CN117081390A - 直流转换电路和直流转换装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提出一种直流转换电路和直流转换装置，其中，直流转换电路由电源转换单元、驱动控制电路和第一稳压电路，控制器通过第一驱动器和第二驱动器驱动第一功率开关管和第二功率开关管交替导通，实现升降压转换或者恒压控制，并输出工作电源至对应负载，同时，第二驱动器由直流转换电路的电源输入端输入的驱动电源供电，第一稳压电路则为其他负载供电，第二驱动器不受第一稳压电路的输出电源的影响，第二驱动器的栅极由驱动电源的大电压供电，从而防止第二功率开关管的导通电阻增加，提高能量效率。

Description

直流转换电路和直流转换装置
技术领域
本申请属于开关电源技术领域，尤其涉及一种直流转换电路和直流转换装置。
背景技术
直流转换电路(DC/DC)用于实现直流-直流转换，实现升压、降压或者升降压转换。
如图1所示，常规的直流转换电路包括调压器LDO、控制电路CRTL、驱动电路DRV_HS、开关S1、电容C1、C2、驱动电路DRV_LS、功率NMOS管Q1、电感L1，S1和Q1交替导通。调压器LDO输出(VO节点)预设电压，例如5V，此5V电压也被用于给DRV_LS供电。但是有些应用系统中其他电路需要调压器LDO输出小于预设电压的工作电压，例如3.3V，当采用此工作电压同时给驱动电路DRV_LS供电，会导致功率NMOS管Q1的栅极电压GMN1的高电平为3.3V，与5V相比，3.3V的电压偏低，导致功率NMOS管Q1的栅极驱动电压偏低，从而导致Q1的导通电阻偏大，增加能量损耗，即导致能量效率降低。
发明内容
本申请的目的在于提供一种直流转换电路和直流转换装置，旨在解决传统的直流转换电路和直流转换装置存在能量效率低的问题。
本申请实施例的第一方面提出了一种直流转换电路，包括：
电源转换单元，所述电源转换单元包括第一功率开关管、第二功率开关管、电感和第一电容，所述第一功率开关管的第一端构成所述电源转换单元的电源输入端并用于输入驱动电源，所述第一功率开关管的第二端、所述第二功率开关管的第一端和所述电感的第一端连接，所述电感的第二端与所述第一电容的第一端连接构成所述电源转换单元的电源输出端，所述第二功率开关管的第二端和所述第一电容的第二端接地；
驱动控制电路，所述驱动控制电路包括控制器、第一驱动器和第二驱动器，所述控制器通过第一驱动器连接所述第一功率开关管的控制端以及通过所述第二驱动器连接所述第二功率开关管的控制端，所述第二驱动器的电源端与所述第一功率开关管的第一端连接，所述控制器还与所述电源转换单元的电源输出端连接；
第一稳压电路，所述第一稳压电路的电源输出端与负载的电源端连接。
可选地，所述第二驱动器包括：
第二稳压电路；
输出切换电路，包括第三驱动器、第四驱动器、第三功率开关管、第四功率开关管和反相电路，所述第三驱动器的信号输入端和所述反相电路的输入端共接构成所述第二驱动器的控制端，所述第三驱动器的信号输出端与所述第三功率开关管的控制端连接，所述反相电路的输出端与所述的第四驱动器的信号输入端连接，所述第四驱动器的信号输出端与所述第四功率开关管的控制端连接，所述第三功率开关管的第一端构成所述第二驱动器的电源端，所述第三功率开关管的第二端和所述第四功率开关管的第一端共接构成所述第二驱动器的信号输出端，所述第四功率开关管的第二端接地，所述第三驱动器的电源端与所述第二稳压电路的电源输出端连接。
可选地，所述第一稳压电路包括第一LDO稳压器；
所述第二稳压电路包括第二LDO稳压器和第二电容；
所述第二LDO稳压器的电源输出端与所述第二电容的第一端共接构成所述第二稳压电路的电源输出端，所述第二电容的第二端接地。
可选地，所述反相电路包括反相器。
可选地，所述第二功率开关管、所述第三功率开关管和所述第四功率开关管为NMOS管。
可选地，所述第二稳压电路的输出电压大于或者等于所述第二功率开关管的栅极驱动电压和所述第三功率开关管的阈值电压之和。
