CN213990488U - 一种非隔离单电感输出正负低压电源的电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种非隔离单电感输出正负低压电源的电路，包括：电路输入端、电路输出端、开关模块、储能电感、+VCC1储能滤波器、‑VCC2储能滤波器、电感续流二极管；电路输入端、开关模块、储能电感、+VCC1储能滤波器以及电路输出端依次串联，+VCC1储能滤波器导通方向为从电路输入端向电路输出端；‑VCC2储能滤波器与电感续流二极管串联，且‑VCC2储能滤波器的输入端连接于+VCC1储能滤波器、电路输出端之间，电感续流二极管输出端连接于储能电感、开关模块之间；当开关模块闭合时，储能电感、+VCC1储能滤波器充电；当开关模块断开时，储能电感给所述+VCC1储能滤波器、‑VCC2储能滤波器充电，+VCC1储能滤波器输出正电源，‑VCC2储能滤波器输出负电源。

Description

一种非隔离单电感输出正负低压电源的电路
技术领域
本实用新型涉及电源的技术领域，尤其涉及一种非隔离单电感输出正负低压电源的电路。
背景技术
电流流过的回路叫做电路，又称导电回路。最简单的电路，是由电源，用电器(负载)，导电、开关等元器件组成；电路导通叫做通路，只有通路，电路中才有电流通过，电路某一处断开叫做短路或者开路。如果电路中电源正负极间没有负载而是直接接通叫做短路，这种情况是绝不允许的。
非隔离电源是指在输入端和负载端之间没有通过变压器进行电气隔离，而又直接连接，输入端和负载端共地，目前的常规拓扑结构智能输出单一正电源，不能输出负电源，无法满足双电源供电的运放等应用需求，若采用变压器产生正负电源的方案成本上没有优势。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于：提供一种非隔离单电感输出正负低压电源的电路，旨在解决目前的常规拓扑结构智能输出单一正电源，不能输出负电源，无法满足双电源供电的运放等应用需求的问题。
为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
提供一种非隔离单电感输出正负低压电源的电路，包括：电路输入端、电路输出端、开关模块、储能电感、+VCC1储能滤波器、-VCC2储能滤波器、电感续流二极管；
所述电路输入端、所述开关模块、所述储能电感、所述+VCC1储能滤波器以及所述电路输出端依次串联，所述+VCC1储能滤波器导通方向为从所述电路输入端向所述电路输出端；
所述-VCC2储能滤波器与所述电感续流二极管串联，且所述-VCC2储能滤波器的输入端连接于所述+VCC1储能滤波器、所述电路输出端之间，所述电感续流二极管输出端连接于所述储能电感、所述开关模块之间；
当所述开关模块闭合时，所述储能电感、所述+VCC1储能滤波器充电；
当所述开关模块断开时，所述储能电感给所述+VCC1储能滤波器、所述-VCC2 储能滤波器充电，所述+VCC1储能滤波器输出正电源，所述-VCC2储能滤波器输出负电源。
进一步地，还包括输出反馈电路，所述输出反馈电路与所述储能电感连接形成闭环电路，所述输出反馈电路的电压可反馈给所述开关模块形成闭环控制，当所述开关模块断开时，所述输出反馈电路充电，且形成的所述闭环控制的目标电压为所述+VCC1、所述-VCC2绝对值之和。
进一步地，所述输出反馈电路包括串联连接的二极管、第一储能滤波器，所述储能电感的第一端与所述二极管连接，所述储能电感的第二端与所述第一储能滤波器连接，且所述第一储能滤波器、所述二极管的导通方向均为从所述储能电感的第一端向所述储能电感的第二端，所述储能电感放电方向为所述第一端到第二端。
进一步地，所述输出反馈电路还包括至少一个电阻，所述电阻的一端连接于所述二极管、所述第一储能滤波之间，所述电阻的另一端连接于所述第一储能滤波、所述储能电感的第二端之间，且所述电阻与所述开关模块连接。
