CN203406784U - Dc-dc降压电路和dc-dc电源 - Google Patents

Dc-dc降压电路和dc-dc电源 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开一种DC-DC降压电路和DC-DC电源，其中DC-DC降压电路包括电源输入端、电源输出端、降压控制模块和外部线性稳压模块。本实用新型的DC-DC降压电路，在现有的DC-DC降压电路的基础上增加了外部线性稳压模块，通过外部线性稳压模块将降压控制模块输出的负载供电电压转换为芯片工作电压，并利用该芯片工作电压给降压控制芯片供电，以代替降压控制芯片的内部LDO供电，且利用输出的负载供电电压进行电压转换，降低了降压控制芯片的功耗，从而提高了DC-DC降压电路的电压转换效率，而且降低了降压控制芯片的工作温度，有效提高DC-DC降压电路的工作可靠性。

Description

DC-DC降压电路和DC-DC电源
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种DC-DC降压电路和DC-DC电源。
背景技术
DC-DC（Direct Current-Direct Current，直流-直流）降压电路是将输入的高直流电压（如12V）转换为低直流电压（如5V）输出，DC-DC降压电路中的降压控制芯片通常是利用其内部的LDO（Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器）将输入的高直流电压转换为降压控制芯片工作所需的工作电压，例如，降压控制芯片将12V的输入电压转换为3.3V的工作电压，以给降压控制芯片内部的逻辑和驱动部分供电，即给降压控制芯片供电。降压控制芯片通过其内部的LDO将12V的输入电压转换为3.3V的工作电压来供电，如此降压控制芯片的内部损耗的功率较大，导致DC-DC降压电路的电压转换效率不高，而且由于降压控制芯片本身的功耗大，而使得降压控制芯片在工作过程中发热的速度较快，降压控制芯片的工作温度容易升高，从而影响DC-DC降压电路工作的可靠性。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种DC-DC降压电路和DC-DC电源，旨在提高DC-DC降压电路的电压转换效率和工作可靠性。
为了达到上述目的，本实用新型提出一种DC-DC降压电路，该DC-DC降压电路包括用于输入电源电压的电源输入端、用于输出负载供电电压的电源输出端和用于将所述电源电压转换为所述负载供电电压的降压控制模块，所述降压控制模块包括降压控制芯片，所述DC-DC降压电路还包括用于将所述负载供电电压转换为芯片工作电压、并为所述降压控制芯片供电的外部线性稳压模块；
所述降压控制模块的输入端与所述电源输入端连接，所述降压控制模块的输出端与所述电源输出端连接；所述外部线性稳压模块的输入端与所述电源输出端连接，所述外部线性稳压模块的输出端与所述降压控制模块的偏置电源供电端连接。
优选地，所述外部线性稳压模块包括三极管、稳压管、第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端与所述电源输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述三极管的集电极连接，且与所述第二电阻的一端连接；所述第二电阻的另一端与所述三极管的基极连接，且与所述稳压管的阴极连接；所述稳压管的阳极接地，所述三极管的发射极与所述降压控制芯片的偏置电源脚连接。
优选地，所述外部线性稳压模块还包括第一电容；所述第一电容的一端与所述第一电阻和所述第二电阻的公共端连接，所述第一电容的另一端与所述稳压管的阴极连接。
优选地，所述DC-DC降压电路还包括用于采样所述负载供电电压并反馈给所述降压控制模块的输出反馈模块；所述输出反馈模块的输入端与所述降压控制模块的输出端连接，所述输出反馈模块的输出端与所述降压控制模块的反馈端连接。
优选地，所述输出反馈模块包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻的一端与所述降压控制芯片的功率切换输出脚连接，所述第三电阻的另一端与所述降压控制芯片的反馈输入脚连接，且经由所述第四电阻接地。
优选地，所述输出反馈模块还包括第五电阻和第六电阻；所述第四电阻经由所述第五电阻接地，所述第六电阻的一端与所述第三电阻和第四电阻的公共端连接，所述第六电阻的另一端与所述降压控制芯片的反馈输入脚连接。
优选地，所述DC-DC降压电路还包括用于对所述电源电压进行滤波处理的输入滤波模块和用于对所述负载供电电压进行滤波处理的输出滤波模块；所述输入滤波模块连接于所述电源输入端和所述降压控制模块的输入端之间，所述输出滤波模块连接于所述降压控制模块的输出端和所述电源输出端之间。