可选地，所述第一驱动器、所述第三驱动器和所述第四驱动器均包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管；
所述第一PMOS管的源极、所述第二PMOS管的源极、所述第三PMOS管的源极和所述第四PMOS管的源极共接构成各驱动器的电源端，所述第一NMOS管的源极、所述第二NMOS管的源极、所述第三NMOS管的源极和所述第四NMOS管的源极接地，所述第一PMOS管的栅极和所述第一NMOS管的栅极共接构成各驱动器的信号输入端，所述第一PMOS管的漏极、所述第一NMOS管的漏极、所述第二PMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极共接，所述第二PMOS管的漏极、所述第二NMOS管的漏极、所述第三PMOS管的栅极和所述第三NMOS管的栅极共接，所述第三PMOS管的漏极、所述第三NMOS管的漏极、所述第四PMOS管的栅极和所述第四NMOS管的栅极共接，所述第四PMOS管的漏极和所述第四NMOS管的漏极共接构成各驱动器的信号输出端。
可选地，所述第一PMOS管至所述第四PMOS管中，前一级的PMOS管的宽长比小于后一级的PMOS的宽长比，所述第一NMOS管至所述第四NMOS管中，前一级的NMOS管的宽长比小于后一级的NMOS的宽长比。
可选地，所述第一功率开关管、所述第二功率开关管、所述驱动控制电路和所述第一稳压电路集成于驱动芯片内，所述第一电容和所述电感设置于所述驱动芯片外并通过信号线与所述驱动芯片对应的引脚连接。
本申请实施例的第二方面提出了一种直流转换装置，包括如上所述的直流转换电路。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的直流转换电路由电源转换单元、驱动控制电路和第一稳压电路，控制器通过第一驱动器和第二驱动器驱动第一功率开关管和第二功率开关管交替导通，实现升降压转换或者恒压控制，并输出工作电源至对应负载，同时，第二驱动器由直流转换电路的电源输入端输入的驱动电源供电，第一稳压电路则为其他负载供电，第二驱动器不受第一稳压电路的输出电源的影响，第二驱动器的栅极由驱动电源的大电压供电，从而防止第二功率开关管的导通电阻增加，提高能量效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为传统的直流转换电路的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的直流转换电路的结构示意图；
图3为图2所示的直流转换电路中第二驱动器的结构示意图；
图4为图2所示的直流转换电路中第一驱动器、第三驱动器和第四驱动器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本申请实施例的第一方面提出了一种直流转换电路。
如图2所示，图2为本申请实施例提供的直流转换电路的结构示意图，本实施例中，直流转换电路包括：
电源转换单元10，电源转换单元10包括第一功率开关管S1、第二功率开关管Q1、电感L1和第一电容C1，第一功率开关管S1的第一端构成电源转换单元10的电源输入端并用于输入驱动电源，第一功率开关管S1的第二端、第二功率开关管Q1的第一端和电感L1的第一端连接，电感L1的第二端与第一电容C1的第一端连接构成电源转换单元10的电源输出端，第二功率开关管Q1的第二端和第一电容C1的第二端接地；
驱动控制电路20，驱动控制电路20包括控制器21、第一驱动器DRV1和第二驱动器DRV2，控制器21通过第一驱动器DRV1连接第一功率开关管S1的控制端以及通过第二驱动器DRV2连接第二功率开关管Q1的控制端，第二驱动器DRV2的电源端与第一功率开关管S1的第一端连接，控制器21还与电源转换单元10的电源输出端连接；
第一稳压电路30，第一稳压电路30的电源输出端与负载的电源端连接。
