CN112286277B - 电压调节电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的电压调节电路，包括：输入电源、输出电源、开关电路、分压反馈电路、误差比较电路、电压基准源、控制电路、锯齿波发生器、升压驱动电路；开关电路、输出电源、分压反馈电路、误差比较电路、控制电路以及升压驱动电路依次连接；开关电路还与输入电源连接；误差比较电路还与电压基准源连接，误差比较电路用于输出第一电平信号；控制电路还与锯齿波发生器连接，锯齿波发生器用于产生锯齿波，控制电路用于输出第二电平信号；升压驱动电路还与开关电路连接，升压驱动电路用于根据第二电平信号通过开关电路调节输出电源输出的电压。通过第二电平信号实现对输出电源的电压的动态调节，从而提升电源的转换效率。

Description

电压调节电路

技术领域

本发明实施例涉及自动控制技术，尤其涉及一种电压调节电路。

背景技术

电源转换电路在电路设计中是一种应用非常广泛的电路，其能够调节电源电压，从而使得电源电压升高或者降低以向电路供电。

目前，常见的电源转换电路为传统线性降压稳压电源电路，其在电源芯片内部设置有调整管，主要通过调整调整管的电阻来实现稳定电压的输出，其中调整管和负载电路串联，通过在电源芯片内部动态调整调整管的阻值和负载电路的分压，从而实现在负载电路上输出稳定的电压。

然而，调整管与负载电路串联，则两者的电流相等，电源电压转换之后多余的能量都在调整管上以热能形式耗散掉，导致电源转换效率很低。

发明内容

本发明实施例提供一种电压调节电路，以克服电源转换效率低下的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种电压调节电路，包括：输入电源、输出电源、开关电路、分压反馈电路、误差比较电路、电压基准源、控制电路、锯齿波发生器、升压驱动电路；

所述开关电路、所述输出电源、所述分压反馈电路、所述误差比较电路、所述控制电路以及所述升压驱动电路依次连接；

所述开关电路还与所述输入电源连接，所述输入电源用于经过所述开关电路向所述输出电源供电，以使得所述输出电源提供电能；

所述分压反馈电路用于将所述输出电源提供的电能进行分压，以输出第一电压；

所述误差比较电路还与所述电压基准源连接，所述误差比较电路用于将所述分压反馈电路输出的第一电压与所述电压基准源的第二电压进行比较，以输出第一电平信号；

所述控制电路还与所述锯齿波发生器连接，所述锯齿波发生器用于产生锯齿波，所述控制电路用于将所述误差比较电路输出的第一电平信号对应的第三电压与所述锯齿波对应的第四电压进行比较，以输出第二电平信号；

所述升压驱动电路还与所述开关电路连接，所述升压驱动电路用于根据所述第二电平信号通过所述开关电路调节所述输出电源输出的电压。

在一种可能的设计中，若所述第二电平信号为高电平信号，则所述升压驱动电路用于根据所述第二电平信号通过所述开关电路调节所述输出电源输出的电压降低；

若所述第二电平信号为低电平信号，则所述升压驱动电路用于根据所述第二电平信号通过所述开关电路调节所述输出电源输出的电压升高。

在一种可能的设计中，所述误差比较电路包括：电压比较器U1和电容C4；

所述电压比较器U1的反相输入端与所述分压反馈电路连接，所述电压比较器U1的同相输入端与所述电压基准源连接，所述电压比较器U1的输出端与所述电容C4的一端连接；

所述电容C4的另一端接地，所述电容C4用于根据所述电压比较器U1的输出端输出的第一电平信号进行充电或者放电，以调节第二电压。

在一种可能的设计中，若所述第一电平信号为高电平信号，所述电容C4充电，所述第二电压升高；

若所述第一电平信号为低电平信号，所述电容C4放电，所述第二电压降低。

在一种可能的设计中，所述控制电路包括电压比较器U2；

所述电压比较器U2的反相输入端与所述电容C4的一端连接，所述电压比较器U2的同相输入端与所述锯齿波发生器连接，所述电压比较器U2的输出端与所述升压驱动电路连接。

在一种可能的设计中，所述升压驱动电路包括：MOS管Q4、MOS管Q1、MOS管Q3、电容C2、二极管D1、稳压二极管D2；

所述MOS管Q4的栅极与所述电压比较器U2的输出端连接，所述MOS管Q4的漏极分别与所述电容C2的一端和所述输出电压连接，所述MOS管Q4的源极接地；

所述MOS管Q1的栅极分别与所述稳压二极管D2的负极、所述输出电源和所述电压比较器U2的输出端连接，所述MOS管Q1的源极分别与所述二极管D1的负极和所述电容C2的另一端连接，所述MOS管Q1的漏极分别与所述MOS管Q3的漏极和所述开关电路连接；