优选地，所述输入滤波模块包括第二电容和第三电容；所述第二电容的一端与所述电源输入端连接，且与所述降压控制芯片的电源输入脚连接，所述第二电容的另一端接地，所述第三电容与所述第二电容并联。
优选地，所述输出滤波模块包括第四电容、第五电容和第六电容；所述第四电容的一端与所述降压控制芯片的功率切换输出脚连接，且与所述电源输出端连接，所述第四电容的另一端接地，所述第五电容、所述第六电容均与所述第四电容并联。
本实用新型还提出一种DC-DC电源，该DC-DC电源包括DC-DC降压电路，该DC-DC降压电路包括用于输入电源电压的电源输入端、用于输出负载供电电压的电源输出端和用于将所述电源电压转换为所述负载供电电压的降压控制模块，所述降压控制模块包括降压控制芯片，所述DC-DC降压电路还包括用于将所述负载供电电压转换为芯片工作电压、并为所述降压控制芯片供电的外部线性稳压模块；
所述降压控制模块的输入端与所述电源输入端连接，所述降压控制模块的输出端与所述电源输出端连接；所述外部线性稳压模块的输入端与所述电源输出端连接，所述外部线性稳压模块的输出端与所述降压控制模块的偏置电源供电端连接。
本实用新型提出的DC-DC降压电路，在现有的DC-DC降压电路的基础上增加了外部线性稳压模块，通过外部线性稳压模块将降压控制模块输出的负载供电电压转换为芯片工作电压，并利用该芯片工作电压给降压控制芯片供电，以代替降压控制芯片的内部LDO供电，且利用输出的负载供电电压进行电压转换，降低了降压控制芯片的功耗，从而提高了DC-DC降压电路的电压转换效率，而且降低了降压控制芯片的工作温度，有效提高DC-DC降压电路的工作可靠性。同时，本实用新型还具有电路结构简单，易于实现，稳定性好，成本低的优点。
附图说明
图1为本实用新型DC-DC降压电路较佳实施例的原理框图；
图2为本实用新型DC-DC降压电路较佳实施例的电路结构示意图。
本实用新型的目的、功能特点及优点的实现，将结合实施例，并参照附图作进一步说明。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提出一种DC-DC降压电路。
参照图1，图1为本实用新型DC-DC降压电路较佳实施例的原理框图。
本实用新型较佳实施例中，DC-DC降压电路包括电源输入端VIN、电源输出端VOUT、降压控制模块10和外部线性稳压模块20。
降压控制模块10的输入端与电源输入端VIN连接，降压控制模块10的输出端与电源输出端VOUT连接；外部线性稳压模块20的输入端与电源输出端VOUT连接，外部线性稳压模块20的输出端与降压控制模块10的偏置电源供电端连接。
在本实施例中，电源输入端VIN用于输入电源电压，电源输出端VOUT用于输出负载供电电压，降压控制模块10包括降压控制芯片，降压控制模块10将电源输入端VIN输入的电源电压转换为负载供电电压，并通过电源输出端VOUT输出该负载供电电压，以给需要该负载供电电压供电的负载提供工作电压。同时，在降压控制模块10输出芯片工作电压后，外部线性稳压模块20将负载供电电压转换为芯片工作电压给降压控制芯片供电，从而当DC-DC降压电路刚上电，还未输出芯片工作电压之前，降压控制芯片通过其内部的LDO对输入的电源电压进行转换并输出工作电压给降压控制芯片供电；当有输出芯片工作电压之后，利用该芯片工作电压代替降压控制芯片的内部LDO输出的工作电压给降压控制芯片供电。
相对于现有技术，本实用新型的DC-DC降压电路增加了外部线性稳压模块20，通过外部线性稳压模块20将降压控制模块10输出的负载供电电压转换为芯片工作电压，并利用该芯片工作电压给降压控制芯片供电，以代替降压控制芯片的内部LDO供电，且利用输出的负载供电电压进行电压转换，降低了降压控制芯片的功耗，从而提高了DC-DC降压电路的电压转换效率，而且降低了降压控制芯片的工作温度，有效提高DC-DC降压电路的工作可靠性。
本实施例中，DC-DC降压电路还包括输入滤波模块30、输出反馈模块40和输出滤波模块50。
输出反馈模块40的输入端与降压控制模块10的输出端连接，输出反馈模块40的输出端与降压控制模块10的反馈端连接，输入滤波模块30连接于电源输入端VIN和降压控制模块10的输入端之间，输出滤波模块50连接于降压控制模块10的输出端和电源输出端VOUT之间。
在本实施例中，输入滤波模块30用于对从电源输入端VIN输入的电源电压进行滤波处理，以滤除电源电压中的纹波信号。输出反馈模块40用于采样降压控制模块10输出的负载供电电压，并反馈给降压控制模块10，以便降压控制模块10根据反馈结果适应调整负载供电电压的输出，以确保负载供电电压能够稳定输出。输出滤波模块50用于对降压控制模块10输出的负载供电电压进行滤波处理，滤除负载供电电压的纹波信号后，从电源输出端VOUT输出稳定的负载供电电压。
