CN214590652U - 一种充电泵输出电压调节电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电泵输出电压调节电路，所述电路包括充电泵电路、电流调整管、输出电压检测电路和驱动电路，所述输出电压检测电路将所述充电泵电路的输出电压与参考电压进行比较得到误差电压，并将放大后的误差电压输入至所述驱动电路，所述驱动电路根据所述误差电压调整驱动信号的大小，并将该驱动信号输出至所述电流调整管，所述电流调整管根据所述驱动信号调整所述充电泵电路的输入电流，对所述充电泵电路输出电压动态调节，直至所述充电泵电路输出稳定电压。利用本实用新型实现了同一个充电泵电路能够适用于不同类型车辆的应用。

Description

一种充电泵输出电压调节电路

技术领域

本实用新型涉及充电泵电路技术领域，尤其涉及一种充电泵输出电压调节电路。

背景技术

不同类型车辆所使用低压辅助电源系统不同，各个系统的电源变化范围很大，比如轿车等乘用车的低压辅助电压为12V系统，其在9～16V范围内变化；大巴车、物流车等商用车的低压辅助电源为24V系统，其在18～32V范围内变化；还有一些大货车等的低压辅助电源为48V系统，其在36～64V范围内变化。一些电子电路需要比较高的供电电压，比如超出12V电源系统或者24V电源系统的供电电压范围，但是需要的功率又比较小，为了降低成本，需要通过充电泵电路来实现，因为用DC/DC电源电路实现不经济。由于低压辅助电源的变化范围很大，因此难以用一个电路兼容所有不同车型的电压范围。

现有技术中，实现输出电压调整的充电泵电路的技术方案一般有两种：一种是用具有输出电压稳压功能的专用充电泵集成芯片实现，该集成芯片将输出电压调整到需要的电压；一种是用二极管实现的充电泵电路，其输出电压是输入电压的整数倍。技术方案一的缺点：不同类型车辆的供电电压范围相差比较大，而且车辆电气系统环境比较复杂，存在各种震荡、浪涌等瞬态电压现象，电路的输入耐压往往需要达到稳态输入电压的2倍以上。而现有充电泵集成芯片的充电泵输入、输出电压都比较低，一般不超过15V，即使最低的12V电气系统，也无法满足应用要求。技术方案二的缺点：其输出电压是输入电压的倍数，不可调。当输入电压大范围变化时，输出电压也大范围变化，造成输入电压低时，输出电压也低，输入电压高时，输出电压也高。对不同辅助电源体系的车型来说，由于输入电压不同，充电泵需求的放大倍数也不同，致使该充电泵电路难以通用，需要针对不同应用场合，设计不同的充电泵电路。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种充电泵输出电压调节电路，实现了同一个充电泵电路能够适用于不同类型车辆的应用。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种充电泵输出电压调节电路，所述电路包括充电泵电路、电流调整管、输出电压检测电路和驱动电路，所述输出电压检测电路将所述充电泵电路的输出电压与参考电压进行比较得到误差电压，并将放大后的误差电压输入至所述驱动电路，所述驱动电路根据所述误差电压调整驱动信号的大小，并将该驱动信号输出至所述电流调整管，所述电流调整管根据所述驱动信号调整所述充电泵电路的输入电流，对所述充电泵电路输出电压动态调节，直至所述充电泵电路输出稳定电压。

优选的，所述输出电压检测电路包括第一三极管、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述充电泵电路输出电压的正极相连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端和所述第一三极管的基极相连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第一三极管的集电极输出误差电压至所述驱动电路。

优选的，所述第一三极管用MOS管或者TL431稳压电源替换。

优选的，所述驱动电路包括第二三极管、第三电阻和第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二三极管的集电极相连接，所述第四电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端和所述电流调整管相连接，所述第三电阻的另一端与输入电源的正极相连接，所述第二三极管的基极输入来自所述第一三极管输出的误差电压，所述第二三极管的集电极输出驱动信号至所述电流调整管。

