CN220544872U - 升降压稳压电路及具有升降压稳压电路的电源转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种升降压稳压电路包含降压模块及升压模块，降压模块由电源转换装置的辅助绕组接收输入电压并由一稳压输出端输出稳压电压；升压模块由稳压输出端接收稳压电压并以一目标电压值产生输出电压；当输入电压高于目标电压值时，降压模块对输入电压进行降压至目标电压值，再通过升压模块的线路形成降压后的输出电压；当输入电压低于目标电压值时，输出电压回馈至降压模块使得降压模块在输入端及稳压输出端之间形成导通，而不对输入电压产生压降，再由升压模块升压至目标电压值。无论输入电压过低或过高均能有效产生符合目标电压值的输出电压。

Description

升降压稳压电路及具有升降压稳压电路的电源转换装置

技术领域

本实用新型涉及一种稳压电路及具有该稳压电路的电源转换装置，尤指一种升降压稳压电路及具有该稳压电路的电源转换装置。

背景技术

在应用半导体芯片作为控制器31的电路中，该控制器31会需要一稳定电压范围的输入电压以维持正常工作。请参阅图4所示，举例而言，在一隔离式交流/直流转换器30中，常利用在变压器T上多做一辅助绕组N3，以提供控制器31的工作电压。然而，当变压器T在初级绕组N1输入侧所接收的输入电压有较大的浮动，或者输出负载变化，均可能连带导致辅助绕组所产生的电压变动范围较大。

当控制器31的供电电压不稳定时可能使得运作不稳定，进一步造成整个隔离式交流/直流转换器的工作不稳定甚至崩溃。因此，如何在辅助绕组产生的辅助电压变动范围大的情形下，仍然提供控制器31一稳定的供电电压，是一极待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于现有的电路中提供给控制器的工作电源变动范围容易过大，导致控制器工作不稳定的问题，本实用新型提供一种升降压稳压电路具有一输入端及一输出端，其特征在于，包含：

一降压模块，连接所述输入端以接收一输入电压，具有一稳压输出端，包含：

一第一开关，连接于所述输入端及所述稳压输出端之间，具有一控制端；

一第一电阻，连接于所述输入端及所述第一开关的控制端之间；

一稽纳二极管，连接于所述第一开关的控制端及一接地端之间；

一第二电阻，连接于所述输出端及所述第一开关的控制端之间；

一升压模块，连接于所述稳压输出端及所述输出端之间，由所述稳压输出端接收稳压电压，并以一目标电压值以产生输出电压以输出至所述输出端。

当所述输入电压过低，例如低于符合目标电压值的输出电压时，所述第一开关的控制端根据通过第二电阻回授的输出电压形成完全导通，故所述降压模块上不会形成压降或产生的压降极低，所述输入电压能直接提供至升压模块而升压至目标电压值，避免已经过低的输入电压又经过降压模块的压降而导致进一步损耗。

进一步而言，当输入电压过高时，输入电压经过降压模块的降压，再经过升压模块的线路压降，而形成经降压稳压后的输出电压，从而提供符合目标电压值的输出电压。升降压稳压电路无论在输入电压过低或过高时都能有效提供符合目标电压值的输出电压，且即使输入电压过低时也不会产生过大损耗而维持高效率，形成具有极大输入电压有效范围的升降压稳压电路。