所述MOS管Q3的栅极与所述稳压二极管D2的正极连接，所述MOS管Q4的源极接地。

在一种可能的设计中，所述升压驱动电路还包括电阻R3；

所述电阻R3的一端与所述输出电源连接，所述电阻R3的另一端与所述MOS管Q4的漏极连接。

在一种可能的设计中，所述开关电路包括：电阻R1、稳压二极管D3、MOS管Q2以及电容C3；

所述MOS管Q2的栅极分别与所述稳压二极管D3的负极、所述升压驱动电路和所述电阻R1的一端连接，所述MOS管Q2的漏极与所述输入电源连接，所述MOS管Q2的源极分别与所述电容C3的一端和所述输出电源连接；

所述电容C3的另一端以及所述稳压二极管D3的正极接地。

在一种可能的设计中，所述分压反馈电路包括电阻R5和电阻R7，所述电阻R5和所述电阻R7串联连接。

在一种可能的设计中，还包括：电容C1；

所述电容C1的一端与所述输入电源连接，所述电容C1的另一端接地。

本发明实施例提供的电压调节电路，包括：输入电源、输出电源、开关电路、分压反馈电路、误差比较电路、电压基准源、控制电路、锯齿波发生器、升压驱动电路；开关电路、输出电源、分压反馈电路、误差比较电路、控制电路以及升压驱动电路依次连接；开关电路还与输入电源连接，输入电源用于经过开关电路向输出电源供电，以使得输出电源提供电能；分压反馈电路用于将输出电源提供的电能进行分压，以输出第一电压；误差比较电路还与电压基准源连接，误差比较电路用于将分压反馈电路输出的第一电压与电压基准源的第二电压进行比较，以输出第一电平信号；控制电路还与锯齿波发生器连接，锯齿波发生器用于产生锯齿波，控制电路用于将误差比较电路输出的第一电平信号对应的第三电压与锯齿波对应的第四电压进行比较，以输出第二电平信号；升压驱动电路还与开关电路连接，升压驱动电路用于根据第二电平信号通过开关电路调节输出电源输出的电压。通过误差比较电路输出的第一电平信号使得控制电路输出第二电平信号，从而能够根据第二电平信号实现对输出电源的电压的动态调节，在调节的过程中不需要使用调整管，也不需要调整调整管的阻值，从而避免了多余的能量都在调整管上以热能形式耗散掉的问题，提升电源的转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的线性降压稳压电源电路的结构示意图；

图2为现有技术中的开关降压稳压电源电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电压调节电路的结构示意图一；

图4为本发明实施例提供的电压调节电路的结构示意图二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本领域普通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。

目前，现有技术在实现电源转换电路是通常存在两种实现方式，分别是线性降压稳压电源电路和开关降压稳压电源电路，下面首先结合图1和图2对现有技术的两种实现方式进行介绍，图1为本发明实施例提供的线性降压稳压电源电路的结构示意图，图2为本发明实施例提供的开关降压稳压电源电路的结构示意图。

如图1所示，传统线性降压稳压电源在电源芯片内部设置有一个调整管，调整管和负载电路是串联在一起的，芯片内部通过动态调整调整管的阻值和负载电路分压来实现在负载电路上输出稳定的电压，调整管的阻值随着负载电路电流的变化而线性变化。

如图2所示，传统降压开关稳压电源的工作原理为，电源芯片是把输入的直流电源信号转换成矩形波，再把这个矩形波经低电感电容组成的通滤波器整理成直流电源信号，通过调整矩形波的占空比来实现输出电压的调整。

然而，现有的两种技术存在以下缺点：

1)传统线性稳压电源主要通过调整调整管的电阻来实现稳定电压的输出，其中调整管与负载电路串联，因此两者电流相等，电源电压转换之后多余的能量都在调整管上以热能形式耗散掉，电源转换效率很低。

