CN209948964U - 一种dc-dc变换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种DC‑DC变换器，包括依次连接的直流电源、滤波电路、隔离变压器和整流滤波电路，以及对整流滤波电路输出端进行调节的反馈调节电路，所述反馈调节电路包括脉宽调制电路以及与隔离变压器连接的自举电路和电压反馈电路，所述自举电路和电压反馈电路均与脉宽调制电路连接。本实用新型结构简单、设计合理且元器件少，体积小，可靠性高，实现直流到直流的变换。

Description

一种DC-DC变换器

技术领域

本实用新型属于DC-DC变换技术领域，具体涉及一种DC-DC变换器。

背景技术

DC-DC变换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器，但是目前的DC-DC变换器存在一些问题：

第一，目前的DC-DC变换器采用光电耦合器实现输入输出间的电隔离与信号传输，可靠性较低；

第二，目前的DC-DC变换器元器件较多，体积大，适应范围有限制。

因此，现如今缺少一种结构简单，设计合理的DC-DC变换器，采用磁隔离，可靠性高，且元器件少，体积小，提高了适应范围。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种DC-DC变换器，其结构简单、设计合理且元器件少，体积小，可靠性高，实现直流到直流的变换，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种DC-DC变换器，其特征在于：包括依次连接的直流电源、滤波电路、隔离变压器和整流滤波电路，以及对整流滤波电路输出端进行调节的反馈调节电路，所述反馈调节电路包括脉宽调制电路以及与隔离变压器连接的自举电路和电压反馈电路，所述自举电路和电压反馈电路均与脉宽调制电路连接。

上述的一种DC-DC变换器，其特征在于：所述滤波电路包括电感L1和电容C1，所述电感L1的一端与直流电源的输出端相接，所述电感L1的另一端分两路，一路经电容C1接地，另一路为滤波电路的输出端。

上述的一种DC-DC变换器，其特征在于：所述隔离变压器包括隔离变压器T1，所述隔离变压器T1的初级线圈的一端分两路，一路与滤波电路的输出端相接，另一路与电阻R1的一端相接；所述隔离变压器T1的初级线圈的另一端接脉宽调制电路的输出端；

所述整流滤波电路由二极管D3、电容C6、电容C7和电感L2组成，所述二极管D3的阳极与隔离变压器T1的次级线圈的一端相接，所述二极管D3的阴极分两路，一路与电容C6的一端相接，另一路与电感L2的一端相接；所述电感L2的另一端分两路，一路与电容C7的一端相接，另一路为整流滤波电路的输出端；所述隔离变压器T1的次级线圈的另一端、电容C6的另一端和电容C7的另一端均接地。

上述的一种DC-DC变换器，其特征在于：所述脉宽调制电路包括芯片UCC2805和MOS管Q1，所述芯片UCC2805的第1引脚经电阻R8与电容C4的一端相接，所述芯片UCC2805的第4引脚分两路，一路经电阻R9与芯片UCC2805的第8引脚相接，另一路经电容C5接地；所述芯片UCC2805的第5引脚接地，所述芯片UCC2805的第7引脚分两路，一路与电阻R1的另一端相接，另一路接自举电路的输出端；所述芯片UCC2805的第6引脚与MOS管Q1的栅极相接，所述MOS管Q1的漏极为脉宽调制电路的输出端，所述MOS管Q1的源极分两路，一路经电阻R7接地，另一路经电阻R6与芯片UCC2805的第3引脚相接；

所述自举电路由二极管D1、电阻R2和电容C2组成，所述二极管D1的阴极与电阻R2的一端相接，所述电阻R2的另一端分两路，一路经电容C2接地，另一路为自举电路的输出端；

所述电压反馈电路由二极管D2、电阻R3、电容C3、电阻R4和电阻R5组成，所述二极管D2的阴极与电阻R3的一端相接，所述电阻R3的另一端分两路，一路经电容C3接地，另一路与电阻R4的一端相接；所述电阻R4的另一端分三路，一路经电阻R5接地，另一路与芯片UCC2805的第2引脚相接，第三路与电容C4的另一端相接；所述二极管D1的阳极和二极管D2的阳极均与隔离变压器T1的反馈线圈的一端相接，所述隔离变压器T1的反馈线圈的另一端接地。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、电路结构简单、设计合理，元器件较少，成本低且体积小。

2、本实用新型设置隔离变压器，首先是为了通过磁场交换能量，实现磁隔离，避免采用光电耦合器实现输入输出间的电隔离与信号传输，可靠性较高；其次，是为了实现降压功能，从而将+28V转换为+5V输出。

