CN205029561U - 一种用于实现dc-dc升降压平滑切换的拓扑电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于实现DC-DC升降压平滑切换的拓扑电路，包括第一MOS管Q1，其源极端与电压输入端连接，其漏极端依次通过第一电阻以及第二二极管D2连接到电压输出端；电压输出端设置有输出滤波电容以及反馈分压电阻；还包括误差放大器，其负极输入端与所述反馈分压电阻连接，其正极输入端与基准电压连接，其输出端与降压脉宽调制器以及升压脉宽调制器的负极输入端连接；降压脉宽调制器的输出端通过降压控制逻辑门电路与第一MOS管Q1的栅极端连接，升压脉宽调制器的输出端通过升压控制逻辑门电路与第二MOS管Q2的栅极连接。本实用新型采用双管方案，共用一个误差放大器和相位补偿电路，可以稳定的升压和降压功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于实现DC-DC升降压平滑切换的拓扑电路。
背景技术
目前，DC-DC升降压电路主要有两方案：单管升-降压电路，开关MOS管是高端驱动，因此可工作在升-降压两种工作状态，但是输出电压与输入电压方向相反，使用受到很大的限制。双管升-降压电路，开关MOS管同时具有高、低端驱动，优点是输出电压与输入电压方向相同，使用方便，缺点是存在升-降压两种工作状态相互切换的问题，容易产生工作状态切换不稳定问题。
实用新型内容
本实用新型目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种用于实现DC-DC升降压平滑切换的拓扑电路。
本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：一种用于实现DC-DC升降压平滑切换的拓扑电路，包括第一MOS管Q1，其源极端与电压输入端连接，其漏极端依次通过第一电阻以及第二二极管D2连接到电压输出端；所述电压输出端设置有输出滤波电容以及反馈分压电阻；还包括误差放大器，其负极输入端与所述反馈分压电阻连接，其正极输入端与基准电压连接，其输出端分别与降压脉宽调制器以及升压脉宽调制器的负极输入端连接；所述降压脉宽调制器的输出端通过降压控制逻辑门电路与所述第一MOS管Q1的栅极端连接，所述升压脉宽调制器的输出端通过升压控制逻辑门电路与第二MOS管Q2的栅极连接；所述第二MOS管Q2的源极与接地端连接，其漏极连接到所述第一电阻和第二二极管D2的连接点；其中，所述误差放大器的输出端设置有相位补偿电路。
进一步的，所述误差放大器的输出端与所述升压脉宽调制器的负极输入端之间设置有电压平移电路。
进一步的，还包括第一二极管D1，其阳极端接地，阴极端连接到所述第一MOS管Q1的漏极端。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种简单的实现升-降压的拓扑电路，它采用双管方案，升-降压共用一个误差放大器和相位补偿电路，但有各自独立的脉宽调制比较器和功率管逻辑控制电路，可以稳定的升压和降压功能，以及升-降压的平滑切滑，而无需复杂的逻辑判断及控制。
附图说明
图1为本实用新型的第一结构原理图。
图2为本实用新型的降压脉宽调制器和升压脉宽调制器的斜坡波形示意图。
图3为图1中的误差放大器、降压脉宽调制器和升压脉宽调制器的电压范围示意图。
图4为本实用新型的第二结构原理图。
图5为图2中的误差放大器、降压脉宽调制器和升压脉宽调制器的电压范围示意图。
具体实施方式
图1所示，涉及一种用于实现DC-DC升降压平滑切换的拓扑电路，包括第一MOS管Q1，其源极端与电压输入端连接，其漏极端依次通过第一电阻L以及第二二极管D2连接到电压输出端；所述电压输出端设置有输出滤波电容C以及反馈分压电阻单元；还包括误差放大器5，其负极输入端与所述反馈分压电阻单元连接，其正极输入端与基准电压连接，其输出端A分别与降压脉宽调制器3以及升压脉宽调制器4的负极输入端连接；所述降压脉宽调制器3的输出端通过降压控制逻辑门电路1与所述第一MOS管Q1的栅极端连接，所述升压脉宽调制器4的输出端通过升压控制逻辑门电路2与第二MOS管Q2的栅极连接；所述第二MOS管Q2的源极与接地端连接，其漏极连接到所述第一电阻L和第二二极管D2的连接点；其中，所述误差放大器5的输出端设置有相位补偿电路6。
