CN216531081U - 一种降压电路 - Google Patents

Abstract

一种降压电路，包括保护电路、开关电路、储能电路、续流电路和稳压电路；保护电路电连接于供电电源的正极端和开关电路的输入端之间；开关电路的输出端与储能电路的输入端电连接于第一节点，开关电路的控制端与外部脉宽调制信号发生器电连接；储能电路的输出端与负载的正极端电连接于第二节点；储能电路的接地端与负载的负极端电连接于第三节点；稳压电路电连接于第二节点与第三节点之间；续流电路电连接于第一节点与负载的负极端之间；负载的负极端与供电电源的负极端电连接，且负载的负极端与供电电源的负极端均接地，该降压电路能够在开关电路失效短路时稳定输出电压，保护负载和电路中各电子元器不被损坏。

Description

一种降压电路

技术领域

本实用新型实施例涉及供电电路的保护技术领域，尤其涉及一种降压电路。

背景技术

降压电路(buck电路)是一种输出电压小于输入电压的非隔离直流变换电路，由于其效率高、可靠性好、输出稳定的特点被广泛应用。

在降压电路中，开关电路存在损坏失效的隐患，开关电路短路失效时可能处于短路状态，使供电电源的电压直接输出至负载，容易造成负载过压而损坏，并且开关电路短路时的大电流也会对降压电路中的各个电子元器件造成损害。

实用新型内容

本实用新型提供一种降压电路，以向负载提供稳定可靠的电压。

本实用新型实施例提供了一种降压电路，包括：保护电路、开关电路、储能电路、续流电路和稳压电路；

所述保护电路电连接于所述供电电源的正极端和所述开关电路的输入端之间；所述开关电路的输出端与所述储能电路的输入端电连接于第一节点，所述开关电路的控制端与外部脉宽调制信号发生器电连接；

所述储能电路的输出端与所述负载的正极端电连接于第二节点；所述储能电路的接地端与所述负载的负极端电连接于第三节点；

所述稳压电路电连接于所述第二节点与所述第三节点之间；

所述续流电路电连接于所述第一节点与所述负载的负极端之间；

所述负载的负极端与所述供电电源的负极端电连接，且所述负载的负极端与所述供电电源的负极端均接地。

可选的，所述保护电路包括保险丝；

所述保险丝电连接于所述供电电源的正极端和所述开关电路的输入端之间。

可选的，所述保险丝的熔断功率值小于所述稳压电路的最大功率值。

可选的，所述开关电路包括晶体管；

所述晶体管的第一极与所述保护电路电连接，所述晶体管的第二极与所述储能电路的输入端电连接，所述晶体管的栅极与所述外部脉宽调制信号发生器电连接。

可选的，所述储能电路包括电感和电容；

所述电感的第一端与所述开关电路的输出端电连接于第一节点，所述电感的第二端与所述电容的正极和所述负载的正极端电连接于第二节点，所述电容的负极与所述负载的负极端电连接于第三节点，且所述第三节点接地。

可选的，所述稳压电路包括瞬态抑制二极管；

所述瞬态抑制二极管的阳极与所述第三节点电连接；所述瞬态抑制二极管的阴极与所述第二节点电连接。

可选的，所述瞬态抑制二极管的钳位电压小于所述负载的最大工作电压。

可选的，所述续流电路包括续流二极管；

所述续流二极管的阴极与所述第一节点电连接，所述续流二极管的阳极与所述负载的负极端电连接。

本实用新型实施例提供的降压电路，通过稳压电路在开关电路损坏失效后稳定输出至负载的电压，保护负载不被高压冲击而损坏，并且设置了保护电路，在开关电路短路后及时切断供电电源与后级电路之间的电连接，保护降压电路中的各器件不会因持续的大电流而损坏，能够起到有效的保护作用，且结构简单，易于实现，能够广泛使用。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种降压电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种降压电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种降压电路的结构示意图，如图1所示，该降压电路包括保护电路10、开关电路20、储能电路30、续流电路40和稳压电路50；保护电路10电连接于供电电源E0的正极端和开关电路20的输入端之间；开关电路20的输出端与储能电路30的输入端电连接于第一节点a，开关电路20的控制端与外部脉宽调制信号发生器60电连接；储能电路30的输出端与负载70的正极端电连接于第二节点b；储能电路30的接地端与负载70的负极端电连接于第三节点c；稳压电路50电连接于第二节点b与第三节点c之间；续流电路40电连接于第一节点a与负载70的负极端之间；负载70的负极端与供电电源E0的负极端电连接，且负载70的负极端与供电电源E0的负极端均接地GND。

