CN206673834U - 一种高效率dc‑dc升压及反压变换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源技术，具体涉及一种高效率DC‑DC升压及反压变换器，包括控制电路、驱动电路、电压吸收网络、开关电路、高频变压器、整流滤波电路、采样电路、过流保护电路以及反馈稳压电路；控制电路依次连接驱动电路、电压吸收网络、开关电路、高频变压器和整流滤波电路，采样电路分别连接整流滤波电路、过流保护电路，过流保护电路连接反馈稳压电路，反馈稳压电路连接至控制电路。该变换器可为数字功放供电，应用于采用太阳能供电的广播以及车载音响系统中功放电路所需的不同电压，效率可达95%以上，节能，体积小，便于工程安装，电路简单，可靠，成本低，性能较好。

Description

一种高效率DC-DC升压及反压变换器

技术领域

本实用新型属于电源技术领域，尤其涉及一种高效率DC-DC升压及反压变换器。

背景技术

DC-DC变换器是将一种直流电压变换成另一大小固定或可调的直流电压。DC-DC升压及反压型变压器工作在低输入电压下，利用控制电路导通和关断功率管，在功率管导通时，电感储存能量；当功率管关断时，电感释放能量，对输出电容充电，输出电压升高及反压。现已有的DC-DC变换器开关频率可达100KHz以上，效率接近90%。但是，为满足实际应用的需要实现效率更高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种变换器，通过对电路实现优化，效率可达95%以上，输出电压可以根据实际需求对变压器进行调整。适用于使用蓄电池组供电，以及采用太阳能供电的广播以及车载音响系统。其输入电压范围DC22~28V，输出电压是DC±60V，功率350W。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高效率DC-DC升压及反压变换器，包括控制电路、驱动电路、电压吸收网络、开关电路、高频变压器、整流滤波电路、采样电路、过流保护电路以及反馈稳压电路；控制电路依次连接驱动电路、电压吸收网络、开关电路、高频变压器和整流滤波电路，采样电路分别连接整流滤波电路、过流保护电路，过流保护电路连接反馈稳压电路，反馈稳压电路连接至控制电路。

在上述的高效率DC-DC升压及反压变换器中，控制电路采用控制芯片KA3525，控制芯片KA3525振荡频率为67KHz，引脚11和引脚14输出两路互补PWM，其频率为33KHz；KA3525引脚8接一个1uF的电容，控制芯片KA3525的1脚、2脚和9脚构成2倍差模放大电路，反馈信号接到2脚；引脚15和脚13的VC相连；控制芯片KA3525的10脚接低电平。

在上述的高效率DC-DC升压及反压变换器中，驱动电路采用图腾柱式结构，选用三极管8050和8550，上下管对称结构。

在上述的高效率DC-DC升压及反压变换器中，电压吸收网络包括电阻、电容和二极管IN4007或二极管IN4148。

在上述的高效率DC-DC升压及反压变换器中，开关电路采用场效应管IRFP4668对管。

在上述的高效率DC-DC升压及反压变换器中，高频变压器选用36环初次级匝比为5:12。

在上述的高效率DC-DC升压及反压变换器中，整流滤波电路选用超快速整流管MUR1520。

在上述的高效率DC-DC升压及反压变换器中，采样电路包括在电压输出正负端各串接一个0.33Ω/5W的无感电阻。

在上述的高效率DC-DC升压及反压变换器中，过流保护电路采用线性光耦PC817。

在上述的高效率DC-DC升压及反压变换器中，反馈稳压电路包括可控精密稳压源TL431和线性光耦PC817构成的反馈电路，以及4个1W/12V、2个0.5W/3.3V和1个0.5W/5.1V稳压管串联。

本实用新型的有益效果：电路简单，可靠，低功耗；成本低，价格低廉，便于工程安装；效率可达95%以上；可特别应用于太阳能广播电源以及汽车功放电源。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例整体结构框图；