3、本实用新型设置电压反馈电路，且电压反馈电路与隔离变压器连接，实现电压信号的反馈，避免另一个变压器的设置，减少电路体积。

4、本实用新型设置脉宽调制电路，是为了对电压反馈电路发送的反馈电压和隔离变压器电流信号的转换电压进行比较，从而调节脉宽调制电路输出脉冲的脉宽，从而使整流滤波电路输出的直流电稳定。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且元器件少，体积小，可靠性高，实现直流到直流的变换，提高了适应范围，实用性强。

下面经附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

附图标记说明:

1—滤波电路； 2—隔离变压器； 3—整流滤波电路；

4—脉宽调制电路； 5—自举电路； 6—电压反馈电路；

7—直流电源。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括依次连接的直流电源7、滤波电路1、隔离变压器2和整流滤波电路3，以及对整流滤波电路3输出端进行调节的反馈调节电路，所述反馈调节电路包括脉宽调制电路4以及与隔离变压器2连接的自举电路5和电压反馈电路6，所述自举电路5和电压反馈电路6均与脉宽调制电路4连接。

如图2所示，本实施例中，所述滤波电路1包括电感L1和电容C1，所述电感L1的一端与直流电源7的输出端相接，所述电感L1的另一端分两路，一路经电容C1接地，另一路为滤波电路1的输出端。

如图2所示，本实施例中，所述隔离变压器2包括隔离变压器T1，所述隔离变压器T1的初级线圈的一端分两路，一路与滤波电路1的输出端相接，另一路与电阻R1的一端相接；所述隔离变压器T1的初级线圈的另一端接脉宽调制电路4的输出端；

如图2所示，所述整流滤波电路3由二极管D3、电容C6、电容C7和电感L2组成，所述二极管D3的阳极与隔离变压器T1的次级线圈的一端相接，所述二极管D3的阴极分两路，一路与电容C6的一端相接，另一路与电感L2的一端相接；所述电感L2的另一端分两路，一路与电容C7的一端相接，另一路为整流滤波电路3的输出端；所述隔离变压器T1的次级线圈的另一端、电容C6的另一端和电容C7的另一端均接地。

如图2所示，本实施例中，所述脉宽调制电路4包括芯片UCC2805和MOS管Q1，所述芯片UCC2805的第1引脚经电阻R8与电容C4的一端相接，所述芯片UCC2805的第4引脚分两路，一路经电阻R9与芯片UCC2805的第8引脚相接，另一路经电容C5接地；所述芯片UCC2805的第5引脚接地，所述芯片UCC2805的第7引脚分两路，一路与电阻R1的另一端相接，另一路接自举电路5的输出端；所述芯片UCC2805的第6引脚与MOS管Q1的栅极相接，所述MOS管Q1的漏极为脉宽调制电路4的输出端，所述MOS管Q1的源极分两路，一路经电阻R7接地，另一路经电阻R6与芯片UCC2805的第3引脚相接；

所述自举电路5由二极管D1、电阻R2和电容C2组成，所述二极管D1的阴极与电阻R2的一端相接，所述电阻R2的另一端分两路，一路经电容C2接地，另一路为自举电路5的输出端；

所述电压反馈电路6由二极管D2、电阻R3、电容C3、电阻R4和电阻R5组成，所述二极管D2的阴极与电阻R3的一端相接，所述电阻R3的另一端分两路，一路经电容C3接地，另一路与电阻R4的一端相接；所述电阻R4的另一端分三路，一路经电阻R5接地，另一路与芯片UCC2805的第2引脚相接，第三路与电容C4的另一端相接；所述二极管D1的阳极和二极管D2的阳极均与隔离变压器T1的反馈线圈的一端相接，所述隔离变压器T1的反馈线圈的另一端接地。

本实施例中，实际连接时，隔离变压器T1的初级线圈的一端分两路，一路与电感L1的另一端和电容C1的另一端的连接端相接，另一路与电阻R1的一端相接；隔离变压器T1的初级线圈的另一端与MOS管Q1的漏极相接。

本实施例中，实际连接时，芯片UCC2805的第7引脚与电阻R1的另一端、电阻R2的另一端和电容C2的一端的连接端相接，所述电容C2的另一端接地。

本实施例中，具体实施时，所述电感L1的电感值为4.7μH，所述电容C1是电容值为1μF的非极性电容。

本实施例中，设置电感L1和电容C1组成低通滤波电路，避免MOS管Q1的关断及隔离变压器T1的初级线圈瞬间的变化会造成直流电源7输入电源的波动。

本实施例中，隔离变压器2的初级线圈、次级线圈和反馈线圈的线圈匝比为12:6:11。

本实施例中，设置隔离变压器2，为了通过磁场交换能量，实现磁隔离,将+28V转换为+5V输出；另外设置反馈线圈实现电压信号的反馈，避免另一个变压器的设置，减少电路体积,避免采用光电耦合器实现输入输出间的电隔离与信号传输，可靠性较高。