进一步地，还包括与所述+VCC1储能滤波器并联连接的+VCC1稳压电路，所述+VCC1稳压电路用于构成所述+VCC1储能滤波器的电压的稳定。
进一步地，所述+VCC1稳压电路包括第一三极管以及第一钳位二极管，所述第一三极管的发射极连接于所述储能电感、所述+VCC1储能滤波器之间，所述第一三极管的集电极连接于所述+VCC1储能滤波器、所述-VCC2储能滤波器之间，所述第一三极管的基极与所述第一钳位二极管的第一端串联，所述第一钳位二极管的第二端连接于所述+VCC1储能滤波器、所述-VCC2储能滤波器之间。
进一步地，还包括与所述-VCC2储能滤波器并联连接的-VCC2稳压电路，所述-VCC2稳压电路用于构成所述-VCC2储能滤波器的电压的稳定。
进一步地，所述-VCC2稳压电路包括第二三极管以及第二钳位二极管，所述第二三极管的发射极连接于所述+VCC1储能滤波器、所述-VCC2储能滤波器之间，所述第二三极管的集电极连接于所述-VCC2储能滤波器、所述电感续流二极管之间，所述第二三极管的基极与所述第二钳位二极管的第一端连接，所述第二钳位二极管的第二端连接于所述-VCC2储能滤波器、所述电感续流二极管之间。
进一步地，还包括与所述+VCC1储能滤波器并联连接的电源指示电路，所述电源指示电路包括串联连接的第三电阻、LED灯。
进一步地，还包括第二储能滤波器，所述第二储能滤波器的第一端连接于所述电路输入端、所述开关模块之间，所述第二储能滤波器的第二端连接于所述电路输出端、所述+VCC1储能滤波器之间，且所述第二储能滤波器的导通方向为从所述电路输入端向所述电路输出端。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型中通过给串联连接的+VCC1储能滤波器、-VCC2储能滤波器的充电，+VCC1储能滤波器、-VCC2 储能滤波器放电分别形成正电源以及负电源，具有成本低，输出正负电源可以通过改变+VCC1储能滤波器、-VCC2储能滤波器的容量实现不同的组合，可以相等也可以不相等。
附图说明
下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型实施例所述非隔离单电感输出正负低压电源的电路原理框图。
图2为本实用新型实施例所述非隔离单电感输出正负低压电源的电路原理图。
图3为本实用新型实施例所述非隔离单电感输出正负低压电源的开关模块开通时电流路径示意图。
图4为本实用新型实施例所述非隔离单电感输出正负低压电源的开关模块断开时电流路径示意图。
图中：
100、开关模块；101、储能电感；102、+VCC1储能滤波器；1021、+VCC1 稳压电路；103、-VCC2储能滤波器；1031、-VCC2稳压电路；104、电感续流二极管；105、电源指示电路；200、输出反馈电路；300、第二储能滤波器。
具体实施方式
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
非隔离电源是指在输入端和负载端之间没有通过变压器进行电气隔离，而又直接连接，输入端和负载端共地，目前的常规拓扑结构智能输出单一正电源，不能输出负电源，无法满足双电源供电的运放等应用需求，若采用变压器产生正负电源的方案成本上没有优势。
本实用新型通过给串联连接的+VCC1储能滤波器102、-VCC2储能滤波器103 的充电，+VCC1储能滤波器102、-VCC2储能滤波器103放电分别形成正电源以及负电源，具有成本低，输出正负电源可以通过改变+VCC1储能滤波器102、-VCC2 储能滤波器103的容量实现不同的组合，可以相等也可以不相等。
本实用新型中，图1为所述非隔离单电感输出正负低压电源的电路原理框图；图2为所述非隔离单电感输出正负低压电源的电路原理图；图3为所述非隔离单电感输出正负低压电源的开关模块100开通时电流路径示意图；图4为所述非隔离单电感输出正负低压电源的开关模块100断开时电流路径示意图。
