CN219938208U - Dc-dc转换电路及能量转换装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种DC‑DC转换电路及能量转换装置，DC‑DC转换电路包括分压电路及比较电路，分压电路具有电压输入端和分压输出端，电压输入端用于连接供电设备以接入输入电压，分压电路包括热敏电阻，热敏电阻用于检测供电设备的温度，比较电路具有比较输入端、基准电压端和比较输出端，比较输入端与分压输出端连接，基准电压端用于接入基准电压，比较输出端用于连接待充电设备以向待充电设备提供输出电压，输入电压在分压输出端生成比较电压，比较电路用于将比较电压与基准电压作比较，以改变比较输出端的输出电压。供电设备经该DC‑DC转换电路处理后能够让DC‑DC转换电路输出模拟光伏输出特性给待充电设备充电，从而保证供电设备对待充电设备的有效供电。

Description

DC-DC转换电路及能量转换装置

技术领域

本申请涉及DC-DC直流转换器技术领域，尤其涉及一种DC-DC转换电路及能量转换装置。

背景技术

市面上的大部分供电设备只能满足一种供电电压的供电需求，若供电设备的供电电压较大，则该供电电压较大的供电设备就不能为需求电压较小的待充电设备供电。因此，如何让供电电压较大的供电设备也能够为需求电压较小的待充电设备供电已成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请实施例提供一种DC-DC转换电路及能量转换装置，能够解决相关技术中供电电压较大的供电设备无法为需求电压较小的待充电设备供电的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种DC-DC转换电路；该DC-DC转换电路包括分压电路以及比较电路，分压电路具有电压输入端和分压输出端，电压输入端用于连接供电设备以接入输入电压，分压电路包括热敏电阻，热敏电阻用于检测供电设备的温度，比较电路具有比较输入端、基准电压端和比较输出端，比较输入端与分压输出端连接，基准电压端用于接入基准电压，比较输出端用于连接待充电设备以向待充电设备提供输出电压，输入电压在分压输出端生成比较电压，比较电路配置成通过将比较电压与基准电压作比较，以改变比较输出端的输出电压。

基于本申请实施例的DC-DC转换电路，供电设备提供的输入电压经分压电路后在分压输出端生成比较电压，比较电路通过将比较电压与基准电压作比较，且在比较电压与基准电压满足预设对应关系时，改变比较输出端的输出电压，使供电设备提供的较大的输入电压经该DC-DC转换电路处理后转换成一个较小的输出电压，并用该较小的输出电压给待充电设备充电，从而保证供电设备对待充电设备的有效供电。

第二方面，本申请实施例提供了一种能量转换装置；该能量转换装置包括电路板及上述的DC-DC转换电路，DC-DC转换电路设置于电路板。

基于本申请实施例中的能量转换装置，具有上述DC-DC转化电路的能量转换装置，能够让电压不匹配的供电设备和待充电设备通过该能量转换装置实现能量转换。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种实施例中的DC-DC转换电路的结构框架示意图；

图2为本申请一种实施例中的DC-DC转换电路的电路结构示意图；

图3为另本申请一种实施例中的DC-DC转换电路的电路结构示意图；

图4为又本申请一种实施例中的DC-DC转换电路的电路结构示意图；

图5为再本申请一种实施例中的DC-DC转换电路的电路结构示意图。

附图标记：10、分压电路；11、电压输入端；12、分压输出端；R1、第一分压电阻；R2、第二分压电阻；R_NTC、NTC热敏电阻；R_PTC、PTC热敏电阻；20、比较电路；21、比较输入端；22、基准电压端；23、比较输出端；U1A、比较器；C1、第一电容；C2、第二电容；R3、第一电阻；R4、限流电阻；30、反馈调节电路；31、反馈输入端；32、反馈输出端；C3、第三电容；R5、第二电阻；V_IN、输入电压；V_OUT、输出电压；V_REF、基准电压。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参照图1-图2所示，本申请的第一方面提出了一种DC-DC转换电路，其能够使供电设备提供的较大的输入电压V_IN经该DC-DC转换电处理后转换成一个较小的输出电压V_OUT，并用该较小的输出电压V_OUT给待充电设备充电，从而保证供电设备对待充电设备的有效供电。

该DC-DC转换电路包括分压电路10以及比较电路20。分压电路10具有电压输入端11和分压输出端12，电压输入端11用于连接供电设备以接入输入电压V_IN，分压电路10包括热敏电阻，热敏电阻用于检测供电设备的温度。比较电路20具有比较输入端21、基准电压端22和比较输出端23，比较输入端21与分压输出端12连接，基准电压端22用于接入基准电压V_REF，比较输出端23用于连接待充电设备以向待充电设备提供输出电压V_OUT，输入电压V_IN在分压输出端12生成比较电压，比较电路20配置成通过将比较电压与基准电压V_REF作比较，以改变比较输出端23的输出电压V_OUT。

