CN205123696U - 一种适用于直流变换器的自激振荡电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于直流变换器的自激振荡电路，其包括三个部分，分别为电流源电路、振荡发生电路和方波信号输出电路。其中电流源电路输出充电电流到振荡发生电路中。振荡发生电路输出锯齿波信号到方波信号输出电路中。方波信号输出电路输出两路振荡控制信号到振荡发生电路中，并输出方波信号给相关电路模块使用。本实用新型为直流变换器的运行提供方波信号，可用于时序逻辑电路的同步或脉宽调制信号的复位。本实用新型采用RC振荡电路结构，并将参考电压作为基准电压引入到比较器的反相输入端。本实用新型输出的方波信号可控可调，具有较高的稳定性和精准度。

Description

一种适用于直流变换器的自激振荡电路

技术领域

本实用新型涉及直流变换器的设计，尤其涉及的是，适用于直流变换器的自激振荡电路的设计。

背景技术

方波信号是由振荡电路产生的一种幅值和方向随周期发生变化的电流信号。在直流变换器的运行过程中，方波信号发挥着重要作用。比如直流变换器反馈回路中时序逻辑电路的同步，脉宽调制信号的复位等。自激振荡电路有多种类型，主要包括LC型、石英晶体型和RC型。本实用新型针对直流变换器的应用需求，设计了适用于直流变换器的自激振荡电路，其输出的信号具有较高的精准度和抗干扰性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种适用于直流变换器的自激振荡电路。

本实用新型的技术方案如下：适用于直流变换器的自激振荡电路包括三个部分，其分别为电流源电路、振荡发生电路和方波信号输出电路。其中1.5V参考电压做为电压基准分别输入到电流源电路和方波信号输出电路中。电流源电路输出充电电流到振荡发生电路中。振荡发生电路输出锯齿波信号到方波信号输出电路中。方波信号输出电路输出1号振荡控制信号和2号振荡控制信号到振荡发生电路中，并输出方波信号给相关电路模块使用。

在适用于直流变换器的自激振荡电路中，电流源电路主要用于产生充电电流为振荡发生电路中的电容充电。电流源电路包括参考电压输入端口、充电电流输出端口、1至2号MOS管、1至3号电阻、1号放大器。其中参考电压输入端口连接1号电阻的上端，1号电阻的下端连接2号电阻的上端，2号电阻的下端接地。1号放大器正相输入端连接1号电阻的下端，1号放大器反相输入端连接2号MOS管的源极，1号放大器的输出端连接2号MOS管的栅极。充电电流输出端口连接1号MOS管的栅极，1号MOS管的栅极连接1号MOS管的漏极，1号MOS管的漏极连接2号MOS管的漏极。2号MOS管的源极连接3号电阻的上端，3号电阻的下端接地。

在适用于直流变换器的自激振荡电路中，振荡发生电路主要用于产生具有固定频率的锯齿波信号，并将其输入到方波信号输出电路中。振荡发生电路包括充电电流输入端口、1号振荡控制信号输入端口、2号振荡控制信号输入端口、锯齿波信号输出端口、3至7号MOS管、1至2号电容。振荡发生电路输出的锯齿波信号，是通过对1号电容和2号电容交替充放电而产生的。当1号振荡控制信号为高电平且2号振荡控制信号为低电平时，充电电流对1号电容充电。振荡发生电路输出的锯齿波信号的电压值不断升高。当其达到1.5V参考电压值时，1号振荡控制信号转为低电平，2号振荡控制信号转为高电平，锯齿波信号的电压值被迅速拉低，充电电流开始对2号电容充电。当锯齿波信号的电压值再次达到1.5V时，重复上述过程。

在振荡发生电路中，充电电流输入端口连接3号MOS管的栅极，3号MOS管的漏极连接4号MOS管的漏极。1号振荡控制信号输入端口连接4号MOS管的栅极，并连接7号MOS管的栅极。2号振荡控制信号输入端口连接6号MOS管的栅极，并连接5号MOS管的栅极。锯齿波信号输出端口连接4号MOS管的漏极，并连接5号MOS管的漏极。4号MOS管的漏极连接1号电容的上端，1号电容的下端接地。6号MOS管的漏极连接1号电容的上端，6号MOS管的源极接地。5号MOS管的源极连接2号电容的上端，2号电容的下端接地。7号MOS管的漏极连接2号电容的上端，7号MOS管的源极接地。