如图1所示，本实施例提供一种非隔离单电感输出正负低压电源的电路，包括：电路输入端、电路输出端、开关模块100、储能电感101、+VCC1储能滤波器102、-VCC2储能滤波器103、电感续流二极管104；
所述电路输入端、所述开关模块100、所述储能电感101、所述+VCC1储能滤波器102以及所述电路输出端依次串联，所述+VCC1储能滤波器102导通方向为从所述电路输入端向所述电路输出端；
所述-VCC2储能滤波器103与所述电感续流二极管104串联，且所述-VCC2 储能滤波器103的输入端连接于所述+VCC1储能滤波器102、所述电路输出端之间，所述电感续流二极管104输出端连接于所述储能电感101、所述开关模块 100之间；
当所述开关模块100闭合时，所述储能电感101、所述+VCC1储能滤波器102 充电；
当所述开关模块100断开时，所述储能电感101给所述+VCC1储能滤波器 102、所述-VCC2储能滤波器103充电，所述+VCC1储能滤波器102输出正电源，所述-VCC2储能滤波器103输出负电源。
所述电路输入端、所述电路输出端为高压直流电源输入，所述开关模块100 包括常规的非隔离BUCK控制IC控制的半导体开关器件，非隔离单电感输出正负低压电源的电路上电后IC工作，所述半导体开关器件在PWM控制下进行周期性闭合和断开。
如图3所示，当所述半导体开关器件闭合时，电流流向为从所述电路输入端、所述开关模块100、所述储能电感101、所述+VCC1储能滤波器102到所述电路输出端，此时所述储能电感101、所述+VCC1储能滤波器102处于充电过程。
如图4所示，当所述半导体开关器件断开时，所述储能电感101处于放电过程，电流流向为从所述储能电感101的第一端、所述+VCC1储能滤波器102、所述-VCC2储能滤波器103、所述电感续流二极管104到所述储能电感101的第二端，可以理解的是，所述电感续流二极管104的导通方向为从所述储能电感 101的第一端到所述储能电感101的第二端，所述储能电感101的第二端连接于所述开关模块100。
可以理解的是，所述开关模块100闭合时，所述+VCC1储能滤波器102充电一次，当所述开关模块100断开时，所述+VCC1储能滤波器102充电一次，所述 -VCC2储能滤波器103充电一次，整个过程中，所述+VCC1储能滤波器102充电两次，所述-VCC2储能滤波器103充电一次，即所述+VCC1储能滤波器102的充电电荷量为所述-VCC2储能滤波器103的两倍，根据电容电压计算公式U＝Q/C， Q为充放电电荷量，C为电容容量，当所述+VCC1储能滤波器102与所述-VCC2 储能滤波器103的容量相等时，所述+VCC1电压的绝对值为所述-VCC2电压的绝对值的两倍。
进一步地，还包括输出反馈电路200，所述输出反馈电路200与所述储能电感101连接形成闭环电路，所述输出反馈电路的电压可反馈给所述开关模块100 形成闭环控制，当所述开关模块100断开时，所述输出反馈电路200充电，且形成的所述闭环控制的目标电压为所述+VCC1、所述-VCC2绝对值之和。
具体的，所述输出反馈电路200用于将所述+VCC1、所述-VCC2绝对值之和反馈到控制IC，控制IC根据目标电压与所述+VCC1、所述-VCC2绝对值之和进行比对，根据比对结构控制所述半导体开关器件的闭合或断开。
可以理解的是，所述输出反馈电路200的第一端连接于所述储能电感101 的第一端，所述输出反馈电路200的第二端连接于所述储能电感101的第二端从而形成所述闭环电路，所述储能电感101给所述输出反馈电路200分压后，所述输出反馈电路200给所述开关模块100提供FB反馈信号形成所述闭环控制。