2)传统开关稳压电源在内部逻辑控制电路损坏后输入电源电压直接会叠加到输出电源的接口导致后级负载电路过压损坏。

3)传统线性稳压电源芯片和开关稳压电源芯片内部的控制电路和反馈处理电路的耐压一般都比较低，标称输入电压范围较窄，输入电压波动容易损坏电路。

基于上述问题，本发明提供一种电压调节电路，下面结合图3进行介绍，图3为本发明实施例提供的电压调节电路的结构示意图一，如图3所示，该电路包括：

输入电源10、输出电源20、开关电路30、分压反馈电路40、误差比较电路50、电压基准源60、控制电路70、锯齿波发生器80、升压驱动电路90；

开关电路30、输出电源20、分压反馈电路40、误差比较电路50、控制电路70以及升压驱动电路90依次连接；

开关电路30还与输入电源10连接，输入电源10用于经过开关电路30向输出电源20供电，以使得输出电源20提供电能；

分压反馈电路40用于将输出电源20提供的电能进行分压，以输出第一电压；

误差比较电路50还与电压基准源60连接，误差比较电路50用于将分压反馈电路40输出的第一电压与电压基准源60的第二电压进行比较，以输出第一电平信号；

控制电路70还与锯齿波发生器80连接，锯齿波发生器80用于产生锯齿波，控制电路70用于将误差比较电路50输出的第一电平信号对应的第三电压与锯齿波对应的第四电压进行比较，以输出第二电平信号；

升压驱动电路90还与开关电路30连接，升压驱动电路90用于根据第二电平信号通过开关电路30调节输出电源20输出的电压。

本实施例提供的电压调节电路可以应用于任何需要对电源电压进行调节的电路中，在电路的具体工作过程中，输入电源20例如可以连接市电、发电机等从而向输入电源20供电，具体的，输入电源20与开关电路30连接，经过开关电路30向输出电源20供电，以使得输出电源20能够提供电能，可以理解的是，本实施例的各个电路单元中，除输出电源20和开关电路之外，所有的电路单元均是由输出电源供电的。

其中，开关电路30为具有“接通”和“断开”两种状态的电路，在一种可能的实现方式中，开关电路30例如可以包括金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal OxideSemiconductor，MOS管)，通过控制MOS管的通断从而实现接通或者断开，或者还可以包括三极管、开关管等，本实施例对开关电路30的实现方式不做限制，其还可以根据实际需求添加电容、电阻等器件，只要其能够实现“接通”和“断开”两种状态即可。

进一步地，输出电源50在得电之后电压升高，从而能够向其余的电路器件提供电能，当输出电源50的电压升高至误差比较电路50和控制电路70的工作电压之后，本实施例提供的电压调节电路开始工作，从而实现对输出电源50的电压的动态调整。

具体的，输出电源20的电压升高到满足条件时，其输出的电能首先经过分压反馈电路40进行分压，其中分压反馈电路40为用于实现分压功能的电路，例如可以包括预设数量个串联的电阻等，此处对此不做限定。

分压反馈电路40对输出电源的电能进行处理后，向连接的误差比较电路50输出第一电压，其中误差比较电路50将第一电压和电压基准源60输出的第二电压进行比较，其中误差比价电路50例如可以包括电压比较器，或者任意可实现电压比较功能的电路均可，其中电压基准源60用于输出稳定不变的第二电压，其中第二电压的大小可以根据实际需求进行设定。

接着误差比价电路50根据第一电压和第二电压的比较结果输出第一电平信号，第一电平信号例如可以为高电平信号或者低电平信号，其中误差比较电路50还与控制电路70连接，控制电路70连接有锯齿波发生器80，其中锯齿波发生器80用于产生频率固定的锯齿波，锯齿波是一种非正弦波，锯齿波的波形先呈直线上升，随后陡落，再上升，再陡落，如此反复。

控制电路70将第一电平信号对应的第三电压以及锯齿波发生器80产生的锯齿波对应的第四电压进行比较，从而输出第二电平信号，其中控制电路70还与升压驱动电路90连接，升压驱动电路90根据控制电路70输出的第二电平信号对输出电源20输出的电压进行调节。

在一种可能的实现方式中，当第二电平信号为高电平信号时，输出电源20输出的电压降低，当第二电平信号为低电平信号时，输出电源20输出的电压升高，或者还可以为其他的实现方式，例如第二电平信号是高电平信号时，可以设置输出电源20输出的电压升高等，本实施例对此不作限制，其可以根据实际需求进行选择。

本领域技术人员可以理解，升压驱动电路90的内部设计可以根据实际需求进行选择，例如升压驱动电路90内部可以设置有包括高/第电平信号和电压降低/升高的对应关系的逻辑电路，或者其内部可以设置有多个MOS管，通过设置MOS管的连接方式控制电路的通断从而实现对输出电源20的电压的调整，此处对此不作限定。