本实用新型还提供一种具有升降压稳压电路的电源转换装置，包含：

一隔离式变压器，包含一初级绕组、一次级绕组及一辅助绕组，所述辅助绕组及所述一次级绕组与所述初级绕组耦合；

一一次侧电路，连接于一交流电源及所述初级绕组之间，且包含一一次侧控制器，所述一次侧控制器具有一工作电源输入端；

一二次侧电路，连接于所述次级绕组及一输出埠之间；

一升降压稳压电路，具有一输入端连接所述辅助绕组，且具有一输出端连接所述一次侧控制器的工作电源输入端之间，包含：

一降压模块，连接所述输入端以接收一输入电压，具有一稳压输出端，包含：

一第一开关，连接于所述输入端及所述稳压输出端之间，具有一控制端；

一第一电阻，连接于所述输入端及所述第一开关的控制端之间；

一稽纳二极管，连接于所述第一开关的控制端及一接地端之间；

一第二电阻，连接于所述输出端及所述第一开关的控制端之间；

一升压模块，连接于所述稳压输出端及所述输出端之间，由所述稳压输出端接收所述稳压电压，并以一目标电压值以产生所述输出电压以输出至所述输出端。

在具有升降压稳压电路的电源转换装置中，升降压稳压电路的输入端接收辅助绕组产生的辅助电源作为输入电压，产生所述输出电压以提供至一次侧控制器的工作电源输入端作为工作电源。根据前述升降压稳压电路的动作原理，所述辅助绕组产生的辅助电源浮动至高于或低于目标电压值，所述升降压稳压电路均能通过降压模块及升压模块的配合，有效产生符合所述目标电压值的输出电压，从而提高电源转换装置整体的效率。

附图说明

图1是本实用新型升降压稳压电路的电路方块示意图。

图2是本实用新型升降压稳压电路一实施例的电路图。

图3是本实用新型具有升降压稳压电路的电源转换装置一实施例的电路图。

图4是现有技术包含控制器供电电路的电源转换器的电路图。

具体实施方式

以下配合附图及本实用新型的较佳实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段。

请参阅图1所示，本实用新型的升降压稳压电路10包含一降压模块11及一升压模块12。该降压模块11连接一输入端in以接收一输入电压VIN，连接一输出端out以接收一输出电压VOUT，且具有一稳压输出端P1，该降压模块11目的在于根据输入电压VIN对该输入电压VIN形成一类似于可变电阻的作用，使得该稳压输出端P1的电压稳定于一目标电压值。此外，当该输入电压VIN低于该降压模块11的一输入阀值，该降压模块11根据该输出电压VOUT在输入端in及稳压输出端P1之间形成导通，使得输入电压VIN能直接通过该降压模块11提供至稳压输出端P1，而不会在降压模块11上形成进一步压降而导致损耗。

该升压模块12连接于该稳压输出端P1及该输出端out之间，由该稳压输出端P1接收该稳压电压，并根据该目标电压值对该稳压电压进行升压而产生输出电压VOUT。

请参阅图2所示，该降压模块11较佳是一低压差稳压模块(Low Drop-OutRegulator，LDO)。该降压模块11例如包含一第一开关Q1、一第一电阻R1、一稽纳二极管ZD及一第二电阻R2。该第一开关Q1连接于输入端in及该稳压输出端P1之间，且具有一控制端。该第一电阻R1连接于该输入端in及该第一开关Q1的控制端之间，该稽纳二极管ZD连接于该第一开关Q1的控制端及一接地端GND之间，该第二电阻R2连接于该输出端out及该第一开关Q1的控制端之间。较佳的，该第一开关Q1例如是一N通道金属氧化物半导体场效晶体管(Nchannel metal-dioxide Semiconductor Field effect Transistor，NMOS)。较佳的，该降压模块11还包含一第一电容C1，该第一电容C1连接于该输入端in及该接地端GND之间。

请继续参阅图2所示，该升压模块12例如是一boost变换器。该升压模块12例如包含一电感L1、一二极管D1、一第二电容C2、一第二开关Q2及一升压控制器121。该电感L1及该二极管D1串联于该稳压输出端P1及该输出端out之间，该第二电容C2连接于该稳压输出端P1及该接地端GND之间，该第二开关Q2连接于该电感L1及该二极管D1的连接点及该接地端GND之间，且具有一控制端。该控制器连接该输出端out以及该第二开关Q2的控制端，并根据该输出电压VOUT控制该第二开关Q2。该升压控制器121主要是根据该输出电压VOUT及该目标电压值进行比较，以产生一脉宽调变控制讯号，目标使该输出电压VOUT维持在目标电压值。较佳的，该升降压稳压电路10还包含一第三电容C3，连接于该稳压输出端P1及该接地端GND之间。

以下以实例说明本实用新型升降压稳压电路10的作动方式。举例而言，该目标电压值是11-13V，可设定降压模块11电压输出12.5V，升压模块12电压输出为11.5V。在一理想的稳定状态，该输入端in的输入电压VIN为12V，依据该目标电压值，该降压模块11的稳压输出端P1的稳压电压为10.5V，该升压模块12在输出端out的输出电压VOUT是11.5V，符合目标电压值的要求。

