CN204696922U - 基于逻辑电平控制输出的dc/dc变换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于逻辑电平控制输出的DC/DC变换器，它包括辅助供电电路、输入滤波电路、功率转换电路、PWM调制电路、放大反馈电路、输出采样电路、电压转换控制电路；辅助供电电路给PWM调制电路供电，PWM调制电路通过锯齿波发生器产生可变占空比的调制信号，给功率转换电路中的场效应管提供驱动信号；输入电压经输入滤波电路、功率转换电路通过高频变换实现DC/AC的变换，再通过整流滤波完成DC/DC变换；输出采样电路采集输出电压的动态变化送入放大反馈电路，与PWM调制电路一起实时调节场效应管的驱动信号，稳定输出电压；电压转换控制电路通过逻辑控制输入A和逻辑控制输入B完成多路信号的转换。具有体积小、工作温度范围宽、可靠性高等优点。

Description

基于逻辑电平控制输出的DC/DC变换器

技术领域

本实用新型涉及航空设备电源技术领域，具体的说是一种宽电压范围，输出多种电压的基于逻辑电平控制输出的DC/DC变换器。

背景技术

常规的DC/DC电源模块不管是采用升压形式还是降压形式，采用任意一种拓扑方式都能实现多路输出。在多路输出电源中，输出多少路，将会对应相应的输出端口，电源模块输出引脚多，在实际工作中稍有疏忽就会造成接错引脚。

随着智能芯片的广泛应用，在很多场合出现了上电时序的要求，也就是说，控制单元的多组电源要求在不同的工作时段输出不同的电压值。多路输出电源如果应用在对上电时序有要求的智能控制场合，就会造成一路电源工作其余几路输出空载的情况，造成不必要的损耗。并且多路输出电源体积大，功耗高，不利于产品小型化设计。

传统的DC/DC变换器多采用印制板（PCB板）与塑封器件制造，存在模块体积大、工作温度范围窄、可靠性差等缺点，很难满足目前航空航天领域中对电源高可靠性能的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于逻辑电平控制电压输出变化的DC/DC变换器，以解决传统的DC/DC变换器模块输出引脚多、体积大、可靠性差的问题。

为达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

一种基于逻辑电平控制输出的DC/DC变换器，它包括辅助供电电路、输入滤波电路、功率转换电路、PWM调制电路、放大反馈电路、输出采样电路、电压转换控制电路；所述辅助供电电路给PWM调制电路供电，PWM调制电路通过锯齿波发生器产生一个可变占空比的调制信号，给功率转换电路中的场效应管提供驱动信号；输入电压经输入滤波电路、功率转换电路通过高频变换实现DC/AC的变换，再通过整流滤波完成DC/DC变换；输出采样电路采集输出电压的动态变化，将该变化送入放大反馈电路，与PWM调制电路一起实时调节场效应管的驱动信号，稳定输出电压；电压转换控制电路通过逻辑控制输入A和逻辑控制输入B完成多路信号的转换。

作为本实用新型的进一步改进，所述输入滤波电路包括第一电容、第一电感，第一电感的一端连接输入电源电压Vin，第一电感的另一端连接变压器的1脚和第一电容的一端，第一电容的另一端连接GND。

作为本实用新型的更进一步改进，所述辅助供电电路包括第一电阻、第一稳压二极管、第一三极管、第二电容，第一电阻的一端连接输入电源电压Vin，第一电阻的另一端连接第一稳压二极管的一端，第一稳压二极管的另一端连接GND，第一三极管的集电极连接输入电源电压Vin，基极连接第一稳压二极管的一端，同时连接第一电阻的一端，第一三极管的发射极接第二电容的一端，且与第一电路的7脚相连接，第二电容另一端连接GND。

作为本实用新型的更进一步改进，所述PWM调制电路包括第一电路、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容，第一电路的1脚连接第二电阻的一端并与第二电路的3脚相连，第二电阻的另一端连接第三电容的一端，第三电容另一端连接GND，第一电路的2脚连接GND，第一电路的3脚连接第三电阻的一端并与第四电容的一端相连，第三电阻另一端连接场效应管的源极，第四电容另一端连接GND，第一电路的4脚连接第四电阻的一端并与第五电容的一端相连，第四电阻另一端连接第六电容且与第一电路的8脚连接，第五电容、第六电容的另一端都连接GND，第一电路的5脚连接GND，第一电路的6脚与第五电阻的一端相连接。