具体的，当开关电路20未出现故障时，降压电路正常工作，此时保护电路 10一直处于导通状态，使得供电电源E0提供的电信号通过保护电路10传输至开关电路20的输入端；开关电路20根据外部脉宽调制信号发生器60提供的脉冲信号导通或断开，且在开关电路20导通时，开关电路20将供电电源E0提供的电信号传输至储能电路30；此时供电电源E0一方面为储能电路30供电，使储能电路30存储电能，另一方面通过储能电路30为负载70供电，使得负载 70正常工作；当开关电路20断开时，储能电路30与续流电路40构成回路，储能电路30通过续流电路40放电，此时由储能电路30为负载70供电。

相应的，当开关电路20损坏失效后，开关电路20会处于短路状态，此时开关电路20的内阻无穷小，使得在有电信号提供至开关电路20时，将有较大的电流流经开关电路20，这将损坏开关电路20之后的其它电路结构和负载70；此时，电连接于开关电路20与负载70之间的稳压电路50进行动作，将负载 70的正极端和负极端的电压Vbc钳位在预设值，该预设值可以为负载70允许输入的最大工作电压，从而能够保护负载70不受冲击而损坏；同时，电连接于开关电路20与供电电源E0之间的保护电路10会因开关电路20短路而断开，切断供电电源E0与开关电路20之间的电连接，从而能够防止因持续的大电流而损坏所有的电路结构，以保护降压电路中的所有电路结构。

本实用新型实施例提供的降压电路，通过稳压电路在开关电路损坏失效后稳定输出至负载的电压，保护负载不被高压冲击而损坏，并且设置了保护电路，在开关电路短路后及时切断供电电源与后级电路之间的电连接，保护降压电路中的各器件不会因持续的大电流而损坏，能够起到有效的保护作用，且结构简单，易于实现，能够广泛使用。

可选的，图2是本实用新型实施例提供的另一种降压电路的结构示意图，如图2所示，保护电路10包括保险丝F1；保险丝F1电连接于供电电源E0的正极端和开关电路20的输入端之间。

示例性的，可以优选为保险丝F1的熔断功率值小于稳压电路50的最大功率值，如此，在开关电路20出现短路，且达到稳压电路50的最大功率值之前，能够及时地切断供电电源E0与后级电路之间的电连接，对后级电路起到保护作用。

可选的，参考图2，开关电路20包括晶体管T1；晶体管T1的第一极与保护电路10电连接，晶体管T1的第二极与储能电路30的输入端电连接，晶体管 T1的栅极与外部脉宽调制信号发生器60电连接。

具体的，晶体管T1正常工作时，可以根据外部脉宽调制信号发生器60提供的控制信号导通或关断，晶体管T1损坏失效时，处于短路状态。其中外部脉宽调制信号发生器60可以包括PWM调制电路，以向晶体管T1的栅极提供脉冲信号，晶体管T1可以为场效应晶体管，本实用新型实施例中晶体管T1可以优选为N型场效应晶体管，晶体管T1的第一极可以为漏极，晶体管T1的第二极可以为源极。

可选的，继续参考图2，储能电路30包括电感L和电容C；电感L的第一端与开关电路20的输出端电连接于第一节点a，电感L的第二端与电容C的正极和负载70的正极端电连接于第二节点b，电容C的负极与负载70的负极端电连接于第三节点c，且第三节点c接地。

具体的，开关电路20处于正常工作状态的情况下，在开关电路20导通时，供电电源E0提供的电信号通过串联连接的保护电路10和开关电路20传输至电感L，电感L将输入的电能转化为磁能进行存储，此时流经电感L的电流线性增加，为电容C充电，同时为负载70供电；当开关电路20断开时，电感L通过与电容C和续流电路40构成的回路进行放电，且流经电容C的电流逐渐减小，此时电容C为负载供电。