以下结合图1-图5对该DC-DC转换电路的具体电路结构进行展开介绍。

如图1-图2所示，DC-DC转换电路包括分压电路10以及比较电路20。

分压电路10作为对输入电压V_IN进行分压处理的电路结构，关于分压电路10的具体电路结构将在下文进行展开介绍。

分压电路10具有电压输入端11和分压输出端12。其中，“电压输入端11”理解成分压电路10的供输入电压V_IN接入的端口，电压输入端11用于连接供电设备以接入输入电压V_IN，也即供电设备提供的输入电压V_IN经由电压输入端11进入分压电路10。需要注意的是，“供电设备”理解成能够为分压电路10提供输入电压V_IN的设备，供电设备可以但不仅限于包括太阳能板。“分压输出端12”理解成分压电路10的供比较电压输出的端口。可以理解的是，输入电压V_IN经分压电路10分压处理后，会在分压输出端12生成比较电压，比较电压与输入电压V_IN之间满足某种比例对应关系，该比例对应关系与分压电路10的具体电路结构有关，这里将不做赘述。

分压电路10包括热敏电阻，热敏电阻器属于敏感元件，热敏电阻的典型特点是对温度敏感，热敏电阻在不同的温度下表现出不同的电阻值。热敏电阻按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻(即PTC，Positive Temperature Coefficient，下文称之“PTC热敏电阻R_PTC”)和负温度系数热敏电阻(即NTC，Negative Temperature Coefficient，下文称之“NTC热敏电阻R_NTC”)。其中，PTC热敏电阻R_PTC在温度越高时其电阻值越大，NTC热敏电阻R_NTC在温度越高时其电阻值越小。

可以理解的是，供电设备工作时会释放热量，该热量使得供电设备其自身的温度高于环境温度，当然，该热量也使得供电设备其周围的温度高于环境温度。热敏电阻用于检测供电设备的温度，其中，热敏电阻可以用于检测供电设备其自身的温度，也可以用于检测供电设备其周围的温度，还可以同时用于检测供电设备其自身的温度以及供电设备其周围的温度。热敏电阻根据所检测到的不同的温度呈现不同的电阻值，改变分压电路10的总电阻值，以使分压输出端12生成不同的比较电压。

比较电路20作为将比较电压与基准电压V_REF进行比较以使比较输出端23输出不同的输出电压V_OUT电路结构，关于比较电路20的具体电路结构将在下文进行展开介绍。

比较电路20具有比较输入端21、基准电压端22和比较输出端23。其中，“比较输入端21”理解成比较电路20中供上述比较电压接入的端口，比较输入端21与上述分压输出端12连接，以接收分压输出端12输出的比较电压。“基准电压端22”理解成比较电路20的供基准电压V_REF接入的端口，基准电压端22用于接入基准电压V_REF。需要注意的是，基准电压V_REF作为用于与上述比较电压进行比较的参考电压，这里对基准电压V_REF的具体取值不做限定，设计人员可根据实际需要对基准电压V_REF的取值进行合理设计。“比较输出端23”理解成比较电路20的用于连接外部待充电设备的端口，比较输出端23用于连接待充电设备以向待充电设备提供输出电压V_OUT，也即输出电压V_OUT经由比较输出端23进入待充电设备。需要注意的是，“待充电设备”理解成能够接收来自比较输出端23的输出电压V_OUT的设备，待充电设备可以但不仅限于包括电脑。

比较电路20配置成通过将比较电压与基准电压V_REF作比较，以改变比较输出端23的输出电压V_OUT，其中，比较电路20通过比较上述比较电压与基准电压V_REF之间的大小，能够改变比较输出端23的输出电压V_OUT的大小，改变待充电设备的脉冲宽度调制(PWM，PulseWidth Modulation)占空比，从而使比较输出端23的输出电压V_OUT达到最小输入电压V_IN的限制。

基于本申请实施例中的DC-DC转换电路，供电设备提供的输入电压V_IN经分压电路10后在分压输出端12生成比较电压，比较电路20通过将比较电压与基准电压V_REF作比较，且在比较电压与基准电压V_REF满足预设对应关系时，改变比较输出端23的输出电压V_OUT，使供电设备提供的较大的输入电压V_IN经该DC-DC转换电处理后转换成一个较小的输出电压V_OUT，并用该较小的输出电压V_OUT给待充电设备充电，从而保证供电设备对待充电设备的有效供电。

