專利名稱：一種寬輸入電壓范圍的直流轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于直流電壓變換的技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，就是具有寬輸入電壓范圍的直流電壓轉(zhuǎn)換裝置，可應(yīng)用于需要高質(zhì)量直流電源的電子設(shè)備中。
背景技術(shù)：
目前可以用做直流電壓變換的直流轉(zhuǎn)換裝置有很多，主要是應(yīng)用了集成電壓變換器件，這種技術(shù)方案存在的缺點(diǎn)是成本高，輸入電壓可調(diào)范圍小，并且電源輸出的電壓穩(wěn)定性能差，不能應(yīng)用在移動(dòng)終端設(shè)備等對(duì)電源要求高的設(shè)備上。而少數(shù)可以應(yīng)用在移動(dòng)終端設(shè)備上具有高質(zhì)量的DC/DC變換器價(jià)格又很高，不能夠普遍應(yīng)用在其他電子產(chǎn)品的直流/直流轉(zhuǎn)換裝置上。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了解決使用集成電壓變換器件的直流電源成本高，輸入電壓可調(diào)范圍小的缺點(diǎn)，提供了一種寬輸入電壓范圍的直流電源，具有精確穩(wěn)定的輸出電源，可以廣泛地應(yīng)用在要求高質(zhì)量電源的設(shè)備上，尤其是應(yīng)用于無線固定電話機(jī)的供電端口，而且本實(shí)用新型的技術(shù)方案經(jīng)過簡單改動(dòng)就可以滿足其它各種設(shè)備的需求。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型包括輸入濾波和保護(hù)電路，基準(zhǔn)參考電壓電路，三角波發(fā)生電路，輸入電壓經(jīng)過輸入濾波和保護(hù)電路，以及過壓保護(hù)電路，在比較電路中取樣并和基準(zhǔn)參考電壓值比較，進(jìn)行積分放大，然后把放大信號(hào)輸出到取樣電路中，對(duì)三角波發(fā)生電路產(chǎn)生的波形進(jìn)行取樣并放大，最后取樣電路生成的方波控制調(diào)整管的開關(guān)，對(duì)LC濾波電路進(jìn)行充放電，保持一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓。
所述的輸入濾波和保護(hù)電路由壓敏電阻、二極管串聯(lián)，再與電容并聯(lián)組成，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波、高壓擊穿保護(hù)和反接保護(hù)。
所述的輸入濾波和保護(hù)電路連接一個(gè)過壓保護(hù)電路，過壓保護(hù)電路由兩路串聯(lián)取樣電阻和一個(gè)比較器組成，應(yīng)用比較器檢測輸入信號(hào)是否超過設(shè)定的電壓，過壓時(shí)，自動(dòng)拉低相關(guān)電路以起到保護(hù)作用。
所述的基準(zhǔn)參考電壓電路由多個(gè)大功率電阻并聯(lián)并和一個(gè)穩(wěn)壓二極管串聯(lián)組成，輸入信號(hào)經(jīng)過穩(wěn)壓二極管產(chǎn)生5.1V的參考電壓。
所述的取樣電路是由比較器輸出，經(jīng)上拉電阻和限流電阻的控制，輸入到三極管的基極，用比較器對(duì)信號(hào)取樣，并通過三極管進(jìn)行放大。
所述的比較電路由兩路輸入取樣，比較器和RC負(fù)反饋積分電路組成，把輸出電壓取樣并和參考取樣值比較，進(jìn)行積分放大。
所述的三角波發(fā)生電路由比較器，RC負(fù)反饋和電阻分壓網(wǎng)絡(luò)組成，通過比較器實(shí)現(xiàn)三角波的發(fā)生。
本實(shí)用新型中采用了具有4個(gè)電壓比較放大器的四模擬比較器，實(shí)現(xiàn)DC/DC的變換，輸入電壓范圍可以達(dá)到5-60V。
該寬輸入電壓范圍的DC/DC變換裝置優(yōu)選是應(yīng)用在無線固定電話機(jī)上，無線固定電話機(jī)對(duì)電源要求很高，主要體現(xiàn)在電源電壓要在5V左右，而且需要保持電壓的穩(wěn)定性，不可上下波動(dòng)；輸給無線固定電話機(jī)的電壓要求平穩(wěn)，不能有紋波，并且要求DC/DC裝置中有限流保護(hù)功能。
同時(shí)，還要考慮到供給DC/DC轉(zhuǎn)換裝置的電壓可能很高，有時(shí)可能達(dá)到60V，以及供電電壓反接情況的各種可能性。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案應(yīng)用了價(jià)格低廉的四模擬(高速)比較器LM339，在適當(dāng)閉環(huán)以后，用作運(yùn)算放大器；同時(shí)，用作高速驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)高度集成的設(shè)計(jì)，充分利用了LM339的性能，具有低成本和寬輸入電壓范圍的優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。