当该输入电压VIN突然升高，例如升高至18V，该降压模块11对该输入电压VIN进行降压至12.5V，该稳压输出端P1的稳压电压为12.5V，由于该升压模块12的输入电压高于设定的输出电压VOUT 11.5V，该升压模块12则不工作，电流由稳压输出端P1经升压模块12的二极管D1直接输出至出端out。输出电压VOUT为12.5V减去二极管D1的压降，VOUT约为11.9V，符合目标电压值需求。输出端out。

当该输入电压VIN突然降低，例如降低至3V，此时该输出端out的12V电压通过第二电阻R2提供至该第一开关Q1的控制端，使得例如为NMOS的第一开关Q1工作在饱和区，使得该第一开关Q1维持在导通状态，该3V的输入电压VIN能直接通过第一开关Q1提供至稳压输出端P1。该升压模块12对该稳压电压进行升压以提供11.5V的输出电压VOUT至输出端out。

在此情形下，由于该第一开关Q1通过输出电压VOUT的回馈维持导通，该3V的输入电压VIN不会在降压模块11中进一步降低，避免在降压模块11中产生过大的损耗，且维持升压模块12的效率。

换言之，只要该输入电压VIN高于该升压模块12的最低输出电压，该升降压稳压模块10便能以高效率工作，而不会受到该降压模块11在接收到过低的输入电压时在降压模块11产生高损耗的影响

该第一电阻R1及该第二电阻R2的阻值根据输入电压VIN的电压值范围以及目标输出电压值而设计。例如目标电压值是11-13V，且假设输入电压VIN的最低为3V，则R1/R2约大于3V/11V即可，即约为R1/R2≧0.3。

此外，在稽纳二极管ZD的选择上，例如为崩溃电压是该降压模块的设定电压加1.5V，而该目标电压值为该稽纳二极管ZD的帮馈电压减去降压模块11的第一开关Q1的阀值电压。

较佳的，该降压模块11还可以进一步包含一第二二极管D2，串联于该第二电阻R2及该输出端out之间，使得该第二电阻R2通过该第二二极管D2连接至该输出端out。当输入电压VIN略高于输出电压VOUT，且稽纳二极管ZD上的电压低于其崩溃电压时，该输入电压VIN能抬高稽纳二极管ZD上的电压，即第一开关Q1的控制端的电压，降低该第一开关Q1上的压降，避免稳压输出端P1的电压被进一步降低而提高升压模块12的损耗，提升此情况下的电能转换效率。

请一并参阅图2、3所示，本实用新型的升降压稳压电路10例如能应用在一电源转换装置20中。本实用新型进一步提供一具有升降压稳压电路10的电源转换装置20，包含一隔离式变压器T、一一次侧电路21、一二次侧电路22、一升降压稳压电路10。该隔离式变压器包含一初级绕组N1、一次级绕组N2及一辅助绕组N3，该辅助绕组N3及该次级绕组N2与该初级绕组N1耦合。该一次侧电路21连接于一交流电源AC及该初级绕组N1之间，且包含一一次侧控制器211，该一次侧控制器211具有一工作电源输入端VDD，该一次侧控制器211控制该一次侧电路21将该交流电源AC经过整流、滤波后传递至该初级绕组N1，并由该一次侧控制器211控制与该初级绕组N1串联的一功率开关。该二次侧电路22连接于该初级绕组N2及一输出埠O/P之间，将该初级绕组N2产生的感应电源传递至该输出埠O/P。

该升降压稳压电路10连接于该辅助绕组N3及该一次侧控制器211的工作电源输入端VDD之间，输入端in连接该辅助绕组N3，该输出端out连接该工作电源输入端VDD，将该辅助绕组N3产生的辅助电压作为该升降压稳压电路10的输入电压VIN，经过降压或升压后产生稳定的输出电压VOUT，做为一次侧控制器211的工作电源。