在本实用新型中，所述输出反馈电路200包括串联连接的二极管、第一储能滤波器，所述储能电感101的第一端与所述二极管连接，所述储能电感101 的第二端与所述第一储能滤波器连接，且所述第一储能滤波器、所述二极管的导通方向均为从所述储能电感101的第一端向所述储能电感101的第二端，所述储能电感101放电方向为所述第一端到第二端。
当所述开关模块100断开时，所述储能电感101放电，所述储能电感101 分别给所述第一储能滤波、所述+VCC1储能滤波器102、所述-VCC2储能滤波器 103充电，可以理解的是，所述第一储能滤波器的电压可作为+VCC1储能滤波器 102输出电压绝对值与所述-VCC2储能滤波器输出电压绝对值之和的反馈。
进一步地，所述输出反馈电路200还包括至少一个电阻，所述电阻的一端连接于所述二极管、所述第一储能滤波之间，所述电阻的另一端连接于所述第一储能滤波、所述储能电感101的第二端之间，且所述电阻与所述开关模块100 连接。
在本实用新型中，还包括与所述+VCC1储能滤波器102并联连接的+VCC1稳压电路1021，所述+VCC1稳压电路1021用于构成所述+VCC1储能滤波器102的电压的稳定。
实际电路中，正负电源各自的负载不一定完全相等，为保证正负电压各自的稳压，在所述+VCC1储能滤波器102上并联所述+VCC1稳压电路1021。
进一步地，所述+VCC1稳压电路1021包括第一三极管以及第一钳位二极管，所述第一三极管的发射极连接于所述储能电感101、所述+VCC1储能滤波器102 之间，所述第一三极管的集电极连接于所述+VCC1储能滤波器102、所述-VCC2 储能滤波器103之间，所述第一三极管的基极与所述第一钳位二极管的第一端串联，所述第一钳位二极管的第二端连接于所述+VCC1储能滤波器102、所述 -VCC2储能滤波器103之间。
由于负载不均衡造成+VCC1电压超过目标值，所述第一钳位二极管导通，为所述第一三极管提供B极电流，所述第一三极管导通并进行并联放电，直到+VCC1 电压电压降低，最终达到动态稳压在目标值。
在本实用新型中，还包括与所述-VCC2储能滤波器103并联连接的-VCC2稳压电路1031，所述-VCC2稳压电路1031用于构成所述-VCC2储能滤波器103的电压的稳定。
实际电路中，正负电源各自的负载不一定完全相等，为保证正负电压各自的稳压，在所述-VCC2储能滤波器103上并联所述-VCC2稳压电路1031。
进一步地，所述-VCC2稳压电路1031包括第二三极管以及第二钳位二极管，所述第二三极管的发射极连接于所述+VCC1储能滤波器102、所述-VCC2储能滤波器103之间，所述第二三极管的集电极连接于所述-VCC2储能滤波器103、所述电感续流二极管104之间，所述第二三极管的基极与所述第二钳位二极管的第一端连接，所述第二钳位二极管的第二端连接于所述-VCC2储能滤波器103、所述电感续流二极管104之间。
由于负载不均衡造成-VCC2电压超过目标值，所述第二钳位二极管导通，为所述第二三极管提供B极电流，所述第二三极管导通并进行并联放电，直到-VCC2 电压电压降低，最终达到动态稳压在目标值。
进一步地，还包括与所述+VCC1储能滤波器102并联连接的电源指示电路 105，所述电源指示电路105包括串联连接的第三电阻、LED灯，所述LED灯用于指示电源的工作。
在本实用新型中，还包括第二储能滤波器300，所述第二储能滤波器300的第一端连接于所述电路输入端、所述开关模块100之间，所述第二储能滤波器 300的第二端连接于所述电路输出端、所述+VCC1储能滤波器102之间，且所述第二储能滤波器300的导通方向为从所述电路输入端向所述电路输出端。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非隔离单电感输出正负低压电源的电路，其特征在于，包括：电路输入端、电路输出端、开关模块、储能电感、+VCC1储能滤波器、-VCC2储能滤波器、电感续流二极管；