本实施例中，第一功率开关管S1和第二功率开关管Q1在驱动控制电路20的驱动下交替导通，第一功率开关管S1导通时，第二功率开关管Q1关断，第二功率开关管Q1导通时，第一功率开关管S1关断，控制器21根据控制指令或者设定电压输出PWM调制信号至第一驱动器DRV1和第二驱动器DRV2，第一驱动器DRV1和第二驱动器DRV2将PWM调制信号进行放大，并输出与第一驱动器DRV1和第二驱动器DRV2的电源端等幅的脉冲调制信号至第一功率开关管S1和第二功率开关管Q1，从而驱动第一功率开关管S1和第二功率开关管Q1交替导通，实现直流-直流转换。
控制器21还与电源转换单元10的电源输出端连接，或者通过电压采样电路与电源转换单元10的电源输出端连接，控制器21比较输出电压与参考电压的大小，并输出对应大小占空比的PWM调制信号控制第一功率开关管S1和第二功率开关管Q1的导通状态。
当输出电压大于参考电压时，控制器21减小第一功率开关管S1导通的占空比，并增加第二功率开关管Q1导通的占空比。
当输出电压小于参考电压时，控制器21增加第一功率开关管S1导通的占空比，并减小第二功率开关管Q1导通的占空比。
当输出电压等于参考电压时，控制器21控制第一功率开关管S1和第二功率开关管Q1导通的占空比恒定，此时，电源转换单元10输出电压维持稳定状态，实现恒压输出转换。
电源转换单元10的电源输出端与对应受电模块连接，例如电池、电机等负载，或者为另一电源转换单元。
第一稳压电路30的电源输入端可与电源转换单元10的电源输入端连接，或者与其他电源模块的电源输出端连接，第一稳压电路30将接收到的电源信号进行稳压输出，并输出小电压至后端负载。
其中，第二驱动器DRV2采用电源转换单元10的电源输入端输入的驱动电源供电，驱动电源的电压与第一稳压电路30的输出电压之间的电压大小可对应设置，驱动电源的电压VIN独立于第一稳压电路30的输出电压，第二功率开关管Q1工作时不受第一稳压电路30的输出电压的变化影响，第一稳压电路30的输出电压很低时，甚至低于3.3V时，也不会影响第二功率开关管Q1的栅极电压的高电平电压，进而不会影响第二功率开关管Q1的导通电阻和能量效率，保证第二功率开关管Q1的能量转换效率在预设范围内。
可选地，第二功率开关管Q1由于栅极电容较大，需要较大容值的驱动电容稳压的方式进行供电驱动第二功率开关管Q1的栅极，由于驱动电源的电压VIN为输入的高电压，例如18V，驱动电源供电时并接有一大电容，驱动电源结合大电容可实现对第二功率开关管Q1的栅极驱动，驱动电源的电压VIN大于第一稳压电路30的输出电压。
如图2所示，直流转换电路还包括第三电容C3，第三电容C3并接于第一稳压电路30的电源输出端和负载端，第三电容C3一方面起到滤波作用，同时，直流转换电路掉电时，第三电容C3可实现对负载的掉电延时供电，使得对应负载在掉电后的预设时段内可进行对应数据的存储工作。
第一电容C1和电感L1在第一功率开关管S1和第二功率开关管Q1的驱动下进行充放电，第一电容C1的端电压的平均电压等于电源转换单元10的输出电压。
其中，为了简化直流转换电路结构，可选地，第一功率开关管S1、第二功率开关管Q1、驱动控制电路20和第一稳压电路30集成于驱动芯片内，第一电容C1和电感L1由于容值或者尺寸较大难以集成。
第一电容C1和电感L1设置于驱动芯片外并通过信号线与驱动芯片对应的引脚连接，并在第一功率开关管S1和第二功率开关管Q1转换时，通过电源输出引脚输出工作电源至驱动芯片外的对应负载。
同时，由于第一电容C1和第三电容C3的电容值较大，其尺寸大，难以集成，因此，第三电容C3与第一电容C1设置方式相同，均为驱动芯片的外置电容，即与驱动芯片放置于相同印刷电路板或者不同印刷电路板上。
同时，驱动电源并接的大电容同样通过信号线与驱动芯片的对应电源引脚连接，并将驱动电源输出至驱动芯片内的第一功率开关管S1的第一端以及第二驱动器DRV2的电源端。
驱动电源并接的大电容同样设置于对应的印刷电路板上，外接于驱动芯片外。
其中，第一驱动器DRV1的电源端可同样连接至第一功率开关管S1的第一端连接，并由驱动电源的电压VIN供电，或者由其他电源供电，例如还可以由BS供电，其中，BS为一种BootStrap产生的电压，基于电容型电荷泵原理产生，具体电源来源不限。