一并参照图1和图2，其中图2为本实用新型DC-DC降压电路较佳实施例的电路结构示意图。
本实施例中，外部线性稳压模块20包括三极管Q1、稳压管D1、第一电阻R1和第二电阻R2，三极管Q1为NPN三极管；第一电阻R1的一端与电源输出端VOUT连接，第一电阻R1的另一端与三极管Q1的集电极连接，且与第二电阻R2的一端连接；第二电阻R2的另一端与三极管Q1的基极连接，且与稳压管D1的阴极连接；稳压管D1的阳极接地，三极管Q1的发射极与降压控制芯片U1的偏置电源脚VCC连接。
具体地，外部线性稳压模块20还包括第一电容C1；第一电容C1的一端与第一电阻R1和第二电阻R2的公共端连接，第一电容C1的另一端与稳压管D1的阴极连接。
本实施例中，输出反馈模块40包括第三电阻R3和第四电阻R4；第三电阻R3的一端与降压控制芯片U1的功率切换输出脚SW连接，第三电阻R3的另一端与降压控制芯片U1的反馈输入脚FB连接，且经由第四电阻R4接地。
第三电阻R3和第四电阻R4作为电压采样电阻，采样所输出的负载供电电压，并对所输出的负载供电电压进行分压，以反馈给降压控制芯片U1，本实施例根据实际情况，可以适当的选取第三电阻R3和第四电阻R4的阻值，或者适当的增加电压采样电阻的个数对负载供电电压进行分压。
具体地，本实施例的输出反馈模块40还包括第五电阻R5和第六电阻R6；第四电阻R4经由第五电阻R5接地，本实施例增加第五电阻R5作为电压采样电阻，与第三电阻R3、第四电阻R4串联后对载供电电压进行分压；第六电阻R6的一端与第三电阻R3和第四电阻R4的公共端连接，第六电阻R6的另一端与降压控制芯片U1的反馈输入脚FB连接，第六电阻R6作为降压控制芯片U1的反馈输入脚FB上的限流电阻，起保护降压控制芯片U1的作用。
本实施例中，输入滤波模块30包括第二电容C2和第三电容C3；第二电容C2的一端与电源输入端VIN连接，且与降压控制芯片U1的电源输入脚IN连接，第二电容C2的另一端接地，第三电容C3与第二电容C2并联，第二电容C2和第三电容C3作为电电源输入端VIN输入的源电压的去耦滤波电容。
本实施例中，输出滤波模块50包括第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6；第四电容C4的一端与降压控制芯片U1的功率切换输出脚SW连接，且与电源输出端VOUT连接，第四电容C4的另一端接地，第五电容C5、第六电容C6均与第四电容C4并联，第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6作为电源输出端VOUT输出的负载供电电压的去耦滤波电容。
本实用新型DC-DC降压电路的工作原理具体描述如下：
本实用新型实施例以从电源输入端VIN输入的电源电压为12V，从电源输出端VOUT输出的负载供电电压为5V，降压控制芯片U1的内部LDO输出的工作电压为3.3V为例进行说明。由于降压控制芯片U1上电后所需的工作电压为3.3V，因此外部线性稳压模块20输出的芯片工作电压要稍微高于3.3V，即芯片工作电压为大于3.3V且小于5V之间的电压值，且该电压值要适合降压控制芯片U1工作所需的工作电压，本实用新型实施例优选地将芯片工作电压设定为3.35V，即通过外部线性稳压模块20将5V的负载供电电压转换为3.35V，给降压控制芯片U1供电。
在本实施例中，稳压管D1的稳压值为3.9V，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相等，5V的负载供电电压经过第一电阻R1、第二电阻R2和稳压管D1分压，由于稳压管D1的稳压值UD=3.9V，因此UR1=UR2=（5V-3.9V）/2=0.55V，其中UR1为第一电阻R1两端的电压，UR2为第二电阻R2两端的电压，从而三极管Q1的基极上的电压为3.9V，三极管Q1的集电极、基极之间的电压差为0.55V，即三极管Q1的基极、发射极之间的电压差为0.55V，因此三极管Q1的发射极上的电压Ue=3.9V-0.55V=3.35V，输出到降压控制芯片U1的偏置电源脚VCC上的电压为3.35V，此时由于3.35V大于降压控制芯片U1的内部LDO输出的3.3V，因此降压控制芯片U1的供电由外部线性稳压模块20输出的3.35V提供，降压控制芯片U1的内部LDO停止输出3.3V工作电压，不再给降压控制芯片U1供电。