可以理解的是，在动态调节输出电源20的电压的过程中，当输出电源的电压升高时，经过本实施例提供的电路的作用，控制电路90例如可以输出高电平信号，从而使得输出电源20的电压降低；将输出电源20的电压降低时，经过本实施例提供的电路的作用，控制电路90例如可以输出低电平信号，从而使得输出电源20的电压升高，从而实现对输出电源20的电压持续不断的进行动态调节。

本发明实施例提供的电压调节电路，包括：输入电源、输出电源、开关电路、分压反馈电路、误差比较电路、电压基准源、控制电路、锯齿波发生器、升压驱动电路；开关电路、输出电源、分压反馈电路、误差比较电路、控制电路以及升压驱动电路依次连接；开关电路还与输入电源连接，输入电源用于经过开关电路向输出电源供电，以使得输出电源提供电能；分压反馈电路用于将输出电源提供的电能进行分压，以输出第一电压；误差比较电路还与电压基准源连接，误差比较电路用于将分压反馈电路输出的第一电压与电压基准源的第二电压进行比较，以输出第一电平信号；控制电路还与锯齿波发生器连接，锯齿波发生器用于产生锯齿波，控制电路用于将误差比较电路输出的第一电平信号对应的第三电压与锯齿波对应的第四电压进行比较，以输出第二电平信号；升压驱动电路还与开关电路连接，升压驱动电路用于根据第二电平信号通过开关电路调节输出电源输出的电压。通过误差比较电路输出的第一电平信号使得控制电路输出第二电平信号，从而能够根据第二电平信号实现对输出电源的电压的动态调节，在调节的过程中不需要使用调整管，也不需要调整调整管的阻值，从而避免了多余的能量都在调整管上以热能形式耗散掉的问题，提升电源的转换效率。

在上述实施例的基础上，下面结合详细的电路图对本发明实施例提供的电压调节电路进行进一步地详细介绍，在介绍之前，首先对本实施例中设置的部分电路器件的作用进行简单说明：

首先对MOS管进行简单介绍，其中MOS管包括栅极、漏极以及源极，在如下的实施例中，将MOS管的栅极、漏极以及源极用不同的数字进行标识，其具体的对应关系可参照现有技术中的说明，MOS管可以包括N沟道MOS管和P沟道MOS管，其中MOS管可以有导通和截止两种状态。

具体的，当N沟道MOS管栅极到源极之间施加的电压V_GS小于预设阈值时，N沟道MOS管的漏极和源极截止，当V_GS大于预设阈值时，MOS管的漏极和源极导通；当P沟道MOS管栅极到源极之间施加的电压V_GS小于预设阈值时，MOS管的漏极和源极导通，当V_GS大于预设阈值时，MOS管的漏极和源极截止。在本实施例中，电压的预设阈值为V_GS(th)，本领域技术人员可以理解，每个MOS管均对应各自的电压的预设阈值，其是根据MOS管的型号和参数确定的。

其次对稳压二极管进行说明，其中稳压二极管存在反向导通电压V_Z，当施加在稳压二极管两端的反向电压大于V_Z时，稳压二极管反向导通，将稳压二极管两端的电压钳位在V_Z，如下实施例中稳压二极管D2和D3的反向导通电压分别为V_Z2和V_Z3。

接着对电压比较器进行说明，其中电压比较器有同相输入端和反相输入端两个输入端，当同相输入端的输入电压大于反相输入端的输入电压时，电压比较器输出高电平，当反相输入端的输入电压大于同相输入端的输入电压时，电压比较器输出低电平。

最终对二极管进行说明，其中二极管具有单向导通的特性，二极管的正极到负极可以流过电流，而负极到正极电流截止无法流过。

在上述说明的基础上，下面结合图4对本发明实施例提供的电压调节电路进行详细介绍，此处需要进行说明的是，为方便介绍，图4中相同的标识代表电路相连接，如图4中包括两个标识FB，则表示FB所在的两个位置相连接，其余的标识类似，此处不再赘述，并且图4中用标识VBB标识输出电源，用标识HVBB表示输入电源。

图4为本发明实施例提供的电压调节电路的结构示意图二，如图4所示：

开关电路30包括：电阻R1、稳压二极管D3、MOS管Q2以及电容C3；

MOS管Q2的栅极分别与稳压二极管D3的负极、升压驱动电路90和电阻R1的一端连接，MOS管Q2的漏极与输入电源10连接，MOS管Q2的源极分别与电容C3的一端和输出电源20连接；