在适用于直流变换器的自激振荡电路中，方波信号输出电路用于输出固定频率的方波信号，并输出两路振荡控制信号到振荡发生电路。方波信号输出电路所输出的方波信号的频率及占空比为：

$f=\frac{V_T}{V_{ref}(C_1+C_2)R_3}$

$D=\frac{C_1}{C_1+C_2}$

公式中，f为方波信号的频率，V_ref为输入参考电压的电压值，V_T为输入参考电压在2号电阻上的分压的电压值，C₁为1号电容的电容值，C₂为2号电容的电容值，R₃为3号电阻的电阻值，D为方波信号的占空比值。

方波信号输出电路包括参考电压输入端口、锯齿波信号输入端口，1号振荡控制信号输出端口、2号振荡控制信号输出端口、方波信号输出端口、4至5号电阻、3至4号电容、1号比较器、1号锁存器、1至4号非门、1号与非门、1号或非门。其中，参考电压输入端口连接4号电阻的上端，4号电阻的下端连接3号电容的上端，3号电容的下端接地。锯齿波信号输入端口连接1号比较器的正相输入端，1号比较器反相输入端连接3号电容的上端，1号比较器的输出端连接1号锁存器的使能端。1号锁存器的D端连接1号锁存器的QN端，1号锁存器的Q端连接1号非门的输入端。1号非门的输出端连接5号电阻的左端，5号电阻的右端连接2号非门的输入端。1号或非门的上输入端连接1号锁存器的Q端，1号或非门的下输入端连接2号非门的输出端，1号或非门的输出端连接1号振荡控制信号输出端口。1号与非门的上输入端连接2号非门的输出端，1号与非门的下输入端连接1号非门的输入端，1号与非门的输出端连接3号非门的输入端。3号非门的输出端连接2号振荡控制信号输出端口，并连接4号非门的输入端，4号非门的输出端连接方波信号输出端口。4号电容的上端连接2号非门的输入端，4号电容的下端接地。

本实用新型为直流变换器的运行提供方波信号，可用于时序逻辑电路的同步或脉宽调制信号的复位。本实用新型采用RC振荡电路结构，并将参考电压作为基准电压引入到比较器的反相输入端。本实用新型输出的方波信号可控可调，具有较高的稳定性和精准度。

附图说明

图1为本实用新型的系统方框图；

图2为本实用新型的电流源电路的电路图；

图3为本实用新型的振荡发生电路的电路图；

图4为本实用新型的方波信号输出电路的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。本说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当某一元件固定于另一个元件，包括将该元件直接固定于该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件固定于该另一个元件。当一个元件连接另一个元件，包括将该元件直接连接到该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件连接到该另一个元件。

如图1所示，本实用新型包括三个部分，其分别为电流源电路、振荡发生电路和方波信号输出电路。其中1.5V参考电压Vref做为电压基准分别输入到电流源电路和方波信号输出电路中。电流源电路输出充电电流Ic到振荡发生电路中。振荡发生电路输出锯齿波信号Vn到方波信号输出电路中。方波信号输出电路输出振荡控制信号K1和振荡控制信号K2到振荡发生电路中，并输出方波信号Clk给相关电路模块使用。

如图2所示，电流源电路主要用于产生充电电流为振荡发生电路中的电容充电。电流源电路包括参考电压输入端口VRE、充电电流输出端口ICO、MOS管M1至M2、电阻R1至R3、放大器AMP。其中参考电压输入端口VRE连接电阻R1的上端，电阻R1的下端连接电阻R2的上端，电阻R2的下端接地。放大器AMP正相输入端连接电阻R1的下端，放大器AMP反相输入端连接MOS管M2的源极，放大器AMP的输出端连接MOS管M2的栅极。充电电流输出端口ICO连接MOS管M1的栅极，MOS管M1的栅极连接MOS管M1的漏极，MOS管M1的漏极连接MOS管M2的漏极。MOS管M2的源极连接电阻R3的上端，电阻R3的下端接地。

