CN211859945U - 一种buck驱动升压电荷泵电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种BUCK驱动升压电荷泵电路，包括BUCK电路、供电电路以及BUCK驱动电路；所述BUCK驱动电路的输入接外部单片机的PWM控制管脚，输出与BUCK电路相连，以控制BUCK电路中的场效应管；所述供电电路的输出与BUCK电路相连，以给BUCK电路提供电压。本实用新型可实现不进行电压转换驱动BUCK电路。

Description

一种BUCK驱动升压电荷泵电路

技术领域

本实用新型涉及电源电路技术领域，特别是一种BUCK驱动升压电荷泵电路。

背景技术

在电源类电子产品中，通常采用在电源正端进行功率管控制来进行电源保护或是电源转换控制。在锂离子电池组产品中，当电源或电池组的电压较高时，也有不少的电源转换控制是由BUCK电路实现。由于BUCK电路采用的P沟道场效应管是在电源正极，单片机的驱动控制电路需要进行电压抬升，否则无法达到驱动场效应管开关的效果。

单片机管脚的驱动输出电压一般是5V或3.3V，当电源电压远高于单片机电压时，单片机的驱动控制电路就需要使P沟道场效应管的栅极驱动电压等于源极电压，否则无法达到驱动场效应管开关的效果，这就需要在驱动电路中增加驱动电压转换。增加驱动电压转换需要较高的成本，同时也导致电路上器件庞多，影响电路板上的空间。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种BUCK驱动升压电荷泵电路，可实现不进行电压转换驱动BUCK电路。

本实用新型采用以下方案实现：一种BUCK驱动升压电荷泵电路，包括BUCK电路、供电电路以及BUCK驱动电路；

所述BUCK驱动电路的输入接外部单片机的PWM控制管脚，输出与BUCK电路相连，以控制BUCK电路中的场效应管；所述供电电路的输出与BUCK驱动电路相连，以给BUCK驱动电路以及单片机提供电压以驱动BUCK电路。

进一步地，所述BUCK驱动升压电荷泵电路的对外端口包括正输入端、负输入端、正输出端以及负输出端；所述BUCK电路的对外端口包括第一输入端、控制输入端、第一输出端、第二输出端以及参考电压输出端；所述供电电路的对外端口包括输入端、接地端以及5V电压输出端；所述BUCK驱动电路的对外端口包括5V电压输入端、控制信号输入端以及输出端；

所述BUCK电路的第一输入端作为BUCK驱动升压电荷泵电路的正输入端，所述BUCK电路的参考电压输出端与所述供电电路的输入端相连，所述BUCK电路的第一输出端作为BUCK驱动升压电荷泵电路的正输出端，所述BUCK电路的第二输出端作为BUCK驱动升压电荷泵电路的负输出端；所述供电电路的接地端与BUCK电路的第二输出端相连，并作为BUCK驱动升压电荷泵电路的负输入端；所述BUCK驱动电路的输出端与BUCK电路的控制输入端相连，所述BUCK驱动电路的控制信号输入端接外部单片机的PWM控制管脚，所述BUCK驱动电路的5V电压输入端与供电电路的5V电压输出端相连。

进一步地，所述BUCK电路包括第一二极管D101、第二电容C102、稳压二极管DZ111、第一电阻R101、场效应管Q103、第二二极管D102、电感L101以及第六电容C106；

所述第一二极管D101的阳极接BUCK电路的第一输入端，阴极分别接BUCK电路的参考电压输出端、第二电容C102的正极、稳压二极管DZ111的负极、第一电阻R101的一端以及场效应管Q103的源极；所述第二电容C102的阴极接地；所述稳压二极管DZ111的阳极、第一电阻R101的另一端以及场效应管Q103的栅极相连并连接至BUCK电路的控制输入端；所述场效应管Q103的漏极分别连接至第二二极管D102的阴极、电感L101的一端；第二二极管D102的阳极接地；所述电感L101的另一端与第六电容C106的正极相连，并连接至BUCK电路的第一输出端；所述第六电容C106的负极接地，并连接至BUCK电路的第二输出端。