第一稳压电路30可采用对应的稳压器、稳压芯片等结构，可选地，第一稳压电路30包括第一LDO稳压器，其中，第一LDO稳压器的输入端和输出端分别构成第一稳压电路30的电源输入端和电源输出端，第一LDO稳压器的输入端可与电源转换单元10的电源输入端连接，或者与其他电源模块的电源端连接，第一LDO稳压器的输出端与第三电容C3并接以及与负载连接，第一LDO稳压器对输入电源进行稳压输出，使得负载端接收到恒定的工作电压。
控制器21可采用对应具有逻辑处理单元、存储器等结构的处理器，例如微处理器、单片机、中央处理器等结构，具体结构不限。
第一功率开关管S1和第二功率开关管Q1可采用对应的功率开关，可选地，第二功率开关管Q1选择NMOS管，NMOS管的漏极为第二功率开关管Q1的第一端，NMOS管的栅极为第二功率开关管Q1的控制端，NMOS管的源极构成第二功率开关管Q1的第二端，NMOS管在栅源极电压大于阈值电压时，触发导通，以及在栅源极电压小于阈值电压时，触发关断。
第一驱动器DRV1和第二驱动器DRV2可采用对应的开关、放大器等结构，为了适配第二驱动器DRV2的电源输入方式，可选地，如图3所示，第二驱动器DRV2包括第二稳压电路22和输出切换电路23。
输出切换电路23包括第三驱动器DRV3、第四驱动器DRV4、第三功率开关管MND1、第四功率开关管MND2和反相电路231，第三驱动器DRV3的信号输入端和反相电路231的输入端共接构成第二驱动器DRV2的控制端，第三驱动器DRV3的信号输出端与第三功率开关管MND1的控制端连接，反相电路231的输出端与的第四驱动器DRV4的信号输入端连接，第四驱动器DRV4的信号输出端与第四功率开关管MND2的控制端连接，第三功率开关管MND1的第一端构成第二驱动器DRV2的电源端，第三功率开关管MND1的第二端和第四功率开关管MND2的第一端共接构成第二驱动器DRV2的信号输出端，第四功率开关管MND2的第二端接地，第三驱动器DRV3的电源端与第二稳压电路22的电源输出端连接。
本实施例中，第三功率开关管MND1和第四功率开关管MND2可采用对应的功率开关，可选地，第三功率开关管MND1和第四功率开关管MND2均选择NMOS管，NMOS管的漏极为第三功率开关管MND1或者第四功率开关管MND2的第一端，NMOS管的栅极为第三功率开关管MND1或者第四功率开关管MND2的控制端，NMOS管的源极构成第三功率开关管MND1或者第四功率开关管MND2的第二端，NMOS管在栅源极电压大于阈值电压时，触发导通，以及在栅源极电压小于阈值电压时，触发关断。
本实施例中，第二稳压电路22的输出电压为第三驱动器DRV3供电，第二稳压电路22的输出电压大于第二功率开关管Q1的栅极驱动电压，假设第二功率开关管Q1的栅极驱动电压为5V，第二稳压电路22的输出电压可为5.7V，0.7V的压差为第三功率开关管MND1的阈值电压，第二稳压电路22的输出电压具体值可以是第二功率开关管Q1的驱动电压加上第三功率开关管MND1的阈值电压。A节点为PWM调制信号，通过其占空比信息控制第二功率开关管Q1的占空比。
当A节点电压为高电平时，第三驱动器DRV3输出也是高电平，其高电平电压等于第三驱动器DRV3的供电电压(即第二稳压电路22的输出电压)，采用第三功率开关管MND1驱动第二功率开关管Q1时，存在一个阈值损失，第三功率开关管MND1的源极电压最高只能达到第三功率开关管MND1的栅极电压减去第三功率开关管MND1的阈值电压，当第二稳压电路22的输出电压为第二功率开关管Q1的栅极驱动电压加上第三功率开关管MND1的阈值电压时，第二功率开关管Q1栅极输入的高电平可以达到所需的驱动电压。
当A节点电压为低电平时，经过反相电路231后变为高电平，第四驱动器DRV4的输出也为高电平，控制第四功率开关管MND2导通，此时输入至第二功率开关管Q1的电平信号为低电平，因此，根据设计，可实现第二功率开关管Q1的栅极电压的高电平为5V，低电平为0V。