本实施例中，隔离变压器2的初级线圈和隔离变压器2的次级线圈隔离,它将由隔离变压器2的初级线圈耦合并传递的能量送到整流滤波电路3产生+5V输出电压。

本实施例中，具体实施时，直流电源7的电压范围为+16V～+40V。

本实施例中，进一步地选择，直流电源7的电压为+28V，将+28V转换为+5V输出。

本实施例中，电阻R3、电阻R2和电阻R6的电阻值均为100Ω，电阻R4的电阻值为10kΩ，电阻R5的电阻值为3kΩ，电阻R7的电阻值为1Ω，电容C3的电容值为10nF。

本实施例中，设置二极管D1、电阻R2和电容C2组成自举电路，二极管D1是为了避免电流倒灌，电容C2作为自举电容，隔离变压器T1的反馈线圈侧的电压通过二极管D1和电阻R2给自举电容C2充电，以使隔离变压器T1的反馈线圈侧的电压加上电容C2上的电压升压，实现自举而为芯片UCC2805供电。

本实施例中，设置二极管D2、电阻R3、电容C3、电阻R4和电阻R5组成电压反馈电路6，隔离变压器T1的反馈线圈侧的电压还经过二极管D2、电阻R3和电容C3整流滤波，形成反馈电压，且形成的反馈电压经过电阻R4和电阻R5进行分后送至芯片UCC2805的FB端。

本实施例中，设置电阻R8和电容C4，是为了改善芯片UCC2805中误差放大器的增益和频率特性，是芯片UCC2805中误差放大器的矫正网络,确保整个反馈环稳定工作而不产生振荡。

本实施例中，设置电阻R7，是作为电流采样电阻，将隔离变压器T1的初级线圈的电流信号转换成电压，并将该转换电压送至芯片UCC2805的第3引脚，当隔离变压器T1的初级线圈发生过流时，MOS管Q1的漏极电流会增大，则该转化电压增大，直至该转化电压等于1.55V时，芯片UCC2805的第6引脚输出脉冲将MOS管Q1关断，实现过流保护。

本实施例中，需要说明的是，电阻R7采样MOS管Q1的导通电流,因为MOS管Q1的导通电流与DC-DC转换器输出负载电流大小成比例,因而送至芯片UCC2805的第3引脚的电压直接反映了DC-DC转换器输出负载电流的大小。

本实施例中，需要说明的是，通过采集隔离变压器T1的反馈线圈侧的电压作为隔离变压器T1的次级线圈侧电压进行反馈，是因为隔离变压器T1的反馈线圈和隔离变压器T1的次级线圈的电压大小之比由隔离变压器T1的反馈线圈和隔离变压器T1的次级线圈的线圈匝数确定，在反馈电压环中，通过控制了隔离变压器T1的反馈线圈侧的电压也就是控制了隔离变压器T1的次级线圈侧的电压，从而实现对Vout的稳压控制。

本实施例中，反馈电压发送至芯片UCC2805的FB端即芯片UCC2805中误差放大器的反相输入端，芯片UCC2805中误差放大器的同相输入端接芯片UCC2805内部的基准电压，反馈电压和基准电压二者值误差经过误差放大器放大后送至芯片UCC2805内部的电压比较器,与芯片UCC2805的第3引脚的转换电压进行比较，MOS管Q1的电流从导通开始,将线性增大,到与误差放大器输出电压相等时，电压比较器翻转,芯片UCC2805的第3引脚将MOS管Q1关断，通过电压负反馈控制输出电压稳压。且当输入电压变化或输出负载变化造成输出电压Vout变化时,电压反馈电路6会使UCC2805的第6引脚输出脉冲的脉宽改变，使电路达到新的平衡,以使隔离变压器2的次级线圈和反馈线圈侧的电压稳定，进而使整流滤波电路3输出的正直流电稳定。

本实施例中，设置电阻R9和电容C5，是为了利用芯片UCC2805的第8引脚的基准电压通过电阻R9给电容C5充电为芯片UCC2805的第4引脚提供电压，以使芯片UCC2805内的振荡器工作，从而控制芯片UCC2805的第6引脚输出脉冲的频率。