所述电路输入端、所述开关模块、所述储能电感、所述+VCC1储能滤波器以及所述电路输出端依次串联，所述+VCC1储能滤波器导通方向为从所述电路输入端向所述电路输出端；
所述-VCC2储能滤波器与所述电感续流二极管串联，且所述-VCC2储能滤波器的输入端连接于所述+VCC1储能滤波器、所述电路输出端之间，所述电感续流二极管输出端连接于所述储能电感、所述开关模块之间；
当所述开关模块闭合时，所述储能电感、所述+VCC1储能滤波器充电；
当所述开关模块断开时，所述储能电感给所述+VCC1储能滤波器、所述-VCC2储能滤波器充电，所述+VCC1储能滤波器输出正电源，所述-VCC2储能滤波器输出负电源。
2.根据权利要求1所述的非隔离单电感输出正负低压电源的电路，其特征在于，还包括输出反馈电路，所述输出反馈电路与所述储能电感连接形成闭环电路，所述输出反馈电路的电压可反馈给所述开关模块形成闭环控制，当所述开关模块断开时，所述输出反馈电路充电，且形成的所述闭环控制的目标电压为所述+VCC1、所述-VCC2绝对值之和。
3.根据权利要求2所述的非隔离单电感输出正负低压电源的电路，其特征在于，所述输出反馈电路包括串联连接的二极管、第一储能滤波器，所述储能电感的第一端与所述二极管连接，所述储能电感的第二端与所述第一储能滤波器连接，且所述第一储能滤波器、所述二极管的导通方向均为从所述储能电感的第一端向所述储能电感的第二端，所述储能电感放电方向为所述第一端到第二端。
4.根据权利要求3所述的非隔离单电感输出正负低压电源的电路，其特征在于，所述输出反馈电路还包括至少一个电阻，所述电阻的一端连接于所述二极管、所述第一储能滤波之间，所述电阻的另一端连接于所述第一储能滤波、所述储能电感的第二端之间，且所述电阻与所述开关模块连接。
5.根据权利要求1所述的非隔离单电感输出正负低压电源的电路，其特征在于，还包括与所述+VCC1储能滤波器并联连接的+VCC1稳压电路，所述+VCC1稳压电路用于构成所述+VCC1储能滤波器的电压的稳定。
6.根据权利要求5所述的非隔离单电感输出正负低压电源的电路，其特征在于，所述+VCC1稳压电路包括第一三极管以及第一钳位二极管，所述第一三极管的发射极连接于所述储能电感、所述+VCC1储能滤波器之间，所述第一三极管的集电极连接于所述+VCC1储能滤波器、所述-VCC2储能滤波器之间，所述第一三极管的基极与所述第一钳位二极管的第一端串联，所述第一钳位二极管的第二端连接于所述+VCC1储能滤波器、所述-VCC2储能滤波器之间。
7.根据权利要求6所述的非隔离单电感输出正负低压电源的电路，其特征在于，还包括与所述-VCC2储能滤波器并联连接的-VCC2稳压电路，所述-VCC2稳压电路用于构成所述-VCC2储能滤波器的电压的稳定。
8.根据权利要求7所述的非隔离单电感输出正负低压电源的电路，其特征在于，所述-VCC2稳压电路包括第二三极管以及第二钳位二极管，所述第二三极管的发射极连接于所述+VCC1储能滤波器、所述-VCC2储能滤波器之间，所述第二三极管的集电极连接于所述-VCC2储能滤波器、所述电感续流二极管之间，所述第二三极管的基极与所述第二钳位二极管的第一端连接，所述第二钳位二极管的第二端连接于所述-VCC2储能滤波器、所述电感续流二极管之间。
9.根据权利要求5所述的非隔离单电感输出正负低压电源的电路，其特征在于，还包括与所述+VCC1储能滤波器并联连接的电源指示电路，所述电源指示电路包括串联连接的第三电阻、LED灯。
10.根据权利要求1所述的非隔离单电感输出正负低压电源的电路，其特征在于，还包括第二储能滤波器，所述第二储能滤波器的第一端连接于所述电路输入端、所述开关模块之间，所述第二储能滤波器的第二端连接于所述电路输出端、所述+VCC1储能滤波器之间，且所述第二储能滤波器的导通方向为从所述电路输入端向所述电路输出端。
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