CN208589918U - 一种直流升降压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及供电电源技术领域，尤其涉及一种直流升降压电路包括电源输入端和电源输出端、微控制单元、升降压电路、电流负反馈电路、电压负反馈电路；微控制单元分别与升降压电路、电流负反馈电路、电压负反馈电路连接，用于控制整个直流升降压电路；升降压电路用于升降输出电压，电流负反馈电路用于将电源输出端输出的电流反馈给微控制单元；电压负反馈电路与电源输出端连接，电压负反馈电路用于将电源输出端输出的电压反馈给微控制单元，本实用新型提供了的一种直流升降压电路，实现了大功率电源的升降压功能，恒流恒压功能，过流保护功能，短路保护功能，以及过压保护等功能。

Description

一种直流升降压电路

技术领域

本实用新型涉及供电电源技术领域，尤其涉及一种直流升降压电路。

背景技术

在实际的电路系统中，低电压，大电流有着越来越广泛的应用。比如电池快速充电，大功率电子烟等，要求输出电压，电流进行大范围、快速、精确的控制，但市场上低电压大电流设备的调压器等一些恒流电源，存在以下问题：采用调压器调节恒流，对市电的要求较高，且通过电机调节，响应速度较慢，电流的稳定性取决于市电；采用电子式推挽放大原理，输出效率不高，产品本身功耗较大，不利于节能环保。

实用新型内容

针对现有技术的不足，旨在解决现有技术中恒压恒流电源响应速度较慢、输出效率不高的问题。本实用新型提供了一种直流升降压电路，实现了大功率电源的升降压功能，恒流恒压功能，过流保护功能，短路保护功能，以及过压保护等功能。

为了解决上述问题，本实用新型提呈了以下解决方案：

一种直流升降压电路，包括电源输入端和电源输出端，包括：微控制单元、升降压电路、电流负反馈电路、电压负反馈电路；

所述微控制单元分别与所述升降压电路、电流负反馈电路、电压负反馈电路连接，用于控制整个直流升降压电路；

所述升降压电路包括MOS管驱动芯片U1、MOS管驱动芯片U2、N沟道MOS管Q1、N沟道MOS管Q2、N沟道MOS管Q3、N沟道MOS管Q4、电感L1；

所述N沟道MOS管Q1的漏极与所述电源输入端连接，所述N沟道MOS管Q1的栅极与所述MOS管驱动芯片U1的输出引脚H1连接，所述N沟道MOS管Q1的源极与所述电感L1的一端连接；所述N沟道MOS管Q2的漏极与所述N沟道MOS管Q1的源极连接，所述N沟道MOS管Q2的栅极与所述MOS管驱动芯片U1的输出引脚L1连接，所述N沟道MOS管Q1的源极接地；

所述N沟道MOS管Q3的栅极与所述MOS管驱动芯片U2的输出引脚H2连接，所述N沟道MOS管Q3的源极与所述电感L1的另一端连接；所述N沟道MOS管Q4的漏极与所述N沟道MOS管Q3的源极连接，所述N沟道MOS管Q4的栅极与所述MOS管驱动芯片U2的输出引脚L2连接，所述N沟道MOS管Q4的源极接地；所述电流负反馈电路一端与所述N沟道MOS管Q3的漏极连接，所述电流负反馈电路另一端与所述电源输出端连接，所述电流负反馈电路用于将所述电源输出端输出的电流反馈给所述微控制单元；

所述电压负反馈电路与所述电源输出端连接，所述电压负反馈电路用于将所述电源输出端输出的电压反馈给所述微控制单元。

作为优选，所述升降压电路还包括电容C1、电容C2，所述电容C1一端与所述电源输入端连接，所述电容C2另一端接地，所述电容C2一端与所述N沟道MOS管Q3的漏极连接，所述电容C2另一端接地。

其中，所述电流负反馈电路包括运算放大器U3、电阻R1、电容C3，所述运算放大器U3包括运算放大器U3输入端IN+、运算放大器U3输入端IN-，运算放大器U3输出端；

所述运算放大器U3输入端IN+与所述N沟道MOS管Q3的漏极连接，所述电阻R1和电容C3并联，并联后的两个公共点一端与所述运算放大器U3输入端IN+连接、另一端与所述运算放大器U3输入端IN-连接；

所述运算放大器U3输出端与所述微控制单元连接。

其中，所述电压负反馈电路包括电阻R2、电阻R3、电容C4,所述电阻R2的一端与所述电源输出端连接，所述电阻R2的另一端与所述微控制单元连接，所述电阻R3和电容C4并联，并联后的两个公共端点其中一端与所述电阻R2的另一端连接，其中另一端接地。