进一步地，所述供电电路包括电源芯片U101、第一电容C101、第三电容C103以及第四电容C104；

所述第一电容C101的一端连接供电电路的接地端，所述第一电容C101的另一端连接电源芯片U101的输入引脚，并连接至供电电路的输入端，所述电源芯片U101的接地引脚与供电电路的接地端相连并接地，所述电源芯片U101的输出引脚分别连接第三电容C103的一端、第四电容C104的一端，并连接至供电电路的5V电压输出端，所述第三电容C103的另一端与第四电容C104的另一端均接地。

进一步地，所述BUCK驱动电路包括第二电阻R102、第五电容C105、第三二极管D103、第一三极管Q101、第二三极管Q102以及第三电阻R103；

所述第一三极管Q101的基极、第二三极管Q102的基极以及第三电阻R103的一端相连，并连接至BUCK驱动电路的控制信号输入端；所述第一三极管Q101的集电极与第三二极管D103的阴极相连，并连接至BUCK驱动电路的5V电压输入端；所述第一三极管Q101的发射极分别与第三电阻R103的另一端、第二三极管Q102的发射极、第三二极管D103的阳极以及第二电阻R102的一端相连；所述第二三极管Q102的集电极接地；所述第二电阻R102的另一端经第五电容C105连接至BUCK驱动电路的输出端。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的电路可以在不增加升压泵或驱动电压转换电路的情况下实现BUCK电路正常工作，在BUCK电路运行中，具有良好的效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种BUCK驱动升压电荷泵电路，包括BUCK电路、供电电路以及BUCK驱动电路；

所述BUCK驱动电路的输入接外部单片机的PWM控制管脚，输出与BUCK电路相连，以控制BUCK电路中的场效应管；所述供电电路的输出与BUCK驱动电路相连，以给BUCK驱动电路以及单片机提供电压以驱动BUCK电路。

在本实施例中，所述BUCK驱动升压电荷泵电路的对外端口包括正输入端、负输入端、正输出端以及负输出端；所述BUCK电路的对外端口包括第一输入端、控制输入端、第一输出端、第二输出端以及参考电压输出端；所述供电电路的对外端口包括输入端、接地端以及5V电压输出端；所述BUCK驱动电路的对外端口包括5V电压输入端、控制信号输入端以及输出端；

所述BUCK电路的第一输入端作为BUCK驱动升压电荷泵电路的正输入端，所述BUCK电路的参考电压输出端与所述供电电路的输入端相连，所述BUCK电路的第一输出端作为BUCK驱动升压电荷泵电路的正输出端，所述BUCK电路的第二输出端作为BUCK驱动升压电荷泵电路的负输出端；所述供电电路的接地端与BUCK电路的第二输出端相连，并作为BUCK驱动升压电荷泵电路的负输入端；所述BUCK驱动电路的输出端与BUCK电路的控制输入端相连，所述BUCK驱动电路的控制信号输入端接外部单片机的PWM控制管脚，所述BUCK驱动电路的5V电压输入端与供电电路的5V电压输出端相连。

在本实施例中，所述BUCK电路包括第一二极管D101、第二电容C102、稳压二极管DZ111、第一电阻R101、场效应管Q103、第二二极管D102、电感L101以及第六电容C106；

所述第一二极管D101的阳极接BUCK电路的第一输入端，阴极分别接BUCK电路的参考电压输出端、第二电容C102的正极、稳压二极管DZ111的负极、第一电阻R101的一端以及场效应管Q103的源极；所述第二电容C102的阴极接地；所述稳压二极管DZ111的阳极、第一电阻R101的另一端以及场效应管Q103的栅极相连并连接至BUCK电路的控制输入端；所述场效应管Q103的漏极分别连接至第二二极管D102的阴极、电感L101的一端；第二二极管D102的阳极接地；所述电感L101的另一端与第六电容C106的正极相连，并连接至BUCK电路的第一输出端；所述第六电容C106的负极接地，并连接至BUCK电路的第二输出端。