图2-1为本实用新型一个实施例DC-DC升压及反压变换器电路图之控制电路、驱动电路、电压吸收网络、过流保护电路、反馈稳压电路部分；

图2-2为本实用新型一个实施例DC-DC升压及反压变换器电路图之开关电路、高频变压器、整流滤波电路、采样电路电路图部分。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”“连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实施例采用以下技术方案实现，一种高效率DC-DC升压及反压变换器，包括控制电路、驱动电路、电压吸收网络、开关电路、高频变压器、整流滤波电路、采样电路、过流保护电路以及反馈稳压电路；控制电路依次连接驱动电路、电压吸收网络、开关电路、高频变压器和整流滤波电路，采样电路分别连接整流滤波电路、过流保护电路，过流保护电路连接反馈稳压电路，反馈稳压电路连接至控制电路。

进一步，控制电路采用控制芯片KA3525，控制芯片KA3525振荡频率为67KHz，引脚11和引脚14输出两路互补PWM，其频率为33KHz；KA3525引脚8接一个1uF的电容，控制芯片KA3525的1脚、2脚和9脚构成2倍差模放大电路，反馈信号接到2脚；引脚15和脚13的VC相连；控制芯片KA3525的10脚接低电平。

进一步，驱动电路采用图腾柱式结构，选用三极管8050和8550，上下管对称结构。

进一步，电压吸收网络包括电阻、电容和二极管IN4007或二极管IN4148。

进一步，开关电路采用场效应管IRFP4668对管。

进一步，高频变压器选用36环初次级匝比为5:12。

进一步，整流滤波电路选用超快速整流管MUR1520。

进一步，采样电路包括在电压输出正负端各串接一个0.33Ω/5W的无感电阻。

进一步，过流保护电路采用线性光耦PC817。

更进一步，反馈稳压电路包括可控精密稳压源TL431和线性光耦PC817构成的反馈电路，以及4个1W/12V、2个0.5W/3.3V和1个0.5W/5.1V稳压管串联。

具体实施时，本实施例一种高效率DC-DC升压及反压变换器以采用控制芯片KA3525的控制电路为核心，利用场效应管（MOSFET管）IRFP4668作为开关管的双管正激推挽式电路。包括控制电路，驱动电路，电压吸收网络，开关电路，整流滤波电路，采样电路，反馈稳压电路，过流保护电路以及高频变压器。

而且，控制电路采用控制芯片KA3525，控制芯片KA3525的振荡频率为67KHz，引脚11和引脚14输出两路互补PWM，其频率为33KHz。控制芯片KA3525的引脚8接一个1uF的软启动电容，控制芯片KA3525的1脚、2脚和9脚构成2倍差模放大电路，反馈信号接到2脚。引脚15和脚13的VC相连。控制芯片KA3525的10脚接低电平。

而且，驱动电路采用图腾柱式结构，采用三极管8050和8550，上下管对称结构。

而且，电压吸收网络，由电阻电容和二极管IN4007或二极管IN4148组成。

而且，开关电路采用场效应管IRFP4668对管。

而且，整流滤波电路采用超快速整流管MUR1520组成的单项整流滤波电路。

而且，采样电路在电压输出正负端各串接一个0.33Ω/5W的无感电阻作为电流检测元件。

而且，反馈稳压电路利用可控精密稳压源TL431和线性光耦PC817构成反馈电路，输出电压经稳压管分压，分别是4个1W/12V、2个0.5W/3.3V和1个0.5W/5.1V稳压管串联，得到的取样电压将与可控精密稳压源TL431的基准电压进行比较。