本实施例中，具体实施时，电容C6和电容C7的电容值均为22uF，电感L2的电感值为1uH。

本实施例中，设置二极管D3作为整流原件将隔离变压器T1的次级线圈侧的电压值通过半波整流；设置电容C6、电容C7和电感L2组成LC-π型滤波电路，则整流后的电压先经过电容C6滤波，然后再经过电感L2和电容C7滤波，提高了滤波效果，以使输出的+5V直流电更加平滑。

本实施例中，电容C4的电容值为2.2nF，电阻R8的电阻值为680Ω，电阻R9的电阻值为10kΩ，电容C5的电容值为82pF，电容C2的电容值为22μF，电阻R1的电阻值为47kΩ。

本实用新型使用时，直流电源7经过电感L1和电容C1低通滤波后，滤波后的直流电再经电阻R1为芯片UCC2805供电，芯片UCC2805工作，MOS管Q1导通，则滤波后的直流电又经隔离变压器T1的初级线圈、MOS管Q1和电阻R7，且隔离变压器T1的初级线圈和次级线圈的线圈匝数不同，将直流电源7提供的+28V直流电经过隔离变压器T1降压和二极管D3整流，以及电容C6滤波、电感L2和电容C7滤波，得到整流后的+5V直流电输出。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种DC-DC变换器，其特征在于：包括依次连接的直流电源(7)、滤波电路(1)、隔离变压器(2)和整流滤波电路(3)，以及对整流滤波电路(3)输出端进行调节的反馈调节电路，所述反馈调节电路包括脉宽调制电路(4)以及与隔离变压器(2)连接的自举电路(5)和电压反馈电路(6)，所述自举电路(5)和电压反馈电路(6)均与脉宽调制电路(4)连接。

2.按照权利要求1所述的一种DC-DC变换器，其特征在于：所述滤波电路(1)包括电感L1和电容C1，所述电感L1的一端与直流电源(7)的输出端相接，所述电感L1的另一端分两路，一路经电容C1接地，另一路为滤波电路(1)的输出端。

3.按照权利要求1所述的一种DC-DC变换器，其特征在于：所述隔离变压器(2)包括隔离变压器T1，所述隔离变压器T1的初级线圈的一端分两路，一路与滤波电路(1)的输出端相接，另一路与电阻R1的一端相接；所述隔离变压器T1的初级线圈的另一端接脉宽调制电路(4)的输出端；

所述整流滤波电路(3)由二极管D3、电容C6、电容C7和电感L2组成，所述二极管D3的阳极与隔离变压器T1的次级线圈的一端相接，所述二极管D3的阴极分两路，一路与电容C6的一端相接，另一路与电感L2的一端相接；所述电感L2的另一端分两路，一路与电容C7的一端相接，另一路为整流滤波电路(3)的输出端；所述隔离变压器T1的次级线圈的另一端、电容C6的另一端和电容C7的另一端均接地。

4.按照权利要求3所述的一种DC-DC变换器，其特征在于：所述脉宽调制电路(4)包括芯片UCC2805和MOS管Q1，所述芯片UCC2805的第1引脚经电阻R8与电容C4的一端相接，所述芯片UCC2805的第4引脚分两路，一路经电阻R9与芯片UCC2805的第8引脚相接，另一路经电容C5接地；所述芯片UCC2805的第5引脚接地，所述芯片UCC2805的第7引脚分两路，一路与电阻R1的另一端相接，另一路接自举电路(5)的输出端；所述芯片UCC2805的第6引脚与MOS管Q1的栅极相接，所述MOS管Q1的漏极为脉宽调制电路(4)的输出端，所述MOS管Q1的源极分两路，一路经电阻R7接地，另一路经电阻R6与芯片UCC2805的第3引脚相接；

所述自举电路(5)由二极管D1、电阻R2和电容C2组成，所述二极管D1的阴极与电阻R2的一端相接，所述电阻R2的另一端分两路，一路经电容C2接地，另一路为自举电路(5)的输出端；

所述电压反馈电路(6)由二极管D2、电阻R3、电容C3、电阻R4和电阻R5组成，所述二极管D2的阴极与电阻R3的一端相接，所述电阻R3的另一端分两路，一路经电容C3接地，另一路与电阻R4的一端相接；所述电阻R4的另一端分三路，一路经电阻R5接地，另一路与芯片UCC2805的第2引脚相接，第三路与电容C4的另一端相接；所述二极管D1的阳极和二极管D2的阳极均与隔离变压器T1的反馈线圈的一端相接，所述隔离变压器T1的反馈线圈的另一端接地。

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