上述电路中，还包括第一二极管D1，其阳极端接地，阴极端连接到所述第一MOS管Q1的漏极端。
图1中，第一MOS管Q1，第一二极管D1，第一电阻L，反馈分压电阻单元，输出滤波电容C，误差放大器5，相位补偿电路6，降压脉宽调制器3，降压控制逻辑门电路1等组成完整的DC-DC降压电路，由第一电阻L，第二MOS管Q2，第二二极管D2，反馈分压电阻单元，输出滤波电容C，误差放大器5，相位补偿电路6，升压脉宽调制器4，升压控制逻辑门电路2等组成完整的DC-DC升压电路。以上的降压电路和升压电路都是常规结构，采用电压模式或电流模式均可。并且反馈分压电阻单元，输出滤波电容，误差放大器，相位补偿等部分可以共用，这样可以最大限度地减小失配，以使输出电压保持很高的线性调整率。
图2中，B端和C端分别是降压脉宽调制器和升压脉宽调制器的斜坡波形，D和E分别是时钟脉冲信号，其中D和E可以完全相同，但要求B，C，D，E的波形满足图2所示的条件：即C的电压的最低点必须要高于B电压的最高点，并且D，E与之同步，在斜坡波形的最低电压时，D，E时钟脉冲发生。
图3中，虚线表示误差放大器的A点电压，要求A点电压摆幅完全含盖B、C电压的最低点及电高点范围。
本电路工作时，如果某时刻输出电压低于理论要求的目标值，则A点电压会升高，如果A电压仍处于波形B的范围内，则Q2处于关闭状态，此时DC-DC处于降压模式中，并且随着A点电压的升高，占空比增大，相应的输出电压也升高，如果降压模式能够使输出电压达到目标值，则A点电压稳定住，并使输出电压稳定在目标值上。如果A点电压升高到高于B的范围，即降压模式占空比达到100％输出电压仍低于目标值，则Q1处于常开启状态，A点电压继续升高并进入C波形范围之内，并使DC-DC处于升压模式状态中，使输出电压达到目标值。
反之，如果某时刻输出电压高于理论要求的目标值，则A点电压会下降，并最终稳定在B与C所含盖的范围内的某点，使输出电压保持在目标值稳定。
图4是对本实用新型方案的另一种变形，在所述误差放大器的输出端与所述升压脉宽调制器的负极输入端之间设置有电压平移电路5。
该方案中，输出电压A通过电压平移，产生一个电压F，则这样就并不要求B、C波形必须满足C的电压的最低点必须要高于B电压的最高点这一条。参见图5，只需要保证A点电压达到B的理论最高点时，F点电压仍不高于C的最低点，这样即可保证电路整体只会工作于一种模式而不会引起工作混乱。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于实现DC-DC升降压平滑切换的拓扑电路，其特征在于，包括第一MOS管Q1，其源极端与电压输入端连接，其漏极端依次通过第一电阻以及第二二极管D2连接到电压输出端；所述电压输出端设置有输出滤波电容以及反馈分压电阻；还包括误差放大器，其负极输入端与所述反馈分压电阻连接，其正极输入端与基准电压连接，其输出端分别与降压脉宽调制器以及升压脉宽调制器的负极输入端连接；所述降压脉宽调制器的输出端通过降压控制逻辑门电路与所述第一MOS管Q1的栅极端连接，所述升压脉宽调制器的输出端通过升压控制逻辑门电路与第二MOS管Q2的栅极连接；所述第二MOS管Q2的源极与接地端连接，其漏极连接到所述第一电阻和第二二极管D2的连接点；其中，所述误差放大器的输出端设置有相位补偿电路。
2.如权利要求1所述的一种用于实现DC-DC升降压平滑切换的拓扑电路，其特征在于，所述误差放大器的输出端与所述升压脉宽调制器的负极输入端之间设置有电压平移电路。
3.如权利要求1或2所述的一种用于实现DC-DC升降压平滑切换的拓扑电路，其特征在于，还包括第一二极管D1，其阳极端接地，阴极端连接到所述第一MOS管Q1的漏极端。
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|---|---|---|---|---|
| CN106100335A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-11-09 | 北京飞跃新能科技有限公司 | 电压变换的方法及装置 |
| CN108736717A (zh) * | 2017-04-18 | 2018-11-02 | 纬创资通股份有限公司 | 可调供电装置和并联供电系统 |
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