电容C3的另一端以及稳压二极管D3的正极接地。

首先需要说明的是，开关电路30中的MOS管Q2为N沟道MOS管，对应的MOS管Q2的1脚为栅极，2脚为漏极，3脚为源极。

假设输入电源10上的电压为V1，输出电源20上的电压为V2。当输入电源10刚上电的时候，电压V1通过电阻R1施加到MOS管Q2的1脚(栅极)，此时开关电路30还没有导通，因此MOS管Q2的3脚的电压为0，所以MOS管Q2的1脚(栅极)和3脚(源极)之间的电压大于V_GS(th)，则MOS管Q2的2脚(漏极)和3脚(源极)导通，电容C3开始充电，同时输出电源20的电压V2开始升高。

当输出电源20的电压V2升高到MOS管Q2的1脚(栅极)和3脚(源极)之间的电压小于V_GS(th)时，则MOS管Q2的2脚(漏极)和3脚(源极)会截止，输入电源10不再为输出电源20进行供电，从而实现了开关电路30的接通和关闭的两种状态。

其中，开关电路30中还设置有稳压二极管D3，其作用是为了防止电路损坏时输出电源20的电压不受控地升高，导致的后级电路过压损坏，具体的，当电路发生损坏时，MOS管Q2的1脚(栅极)不受电路的控制，导致MOS管Q2的1脚(栅极)的电压上升。

当电压升高到V_Z3时，稳压二极管D3反向导通，在稳压二极管D3的作用下，MOS管Q2的1脚(栅极)的电压控制在V_Z3，当输出电源20上的电压V2大于V_Z3-V_GS(th)时，MOS管Q2截止，从而输出电源20上电压V2下降；当输出电源20上的电压V2小于V_Z3-V_GS(th)时，MOS管Q2导通，从而输出电源20上电压V2上升，以实现将输出电源20上电压V2稳定在V_Z3-V_GS(th)，将电压调节电路切换到线性稳压模式，保证后级电路不会过压损坏，在电流较小时能够保证正常工作，提高电路的稳定性。

本实施例中通过设置MOS管Q2以及电容C3，能够快速有效的实现开关电路的接通和关闭的功能，同时通过设置稳压二极管D3，能够保证在电路发生损坏时，将电压调节电路切换到线性稳压模式，保证后级电路不会过压损坏，在电流较小时能够保证正常工作，提高电路的稳定性。

在上述实施例的基础上，分压反馈电路40包括电阻R5和电阻R7，电阻R5和电阻R7串联连接。

通过设置电阻R5和电阻R7串联，从而能够便捷的实现分压的功能，降低电路的制作成本。

在上述实施例的基础上，误差比较电路50包括：电压比较器U1和电容C4；

电压比较器U1的反相输入端与分压反馈电路40连接，电压比较器U1的同相输入端与电压基准源60连接，电压比较器U1的输出端与电容C4的一端连接；

电容C4的另一端接地，电容C4用于根据电压比较器U1的输出端输出的第一电平信号进行充电或者放电，以调节第二电压。

具体的，输出电源20上的电压通过电压R5和电阻R7分压得到第一电压，将第一电压叠加到电压比较器U1的反相输入端，电压比较器U1的正相输入端连接有电压基准源，电压比较器U1将第一电压和电压基准源输出的第二电压进行比较。

当第一电压低于第二电压时，电压比较器U1输出高电平信号，当第一电压高于第二电压时，电压比较器U1输出低电平信号。在本实施实施例中，若第一电平信号为高电平，则电容C4充电，第二电压升高；若第一电平信号为低电平，则电容C4放电，第二电压降低。

具体的，若第一电平信号为高电平，则通过电阻R6给电容C4充电，C4上的第三电压升高；若第一电平信号为低电平，则通过电阻R6给电容C4放电，C4上的第三电压降低，第三电压即为与第一电平信号对应的电压。

在可选的实施例中，输出电源20上的电压V2的值可以通过分压电阻R5和R7来调节，设电压基准源输出电压为V_REF，则输出电源20上的电压可通过如下公式一进行计算：

本实施例通过设置电压比较器实现误差比较电路，能够快速的实现第一电压和第二电压的比较，从而提升电路的处理效率，同时通过设置电阻和电容，能够将第一电平信号转换为第三电压，以便进行后续的电压比较。