作为本实用新型的更进一步改进，所述功率转换电路包括变压器、场效应管、第五电阻、第六电阻、第七电容、第八电容、第一二极管，变压器的2脚连接场效应管的漏极并与第七电容的一端连接，第七电容的另一端连接GND，变压器的3脚连接GND并与第八电容的一端相连，变压器的4脚连接第一二极管的一端, 第一二极管另一端连接Vout，场效应管的栅极连接第五电阻的一端，场效应管的源极连接第六电阻的一端和第三电阻的一端，第六电阻的另一端连接GND。

作为本实用新型的更进一步改进，所述输出采样电路包括依次串联的第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻，第七电阻的一端连接Vout，另一端与第三电路的3脚相连接，第八电阻的另一端与第三三极管的集电极相连，第九电阻的另一端与第五三极管的集电极相连，第十电阻的另一端连接GND。

作为本实用新型的更进一步改进，所述放大反馈电路包括第二电路、第三电路、第十一电阻、第十二电阻、第九电容，第二电路的1脚连接第十一电阻的一端，第十一电阻的另一端连接Vout，第二电路的2脚连接第十二电阻的一端并与第三电路的2脚相连，第十二电阻的另一端连接第九电容的一端，第九电容的另一端与第七电阻的另一端相连接，且与第三电路的3脚相连，第二电路的3脚连接第一点路的1脚，第二电路的4脚连接GND，第三电路的1脚连接GND。

作为本实用新型的更进一步改进，所述电压转换电路包括第四电路、第五电路、第二三极管、第二三极管、第二三极管、第二三极管、第二二极管、第三二极管、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻，电压转换电路逻辑输入A部分电路连线为第四电路的1脚连接第十三电阻的一端，第十三电阻的另一端连接第一三极管的发射极，第四电路的2脚连接第二三极管的集电极，第二三极管的基极接第十四电阻的一端，第十四电阻的另一端接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极接逻辑输入A端子，第四电路的3脚连接Vout，第四电路的4脚连接第十五电阻的一端，并与第十六电阻的一端相连，第十五电阻的另一端连接GND，第十六电阻的另一端连接第三三极管的基极，第三三极管的集电极与第八电阻的一端相连接，发射极接GND，电压转换电路逻辑输入B部分电路连线与电压转换电路逻辑输入A相同。

本实用新型是在单片机、DSP以及FPGA广泛应用的过程中，为适应智能化控制而研发的产品。本实用新型的输出电压在不同的逻辑信号控制下进行切换，以满足智能控制应用的场合。并且输入电压为15V～50V，输入电压范围宽，通过辅助供电、输入滤波、功率转换、输出整流、输出滤波、PWM调制、输出采样、放大反馈以及电压转换控制电路达到两个输出端子输出多种电压的目的。

本实用新型具有以下优点：

（1）输出电压逻辑可控，该产品的输出电压值由两个引出端子控制，通过给这两个端子施加高低电平，使输出电压在6V、11V、16V之间切换；

（2）高速模拟开关电平转换设计，高速模拟开关电平转换电路是通过将三极管应用于开关状态，将电阻分压采集的的电压信号，通过两路开关组合将电压信号处理，将处理的电压信号送至控制PWM误差放大器输入端，从而调节高频脉冲波的占空比，得到需要的电压值，高速模拟开关电平转换电路实现了各输出电压的快速转换；

（3）本实用新型电路采用厚膜混合集成电路工艺制造，采用裸芯片装配，金属双列直插全气密封装，具有体积小、工作温度范围宽（-55℃～125℃）、可靠性高等优点，产品可工作在恶劣的环境。