当由降压控制芯片U1的内部LDO将12V转换为3.3V给降压控制芯片U1供电时，降压控制芯片U1损耗的功率P=（12-3.3）*I=8.7*I，其中I为降压控制芯片U1的工作电流；当由外部线性稳压模块20将5V转换为3.35V给降压控制芯片U1供电时，降压控制芯片U1损耗的功率P=（5-3.35）*I=1.65*I，其中I为降压控制芯片U1的工作电流。由此可知，由外部线性稳压模块20供电相对于由降压控制芯片U1的内部LDO供电，降压控制芯片U1的功耗较小。而且，由（8.7*I-1.65*I）/（12*I）*100%=58.75%可知，由外部线性稳压模块20给降压控制芯片U1供电，降压控制芯片U1损耗的功率降低58.75%，从而能够有效地提高DC-DC降压电路的电压转换效率。经试验证明，改由外部线性稳压模块20给降压控制芯片U1供电后，在轻载情况下，对于改善DC-DC降压电路的电压转换效率尤为明显。
需要说明的是，这里仅仅给出本实用新型一具体实施例，本实用新型实施例并不限制于此，根据电源输入端VIN输入的电源电压，降压控制芯片U1的特性，适当的选取第一电阻R1、第二电阻R2的阻值，以及稳压管D1的稳压值，以提供适合降压控制芯片U1工作所需的工作电压。
本实用新型还提出一种DC-DC电源，该DC-DC电源包括DC-DC降压电路，该DC-DC降压电路的结构、工作原理以及所带来的有益效果均可参照上述实施例，此处不再赘述。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种DC-DC降压电路，包括用于输入电源电压的电源输入端、用于输出负载供电电压的电源输出端和用于将所述电源电压转换为所述负载供电电压的降压控制模块，所述降压控制模块包括降压控制芯片，其特征在于，所述DC-DC降压电路还包括用于将所述负载供电电压转换为芯片工作电压、并为所述降压控制芯片供电的外部线性稳压模块；
所述降压控制模块的输入端与所述电源输入端连接，所述降压控制模块的输出端与所述电源输出端连接；所述外部线性稳压模块的输入端与所述电源输出端连接，所述外部线性稳压模块的输出端与所述降压控制模块的偏置电源供电端连接。
2.如权利要求1所述的DC-DC降压电路，其特征在于，所述外部线性稳压模块包括三极管、稳压管、第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端与所述电源输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述三极管的集电极连接，且与所述第二电阻的一端连接；所述第二电阻的另一端与所述三极管的基极连接，且与所述稳压管的阴极连接；所述稳压管的阳极接地，所述三极管的发射极与所述降压控制芯片的偏置电源脚连接。
3.如权利要求2所述的DC-DC降压电路，其特征在于，所述外部线性稳压模块还包括第一电容；所述第一电容的一端与所述第一电阻和所述第二电阻的公共端连接，所述第一电容的另一端与所述稳压管的阴极连接。
4.如权利要求1所述的DC-DC降压电路，其特征在于，所述DC-DC降压电路还包括用于采样所述负载供电电压并反馈给所述降压控制模块的输出反馈模块；所述输出反馈模块的输入端与所述降压控制模块的输出端连接，所述输出反馈模块的输出端与所述降压控制模块的反馈端连接。
5.如权利要求4所述的DC-DC降压电路，其特征在于，所述输出反馈模块包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻的一端与所述降压控制芯片的功率切换输出脚连接，所述第三电阻的另一端与所述降压控制芯片的反馈输入脚连接，且经由所述第四电阻接地。
6.如权利要求5所述的DC-DC降压电路，其特征在于，所述输出反馈模块还包括第五电阻和第六电阻；所述第四电阻经由所述第五电阻接地，所述第六电阻的一端与所述第三电阻和第四电阻的公共端连接，所述第六电阻的另一端与所述降压控制芯片的反馈输入脚连接。
7.如权利要求1所述的DC-DC降压电路，其特征在于，所述DC-DC降压电路还包括用于对所述电源电压进行滤波处理的输入滤波模块和用于对所述负载供电电压进行滤波处理的输出滤波模块；所述输入滤波模块连接于所述电源输入端和所述降压控制模块的输入端之间，所述输出滤波模块连接于所述降压控制模块的输出端和所述电源输出端之间。
8.如权利要求7所述的DC-DC降压电路，其特征在于，所述输入滤波模块包括第二电容和第三电容；所述第二电容的一端与所述电源输入端连接，且与所述降压控制芯片的电源输入脚连接，所述第二电容的另一端接地，所述第三电容与所述第二电容并联。
9.如权利要求7或8所述的DC-DC降压电路，其特征在于，所述输出滤波模块包括第四电容、第五电容和第六电容；所述第四电容的一端与所述降压控制芯片的功率切换输出脚连接，且与所述电源输出端连接，所述第四电容的另一端接地，所述第五电容、所述第六电容均与所述第四电容并联。
10.一种DC-DC电源，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的DC-DC降压电路。
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