进一步地，考虑到热敏电阻在不同的温度下表现出不同的电阻值，热敏电阻可以是NTC热敏电阻R_NTC也可以是PTC热敏电阻R_PTC。关于呈现不同温度系数的热敏电阻的分压电路10的具体表现形式可以但不仅限于以下几种实施例。

如图2所示，在第一种实施例中，热敏电阻为NTC热敏电阻R_NTC，分压电路10还包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；NTC热敏电阻R_NTC的第一端与电压输入端11连接；第一分压电阻R1的第一端与NTC热敏电阻R_NTC的第二端连接；第二分压电阻R2的第一端与第一分压电阻R1的第二端连接于分压输出端12，第二分压电阻R2的第二端接地。也就是说，从分压电路10的电压输入端11至接地端，NTC热敏电阻R_NTC、第一分压电阻R1和第二分压电阻R2依次串联连接，分压输出端12位于第一分压电阻R1的第二端与第二分压电阻R2的第一端之间。如此设计，通过合理的设计第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的电阻值，输入电压V_IN通过NTC热敏电阻R_NTC、第一分压电阻R1和第二分压电阻R2分压后，在分压输出端12生成一个比较电压，比较电路20通过将该比较电压与基准电压V_REF作比较，且在比较电压与基准电压V_REF满足预设对应关系时，改变比较输出端23的输出电压V_OUT，从而使供电设备提供的较大的输入电压V_IN经该DC-DC转换电处理后转换成一个较小的输出电压V_OUT，并用该较小的输出电压V_OUT给待充电设备充电。需要说明的是，这里对上述“预设对应关系”具体不做限定，设计人员可根据实际需要进行合理设计。另外，NTC热敏电阻R_NTC为负温度系数热敏电阻，NTC热敏电阻R_NTC所检测到的供电设备的温度越高使得其自身的电阻值越小，如此输入电压V_IN就会随供电设备的温度的升高而降低并限制在最小输入电压V_IN，从而达到追踪供电设备提供最大输出功率的目的。

如图3所示，在第二种实施例中，热敏电阻为PTC热敏电阻R_PTC，分压电路10还包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；第一分压电阻R1的第一端与电压输入端11连接，第一分压电阻R1的第二端与PTC热敏电阻R_PTC的第一端连接于分压输出端12；第二分压电阻R2的第一端与PTC热敏电阻R_PTC的第二端连接，第二分压电阻R2的第二端接地。也就是说，从分压电路10的电压输入端11至接地端，第一分压电阻R1、PTC热敏电阻R_PTC和第二分压电阻R2依次串联连接，分压输出端12位于PCT热敏电阻的第一端与第一分压电阻R1的第二端之间。如此设计，通过合理的设计第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的电阻值，输入电压V_IN通过第一分压电阻R1、PCT热敏电阻和第二分压电阻R2分压后，在分压输出端12生成一个比较电压，比较电路20通过将该比较电压与基准电压V_REF作比较，且在比较电压与基准电压V_REF满足预设对应关系时，改变比较输出端23的输出电压V_OUT，从而使供电设备提供的较大的输入电压V_IN经该DC-DC转换电处理后转换成一个较小的输出电压V_OUT，并用该较小的输出电压V_OUT给待充电设备充电。需要说明的是，这里对上述“预设对应关系”具体不做限定，设计人员可根据实际需要进行合理设计。另外，PTC热敏电阻R_PTC为正温度系数热敏电阻，PTC热敏电阻R_PTC所检测到的供电设备的温度越高使得其自身的电阻值越大，如此输入电压V_IN就会随供电设备的温度的升高而降低并限制在最小输入电压V_IN，从而达到追踪供电设备提供最大输出功率的目的。

需要注意的是，这里对第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的具体电阻值不做限定，设计人员可根据实际需要进行合理设计。

进一步地，考虑到比较电路20作为将比较电压与基准电压V_REF进行比较，以使比较输出端23为待充电设备提供不同的输出电压V_OUT的电路结构。为使比较电路20具备相应功能，故设计，如图2所示，在一些实施例中，比较电路20包括比较器U1A和第一电容C1；比较器U1A的同相输入端作为上述基准电压端22，比较器U1A的反相输入端作为上述比较输入端21；第一电容C1的第一极板与比较器U1A的反相输入端连接，第一电容C1的第二极板与比较器U1A的输出端连接，也即第一电容C1并联连接于比较器U1A的反相输入端与输出端之间。如此设计，通过设计比较器U1A，比较器U1A能够将上述比较电压与基准电压V_REF做比较，且在比较电压和基准电压V_REF满足预设对应关系时，改变比较输出端23的输出电压V_OUT，从而使供电设备提供的较大的输入电压V_IN经该DC-DC转换电处理后转换成一个较小的输出电压V_OUT，并用该较小的输出电压V_OUT给待充电设备充电；通过设计第一电容C1，第一电容C1能够对分压输出端12输出的比较电压进行滤波处理。