附图说明

    图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图1、图2所示的一种基于逻辑电平控制输出的DC/DC变换器，它包括辅助供电电路1、输入滤波电路2、功率转换电路3、PWM调制电路4、放大反馈电路5、输出采样电路6、电压转换控制电路7；辅助供电电路1给PWM调制电路4供电，PWM调制电路4通过锯齿波发生器产生一个可变占空比的调制信号，给功率转换电路3中的场效应管Q1提供驱动信号；输入电压经输入滤波电路2、功率转换电路3通过高频变换实现DC/AC的变换，再通过整流滤波完成DC/DC变换；输出采样电路6采集输出电压的动态变化，将该变化送入放大反馈电路5，与PWM调制电路4一起实时调节场效应管Q1的驱动信号，稳定输出电压；电压转换控制电路7通过逻辑控制输入A和逻辑控制输入B完成多路信号的转换。

输入滤波电路2包括第一电容C1、第一电感L1，第一电感L1的一端连接输入电源电压Vin，第一电感L1的另一端连接变压器B的1脚和第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端连接GND。

辅助供电电路1包括第一电阻R1、第一稳压二极管DZ1、第一三极管T1、第二电容C2，第一电阻R1的一端连接输入电源电压Vin，第一电阻R1的另一端连接第一稳压二极管DZ1的一端，第一稳压二极管DZ1的另一端连接GND，第一三极管T1的集电极连接输入电源电压Vin，基极连接第一稳压二极管DZ1的一端，同时连接第一电阻R1的一端，第一三极管T1的发射极接第二电容C2的一端，且与第一电路IC1的7脚相连接，第二电容C2另一端连接GND。

PWM调制电路4包括第一电路IC1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6，第一电路IC1的1脚连接第二电阻R2的一端并与第二电路IC2的3脚相连，第二电阻R2的另一端连接第三电容C3的一端，第三电容C3另一端连接GND，第一电路IC1的2脚连接GND，第一电路IC1的3脚连接第三电阻R3的一端并与第四电容C4的一端相连，第三电阻R3另一端连接场效应管Q1的源极，第四电容C4另一端连接GND，第一电路IC1的4脚连接第四电阻R4的一端并与第五电容C5的一端相连，第四电阻R4另一端连接第六电容C6且与第一电路IC1的8脚连接，第五电容C5、第六电容C6另一端都连接GND，第一电路IC1的5脚连接GND，第一电路IC1的6脚与第五电阻R5的一端相连接。

功率转换电路3包括变压器B、场效应管Q1、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电容C7、第八电容C8、第一二极管D1，变压器B的2脚连接场效应管Q1的漏极并与第七电容C7的一端连接，第七电容C7的另一端连接GND，变压器B的3脚连接GND并与第八电容C8的一端相连，变压器B的4脚连接第一二极管D1的一端, 第一二极管D1另一端连接Vout，场效应管Q1的栅极连接第五电阻R5的一端，场效应管Q1的源极连接第六电阻R6的一端和第三电阻R3的一端，第六电阻R6的另一端连接GND。

输出采样电路6包括依次串联的第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10，第七电阻R7的一端连接Vout，另一端与第三电路IC3的3脚相连接，第八电阻R8的另一端与第三三极管T3的集电极相连，第九电阻R9的另一端与第五三极管T5的集电极相连，第十电阻R10的另一端连接GND。

放大反馈电路5包括第二电路IC2、第三电路IC3、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第九电容C9，第二电路IC2的1脚连接第十一电阻R11的一端，第十一电阻R11的另一端连接Vout，第二电路IC2的2脚连接第十二电阻R12的一端并与第三电路IC3的2脚相连，第十二电阻R12的另一端连接第九电容C9的一端，第九电容C9的另一端与第七电阻R7的另一端相连接，且与第三电路IC3的3脚相连，第二电路IC2的3脚连接第一点路IC1的1脚，第二电路IC2的4脚连接GND，第三电路IC2的1脚连接GND。