可以理解的是，5V只是一个举例说明，为了取得更高效率，实际设计时可能可以取更高的电压，即第二稳压电路22的输出电压大于或者等于第二功率开关管Q1的栅极驱动电压和第三功率开关管MND1的阈值电压之和。
例如假设第二功率开关管Q1的栅极驱动电压为5.2V，如果第三功率开关管MND1的阈值电压为0.7V，则第二稳压电路22的输出电压可以设计为5.2V+0.7V＝5.9V。
或者，当第二功率开关管Q1的栅极耐压值偏低时，可以根据实际情况，将5V设计为4.8V，如果第三功率开关管MND1的阈值电压为0.7V，则第二稳压电路22的输出电压的电压可以设计为4.8V+0.7V＝5.5V。
其中，第四驱动器DRV4的电源可由低压LDO稳压器输出，例如由第二LDO稳压器U1提供，第四驱动器DRV4的电源端还可连接至第一功率开关管S1的第一端，并由驱动电源的电压VIN供电，具体供电来源不限。
其中，第二稳压电路22可根据需求选择对应的稳压器、稳压芯片等结构，可选地，如图3所示，第二稳压电路22包括第二LDO稳压器U1和第二电容C2；
第二LDO稳压器U1的电源输出端与第二电容C2的第一端共接构成第二稳压电路22的电源输出端，第二电容C2的第二端接地。
第二LDO稳压器U1的电源输入端可与第二驱动器DRV2的电源输入端连接，或者与电源转换单元10的电源输入端连接，还可与其他电源输入端连接，具体电源输入方式不限，第二LDO稳压器U1稳压输出第二功率开关管Q1所需的栅极驱动电压和第三功率开关管MND1的阈值电压的总电压，第二电容C2用于滤波。
反相电路231可采用逻辑门、开关电路等结构，为了简化直流转换电路以及驱动芯片的整体架构，可选地，反相电路231包括反相器inva，反相器inva的输入端和输出端分别构成反相电路231的输入端和输出端，并对输入的高低电平进行反相处理后输出至第四驱动器DRV4。
可以理解的是，第四驱动器DRV4的输出电压为控制第四功率开关管MND2通断，当第四功率开关管MND2导通时，第四功率开关管MND2输出0V的低电平信号至第二功率开关管Q1，因此，对于第四功率开关管MND2而言，无电压要求，因此，第四驱动器DRV4的工作电源在保证大于第四功率开关管MND2的阈值电压即可，因此，其第四驱动器DRV4的电源端可与第一稳压电路30、第二稳压电路22、电源转换单元10的电源输入端或者其他电源输入端中的任一电源端连接均可满足驱动需求，即对于第四驱动器DRV4的电源端连接方式和供电来源不限。
第一驱动器DRV1、第三驱动器DRV3和第四驱动器DRV4可根据需求选择对应的驱动开关、驱动芯片等结构，可选地，如图4所示，第一驱动器DRV1、第三驱动器DRV3和第四驱动器DRV4均包括第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3和第四NMOS管MN4；
第一PMOS管MP1的源极、第二PMOS管MP2的源极、第三PMOS管MP3的源极和第四PMOS管MP4的源极共接构成各驱动器的电源端，第一NMOS管MN1的源极、第二NMOS管MN2的源极、第三NMOS管MN3的源极和第四NMOS管MN4的源极接地，第一PMOS管MP1的栅极和第一NMOS管MN1的栅极共接构成各驱动器的信号输入端，第一PMOS管MP1的漏极、第一NMOS管MN1的漏极、第二PMOS管MP2的栅极和第二NMOS管MN2的栅极共接，第二PMOS管MP2的漏极、第二NMOS管MN2的漏极、第三PMOS管MP3的栅极和第三NMOS管MN3的栅极共接，第三PMOS管MP3的漏极、第三NMOS管MN3的漏极、第四PMOS管MP4的栅极和第四NMOS管MN4的栅极共接，第四PMOS管MP4的漏极和第四NMOS管MN4的漏极共接构成各驱动器的信号输出端。
其中，第一PMOS管MP1和第一NMOS管MN1构成第一反相单元，第二PMOS管MP2和第二NMOS管MN2构成第二反相单元，第三PMOS管MP3和第三NMOS管MN3构成第三反相单元，第四PMOS管MP4和第四NMOS管MN4构成第四反相单元。