BUCK电路中的Q103的G极由BUCK驱动电路控制，使BUCK电路对输入的电压进行稳压处理，实现降压输出。Q103为BUCK开关作用P沟道场效应管；R101为泄放电阻，同时也为弱上拉作用；D101为保证电路中的电流流通方向。

在本实施例中，所述供电电路包括电源芯片U101、第一电容C101、第三电容C103以及第四电容C104；

所述第一电容C101的一端连接供电电路的接地端，所述第一电容C101的另一端连接电源芯片U101的输入引脚，并连接至供电电路的输入端，所述电源芯片U101的接地引脚与供电电路的接地端相连并接地，所述电源芯片U101的输出引脚分别连接第三电容C103的一端、第四电容C104的一端，并连接至供电电路的5V电压输出端，所述第三电容C103的另一端与第四电容C104的另一端均接地。

其中，电源芯片U101可以采用SGM2203-5.0或HT7550-1等LDO芯片。

供电电路对单片机及BUCK驱动电路输出稳定的5V工作电压。C101为输入端滤波电容，C103与C104为输出端滤波电容。

在本实施例中，所述BUCK驱动电路包括第二电阻R102、第五电容C105、第三二极管D103、第一三极管Q101、第二三极管Q102以及第三电阻R103；

所述第一三极管Q101的基极、第二三极管Q102的基极以及第三电阻R103的一端相连，并连接至BUCK驱动电路的控制信号输入端；所述第一三极管Q101的集电极与第三二极管D103的阴极相连，并连接至BUCK驱动电路的5V电压输入端；所述第一三极管Q101的发射极分别与第三电阻R103的另一端、第二三极管Q102的发射极、第三二极管D103的阳极以及第二电阻R102的一端相连；所述第二三极管Q102的集电极接地；所述第二电阻R102的另一端经第五电容C105连接至BUCK驱动电路的输出端。

BUCK驱动电路输入的振荡端由单片机IO口来产生，单片机输出PWM控制信号使BUCK驱动电路内的Q101、Q102三极管推挽式输出，从而控制Q103的G极，使BUCK电路工作。

在本实施例中，当单片机PWM控制管脚输出的信号为高电平时，三极管Q101导通，三极管Q102截止，Q101的发射极会被拉高到5V，这时BUCK电路会通过R101电阻向C105电容充电，假设输入电压为24V，C105电容两端的电压此时会被充电至19V左右，Q103的G极电压等于S极电压，场效应管处于断开状态；当单片机PWM控制管脚输出的信号为低电平时，三极管Q101截止，三极管Q102导通，Q102与Q101的发射极会被瞬间被拉到低电平，电容C105靠近Q101与Q102一端的电压也会被拉为低电平，因C105电容上的电压无法突变，C105靠近Q103一端的电压仍为19V，此时Q103的G极电压为19V，S极电压为24V，场效应管处于导通状态；当输出的PWM方波控制信号为10KHz左右时，因电容两端电压无法突变的原因，C105两端的电压会持续保持在19V左右，而Q103的G极电压会随着方波的高低电平而在24V和19V两个电压值进行变换，从而控制这Q103场效应管的关闭和导通状态，实现了BUCK电路的驱动效果。

本实施例的电路可以使用在各种以电源供电的电子产品应用领域，包括各种消费类电子产品、移动电源等，可以使用在单节或多节电池保护应用上。其可以在不增加升压泵或驱动电压转换电路的情况下实现BUCK电路正常工作，在BUCK电路运行中，具有良好的效果。其电路结构简单易于实现、成本低廉、具有良好的商用价值和推广价值。

值得一提的是，本实用新型保护的是硬件结构，至于控制方法不要求保护。以上仅为本实用新型实施例中一个较佳的实施方案。但是，本实用新型并不限于上述实施方案，凡按本实用新型方案所做的任何均等变化和修饰，所产生的功能作用未超出本方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种BUCK驱动升压电荷泵电路，其特征在于，包括BUCK电路、供电电路以及BUCK驱动电路；