电压转换电路7包括第四电路IC4、第五电路IC5、第二三极管T2、第二三极管T3、第二三极管T4、第二三极管T5、第二二极管D2、第三二极管D3、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20，电压转换电路7逻辑输入A部分电路连线为第四电路IC4的1脚连接第十三电阻R13的一端，第十三电阻R13的另一端连接第一三极管T1的发射极，第四电路IC4的2脚连接第二三极管T2的集电极，第二三极管T2的基极接第十四电阻R14的一端，第十四电阻R14的另一端接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极接逻辑输入A端子，第四电路IC4的3脚连接Vout，第四电路IC4的4脚连接第十五电阻R15的一端，并与第十六电阻R16的一端相连，第十五电阻R15的另一端连接GND，第十六电阻R16的另一端连接第三三极管T3的基极，第三三极管T3的集电极与第八电阻R8的一端相连接，发射极接GND，电压转换电路7逻辑输入B部分电路连线与电压转换电路7逻辑输入A相同。

本实用新型的输出电压在不同的逻辑信号控制下进行切换，以满足智能控制应用的场合，输入电压为15V～50V，输入电压范围宽，通过辅助供电、输入滤波、功率转换、输出整流、输出滤波、PWM调制、输出采样、放大反馈以及电压转换控制电路达到两个输出端子输出多种电压的目的。

本实用新型电路采用厚膜混合集成电路工艺制造，采用裸芯片装配，金属双列直插全气密封装，具有体积小、工作温度范围宽（-55℃～125℃）、可靠性高等优点，产品可工作在恶劣的环境。

Claims (8)

1.一种基于逻辑电平控制输出的DC/DC变换器，其特征在于：它包括辅助供电电路（1）、输入滤波电路（2）、功率转换电路（3）、PWM调制电路（4）、放大反馈电路（5）、输出采样电路（6）、电压转换控制电路（7）；所述辅助供电电路（1）给PWM调制电路（4）供电，PWM调制电路（4）通过锯齿波发生器产生一个可变占空比的调制信号，给功率转换电路（3）中的场效应管（Q1）提供驱动信号；输入电压经输入滤波电路（2）、功率转换电路（3）通过高频变换实现DC/AC的变换，再通过整流滤波完成DC/DC变换；输出采样电路（6）采集输出电压的动态变化，将该变化送入放大反馈电路（5），与PWM调制电路（4）一起实时调节场效应管（Q1）的驱动信号，稳定输出电压；电压转换控制电路（7）通过逻辑控制输入A和逻辑控制输入B完成多路信号的转换。

2.根据权利要求1所述的基于逻辑电平控制输出的DC/DC变换器，其特征在于：所述输入滤波电路（2）包括第一电容（C1）、第一电感（L1），第一电感（L1）的一端连接输入电源电压Vin，第一电感（L1）的另一端连接变压器（B）的1脚和第一电容（C1）的一端，第一电容（C1）的另一端连接GND。

3.根据权利要求1所述的基于逻辑电平控制输出的DC/DC变换器，其特征在于：所述辅助供电电路（1）包括第一电阻（R1）、第一稳压二极管（DZ1）、第一三极管（T1）、第二电容（C2），第一电阻（R1）的一端连接输入电源电压Vin，第一电阻（R1）的另一端连接第一稳压二极管（DZ1）的一端，第一稳压二极管（DZ1）的另一端连接GND，第一三极管（T1）的集电极连接输入电源电压Vin，基极连接第一稳压二极管（DZ1）的一端，同时连接第一电阻（R1）的一端，第一三极管（T1）的发射极接第二电容（C2）的一端，且与第一电路（IC1）的7脚相连接，第二电容（C2）另一端连接GND。

4.根据权利要求1所述的基于逻辑电平控制输出的DC/DC变换器，其特征在于：所述PWM调制电路（4）包括第一电路（IC1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）、第三电容（C3）、第四电容（C4）、第五电容（C5）、第六电容（C6），第一电路（IC1）的1脚连接第二电阻（R2）的一端并与第二电路（IC2）的3脚相连，第二电阻（R2）的另一端连接第三电容（C3）的一端，第三电容（C3）另一端连接GND，第一电路（IC1）的2脚连接GND，第一电路（IC1）的3脚连接第三电阻（R3）的一端并与第四电容（C4）的一端相连，第三电阻（R3）另一端连接场效应管（Q1）的源极，第四电容（C4）另一端连接GND，第一电路（IC1）的4脚连接第四电阻（R4）的一端并与第五电容（C5）的一端相连，第四电阻（R4）另一端连接第六电容（C6）且与第一电路（IC1）的8脚连接，第五电容（C5）、第六电容（C6）另一端都连接GND，第一电路（IC1）的5脚连接GND，第一电路（IC1）的6脚与第五电阻（R5）的一端相连接。

