设有第一功率端(漏极D)、第二功率端(源极S)和控制端(门极G)，所述的驱动控制电路设有第一端、第二端和第三端，所述功率管的控制端与所述驱动控制电路的第一端连接，所述驱动控制电路的第二端与所述功率管M1的第二功率端连接；所述功率管的第一功率端与输入电压Vin的高电位端连接，功率管的第一功率端与功率管的控制端之间连接有第一电阻R1；所述驱动控制电路的第三端连接有第二电阻R2；
所述输入电压Vin的低电位端与功率管M1的第二功率端之间的电压作为输出电压Vout。
输入电压Vin上电后，所述第一电阻R1拉升所述功率管M1控制端的电压，以使得功率管导通，所述功率管M1的第二功率端产生输出电压并对所述驱动控制电路供电。
所述驱动控制电路集成于芯片内，所述第二电阻R2为外置电阻。所述第一电阻R1上并联有第一电容C11；所述第一电容C11通过电容分压，实现防雷击功能。
所述电压调节电路的输出端连接反激式变换器的原边输入端，所述反激式变换器的原边部分包括原边电感L1和原边开关管M2，所述原边电感L1和原边开关管M2连接，二者的公共端经单向导通元件、第三电阻R3与所述功率管M1的控制端连接。采用该部分设计，当输入电压Vin较低时，能够抬升M1控制端的电压，并保持功率管M1的开启，并实现其第二功率端对驱动控制电路稳定供电。所述单向导通元件包括二极管D1，所述二极管D1为可选件，其中，二极管D3也为所述反激式变换器的原边部分，二极管D3也可作为所述单向导通元件的一部分。
如图3所示，示意了驱动控制电路的部分电路结构。所述驱动控制电路设置基准电流Iref和产生第一电流I1，采样第二电阻R2的电流，得到所述第一电流I1，所述基准电流与所述第一电流I1进行比较，并将比较结果反馈于功率管的控制端G，以调节所述功率管M1的导通状态，使得所述第一电流I1趋近于所述基准电流Iref；所述第二电阻R2上的电压等于输出电压Vout，或作为所述输出电压Vout的参考电压。所述功率管M1的控制端与第二功率端之间连接有钳位电路，以钳位二者间的压差，防止功率管的控制端G的电压过高。所述钳位电路为稳压二极管D2，可置于所述驱动控制电路内。
本发明提供了一种电压调节方法，包括以下步骤：
1)输入电压对功率管供电，连接于输入电压高电位端与功率管控制端之间的第一电阻所产生的压降拉升所述功率管控制端的电压，以使得所述功率管导通，通过功率管的第二功率端对驱动控制电路供电，所述驱动控制电路的第一端与所述功率管的控制端连接；
2)所述驱动控制电路得电后，设置基准电流并产生第一电流，所述基准电流与所述第一电流进行比较，并将比较结果反馈于功率管的控制端，以调节所述功率管的导通状态，使得所述第一电流趋近于所述基准电流；
3)所述第一电流流经所述第二电阻，所述第二电阻上的电压等于输出电压，或作为所述输出电压的参考电压。
所述驱动控制电路集成于芯片内，所述第二电阻为外置电阻，通过设置第二电阻的阻值来设置输出电压的值。
输出电压对反激式变换器供电时，则所述输出电压的输出端连接所述反激式变换器的原边输入端，所述反激式变换器的原边部分包括原边电感和原边开关管，所述原边电感和原边开关管连接，二者的公共端经单向导通元件与所述功率管的控制端连接；所述原边电感和原边开关管公共端的电压高于输出电压，在输入电压较低时，经单向导通元件向功率管的控制端传输电压以使功率管导通和对驱动控制电路供电。
本发明电压调节方法中，与电压调节电路相同的技术特征可参考对电压调节电路的描述，二者的部分特征可相互替换和借鉴。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电压调节电路，包括功率管及其驱动控制电路，所述功率管接收输入电压，通过驱动控制电路调节所述功率管，以输出预期的输出电压；其特征在于：
所述功率管设有第一功率端、第二功率端和控制端，所述的驱动控制电路设有第一端、第二端和第三端，所述功率管的控制端与所述驱动控制电路的第一端连接，所述驱动控制电路的第二端与所述功率管的第二功率端连接；所述功率管的第一功率端与输入电压的高电位端连接，功率管的第一功率端与功率管的控制端之间连接有第一电阻；所述驱动控制电路的第三端连接有第二电阻；
所述输入电压的低电位端与功率管的第二功率端之间的电压作为输出电压。
2.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于：输入电压上电后，所述第一电阻拉升所述功率管控制端的电压，以使得功率管导通，所述功率管的第二功率端产生输出电压并对所述驱动控制电路供电。
3.根据权利要求1或2所述的电压调节电路，其特征在于：所述驱动控制电路设置基准电流和产生第一电流，采样第二电阻的电流，得到所述第一电流，所述基准电流与所述第一电流进行比较，并将比较结果反馈于功率管的控制端，以调节所述功率管的导通状态，使得所述第一电流趋近于所述基准电流；所述第二电阻上的电压等于输出电压，或作为所述输出电压的参考电压。
4.根据权利要求1或2所述的电压调节电路，其特征在于：所述驱动控制电路集成于芯片内，所述第二电阻为外置电阻。
5.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于：所述第一电阻上并联有第一电容。
6.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于：所述电压调节电路的输出端连接反激式变换器的原边输入端，所述反激式变换器的原边部分包括原边电感和原边开关管，所述原边电感和原边开关管连接，二者的公共端经单向导通元件、第三电阻与所述功率管的控制端连接。
7.根据权利要求6所述的电压调节电路，其特征在于：所述功率管的控制端与第二功率端之间连接有钳位电路，以钳位二者间的压差。
8.一种电压调节方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)输入电压对功率管供电，连接于输入电压高电位端与功率管控制端之间的第一电阻所产生的压降拉升所述功率管控制端的电压，以使得所述功率管导通，通过功率管的第二功率端对驱动控制电路供电，所述驱动控制电路的第一端与所述功率管的控制端连接；
2)所述驱动控制电路得电后，设置基准电流并产生第一电流，所述基准电流与所述第一电流进行比较，并将比较结果反馈于功率管的控制端，以调节所述功率管的导通状态，使得所述第一电流趋近于所述基准电流；
3)所述第一电流流经所述第二电阻，所述第二电阻上的电压等于输出电压，或作为所述输出电压的参考电压。
9.根据权利要求8所述的电压调节方法，其特征在于：所述驱动控制电路集成于芯片内，所述第二电阻为外置电阻，通过设置第二电阻的阻值来设置输出电压的值。
10.根据权利要求8或9所述的电压调节方法，其特征在于：输出电压对反激式变换器供电时，则所述输出电压的输出端连接所述反激式变换器的原边输入端，所述反激式变换器的原边部分包括原边电感和原边开关管，所述原边电感和原边开关管连接，二者的公共端经单向导通元件与所述功率管的控制端连接；所述原边电感和原边开关管公共端的电压高于输出电压，在输入电压较低时，经单向导通元件向功率管的控制端传输电压以使功率管导通和对驱动控制电路供电。
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