如图3所示，振荡发生电路主要用于产生具有固定频率的锯齿波信号，并将其输入到方波信号输出电路中。振荡发生电路包括充电电流输入端口ICI、振荡控制信号输入端口KI1、振荡控制信号输入端口KI2、锯齿波信号输出端口VNO、MOS管M3至M7、电容C1至C2。振荡发生电路输出的锯齿波信号Vn，是通过对电容C1和电容C2交替充放电而产生的。当振荡控制信号K1为高电平且振荡控制信号K2为低电平时，充电电流对电容C1充电。振荡发生电路输出的锯齿波信号Vn的电压值不断升高。当其达到1.5V参考电压值时，振荡控制信号K1转为低电平，振荡控制信号K2转为高电平，锯齿波信号Vn的电压值被迅速拉低，充电电流Ic开始对电容C2充电。当锯齿波信号Vn的电压值再次达到1.5V时，重复上述过程。

在振荡发生电路中，充电电流输入端口连接MOS管M3的栅极，MOS管M3的漏极连接MOS管M4的漏极。振荡控制信号输入端口KI1连接MOS管M4的栅极，并连接MOS管M7的栅极。振荡控制信号输入端口KI2连接MOS管M6的栅极，并连接MOS管M5的栅极。锯齿波信号输出端口VNO连接MOS管M4的漏极，并连接MOS管M5的漏极。MOS管M4的漏极连接电容C1的上端，电容C1的下端接地。MOS管M6的漏极连接电容C1的上端，MOS管M6的源极接地。MOS管M5的源极连接电容C2的上端，电容C2的下端接地。MOS管M7的漏极连接电容C2的上端，MOS管M7的源极接地。

如图4所示，方波信号输出电路用于输出固定频率的方波信号，并输出两路振荡控制信号到振荡发生电路。方波信号输出电路所输出的方波信号的频率及占空比为：

$f=\frac{V_T}{V_{ref}(C_1+C_2)R_3}$

$D=\frac{C_1}{C_1+C_2}$

公式中，f为方波信号Clk的频率，V_ref为输入参考电压Vref的电压值，V_T为输入参考电压Vref在电阻R2上的分压的电压值，C₁为电容C1的电容值，C₂为电容C2的电容值，R₃为电阻R3的电阻值，D为方波信号的占空比值。

通过确定上述参数，即可确定方波信号输出电路所输出的方波信号的频率和占空比。例如，输入参考电压V_ref＝1.5V，分压V_T＝1V，电容C₁＝C₂＝139μF，电阻R₃＝40kΩ，则方波信号的频率f＝600kHZ，占空比D＝50％。

方波信号输出电路包括参考电压输入端口VRE、锯齿波信号输入端口VNI，振荡控制信号输出端口KNI、振荡控制信号输出端口KN2、方波信号输出端口CLK、电阻R4至R5、电容C3至C4、比较器COP、锁存器N1、非门F1至F4、与非门Y1、或非门H1。其中，参考电压输入端口VRE连接电阻R4的上端，电阻R4的下端连接电容C3的上端，电容C3的下端接地。锯齿波信号输入端口VNI连接比较器COP的正相输入端，比较器COP反相输入端连接电容C3的上端，比较器COP的输出端连接锁存器N1的使能端。锁存器N1的D端连接锁存器N1的QN端，锁存器N1的Q端连接非门F1的输入端。非门F1的输出端连接电阻R5的左端，电阻R5的右端连接非门F2的输入端。或非门H1的上输入端连接锁存器N1的Q端，或非门H1的下输入端连接非门F2的输出端，或非门H1的输出端连接振荡控制信号输出端口KN1。与非门Y1的上输入端连接非门F2的输出端，与非门Y1的下输入端连接非门F1的输入端，与非门Y1的输出端连接非门F3的输入端。非门F3的输出端连接振荡控制信号输出端口KN2，并连接非门F4的输入端，非门F4的输出端连接方波信号输出端口CLK。电容C4的上端连接非门F2的输入端，电容C4的下端接地。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.适用于直流变换器的自激振荡电路，其特征在于，其包括电流源电路、振荡发生电路和方波信号输出电路；