5.根据权利要求1所述的基于逻辑电平控制输出的DC/DC变换器，其特征在于：所述功率转换电路（3）包括变压器（B）、场效应管（Q1）、第五电阻（R5）、第六电阻（R6）、第七电容（C7）、第八电容（C8）、第一二极管（D1），变压器（B）的2脚连接场效应管（Q1）的漏极并与第七电容（C7）的一端连接，第七电容（C7）的另一端连接GND，变压器（B）的3脚连接GND并与第八电容（C8）的一端相连，变压器（B）的4脚连接第一二极管（D1）的一端, 第一二极管（D1）另一端连接Vout，场效应管（Q1）的栅极连接第五电阻（R5）的一端，场效应管（Q1）的源极连接第六电阻（R6）的一端和第三电阻（R3）的一端，第六电阻（R6）的另一端连接GND。

6.根据权利要求1所述的基于逻辑电平控制输出的DC/DC变换器，其特征在于：所述输出采样电路（6）包括依次串联的第七电阻（R7）、第八电阻（R8）、第九电阻（R9）、第十电阻（R10），第七电阻（R7）的一端连接Vout，另一端与第三电路（IC3）的3脚相连接，第八电阻（R8）的另一端与第三三极管（T3）的集电极相连，第九电阻（R9）的另一端与第五三极管（T5）的集电极相连，第十电阻（R10）的另一端连接GND。

7.根据权利要求1所述的基于逻辑电平控制输出的DC/DC变换器，其特征在于：所述放大反馈电路（5）包括第二电路（IC2）、第三电路（IC3）、第十一电阻（R11）、第十二电阻（R12）、第九电容（C9），第二电路（IC2）的1脚连接第十一电阻（R11）的一端，第十一电阻（R11）的另一端连接Vout，第二电路（IC2）的2脚连接第十二电阻（R12）的一端并与第三电路（IC3）的2脚相连，第十二电阻（R12）的另一端连接第九电容（C9）的一端，第九电容（C9）的另一端与第七电阻（R7）的另一端相连接，且与第三电路（IC3）的3脚相连，第二电路（IC2）的3脚连接第一点路（IC1）的1脚，第二电路（IC2）的4脚连接GND，第三电路（IC2）的1脚连接GND。

8.根据权利要求1所述的基于逻辑电平控制输出的DC/DC变换器，其特征在于：所述电压转换电路（7）包括第四电路（IC4）、第五电路（IC5）、第二三极管（T2）、第二三极管（T3）、第二三极管（T4）、第二三极管（T5）、第二二极管（D2）、第三二极管（D3）、第十三电阻（R13）、第十四电阻（R14）、第十五电阻（R15）、第十六电阻（R16）、第十七电阻（R17）、第十八电阻（R18）、第十九电阻（R19）、第二十电阻（R20），电压转换电路（7）逻辑输入A部分电路连线为第四电路（IC4）的1脚连接第十三电阻（R13）的一端，第十三电阻（R13）的另一端连接第一三极管（T1）的发射极，第四电路（IC4）的2脚连接第二三极管（T2）的集电极，第二三极管（T2）的基极接第十四电阻（R14）的一端，第十四电阻（R14）的另一端接第二二极管（D2）的阴极，第二二极管（D2）的阳极接逻辑输入A端子，第四电路（IC4）的3脚连接Vout，第四电路（IC4）的4脚连接第十五电阻（R15）的一端，并与第十六电阻（R16）的一端相连，第十五电阻（R15）的另一端连接GND，第十六电阻（R16）的另一端连接第三三极管（T3）的基极，第三三极管（T3）的集电极与第八电阻（R8）的一端相连接，发射极接GND，电压转换电路（7）逻辑输入B部分电路连线与电压转换电路（7）逻辑输入A相同。