本实用新型的一种直流升降压电路的工作原理：

MOS管驱动芯片U1、N沟道MOS管Q1、N沟道MOS管Q2、电感L1组成降压电路；MOS管驱动芯片U2、N沟道MOS管Q3、N沟道MOS管Q4、电感L1组成升压电路；

当所述电源输出端输出的电压高于所述电源输入端输入的电压时，所述降压电路进行降压工作，所述升压电路中的N沟道MOS管Q3导通，N沟道MOS管Q4截止整个升压电路呈直通状态；

当所述电源输出端输出的电压低于所述电源输入端输入的电压时，所述升压电路进行升压工作，所述降压电路中的N沟道MOS管Q1导通，N沟道MOS管Q2截止整个降压电路呈直通状态；

升压和降压功能的切换完全在所述微控制单元内部通过控制PWM的输出完成。

所述微控制单元的PWM信号经过MOS管驱动芯片U1之后被分为互补对称的两路PWM信号(一路通过输出引脚H1和一路通过输出引脚L1)分别驱动N沟道MOS管Q1和N沟道MOS管Q2，从而实现降压功能；

同样的，所述微控制单元的PWM信号经过MOS管驱动芯片U2之后被分为互补对称的两路PWM信号(一路通过输出引脚H2和一路通过输出引脚L2)分别驱动N沟道MOS管Q3和N沟道MOS管Q4，从而实现升压功能。

在电流负反馈电路中，所述运算放大器U3属于高精度高端运算放大器，采样电阻R1取值一般很小，在1-5毫欧之间，视工作电流而定。运算放大器U3输出端与所述微控制单元的ADC采样端口连接，得到一个电流AD值，由此所述微控制单元可以得到工作时的工作电流，从而模拟电压采样；

在电压负反馈电路中，所述电阻R2的另一端与所述微控制单元的另一ADC采样端口连接，得到另一个电压AD值，由此所述微控制单元可以得到工作时的工作电压；

当实时的电压值大于设定值时，利用微控制单元控制所述MOS管驱动芯片U1，减小PWM波的占空比，进而让ADC进行AD采样时得到一个合适的值，从而得到合适的输出电压；当实时的电压值小于设定值时，利用微控制单元控制所述MOS管驱动芯片U2，增大PWM波的占空比，进而让ADC进行AD采样时得到一个合适的值，从而得到合适的输出电压。

本实用新型的一种直流升降压电路的有益效果:

与现有技术相比，本实用新型的直流升降压电路使用电压负反馈电路和电流负反馈电路，所述微控制单元的PWM实时控制使得恒流恒压性能稳定；在需要电压，电流变化的场合此电路更加表现出优异的性能，所述微控制单元的参与使得整个控制更加简单易用；本实用新型方法简单，能够很好地被设计者掌握并应用到升降压电路等设计中。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的一种直流升降压电路结构框图。

图2为本实用新型实施例中的一种直流升降压电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

参考图1、2所示，本实用新型提供了一种直流升降压电路包括电源输入端11和电源输出端22，包括：微控制单元33、升降压电路44、电流负反馈电路55、电压负反馈电路66；

所述微控制单元33分别与所述升降压电路44、电流负反馈电路55、电压负反馈电路66连接，用于控制整个直流升降压电路；

所述升降压电路44包括MOS管驱动芯片U1、MOS管驱动芯片U2、N沟道MOS管Q1、N沟道MOS管Q2、N沟道MOS管Q3、N沟道MOS管Q4、电感L1；

所述N沟道MOS管Q1的漏极与所述电源输入端11连接，所述N沟道MOS管Q1的栅极与所述MOS管驱动芯片U1的输出引脚H1连接，所述N沟道MOS管Q1的源极与所述电感L1的一端连接；所述N沟道MOS管Q2的漏极与所述N沟道MOS管Q1的源极连接，所述N沟道MOS管Q2的栅极与所述MOS管驱动芯片U1的输出引脚L1连接，所述N沟道MOS管Q1的源极接地；

所述N沟道MOS管Q3的栅极与所述MOS管驱动芯片U2的输出引脚H2连接，所述N沟道MOS管Q3的源极与所述电感L1的另一端连接；所述N沟道MOS管Q4的漏极与所述N沟道MOS管Q3的源极连接，所述N沟道MOS管Q4的栅极与所述MOS管驱动芯片U2的输出引脚L2连接，所述N沟道MOS管Q4的源极接地；

所述电流负反馈电路55一端与所述N沟道MOS管Q3的漏极连接，所述电流负反馈电路另一端与所述电源输出端22连接，所述电流负反馈电路55用于将所述电源输出端22输出的电流反馈给所述微控制单元33；