圖1是直流轉(zhuǎn)換裝置的電路原理方框圖；圖2是直流轉(zhuǎn)換裝置輸入電壓調(diào)整的電路圖；圖3是直流轉(zhuǎn)換裝置基準(zhǔn)參考電壓的電路圖；圖4是直流轉(zhuǎn)換裝置四個(gè)電壓比較放大器的電路圖；圖5是直流轉(zhuǎn)換裝置開關(guān)管和LC濾波電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種低成本、寬輸入電壓范圍DC/DC變換直流轉(zhuǎn)換裝置，包括輸入濾波和保護(hù)電路，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波、高壓擊穿保護(hù)和反接保護(hù)；基準(zhǔn)參考電壓生成電路，生成了5.1V的參考電壓，并且在高電壓下不會(huì)由于高壓差形成的大功率燒毀電路；過壓檢測和保護(hù)電路，應(yīng)用比較器比較以檢測是否超過設(shè)定的電壓，當(dāng)過壓時(shí)，自動(dòng)拉低相關(guān)電路以起到保護(hù)作用；輸出取樣以及積分放大電路，作用是將輸出電壓取樣并和參考取樣值相比較，進(jìn)行積分放大；三角波發(fā)生電路，通過比較器實(shí)現(xiàn)三角波的發(fā)生；取樣電路，利用比較器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的取樣，并通過三極管進(jìn)行放大；調(diào)整管及LC濾波，通過回路用做高速開關(guān)控制，利用調(diào)整管的輸出頻繁對(duì)其進(jìn)行充放電，以保持輸出電壓的穩(wěn)定；本實(shí)用新型利用反饋電路控制調(diào)整管開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)5-60V的寬輸入電壓范圍，5.1V的穩(wěn)定輸出，并做到了兼顧成本和電源質(zhì)量的要求。
如圖2所示，是輸入電壓濾波，反向保護(hù)及高壓保護(hù)電路。適配器提供的電壓通過一個(gè)壓敏電阻(VR1)，一個(gè)二極管(D1)和一個(gè)濾波電容(C1)，得到了初步穩(wěn)定的Vin。Vin是供給整個(gè)電路的電壓。其中，壓敏電阻的作用是當(dāng)輸入電壓過高時(shí)(超過100V)，把輸入的電壓對(duì)地短路，從而保護(hù)整個(gè)電路。當(dāng)輸入的電壓反接時(shí)，二極管D1反向截止，可以保護(hù)整個(gè)電路。
如圖3所示，是基準(zhǔn)電壓參考電路。從圖2中的Vin得到的電壓，加在一個(gè)穩(wěn)壓二極管上，便可以得到一個(gè)穩(wěn)定的參考電壓。這里選用5.1V的穩(wěn)壓二極管，以便給無線固定電話機(jī)提供電壓能使其正常工作。根據(jù)穩(wěn)壓二極管的最小導(dǎo)通電流，要求在12V時(shí)，限流電阻為1.3K；同時(shí)，考慮到加上高電壓時(shí)(60V)，會(huì)在限流電阻上有很大的壓降，產(chǎn)生很大的功率，于是采用了多個(gè)大功率電阻的并聯(lián)接法。
如圖4所示，采用LM339型號(hào)的集成四路比較器?？紤]到LM339的工作穩(wěn)定性和安全性，把它的電源從5.1V的參考電源上引出。四個(gè)比較器又有不同的用法和功能，整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡潔，巧妙。下面分別介紹四個(gè)比較器的用法。
U1D是一個(gè)比較器，用于電壓檢測和過大保護(hù)。把5.1/2V與13Vin/313V相比較。也就是當(dāng)Vin大于60V時(shí)，比較器輸出低電平，拉低LM339的第9腳，使得輸出的電壓迅速下降到很低的電平，保護(hù)了無線固定電話機(jī)和整個(gè)電路。而當(dāng)Vin低于60V時(shí)，輸出高阻態(tài)，不影響其它電路正常工作。
U1C是一個(gè)差分比較器，同時(shí)外加了積分放大電路。其作用是將最終輸出的電壓取樣并同參考電壓V_Ref的取樣值相比較，當(dāng)超過參考電壓時(shí)，輸出低電平，反之輸出高電平。再通過電容C7和電阻R16串聯(lián)電路的積分，起到了對(duì)比較結(jié)果的放大作用。最終，以三角波的形式輸入U(xiǎn)1B的第7腳。這個(gè)波的頻率和幅度是和輸入電壓的大小有關(guān)系的。輸入電壓越大，頻率越高并且幅度越小。
U1A是根據(jù)輸入電壓為12V時(shí)U1C產(chǎn)生的三角波的頻率而設(shè)計(jì)的一個(gè)同頻三角波發(fā)生電路，其作用在于對(duì)U1B的第7腳輸入的波形進(jìn)行取樣。
U1B將6腳與7腳的比較結(jié)果從1腳輸出。這個(gè)輸出經(jīng)過上拉和三極管的調(diào)節(jié)放大，最終生成的方波用來控制Q1大功率調(diào)整管的開關(guān)。如圖5所示，當(dāng)輸出電壓大于5.1V時(shí)，調(diào)整管打開，為LC濾波電路充電；當(dāng)輸出電壓小于5.1V時(shí)，調(diào)整管關(guān)閉，LC濾波電路放電。就這樣，通過不斷開合調(diào)整管以及LC濾波電路的調(diào)整，使得整個(gè)直流電源的輸出保持在穩(wěn)定的5.1V。