在上述实施例的基础上，控制电路70包括电压比较器U2；

电压比较器U2的反相输入端与电容C4的一端连接，电压比较器U2的同相输入端与锯齿波发生器80连接，电压比较器U2的输出端与升压驱动电路90连接。

参见图4，电压比较器U2的反相输入端与电容C4的一端连接，即电容C4上的第三电压输入到电压比较器U2的反相输入端，同时锯齿波发生器80输出的锯齿波对应的第四电压输入到电压比较器U2的正相输入端，电压比较器U2对第三电压和第四电压进行比较，在比较之后输出第二电平信号。

在一种可能的实现方式中，控制电路70输出的第二电平信号为脉冲宽度调制(Pulse width modulation，PWM)波，其中脉冲宽度调制波形的占空比与第三电压呈负相关，即电容C4上的第三电压越高，对应的控制电路70输出的PWM波的占空比越低，其中占空比是指高电平持续时间和低电平持续时间之间的比例。

在可选的实施例中，锯齿波发生器80还可以连接有时钟源100，其中时钟源100可以输出频率固定的正弦波，锯齿波发生器80可以根据时钟源100输出的正弦波产生频率固定的锯齿波，其实现较为简单，降低了实现难度。

本实施例中通过设置电压比较器实现控制电路，能够快速的实现第三电压和第四电压的比较，从而提升电路的处理效率，同时输出第二电平信号从而实现对输出电源的电压的调整。

本领域技术人员可以理解，电压比较器U1、电压比较器U2、电压基准源、锯齿波发生器和时钟源都通过输出电源20供电，当输出电源20的电压V2升高到电压比较器U1和电压比较器U2的工作电压时，电压比较器U1和电压比较器U2开始工作，其中电压比较器U1和电压比较器U2的工作电压都高于电压基准源、锯齿波发生器和时钟源，其中电压比较器对应有工作电压的输入端，与正相输入端和反相输入端不同，在图中未示出。

在上述实施例的基础上，升压驱动电路90包括：MOS管Q4、MOS管Q1、MOS管Q3、电容C2、二极管D1、稳压二极管D2；

MOS管Q4的栅极与电压比较器U2的输出端连接，MOS管Q4的漏极分别与电容C2的一端和输出电压连接，MOS管Q4的源极接地；

MOS管Q1的栅极分别与稳压二极管D2的负极、输出电源20和电压比较器U2的输出端连接，MOS管Q1的源极分别与二极管D1的负极和电容C2的另一端连接，MOS管Q1的漏极分别与MOS管Q3的漏极和开关电路30连接；

MOS管Q3的栅极与稳压二极管D2的正极连接，MOS管Q4的源极接地。

具体的，电压比较器U2输出的第二电平信号输出至升压驱动电路90，在本实施例中，若第二电平信号为高电平信号，则升压驱动电路用于根据第二电平信号通过开关电路调节输出电源输出的电压降低；若第二电平信号为低电平信号，则升压驱动电路用于根据第二电平信号通过开关电路调节输出电源输出的电压升高。

以第二电平信号为PWM波为例进行说明，在本实施例中，电压比较器U1和电压比较器U2输出的高电平信号的对应的电压接近于输出电源20上的电压，其低电平信号对应的电压接近于0V。

首先需要说明的是，本实施例中的MOS管Q3和MOS管Q4均为N沟道MOS管，对应的MOS管Q4和MOS管Q3的1脚为栅极，2脚为漏极，3脚为源极，而MOS管Q1为P沟道MOS管，对应的MOS管Q1的1脚为栅极，2脚为源极，3脚为漏极。

当PWM波为高电平时，高电平对应的电压(接近于输出电源20上的电压)大于MOS管Q4的V_GS(th)，则MOS管Q4的2脚和3脚导通，电容C2的一端直接接到地，输出电源20通过二极管D1给电容C2充电，由于中间没有电阻，因此电容C2两端的电压瞬间充电到接近输出电源20上的电压V2。

在本实施例中，升压驱动电路90还包括电阻R3；电阻R3的一端与输出电源20连接，电阻R3的另一端与MOS管Q4的漏极连接。

通过设置电阻R3，能够防止MOS管Q4的2脚和3脚导通时，输出电源20与地短路。

同时，电压比较器U2输出的PWM波通过电阻R4连接到MOS管Q1的1脚，MOS管Q1的1脚的电压为PWM波的高电平对应的电压(接近于输出电源20上的电压)，而MOS管Q1的2脚连接有输出电源20，则MOS管Q1的1脚和2脚之间的电压基本相等，因此此时MOS管Q1的V_GS小于V_GS(th)，MOS管Q1的2脚和3脚截止。