如图4所示，V1为各驱动器所接收到的电源信号，根据电源输入来源不同，各驱动器的电源信号的电压大小不同。
B表示各驱动器所接收到的PWM调制信号，当驱动器为第一驱动器DRV1时，B表示控制器21输出至第一驱动器DRV1的PWM调制信号，当驱动器为第三驱动器DRV3时，B表示控制器21输出至第二驱动器DRV2内的第三驱动器DRV3的PWM调制信号，即A节点的PWM调制信号，当驱动器为第四驱动器DRV4时，B表示反相电路231输出至第四驱动器DRV4的PWM调制信号。
GM为各驱动器输出的栅极电压，当驱动器为第一驱动器DRV1时，GM为第一驱动器DRV1输出至第一功率开关管S1的栅极电压，当驱动器为第三驱动器DRV3时，GM为第三驱动器DRV3输出至第三功率开关管MND1的栅极电压，当驱动器为第四驱动器DRV4时，GM为第四驱动器DRV4输出至第四功率开关管MND2的栅极电压。
当B点为高电平信号时，第一NMOS管MN1导通，输出低电平信号至第二PMOS管MP2和第二NMOS管MN2，第二PMOS管MP2导通，并输出高电平信号至第三PMOS管MP3和第三NMOS管MN3，第三NMOS管MN3导通，输出低电平信号至第四PMOS管MP4和第四NMOS管MN4，第四PMOS管MP4导通，并输出高电平信号至对应驱动器的输出端。
以及当B点为低电平信号时，第一PMOS管MP1导通，输出高电平信号至第二PMOS管MP2和第二NMOS管MN2，第二NMOS管MN2导通，并输出低电平信号至第三PMOS管MP3和第三NMOS管MN3，第三PMOS管MP3导通，输出高电平信号至第四PMOS管MP4和第四NMOS管MN4，第四NMOS管MN4导通，并输出低电平信号至对应驱动器的输出端。
其中，为了提高驱动能力，可选地，第一PMOS管MP1至第四PMOS管MP4中，前一级的PMOS管的宽长比小于后一级的PMOS的宽长比，第一NMOS管MN1至第四NMOS管MN4中，前一级的NMOS管的宽长比小于后一级的NMOS的宽长比。
本实施例中，第一PMOS管MP1至第四PMOS管MP4的宽长比逐步增大，第一NMOS管MN1至第四NMOS管MN4的宽长比逐步增大，即第一级反相单元的尺寸至第四级反相单元的尺寸逐步增加，MOS管的宽长比越大，驱动电流越大，驱动器的驱动能力越强，提高输出至对应功率开关管的驱动能力。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的直流转换电路由电源转换单元10、驱动控制电路20和第一稳压电路30，控制器21通过第一驱动器DRV1和第二驱动器DRV2驱动第一功率开关管S1和第二功率开关管Q1交替导通，实现升降压转换或者恒压控制，并输出工作电源至对应负载，同时，第二驱动器DRV2由直流转换电路的电源输入端输入的驱动电源供电，第一稳压电路30则为其他负载供电，第二驱动器DRV2不受第一稳压电路30的输出电源的影响，第二驱动器DRV2的栅极由驱动电源的大电压供电，从而防止第二功率开关管Q1的导通电阻增加，提高能量效率。
本申请还提出一种直流转换装置，该直流转换装置包括直流转换电路，该直流转换电路的具体结构参照上述实施例，由于本直流转换装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流转换电路，其特征在于，包括：
电源转换单元，所述电源转换单元包括第一功率开关管、第二功率开关管、电感和第一电容，所述第一功率开关管的第一端构成所述电源转换单元的电源输入端并用于输入驱动电源，所述第一功率开关管的第二端、所述第二功率开关管的第一端和所述电感的第一端连接，所述电感的第二端与所述第一电容的第一端连接构成所述电源转换单元的电源输出端，所述第二功率开关管的第二端和所述第一电容的第二端接地；