權(quán)利要求1.一種寬輸入電壓范圍的直流轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于輸入電壓經(jīng)過輸入濾波和保護(hù)電路，再經(jīng)過過壓保護(hù)電路，在比較電路中取樣并和一個(gè)基準(zhǔn)參考電壓電路所提供的基準(zhǔn)參考電壓值進(jìn)行比較和積分放大，然后放大信號(hào)輸出到取樣電路，并對(duì)一個(gè)三角波發(fā)生電路產(chǎn)生的波形進(jìn)行取樣并放大，最后取樣電路生成的方波控制一個(gè)與輸入濾波和保護(hù)電路連接的調(diào)整管開關(guān)，經(jīng)過LC濾波電路充放電從而輸出一個(gè)穩(wěn)定的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬輸入電壓范圍的直流轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的輸入濾波和保護(hù)電路由壓敏電阻、二極管串聯(lián)，再與電容并聯(lián)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬輸入電壓范圍的直流轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的輸入濾波和保護(hù)電路連接一個(gè)過壓保護(hù)電路，過壓保護(hù)電路由兩路串聯(lián)取樣電阻和一個(gè)比較器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬輸入電壓范圍的直流轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的基準(zhǔn)參考電壓電路由多個(gè)大功率電阻并聯(lián)并和一個(gè)穩(wěn)壓二極管串聯(lián)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬輸入電壓范圍的直流轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的取樣電路是由比較器輸出，經(jīng)上拉電阻和限流電阻的控制，輸入到三極管的基極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬輸入電壓范圍的直流轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的比較電路由兩路輸入取樣，比較器和RC負(fù)反饋積分電路組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬輸入電壓范圍的直流轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的三角波發(fā)生電路由比較器，RC負(fù)反饋和電阻分壓網(wǎng)絡(luò)組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種寬輸入電壓范圍的直流轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于采用具有4個(gè)電壓比較放大器的四模擬比較器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬輸入電壓范圍的直流轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的輸入電壓范圍是5-60V。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種寬輸入電壓范圍DC/DC變換裝置，包括輸入濾波和保護(hù)電路，基準(zhǔn)參考電壓電路，三角波發(fā)生電路，輸入電壓經(jīng)過輸入濾波和保護(hù)電路，以及過壓保護(hù)電路，在比較電路中取樣并和基準(zhǔn)參考電壓值比較，進(jìn)行積分放大，然后把放大信號(hào)輸出到取樣電路中，并對(duì)三角波發(fā)生電路產(chǎn)生的波形進(jìn)行取樣并放大，最后取樣電路生成的方波控制調(diào)整管的開關(guān)，對(duì)LC濾波電路進(jìn)行充放電，保持一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓，本實(shí)用新型利用反饋電路控制調(diào)整管開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出，做到兼顧成本和電源質(zhì)量的要求。
文檔編號(hào)H02M3/24GK2927487SQ20062008058
公開日2007年7月25日 申請(qǐng)日期2006年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月19日
發(fā)明者于強(qiáng), 李甫, 王海盈 申請(qǐng)人:海信集團(tuán)有限公司, 青島海信移動(dòng)通信技術(shù)股份有限公司