PWM波通过电阻R4连接到稳压二极管D2的负极(1脚)，因为此时PWM波为高电平(其电压接近于输出电源20上的电压V2)，因此稳压二极管D2反向导通，稳压二极管D2的正极(2脚)和MOS管Q3的1脚相连，MOS管Q3的2脚接地，因此MOS管Q3的1脚上电压为V₂-V_Z2(因为经过了稳压二极管D2)。

其中V₂-V_Z2大于MOS管Q3的V_GS(th)，则MOS管Q3的2脚和3脚导通，MOS管Q3的3脚连接有MOS管Q2的1脚，因为MOS管Q3的2脚和3脚导通，则MOS管Q2的1脚相当于经过导通的MOS管Q3接地，因此MOS管Q2的1脚电压为0，小于MOS管Q2的3脚的电压，表明MOS管Q2的V_GS小于V_GS(th)，则MOS管Q2的2脚和3脚截止，此时输入电源10停止对电容C3充电，输出电源20上的电压下降，从而实现了输出电源20的电压的下降。

接着上面的过程，在输出电源20的电压V2下降之后，对应的分压反馈电路40输出的第一电压下降，当第一电压下降至小于第二电压时，电压比较器U1输出高电平信号，则电容C4充电，第二电压升高，当第二电压升高，对应的PWM波的占空比降低，则表明第二电平信号中低电平的持续时间变长。

紧接着，当PWM波为低电平信号时，输出电源20上的电压通过电阻R2、电阻R4分压施加到稳压二极管D2的1脚，其中稳压二极管D2的1脚上的电压低于V_Z2，稳压二极管D2无法反向导通，则MOS管Q3的1脚上无电压，MOS管Q3的1脚和3脚之间的压差V_GS小于V_GS(th)，则MOS管Q3的2脚和3脚截止。

同时，当PWM波为低电平信号时，低电平信号对应的电压接近于0V，则MOS管Q4的1脚和3脚之间的电压V_GS小于V_GS(th)，MOS管Q4的2脚和3脚截止，电容C2之前一直在进行充电，是处于充满电的状态，电容C2的电压为V2，其通过电阻R3叠加到输出电源20上，由于二极管D1只能正向导通，因此电容C2的电压V2和输出电源20的电压V2叠加到MOS管Q1的2脚上，MOS管Q1的2脚的电压为2倍的V2。

PWM波同时通过电阻R4连接到MOS管Q1的1脚，输出电源20上的电压V2通过电阻R2、电阻R4分压施加到MOS管Q1的1脚，MOS管Q1的1脚电压是V2分压之后的电压，而MOS管Q1的2脚电压是2倍的V2，因此MOS管Q1的1脚电压低于2脚电压，其压差V_GS大于V_Gs(th)，则MOS管Q1的2脚和3脚导通。

MOS管Q1的3脚与MOS管Q2的1脚连接，电容C2上电压通过导通的MOS管Q1施加到MOS管Q2的1脚，其为2倍的V2，而MOS管Q2的3脚连接有输出电源20，其3脚的电压为V2，因此MOS管Q2的1脚之间的3脚间的压差V_GS为V2，大于V_GS(th)大于，此时MOS管Q1导通，输入电源10通过导通的MOS管Q1对电容C3充电，从而使得输出电源20上的电压上升。

综上所述，当输出电源20的电压升高的过高时，通过电压比较器U1输出低电平信号，给电容C4放电，从而使得电容C4的第二电压降低，对应的电压比较器U2输出的PWM波的占空比变大，使得PWM波的高电平时间升高，电容C3上的充电时间减少，使得输出电源20的电压下降。

当输出电源20的电压下降的过低时，通过电压比较器U1输出高电平信号，给电容C4充电，从而使得电容C4的第二电压升高，对应的电压比较器U2输出的PWM波的占空比降低，使得PWM波的低电平时间升高，电容C3上的充电时间增加，使得输出电源20的电压上升。

通过上述调整过程不断的实现对输出电源20的电压的动态调整，同时因为电路的调整速度是非常快的，从而能够持续稳定的实现对输出电压的调整，并将输出电源20上的电压稳定在一个固定值。

本实施例提供的电压调整电路，针对传统降压转换电路的逻辑控制电路和反馈处理电路都是用输入电压供电的，标称输入电压范围较窄，输入电压波动容易损坏电路，使用局限性大的问题，本实施例中采用降压转换后输出电源的电压为电路进行供电，其和输入电压的大小无关，输入电压高或电压波动大对电路工作都没有影响，从而保证了电路工作的稳定性。