优选的，所述第二三极管用MOS管替换。

优选的，所述电流调整管包括PMOS管，所述PMOS管设置于输入电源与所述充电泵电路的输入端之间，其门极与所述第二三极管的集电极极相连接，其源极与输入电源的正极相连接，其漏极与所述充电泵电路的电压输入端相连接，其门极接收来自第二三极管的驱动信号。

优选的，所述PMOS管可用PNP三极管或者NMOS管或者NPN三极管来替换。

优选的，所述输出电压检测电路包括放大器、第五电阻和第六电阻，所述放大器的同相输入端输入参考电压，其反相输入端分别与所述第六电阻的一端和所述第五电阻的一端相连接，所述第六电阻的另一端接入所述充电泵电路的输出电压，所述第五电阻的另一端接地，所述放大器的输出端输出误差电压。

优选的，所述驱动电路包括一光耦，所述光耦将输入的误差电压进行电平转换并输出驱动信号至所述电流调整管。

优选的，所述电流调整管设置于所述充电泵电路的输出端与输出负载之间。

与现有技术相比，本实用新型提供一种充电泵输出电压调节电路，所带来的有益效果为：该充电泵输出电压调节电路能够适用于不同类型车辆的应用，其通用性更强；其输出电压具有稳压功能；输出电压值可以调节，通过调整分压电阻的比值可实现不同的输出电压；对输入电压和输出电压范围没有要求，使用范围宽，只需保证充电泵电路中的离散元件的耐压即可；该电路简单可靠，可以通用的离散元件实现，其成本低。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例中的充电泵输出电压调节电路的系统示意图。

图2是根据本实用新型的一个具体实施例中的充电泵输出电压调节电路示意图。

图3是根据本实用新型的一个具体实施例中的输出电压检测电路示意图。

图4是根据本实用新型的一个具体实施例中的输出电压检测电路示意图。

图5是根据本实用新型的一个具体实施例中的驱动电路示意图。

图6是根据本实用新型的一个具体实施例中的充电泵输出电压调节电路示意图。

附图标记：

Q1-第一三极管，R1-第一电阻，R2-第二电阻，Q2-第二三极管，R3-第三电阻，R4-第四电阻，Verr-误差电压，Vdrv-驱动信号，S1-PMOS管，U1-放大器，R5-第五电阻，R6-第六电阻。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述，但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

如图1所示的本实用新型的一个实施例中，本实用新型提供一种充电泵输出电压调节电路，所述电路包括充电泵电路10、电流调整管11、输出电压检测电路12和驱动电路13，所述输出电压检测电路12将所述充电泵电路10的输出电压与一参考电压进行比较得到误差电压，并将放大后的误差电压输入至所述驱动电路13，所述驱动电路13根据所述误差电压调整驱动信号的大小，并将该驱动信号输出至所述电流调整管11，所述电流调整管11根据所述驱动信号调整所述充电泵电路10的输入电流，对所述充电泵电路10输出电压动态调节，直至所述充电泵电路10输出稳定电压。

所述充电泵电路10将输入电压进行调整为输出电压，所述输出电压检测电路12检测所述充电泵电路的输出电压，将该输出电压与参考电压进行比较，比较后得到两者电压的误差电压，将该误差电压进行放大。所述输出电压检测电路12实现负反馈功能，也就是当所述充电泵电路的输出电压大于所述参考电压时，减小误差电压，当所述输出电压小于所述参考电压时，增大误差电压。所述驱动电路13接收输出电压检测电路的误差电压，并根据该误差电压调整用以驱动所述电流调整管的驱动信号的强弱，当误差电压增大时，驱动电路调整输出至电流调整管的驱动信号，减小电流调整管的等效电阻，从而增大充电泵电路的输入电流，当误差电压减小时，驱动电路调整输出至电流调整管的驱动信号，增大电流调整管的等效电阻，降低充电泵电路的输入电流。由于电压检测电路与电流调整管的驱动参考电位不在一个电平上，驱动电路同时实现电平转换的功能，以保证逻辑上的负反馈功能。电流调整管根据接收到的驱动信号的大小，可以工作在高阻(断开)状态、短路导通状态和可变电阻状态。如果输出电压大于参考电压时，电流调整管减小充电泵电路的输入电流，即减小充电泵电路的输入电流，使输出电流小于负载电流，从而降低了输出电压，将输出电压调小；如果输出电压小于参考电压时，电流调整管增大充电泵电路的输入电流，也就是增大充电泵电路的输出电流，使输出电流大于负载电流，从而增大输出电压，将输出电压调大，经过动态调整之后从而实现了充电泵电路输出电压最终保持在参考电压。