该升降压稳压电路10的详细结构及作动方式如前述，在此不重复赘述。

当该交流电源AC变动幅度大、输出端口O/P的负载变化或者其他干扰原因，导致由该变压器的辅助绕组N3产生的辅助电压变动较大时，通过该升降压稳压电路10产生的输出电压VOUT均能稳定在目标电压值，即该一次侧控制器211的工作电源的额定电压值。

综上所述本实用新型的升降压稳压电路10能在输入电压VIN变动范围较大的情况下，能根据输入电压VIN进行降压或升压至目标电压值，且在输入电压VIN极低的时候保有转换效率，形成极宽输入电压VIN范围的升降压稳压电路10。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种升降压稳压电路，具有一输入端及一输出端，其特征在于，包含：

一降压模块，连接所述输入端以接收一输入电压，具有一稳压输出端，包含：

一第一开关，连接于所述输入端及所述稳压输出端之间，具有一控制端；

一第一电阻，连接于所述输入端及所述第一开关的控制端之间；

一稽纳二极管，连接于所述第一开关的控制端及一接地端之间；

一第二电阻，连接于所述输出端及所述第一开关的控制端之间；

一升压模块，连接于所述稳压输出端及所述输出端之间，由所述稳压输出端接收一稳压电压，并以一目标电压值以产生一输出电压以输出至所述输出端。

2.根据权利要求1所述的升降压稳压电路，其特征在于，所述第一开关是一N信道金属氧化物半导体场效晶体管。

3.根据权利要求1所述的升降压稳压电路，其特征在于，所述升压模块是一boost变换器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的升降压稳压电路，其特征在于，所述升压模块包含：

一电感；

一二极管，与所述电感串联于所述稳压输出端及所述输出端之间；

一第二电容，连接于所述稳压输出端及所述接地端之间；

一第二开关，连接于所述电感及所述二极管的连接点及所述接地端之间，且具有一控制端；

一升压控制器，连接所述输出端及所述第二开关的控制端，并根据所述输出电压控制所述第二开关。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的升降压稳压电路，其特征在于，包含：

一第三电容，连接于所述稳压输出端及所述接地端之间。

6.一种具有升降压稳压电路的电源转换装置，其特征在于，包含：

一隔离式变压器，包含一初级绕组、一次级绕组及一辅助绕组，所述辅助绕组及所述次级绕组与所述初级绕组耦合；

一一次侧电路，连接于一交流电源及所述初级绕组之间，且包含一一次侧控制器，所述一次侧控制器具有一工作电源输入端；

一二次侧电路，连接于所述次级绕组及一输出埠之间；

一升降压稳压电路，具有一输入端连接所述辅助绕组，且具有一输出端连接所述控制器的工作电源输入端，包含：

一降压模块，连接所述输入端以接收一输入电压，具有一稳压输出端，包含：

一第一开关，连接于所述输入端及所述稳压输出端之间，具有一控制端；

一第一电阻，连接于所述输入端及所述第一开关的控制端之间；

一稽纳二极管，连接于所述第一开关的控制端及一接地端之间；

一第二电阻，连接于所述输出端及所述第一开关的控制端之间；

一升压模块，连接于所述稳压输出端及所述输出端之间，由所述稳压输出端接收一稳压电压，并以一目标电压值以产生一输出电压以输出至所述输出端。

7.根据权利要求6所述的具有升降压稳压电路的电源转换装置，其特征在于，所述第一开关是一N信道金属氧化物半导体场效晶体管。

8.根据权利要求6所述的具有升降压稳压电路的电源转换装置，其特征在于，所述升压模块是一boost变换器。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的具有升降压稳压电路的电源转换装置，其特征在于，所述升压模块包含：

一电感；

一二极管，与所述电感串联于所述稳压输出端及所述输出端之间；

一第二电容，连接于所述稳压输出端及所述接地端之间；

一第二开关，连接于所述电感及所述二极管的连接点及所述接地端之间，且具有一控制端；

一升压控制器，连接所述输出端及所述第二开关的控制端，并根据所述输出电压控制所述第二开关。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的具有升降压稳压电路的电源转换装置，其特征在于，包含：

一第三电容，连接于所述稳压输出端及所述接地端之间。