在上述实施例的基础上，本实施例的电压调节电路还包括：电容C1；

电容C1的一端与输入电源连接，电容C1的另一端接地。

具体的，电容C1的一端与输入电源10连接，从而在输入电源10正常供电时对电容C1充电，当输入电源10发生短暂故障时，电容C1能够代替输入电源10向输出电源20供电，从而避免输入电源10出现故障时直接导致电路断电，以提升电路的稳定性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种电压调节电路，其特征在于，包括：输入电源、输出电源、开关电路、分压反馈电路、误差比较电路、电压基准源、控制电路、锯齿波发生器、升压驱动电路；

所述开关电路、所述输出电源、所述分压反馈电路、所述误差比较电路、所述控制电路以及所述升压驱动电路依次连接；

所述开关电路还与所述输入电源连接，所述输入电源用于经过所述开关电路向所述输出电源供电，以使得所述输出电源提供电能；

所述分压反馈电路用于将所述输出电源提供的电能进行分压，以输出第一电压；

所述误差比较电路还与所述电压基准源连接，所述误差比较电路用于将所述分压反馈电路输出的第一电压与所述电压基准源的第二电压进行比较，以输出第一电平信号；

所述控制电路还与所述锯齿波发生器连接，所述锯齿波发生器用于产生锯齿波，所述控制电路用于将所述误差比较电路输出的第一电平信号对应的第三电压与所述锯齿波对应的第四电压进行比较，以输出第二电平信号；

所述升压驱动电路还与所述开关电路连接，所述升压驱动电路用于根据所述第二电平信号通过所述开关电路调节所述输出电源输出的电压；

所述升压驱动电路包括：MOS管Q4、MOS管Q1、MOS管Q3、电容C2、二极管D1、稳压二极管D2；

所述MOS管Q4的栅极与所述电压比较器U2的输出端连接，所述MOS管Q4的漏极分别与所述电容C2的一端和所述输出电源连接，所述MOS管Q4的源极接地；

所述MOS管Q1的栅极分别与所述稳压二极管D2的负极、所述输出电源和所述电压比较器U2的输出端连接，所述MOS管Q1的源极分别与所述二极管D1的负极和所述电容C2的另一端连接，所述MOS管Q1的漏极分别与所述MOS管Q3的漏极和所述开关电路连接；

所述MOS管Q3的栅极与所述稳压二极管D2的正极连接，所述MOS管Q4的源极接地。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，若所述第二电平信号为高电平信号，则所述升压驱动电路用于根据所述第二电平信号通过所述开关电路调节所述输出电源输出的电压降低；

若所述第二电平信号为低电平信号，则所述升压驱动电路用于根据所述第二电平信号通过所述开关电路调节所述输出电源输出的电压升高。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述误差比较电路包括：电压比较器U1和电容C4；

所述电压比较器U1的反相输入端与所述分压反馈电路连接，所述电压比较器U1的同相输入端与所述电压基准源连接，所述电压比较器U1的输出端与所述电容C4的一端连接；

所述电容C4的另一端接地，所述电容C4用于根据所述电压比较器U1的输出端输出的第一电平信号进行充电或者放电，以调节第二电压。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，若所述第一电平信号为高电平信号，所述电容C4充电，所述第二电压升高；

若所述第一电平信号为低电平信号，所述电容C4放电，所述第二电压降低。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制电路包括电压比较器U2；

所述电压比较器U2的反相输入端与电容C4的一端连接，所述电压比较器U2的同相输入端与所述锯齿波发生器连接，所述电压比较器U2的输出端与所述升压驱动电路连接。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述升压驱动电路还包括电阻R3；

所述电阻R3的一端与所述输出电源连接，所述电阻R3的另一端与所述MOS管Q4的漏极连接。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关电路包括：电阻R1、稳压二极管D3、MOS管Q2以及电容C3；

所述MOS管Q2的栅极分别与所述稳压二极管D3的负极、所述升压驱动电路和所述电阻R1的一端连接，所述MOS管Q2的漏极与所述输入电源连接，所述MOS管Q2的源极分别与所述电容C3的一端和所述输出电源连接；

所述电容C3的另一端以及所述稳压二极管D3的正极接地。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述分压反馈电路包括电阻R5和电阻R7，所述电阻R5和所述电阻R7串联连接。

9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：电容C1；

所述电容C1的一端与所述输入电源连接，所述电容C1的另一端接地。

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