参考电压做为电压基准分别输入到电流源电路和方波信号输出电路中；

电流源电路输出充电电流到振荡发生电路中；

振荡发生电路输出锯齿波信号到方波信号输出电路中；

方波信号输出电路输出1号振荡控制信号和2号振荡控制信号到振荡发生电路中，并输出方波信号。

2.根据权利要求1所述适用于直流变换器的自激振荡电路，其特征在于，电流源电路包括参考电压输入端口、充电电流输出端口、1至2号MOS管、1至3号电阻、1号放大器。

3.根据权利要求2所述适用于直流变换器的自激振荡电路，其特征在于，参考电压输入端口连接1号电阻的上端，1号电阻的下端连接2号电阻的上端，2号电阻的下端接地；

1号放大器正相输入端连接1号电阻的下端，1号放大器反相输入端连接2号MOS管的源极，1号放大器的输出端连接2号MOS管的栅极；

充电电流输出端口连接1号MOS管的栅极，1号MOS管的栅极连接1号MOS管的漏极，1号MOS管的漏极连接2号MOS管的漏极；

2号MOS管的源极连接3号电阻的上端，3号电阻的下端接地。

4.根据权利要求1所述适用于直流变换器的自激振荡电路，其特征在于，振荡发生电路包括充电电流输入端口、1号振荡控制信号输入端口、2号振荡控制信号输入端口、锯齿波信号输出端口、3至7号MOS管、1至2号电容。

5.根据权利要求4所述适用于直流变换器的自激振荡电路，其特征在于，充电电流输入端口连接3号MOS管的栅极，3号MOS管的漏极连接4号MOS管的漏极；

1号振荡控制信号输入端口连接4号MOS管的栅极，并连接7号MOS管的栅极；

2号振荡控制信号输入端口连接6号MOS管的栅极，并连接5号MOS管的栅极；

锯齿波信号输出端口连接4号MOS管的漏极，并连接5号MOS管的漏极；

4号MOS管的漏极连接1号电容的上端，1号电容的下端接地；

6号MOS管的漏极连接1号电容的上端，6号MOS管的源极接地；

5号MOS管的源极连接2号电容的上端，2号电容的下端接地；

7号MOS管的漏极连接2号电容的上端，7号MOS管的源极接地。

6.根据权利要求1所述适用于直流变换器的自激振荡电路，其特征在于，方波信号输出电路包括参考电压输入端口、锯齿波信号输入端口，1号振荡控制信号输出端口、2号振荡控制信号输出端口、方波信号输出端口、4至5号电阻、3至4号电容、1号比较器、1号锁存器、1至4号非门、1号与非门、1号或非门。

7.根据权利要求6所述适用于直流变换器的自激振荡电路，其特征在于，参考电压输入端口连接4号电阻的上端，4号电阻的下端连接3号电容的上端，3号电容的下端接地；

锯齿波信号输入端口连接1号比较器的正相输入端，1号比较器反相输入端连接3号电容的上端，1号比较器的输出端连接1号锁存器的使能端；

1号锁存器的D端连接1号锁存器的QN端，1号锁存器的Q端连接1号非门的输入端；

1号非门的输出端连接5号电阻的左端，5号电阻的右端连接2号非门的输入端；

1号或非门的上输入端连接1号锁存器的Q端，1号或非门的下输入端连接2号非门的输出端，1号或非门的输出端连接1号振荡控制信号输出端口；

1号与非门的上输入端连接2号非门的输出端，1号与非门的下输入端连接1号非门的输入端，1号与非门的输出端连接3号非门的输入端；

3号非门的输出端连接2号振荡控制信号输出端口，并连接4号非门的输入端，4号非门的输出端连接方波信号输出端口；

4号电容的上端连接2号非门的输入端，4号电容的下端接地。