可选的，稳压电路50包括瞬态抑制二极管TVS；瞬态抑制二极管TVS的阳极与第三节点c电连接；瞬态抑制二极管TVS的阴极与第二节点电连接。

具体的，当第二节点b和第三节点c之间的电压Vbc过大时，瞬态抑制二极管TVS被击穿，将输出至负载70的正极端和负极端的电压Vbc钳位在预设值，以保护负载70不被高压冲击而损坏。

示例性的，可以设置瞬态抑制二极管TVS的钳位电压小于负载70的最大工作电压，以有效保护负载70不被损坏。

可选的，继续参考图2，续流电路40包括续流二极管D1；续流二极管D1 的阴极与第一节点a电连接，续流二极管D1的阳极与负载70的负极端电连接。

具体的，开关电路20处于导通状态时，续流二极管D1截止，供电电源E0 提供的电信号由正极通过保护电路10、开关电路20和储能电路30后接地，使储能电路30存储能量，同时供电电源E0提供的电信号由正极通过保护电路10、开关电路20和储能电路30传输至负载70，为负载70供电；开关电路20处于断开状态时，储能电路30通过续流二极管D1放电，由于开关电路20断开时流经电感L的电流方向不能突变，因此电感L的电流通过续流二极管D1放电，并且由于此时电容C为负载供电，使得流经电感L的电流逐渐减小，直至开关电路再次导通。

本实用新型实施例提供的降压电路，通过瞬态抑制二极管在开关电路损坏失效后将输出至负载的电压钳位在预设值，保护负载不被高压冲击而损坏，并且设置了保险丝，在开关电路短路后，且瞬态抑制二极管的功率达到最大功率值之前，及时切断供电电源与后级电路之间的电连接，保护降压电路中的各器件不会因持续的大电流而损坏，能够起到有效的保护作用，且结构简单，易于实现，能够广泛使用。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种降压电路，其特征在于，包括：保护电路、开关电路、储能电路、续流电路和稳压电路；

所述保护电路电连接于供电电源的正极端和所述开关电路的输入端之间；所述开关电路的输出端与所述储能电路的输入端电连接于第一节点，所述开关电路的控制端与外部脉宽调制信号发生器电连接；

所述储能电路的输出端与负载的正极端电连接于第二节点；所述储能电路的接地端与所述负载的负极端电连接于第三节点；

所述稳压电路电连接于所述第二节点与所述第三节点之间；

所述续流电路电连接于所述第一节点与所述负载的负极端之间；

所述负载的负极端与所述供电电源的负极端电连接，且所述负载的负极端与所述供电电源的负极端均接地。

2.根据权利要求1所述的降压电路，其特征在于，所述保护电路包括保险丝；

所述保险丝电连接于所述供电电源的正极端和所述开关电路的输入端之间。

3.根据权利要求2所述的降压电路，其特征在于，所述保险丝的熔断功率值小于所述稳压电路的最大功率值。

4.根据权利要求1所述的降压电路，其特征在于，所述开关电路包括晶体管；

所述晶体管的第一极与所述保护电路电连接，所述晶体管的第二极与所述储能电路的输入端电连接，所述晶体管的栅极与所述外部脉宽调制信号发生器电连接。

5.根据权利要求1所述的降压电路，其特征在于，所述储能电路包括电感和电容；

所述电感的第一端与所述开关电路的输出端电连接于第一节点，所述电感的第二端与所述电容的正极和所述负载的正极端电连接于第二节点，所述电容的负极与所述负载的负极端电连接于第三节点，且所述第三节点接地。

6.根据权利要求1所述的降压电路，其特征在于，所述稳压电路包括瞬态抑制二极管；

所述瞬态抑制二极管的阳极与所述第三节点电连接；所述瞬态抑制二极管的阴极与所述第二节点电连接。

7.根据权利要求6所述的降压电路，其特征在于，所述瞬态抑制二极管的钳位电压小于所述负载的最大工作电压。

8.根据权利要求1所述的降压电路，其特征在于，所述续流电路包括续流二极管；

所述续流二极管的阴极与所述第一节点电连接，所述续流二极管的阳极与所述负载的负极端电连接。

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