如图2所示的本实用新型的一个具体实施例，所述输出电压检测电路12包括第一三极管Q1、第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的一端与所述充电泵电路输出电压的正极相连接，所述第一电阻R1的另一端分别与所述第二电阻R2的一端和所述第一三极管Q1的基极相连接，所述第二电阻R2的另一端接地，所述第一三极管Q1的集电极输出误差电压Verr至所述驱动电路。所述第一电阻R1和第二电阻R2实现对充电泵电路的输出电压进行分压的作用，利用分压电阻网络设定输出电压值。利用第一三极管Q1固有的0.7V开通阈值作为参考电压。通过第一电阻R1和第二电阻R2对充电泵电路的输出电压进行分压之后，将分压后的电压与所述0.7V参考电压进行比较，得到误差电压，利用第一三极管Q1的电流放大作用对误差电压进行放大，并将放大后的误差电压发送到驱动电路。

所述驱动电路包括第二三极管Q2、第三电阻R3和第四电阻R4，所述第四电阻R4的一端与所述第二三极管Q2的集电极相连接，所述第四电阻R4的另一端分别与所述第三电阻R3的一端和所述电流调整管相连接，所述第三电阻R3的另一端与输入电源的正极相连接。所述第二三极管Q2的基极输入来自所述第一三极管Q1输出的误差电压Verr，所述第二三极管Q2的集电极输出驱动信号Vdrv至所述电流调整管。所述第二三极管对所述误差电压进行反向，实现负反馈功能。第三电阻R3和第四电阻R4实现电平转换功能，使得所述第二三极管Q2的集电极输出驱动信号以充电泵电路的输入电压作为参考电压来驱动电流调整管。所述电流调整管包括PMOS管S1，所述PMOS管S1设置于输入电源与所述充电泵电路的输入端之间，其门极与所述第二三极管Q2的集电极相连接，其源极与输入电源的正极相连接，其漏极与所述充电泵电路的电压输入端相连接，其门极接收来自第二三极管Q2的驱动信号，第二三极管Q2的驱动电压为输入电源与所述驱动信号电压值的差值，当该驱动电压增大时，PMOS管S1的导通电阻降低，增大充电泵电路的输入电流能力，当驱动电压差值减小时，PMOS管S1的导通电阻增大，降低充电泵电路的输入电流能力。本实施例中的输出电压调节过程为：当充电泵电路的输出电压大于所需要的电压时，R1和R2的分压增大，Q1基极的输入电流增大，Q1的发射极电压降低，也就是误差电压降低，从而使Q2的基极电流降低，Q2的发射极电压升高，也就是输出的驱动信号电压升高，电流调整管S1的驱动电压就会减小，S1的导通电阻增大，充电泵电路的的输入电流减小，因而充电泵电路的输出电流减小，导致其输出电压降低，从而实现输出电压的动态平衡，当达到动态平衡后，输出电压的值为0.7*(1+R₁/R₂)，达到了输出电压稳压的功能。通过调整电阻R1和R2的值，可实现不同的输出电压。

根据本发明的一具体实施例，PMOS管S1可由PNP三极管替换，也可由NMOS管或者NPN三极管替换，只需将其接入到输入电源的负极上，并同步调整误差电压或者驱动信号的逻辑方向，保证闭环电路的负反馈即可。