进一步地，为防止比较输出端23输出的输出电压V_OUT过大而损坏待充电设备，故设计，如图2所示，在一些实施例中，比较电路20还包括限流电阻R4，限流电阻R4的第一端与比较器U1A的输出端连接，限流电阻R4的第二端与比较输出端23连接，也即限流电阻R4串联连接于比较器U1A的输出端与比较输出端23之间。该设计中，通过设计限流电阻R4，限流电阻R4起限流作用以降低待充电设备因比较输出端23输出的输出电压V_OUT过大而出现损坏的可能性。

进一步地，关于比较电路20的具体电路结构还可以但不仅限于包括以下几种实施例。

如图4所示，在第一种实施例中，比较电路20还包括第一电阻R3，第一电阻R3的第一端与第一电容C1的第一极板连接，第一电阻R3的第二端与比较器U1A的输出端连接。此时第一电阻R3与第一电容C1串联连接形成RC串联支路，该RC串联支路并联连接于比较器U1A的反相输入端与输出端之间。如此设计，第一电容C1与第一电阻R3所组成的RC串联支路形成滤波电路，能够对分压输出端12输出的比较电压进行滤波处理。

如图5所示，在第二种实施例中，比较电路20还包括第二电容C2和第一电阻R3；第二电容C2的第一极板与比较器U1A的反相输入端连接；第一电阻R3的第一端与第二电容C2的第二极板连接，第一电阻R3的第二端与比较器U1A的输出端连接。此时，第二电容C2和第一电阻R3串联连接形成RC串联支路，该RC串联支路与上述第一电容C1并联连接以形成混联支路，该混联支路并联连接于比较器U1A的反相输入端与输出端之间。如此设计，第二电容C2与第一电阻R3所组成的RC串联支路形成滤波电路，能够对分压输出端12输出的比较电压进行滤波处理；第一电容C1也能够对分压输出端12输出的比较电压进行滤波处理。

进一步地，如图5所示，在一些实施例中，DC-DC转换电路还包括反馈调节电路30，反馈调节电路30具有反馈输入端31和反馈输出端32，反馈输入端31与比较输出端23连接，反馈输出端32接地，反馈调节电路30根据输出电压V_OUT调节输入电压V_IN。该设计中，通过设计反馈调节电路30，使输入电压V_IN经上述分压电路10分压处理后在分压输出端12生成的比较电压能够形成输入电压V_IN采样环路控制。

具体地，反馈调节电路30包括第三电容C3和第二电阻R5，第三电容C3的第一极板与反馈输入端31连接，第二电阻R5的第一端与第三电容C3的第二极板连接，第二电阻R5的第二端与反馈输出端32连接。如此设计，第三电容C3和第二电阻R5形成RC串联支路，该RC串联支路能够对比较输出端23输出的输出电压V_OUT进行滤波处理。

需要说明的是，该DC-DC转换电路可以是独立于供电设备之外的一个电路模块，也可以是集成于上述供电设备之中。例如，上述供电设备包括太阳能板时，该DC-DC转换电路可以是独立于太阳能板之外的一个电路模块，该DC-DC转换电路也可以集成于太阳能板上。

如图5所示，以下以热敏电阻为NTC热敏电阻R_NTC、供电设备包括太阳能板为例对该DC-DC转换电路的工作原理进行简单说明：

若电压输入端11接入的输入电压V_IN较大，该较大的输入电压V_IN经NTC热敏电阻R_NTC、第一分压电阻R1和第二分压电阻R2分压后，在分压输出端12生成比较电压，若该比较电压大于基准电压V_REF(即V_U1A-2＞V_REF，为上述“预设对应关系”中的一种)，此时比较器U1A的输出端输出“低电平0”，使得比较输出端23的输出电压V_OUT减小。由于该DC-DC转换电路形成负反馈电路，故待充电设备的输入功率增大，待充电设备的输入功率增大导致太阳能板的输出功率增大，根据太阳能板的光伏特性，太阳能板的输出功率增大，则太阳能板的输出电压(该太阳能板的输出电压相对太阳能板而言是输出电压，但是相对于DC-DC转换电路而言是输入电压V_IN，也即电压输入端11接入的输入电压V_IN)减小。可以理解的是，太阳能板的输出功率增大，太阳能板的温度会升高，NTC热敏电阻R_NTC检测到太阳能板的温度升高导致其电阻值减小，使得NTC热敏电阻R_NTC和第一分压电阻R1的分压变小，NTC热敏电阻R_NTC和第一分压电阻R1的分压变小使得电压输入端11的输入电压V_IN降低。