所述电压负反馈电路66与所述电源输出端22连接，所述电压负反馈电路55用于将所述电源输出端22输出的电压反馈给所述微控制单元33。

作为优选，所述升降压电路44还包括电容C1、电容C2，所述电容C1一端与所述电源输入端11连接，所述电容C2另一端接地，所述电容C2一端与所述N沟道MOS管Q3的漏极连接，所述电容C2另一端接地，电容C1、电容C2用于平滑电压输出纹波，提供稳定的电压输出。

其中，所述电流负反馈电路55包括运算放大器U3、电阻R1、电容C3，所述运算放大器U3包括运算放大器U3输入端IN+、运算放大器U3输入端IN-，运算放大器U3输出端；

所述运算放大器U3输入端IN+与所述N沟道MOS管Q3的漏极连接，所述电阻R1和电容C3并联，并联后的两个公共点一端与所述运算放大器U3输入端IN+连接、另一端与所述运算放大器U3输入端IN-连接；

所述运算放大器U3输出端与所述微控制单元33连接。

其中，所述电压负反馈电路66包括电阻R2、电阻R3、电容C4,所述电阻R2的一端与所述电源输出端连接，所述电阻R2的另一端与所述微控制单元连接，所述电阻R3和电容C4并联，并联后的两个公共端点其中一端与所述电阻R2的另一端连接，其中另一端接地。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种直流升降压电路，包括电源输入端和电源输出端，其特征在于，包括：微控制单元、升降压电路、电流负反馈电路、电压负反馈电路；

所述微控制单元分别与所述升降压电路、电流负反馈电路、电压负反馈电路连接，用于控制整个直流升降压电路；

所述升降压电路包括MOS管驱动芯片U1、MOS管驱动芯片U2、N沟道MOS管Q1、N沟道MOS管Q2、N沟道MOS管Q3、N沟道MOS管Q4、电感L1；

所述N沟道MOS管Q1的漏极与所述电源输入端连接，所述N沟道MOS管Q1的栅极与所述MOS管驱动芯片U1的输出引脚H1连接，所述N沟道MOS管Q1的源极与所述电感L1的一端连接；所述N沟道MOS管Q2的漏极与所述N沟道MOS管Q1的源极连接，所述N沟道MOS管Q2的栅极与所述MOS管驱动芯片U1的输出引脚L1连接，所述N沟道MOS管Q1的源极接地；

所述N沟道MOS管Q3的栅极与所述MOS管驱动芯片U2的输出引脚H2连接，所述N沟道MOS管Q3的源极与所述电感L1的另一端连接；所述N沟道MOS管Q4的漏极与所述N沟道MOS管Q3的源极连接，所述N沟道MOS管Q4的栅极与所述MOS管驱动芯片U2的输出引脚L2连接，所述N沟道MOS管Q4的源极接地；

所述电流负反馈电路一端与所述N沟道MOS管Q3的漏极连接，所述电流负反馈电路另一端与所述电源输出端连接，所述电流负反馈电路用于将所述电源输出端输出的电流反馈给所述微控制单元；

所述电压负反馈电路与所述电源输出端连接，所述电压负反馈电路用于将所述电源输出端输出的电压反馈给所述微控制单元。

2.根据权利要求1所述的一种直流升降压电路，其特征在于，所述升降压电路还包括电容C1、电容C2，所述电容C1一端与所述电源输入端连接，所述电容C2另一端接地，所述电容C2一端与所述N沟道MOS管Q3的漏极连接，所述电容C2另一端接地。

3.根据权利要求1或2所述的一种直流升降压电路，其特征在于，所述电流负反馈电路包括运算放大器U3、电阻R1、电容C3，所述运算放大器U3包括运算放大器U3输入端IN+、运算放大器U3输入端IN-，运算放大器U3输出端；

所述运算放大器U3输入端IN+与所述N沟道MOS管Q3的漏极连接，所述电阻R1和电容C3并联，并联后的两个公共点一端与所述运算放大器U3输入端IN+连接、另一端与所述运算放大器U3输入端IN-连接；

所述运算放大器U3输出端与所述微控制单元连接。

4.根据权利要求3所述的一种直流升降压电路，其特征在于，所述电压负反馈电路包括电阻R2、电阻R3、电容C4,所述电阻R2的一端与所述电源输出端连接，所述电阻R2的另一端与所述微控制单元连接，所述电阻R3和电容C4并联，并联后的两个公共端点其中一端与所述电阻R2的另一端连接，其中另一端接地。