所述BUCK驱动电路的输入接外部单片机的PWM控制管脚，输出与BUCK电路相连，以控制BUCK电路中的场效应管；所述供电电路的输出与BUCK驱动电路相连，以给BUCK驱动电路以及单片机提供电压以驱动BUCK电路。

2.根据权利要求1所述的一种BUCK驱动升压电荷泵电路，其特征在于，所述BUCK驱动升压电荷泵电路的对外端口包括正输入端、负输入端、正输出端以及负输出端；所述BUCK电路的对外端口包括第一输入端、控制输入端、第一输出端、第二输出端以及参考电压输出端；所述供电电路的对外端口包括输入端、接地端以及5V电压输出端；所述BUCK驱动电路的对外端口包括5V电压输入端、控制信号输入端以及输出端；

所述BUCK电路的第一输入端作为BUCK驱动升压电荷泵电路的正输入端，所述BUCK电路的参考电压输出端与所述供电电路的输入端相连，所述BUCK电路的第一输出端作为BUCK驱动升压电荷泵电路的正输出端，所述BUCK电路的第二输出端作为BUCK驱动升压电荷泵电路的负输出端；所述供电电路的接地端与BUCK电路的第二输出端相连，并作为BUCK驱动升压电荷泵电路的负输入端；所述BUCK驱动电路的输出端与BUCK电路的控制输入端相连，所述BUCK驱动电路的控制信号输入端接外部单片机的PWM控制管脚，所述BUCK驱动电路的5V电压输入端与供电电路的5V电压输出端相连。

3.根据权利要求2所述的一种BUCK驱动升压电荷泵电路，其特征在于，所述BUCK电路包括第一二极管D101、第二电容C102、稳压二极管DZ111、第一电阻R101、场效应管Q103、第二二极管D102、电感L101以及第六电容C106；

所述第一二极管D101的阳极接BUCK电路的第一输入端，阴极分别接BUCK电路的参考电压输出端、第二电容C102的正极、稳压二极管DZ111的负极、第一电阻R101的一端以及场效应管Q103的源极；所述第二电容C102的阴极接地；所述稳压二极管DZ111的阳极、第一电阻R101的另一端以及场效应管Q103的栅极相连并连接至BUCK电路的控制输入端；所述场效应管Q103的漏极分别连接至第二二极管D102的阴极、电感L101的一端；第二二极管D102的阳极接地；所述电感L101的另一端与第六电容C106的正极相连，并连接至BUCK电路的第一输出端；所述第六电容C106的负极接地，并连接至BUCK电路的第二输出端。

4.根据权利要求2所述的一种BUCK驱动升压电荷泵电路，其特征在于，所述供电电路包括电源芯片U101、第一电容C101、第三电容C103以及第四电容C104；

所述第一电容C101的一端连接供电电路的接地端，所述第一电容C101的另一端连接电源芯片U101的输入引脚，并连接至供电电路的输入端，所述电源芯片U101的接地引脚与供电电路的接地端相连并接地，所述电源芯片U101的输出引脚分别连接第三电容C103的一端、第四电容C104的一端，并连接至供电电路的5V电压输出端，所述第三电容C103的另一端与第四电容C104的另一端均接地。

5.根据权利要求2所述的一种BUCK驱动升压电荷泵电路，其特征在于，所述BUCK驱动电路包括第二电阻R102、第五电容C105、第三二极管D103、第一三极管Q101、第二三极管Q102以及第三电阻R103；

所述第一三极管Q101的基极、第二三极管Q102的基极以及第三电阻R103的一端相连，并连接至BUCK驱动电路的控制信号输入端；所述第一三极管Q101的集电极与第三二极管D103的阴极相连，并连接至BUCK驱动电路的5V电压输入端；所述第一三极管Q101的发射极分别与第三电阻R103的另一端、第二三极管Q102的发射极、第三二极管D103的阳极以及第二电阻R102的一端相连；所述第二三极管Q102的集电极接地；所述第二电阻R102的另一端经第五电容C105连接至BUCK驱动电路的输出端。

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