当电压输入端11接入的输入电压V_IN降低，直至使得比较电压小于基准电压V_REF(即V_U1A-2＜V_REF，为上述“预设对应关系”中的一种)，此时比较器U1A的输出端输出“高电平1”，使得比较输出端23的输出电压V_OUT增大。由于该DC-DC转换电路形成负反馈电路，故待充电设备的输入功率减小，待充电设备的输入功率减小导致太阳能板的输出功率减小，根据太阳能板的光伏特性，太阳能板的输出功率减小，则太阳能板的输出电压增大。可以理解的是，太阳能板的输出功率减小，太阳能板的温度会降低，NTC热敏电阻R_NTC检测到太阳能板的温度降低导致其电阻值增大，使得NTC热敏电阻R_NTC和第一分压电阻R1的分压变大，NTC热敏电阻R_NTC和第一分压电阻R1的分压变大使得电压输入端11的输入电压V_IN升高。

本申请的第二方面提出了一种能量转换装置(图中未示出)，该能量转换装置包括电路板以及上述的DC-DC转换电路，DC-DC转换电路设置于电路板。该设计中，具有上述DC-DC转化电路的能量转换装置，能够让电压不匹配的供电设备和待充电设备通过该能量转换装置实现能量转换。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种DC-DC转换电路，其特征在于，包括：

分压电路，具有电压输入端和分压输出端，所述电压输入端用于连接供电设备以接入输入电压，所述分压电路包括热敏电阻，所述热敏电阻用于检测所述供电设备的温度；

比较电路，具有比较输入端，基准电压端和比较输出端，所述比较输入端与所述分压输出端连接，所述基准电压端用于接入基准电压，所述比较输出端用于连接待充电设备以向所述待充电设备提供输出电压，所述输入电压在所述分压输出端生成比较电压，所述比较电路配置成通过将所述比较电压与所述基准电压作比较，以改变所述比较输出端的所述输出电压。

2.如权利要求1所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述热敏电阻为NTC热敏电阻，所述NTC热敏电阻的第一端与所述电压输入端连接；

所述分压电路还包括：

第一分压电阻，所述第一分压电阻的第一端与所述NTC热敏电阻的第二端连接；

第二分压电阻，所述第二分压电阻的第一端与所述第一分压电阻的第二端连接于所述分压输出端，所述第二分压电阻的第二端接地。

3.如权利要求1所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述热敏电阻为PTC热敏电阻；

所述分压电路还包括：

第一分压电阻，所述第一分压电阻的第一端与所述电压输入端连接，所述第一分压电阻的第二端与所述PTC热敏电阻的第一端连接于所述分压输出端；

第二分压电阻，所述第二分压电阻的第一端与所述PTC热敏电阻的第二端连接，所述第二分压电阻的第二端接地。

4.如权利要求1-3中任一项所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述比较电路包括：

比较器，所述比较器的同相输入端以及反相输入端分别作为所述基准电压端以及所述比较输入端；

第一电容，所述第一电容的第一极板与所述比较器的反相输入端连接，所述第一电容的第二极板与所述比较器的输出端连接。

5.如权利要求4所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述比较电路还包括：

限流电阻，所述限流电阻的第一端与所述比较器的输出端连接，所述限流电阻的第二端与所述比较输出端连接。

6.如权利要求4所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述比较电路还包括：

第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一电容的第二极板连接，所述第一电阻的第二端与所述比较器的输出端连接。

7.如权利要求4所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述比较电路还包括：

第二电容，所述第二电容的第一极板与所述比较器的反相输入端连接；

第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述第二电容的第二极板连接，所述第一电阻的第二端与所述比较器的输出端连接。

8.如权利要求4所述的DC-DC转换电路，其特征在于，还包括：

反馈调节电路，所述反馈调节电路具有反馈输入端和反馈输出端，所述反馈输入端与所述比较输出端连接，所述反馈输出端接地，所述反馈调节电路根据所述输出电压调节所述输入电压。

9.如权利要求8所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述反馈调节电路包括：

第三电容，所述第三电容的第一极板与所述反馈输入端连接；

第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第三电容的第二极板连接，所述第二电阻的第二端与所述反馈输出端连接。

10.一种能量转换装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-9中任一项所述的DC-DC转换电路；

电路板，所述DC-DC转换电路设置于所述电路板。