根据本发明的一具体实施例，所述输出电压检测电路中的第一三极管Q1可由MOS管替换，也可由TL431稳压电源替换。如图3所示的使用TL431稳压源的输出电压检测电路。输出电压检测电路中的参考电压可由独立的参考电压源替换，以实现更高的输出电压精度。也可通过运放电路来实现输出电压检测。具体地，如图4所示的运放电路，所述输出电压检测电路包括放大器U1、第五电阻R5和第六电阻R6，所述放大器U1的同相输入端输入参考电压，其反相输入端分别与所述第六电阻R6的一端和所述第五电阻R5的一端相连接，所述第六电阻R6的另一端接入所述充电泵电路的输出电压V0，所述第五电阻R5的另一端接地，所述放大器U1的输出端输出误差电压。

根据本发明的一具体实施例，所述驱动电路中的第二三极管Q2可由MOS管替换。所述驱动电路包括集成芯片，通过集成芯片实现电路驱动。所述驱动电路包括一光耦，所述光耦将输入的误差电压Verr进行电平转换并输出驱动信号Vdrv至所述电流调整管，如图5所示。

根据发明的一具体实施例，所述充电泵电路可以是任何集成IC、离散元件实现的充电泵，对充电泵电路架构无要求。充电泵电路可以是升压电路，也可以是降压电源，没有特定需求，只需要保证充电泵原有输出电压大于需求电压即可。

根据本发明的一具体实施例，所述电流调整管设置于输出端与输出负载之间，如图6所示。

尽管为示例目的，已经公开了本实用新型的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本实用新型的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (10)

1.一种充电泵输出电压调节电路，其特征在于，所述电路包括充电泵电路、电流调整管、输出电压检测电路和驱动电路，所述输出电压检测电路将所述充电泵电路的输出电压与参考电压进行比较得到误差电压，并将放大后的误差电压输入至所述驱动电路，所述驱动电路根据所述误差电压调整驱动信号的大小，并将该驱动信号输出至所述电流调整管，所述电流调整管根据所述驱动信号调整所述充电泵电路的输入电流，对所述充电泵电路输出电压动态调节，直至所述充电泵电路输出稳定电压。

2.如权利要求1所述的充电泵输出电压调节电路，其特征在于，所述输出电压检测电路包括第一三极管、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述充电泵电路输出电压的正极相连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端和所述第一三极管的基极相连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第一三极管的集电极输出误差电压至所述驱动电路。

3.如权利要求2所述的充电泵输出电压调节电路，其特征在于，所述第一三极管用MOS管或者TL431稳压电源替换。

4.如权利要求2所述的充电泵输出电压调节电路，其特征在于，所述驱动电路包括第二三极管、第三电阻和第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二三极管的集电极相连接，所述第四电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端和所述电流调整管相连接，所述第三电阻的另一端与输入电源的正极相连接，所述第二三极管的基极输入来自所述第一三极管输出的误差电压，所述第二三极管的集电极输出驱动信号至所述电流调整管。

5.如权利要求4所述的充电泵输出电压调节电路，其特征在于，所述第二三极管用MOS管替换。

6.如权利要求3所述的充电泵输出电压调节电路，其特征在于，所述电流调整管包括PMOS管，所述PMOS管设置于输入电源与所述充电泵电路的输入端之间，其门极与所述第二三极管的集电极相连接，其源极与输入电源的正极相连接，其漏极与所述充电泵电路的电压输入端相连接，其门极接收来自第二三极管的驱动信号。

7.如权利要求3所述的充电泵输出电压调节电路，其特征在于，所述PMOS管可用PNP三极管或者NMOS管或者NPN三极管来替换。

8.如权利要求1所述的充电泵输出电压调节电路，其特征在于，所述输出电压检测电路包括放大器、第五电阻和第六电阻，所述放大器的同相输入端输入参考电压，其反相输入端分别与所述第六电阻的一端和所述第五电阻的一端相连接，所述第六电阻的另一端接入所述充电泵电路的输出电压，所述第五电阻的另一端接地，所述放大器的输出端输出误差电压。

9.如权利要求1所述的充电泵输出电压调节电路，其特征在于，所述驱动电路包括一光耦，所述光耦将输入的误差电压进行电平转换并输出驱动信号至所述电流调整管。

10.如权利要求1所述的充电泵输出电压调节电路，其特征在于，所述电流调整管设置于所述充电泵电路的输出端与输出负载之间。

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