而且，过流保护电路通过采样电路采样到的信号输送到线性光耦PC817中。

而且，高频变压器采用36环初次级匝比5:12。

工作原理：当系统上电24V，控制芯片KA3525产生的两路互补PWM信号用以驱动开关管的开启/闭合，反馈信号调整PWM波的占空比实现电路输出的稳压，引脚15的电压为基准电压调整器的输入电压，引脚15和脚13的VC相连，实现欠压锁定功能。驱动电路采用图腾柱式结构，提升电流供给能力，快速完成对门极电荷充电的过程，灌电流和拉电流最大可达400mA，用以驱动场效应管。电压吸收网络用于吸收变压器初级上感生的高压，防止场效应管IRFP4668因过压而发生2次击穿。开关电路采用场效应管IRFP4668对管，提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。整流滤波电路得到所需的正负电压。采样电路将输出电压的变化与可控精密稳压源TL431的基准电压进行比较，并在阴极上形成误差电压，以使线性光耦PC817的二极管的工作电流发生变化，再通过线性光耦PC817去改变控制芯片KA3525的误差放大器同相输入端电压大小，最后调节控制芯片KA3525的输出占空比，从而达到反馈稳压的目的。过流保护电路通过采样电路采集的信号输送到线性光耦PC817中，假如流过采样电阻的电流过大，将导致光耦的发光二极管导通，进而使光耦输送给控制芯片KA3525的脚10一个高电平，使得11脚和14脚输出的PWM波立即消失，开关管停止工作，变压器无输出，达到过流保护的目的。高频变压器将交流低电压感应成交流高电压，实现升压及反向转换的目的。

并且，在采用控制芯片KA3525的控制电路中，控制芯片KA3525产生33 KHz两路互补PWM波驱动场效应管IRFP4668，控制芯片KA3525输出驱动能力不足，在其后设计图腾柱式电路, 提升电流供给能力，快速完成对门极电荷充电的过程。两路互补PWM波经过开关电路对输入的电压斩波，把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现，一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过高频变压器来升高及反向。高频变压器初级上感生的高压通过电压吸收网络吸收，防止场效应管击穿，同时可以滤除高频毛刺，减少场效应管IRFP4668的发热量，提高效率。最后在变压器的输出端经过整流滤波得到需要的±60V直流输出电压。反馈稳压电路和过流保护电路都是通过采样电路对输出信号采样，通过电路的比较处理分别反馈给控制芯片KA3525的输出控制机制和保护机制，实现稳压功能和过流保护。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种高效率DC-DC升压及反压变换器，其特征是，包括控制电路、驱动电路、电压吸收网络、开关电路、高频变压器、整流滤波电路、采样电路、过流保护电路以及反馈稳压电路；控制电路依次连接驱动电路、电压吸收网络、开关电路、高频变压器和整流滤波电路，采样电路分别连接整流滤波电路、过流保护电路，过流保护电路连接反馈稳压电路，反馈稳压电路连接至控制电路。

2.如权利要求1所述的高效率DC-DC升压及反压变换器，其特征是，控制电路采用控制芯片KA3525，控制芯片KA3525振荡频率为67KHz，引脚11和引脚14输出两路互补PWM，其频率为33KHz；KA3525引脚8接一个1uF的电容，控制芯片KA3525的1脚、2脚和9脚构成2倍差模放大电路，反馈信号接到2脚；引脚15和脚13的VC相连；控制芯片KA3525的10脚接低电平。

3.如权利要求1所述的高效率DC-DC升压及反压变换器，其特征是，驱动电路采用图腾柱式结构，选用三极管8050和8550，上下管对称结构。

4.如权利要求1所述的高效率DC-DC升压及反压变换器，其特征是，电压吸收网络包括电阻、电容和二极管IN4007或二极管IN4148。

5.如权利要求1所述的高效率DC-DC升压及反压变换器，其特征是，开关电路采用场效应管IRFP4668对管。

6.如权利要求1所述的高效率DC-DC升压及反压变换器，其特征是，高频变压器选用36环初次级匝比为5:12。

7.如权利要求1所述的高效率DC-DC升压及反压变换器，其特征是，整流滤波电路选用超快速整流管MUR1520。

8.如权利要求1所述的高效率DC-DC升压及反压变换器，其特征是，采样电路包括在电压输出正负端各串接一个0.33Ω/5W的无感电阻。

9.如权利要求1所述的高效率DC-DC升压及反压变换器，其特征是，过流保护电路采用线性光耦PC817。

10.如权利要求9所述的高效率DC-DC升压及反压变换器，其特征是，反馈稳压电路包括可控精密稳压源TL431和线性光耦PC817构成的反馈电路，以及4个1W/12V、2个0.5W/3.3V和1个0.5W/5.1V稳压管串联。