驱动控制电路，所述驱动控制电路包括控制器、第一驱动器和第二驱动器，所述控制器通过第一驱动器连接所述第一功率开关管的控制端以及通过所述第二驱动器连接所述第二功率开关管的控制端，所述第二驱动器的电源端与所述第一功率开关管的第一端连接，所述控制器还与所述电源转换单元的电源输出端连接；
第一稳压电路，所述第一稳压电路的电源输出端与负载的电源端连接。
2.如权利要求1所述的直流转换电路，其特征在于，所述第二驱动器包括：
第二稳压电路；
输出切换电路，包括第三驱动器、第四驱动器、第三功率开关管、第四功率开关管和反相电路，所述第三驱动器的信号输入端和所述反相电路的输入端共接构成所述第二驱动器的控制端，所述第三驱动器的信号输出端与所述第三功率开关管的控制端连接，所述反相电路的输出端与所述的第四驱动器的信号输入端连接，所述第四驱动器的信号输出端与所述第四功率开关管的控制端连接，所述第三功率开关管的第一端构成所述第二驱动器的电源端，所述第三功率开关管的第二端和所述第四功率开关管的第一端共接构成所述第二驱动器的信号输出端，所述第四功率开关管的第二端接地，所述第三驱动器的电源端与所述第二稳压电路的电源输出端连接。
3.如权利要求2所述的直流转换电路，其特征在于，所述第一稳压电路包括第一LDO稳压器；
所述第二稳压电路包括第二LDO稳压器和第二电容；
所述第二LDO稳压器的电源输出端与所述第二电容的第一端共接构成所述第二稳压电路的电源输出端，所述第二电容的第二端接地。
4.如权利要求2所述的直流转换电路，其特征在于，所述反相电路包括反相器。
5.如权利要求2所述的直流转换电路，其特征在于，所述第二功率开关管、所述第三功率开关管和所述第四功率开关管为NMOS管。
6.如权利要求2所述的直流转换电路，其特征在于，所述第二稳压电路的输出电压大于或者等于所述第二功率开关管的栅极驱动电压和所述第三功率开关管的阈值电压之和。
7.如权利要求3所述的直流转换电路，其特征在于，所述第一驱动器、所述第三驱动器和所述第四驱动器均包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管；
所述第一PMOS管的源极、所述第二PMOS管的源极、所述第三PMOS管的源极和所述第四PMOS管的源极共接构成各驱动器的电源端，所述第一NMOS管的源极、所述第二NMOS管的源极、所述第三NMOS管的源极和所述第四NMOS管的源极接地，所述第一PMOS管的栅极和所述第一NMOS管的栅极共接构成各驱动器的信号输入端，所述第一PMOS管的漏极、所述第一NMOS管的漏极、所述第二PMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极共接，所述第二PMOS管的漏极、所述第二NMOS管的漏极、所述第三PMOS管的栅极和所述第三NMOS管的栅极共接，所述第三PMOS管的漏极、所述第三NMOS管的漏极、所述第四PMOS管的栅极和所述第四NMOS管的栅极共接，所述第四PMOS管的漏极和所述第四NMOS管的漏极共接构成各驱动器的信号输出端。
8.如权利要求7所述的直流转换电路，其特征在于，所述第一PMOS管至所述第四PMOS管中，前一级的PMOS管的宽长比小于后一级的PMOS的宽长比，所述第一NMOS管至所述第四NMOS管中，前一级的NMOS管的宽长比小于后一级的NMOS的宽长比。
9.如权利要求2所述的直流转换电路，其特征在于，所述第一功率开关管、所述第二功率开关管、所述驱动控制电路和所述第一稳压电路集成于驱动芯片内，所述第一电容和所述电感设置于所述驱动芯片外并通过信号线与所述驱动芯片对应的引脚连接。
10.一种直流转换装置，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的直流转换电路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117544149A (zh) * 2023-12-27 2024-02-09 西安航天民芯科技有限公司 一种负载开关电路

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