一种DC/DC转换电路及电源装置的制作方法

一种dc/dc转换电路及电源装置
技术领域
1.本实用新型涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种dc/dc转换电路及电源装置。


背景技术：

2.目前，为得到所需的输出电压，一般是通过升压电路或降压电路来实现的，例如，当输入电压大于所需的输出电压时，采用降压电路对输入电压进行降压处理，从而得到所需的输出电压；当输入电压小于所需的输出电压时，采用升压电路对输入电压进行升压处理，从而得到所需的输出电压。然而，单独采用升压电路或单独采用降压电路不利于将当前输出电压值稳定在所需的输出电压值，例如，当输入电压为10v，所需的输出电压为4.2v时，我们可以采用降压电路来得到所需的输出电压，但是，当输入电压出现波动，由10v降至2v时，那么，我们通过降压电路便无法得到所需的输出电压。同样，单独采用升压电路时也存在类似问题。
3.因此，相关技术在电压转换应用中存在一定的局限性，无法自适应当前输入电压，保证输出电压值稳定在所需的输出电压值。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种dc/dc转换电路及电源装置，能够解决相关技术在电压转换应用中存在局限性的技术问题。
5.本实用新型实施例为解决上述技术问题提供了如下技术方案：
6.在第一方面，本实用新型实施例提供一种dc/dc转换电路，包括电压输入端、电压输出端及升降压电路、控制器、输入电压检测电路及输出电压检测电路，其中，所述电压输入端用于被施加输入电压；
7.所述升降压电路连接在所述电压输入端与所述电压输出端之间；
8.所述输入电压检测电路与所述电压输入端连接，用于检测所述输入端的输入电压；
9.所述输出电压检测电路与所述电压输出端连接，用于检测所述输出端的输出电压；
10.所述控制器分别与所述输入电压检测电路、所述输出电压检测电路及所述升降压电路连接，用于获取所述输入电压及所述输出电压，并且在所述输入电压大于预设输出电压时，控制所述升降压电路以降压模式工作，同时根据所述输出电压及所述预设输出电压，调节所述输出电压，以使所述输出电压等于所述预设输出电压，并且，在所述输入电压小于所述预设输出电压时，控制所述升降压电路以升压模式工作，同时根据所述输出电压及所述预设输出电压，调节所述输出电压，以使所述输出电压等于所述预设输出电压。
11.可选地，所述升降压电路包括第一开关电路、第二开关电路、第一单向开关、第二单向开关、储能电感及输出电容；
12.所述第一开关电路包括第一端、第二端及控制端，所述第二开关电路包括第一端、
第二端及控制端，所述第一单向开关包括输入端及输出端，所述第二单向开关包括输入端及输出端；
13.所述第一开关电路的控制端与所述控制器连接，所述第一开关电路的第一端与所述输入端连接，所述第一开关电路的第二端分别与所述储能电感的一端及所述第一单向开关的输出端连接，所述第一单向开关的输入端用于接地，所述储能电感的另一端、所述第二单向开关的输入端及所述第二开关电路的第一端共同连接，所述第二开关电路的控制端与所述控制器连接，所述第二开关电路的第二端用于接地，所述第二单向开关的输出端及所述输出电容的一端与所述电压输出端连接，所述输出电容的另一端用于接地。
14.可选地，所述第一开关电路包括pnp型三极管、第一电阻、第二电阻及nmos管；
15.所述pnp型三极管的发射极为所述第一开关电路的第一端，所述pnp型三极管的集电极为所述第一开关电路的第二端，所述第一电阻的一端与所述pnp型三极管的发射极连接，所述pnp型三极管的基极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端、所述第一电阻的另一端及所述nmos管的漏极共同连接，所述nmos管的源极用于接地，所述nmos管的栅极为所述第一开关电路的控制端。
16.可选地，所述第二开关电路包括npn型三极管；
17.所述npn三极管的集电极为所述第二开关电路的第一端，所述npn三极管的发射极为所述第二开关电路的第二端，所述npn三极管的基极为所述第二开关电路的控制端。
18.可选地，所述第二开关电路还包括第三电阻及第四电阻；
19.所述第三电阻的一端与所述控制器连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第四电阻的一端及所述npn三极管的基极连接，所述第四电阻的另一端用于接地。
20.可选地，所述第一单向开关及所述第二单向开关均为二极管。
21.可选地，所述输入电压检测电路包括第五电阻及第六电阻；
22.所述第五电阻的一端与所述电压输入端连接，所述第五电阻的另一端分别与所述第六电阻的一端及所述控制器连接，所述第六电阻的另一端用于接地。
23.可选地，所述输出电压检测电路包括第七电阻及第八电阻；
24.所述第七电阻的一端与所述电压输出端连接，所述第七电阻的另一端分别与所述第八电阻的一端及所述控制器连接，所述第八电阻的另一端用于接地。
25.可选地，所述输出电压检测电路还包括电容；
26.所述电容的一端连接在所述第七电阻与所述第八电阻之间的连接点，所述电容的另一端用于接地。
27.在第二方面，本实用新型实施例提供一种电源装置，包括如上所述的dc/dc转换电路。
28.本实用新型实施例的有益效果是：提供了一种dc/dc转换电路及电源装置。其中，dc/dc转换电路包括电压输入端、电压输出端、升降压电路、控制器、输入电压检测电路及输出电压检测电路，升降压电路连接在电压输入端和电压输出端之间，电压输入端被施加输入电压，控制器分别通过输入电压检测电路和输出电压检测电路获取电压输入端的输入电压和电压输出端的输出电压，并且根据输入电压与预设输出电压的比较结果，控制升降压电路以特定模式工作，同时根据当前输出电压与预设输出电压，实时调节输出电压，最终使得当前输出电压等于预设输出电压。因此，通过此种方式，有利于在dc/dc转换过程中，即使
输入电压变化，当前输出电压与所需的输出电压也总能保持一致。
附图说明
29.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片仅作为示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
30.图1是本实用新型实施例提供一种dc/dc转换电路的结构示意图；
31.图2是图1中提供一种升降压电路的结构示意图；
32.图3是图1中提供一种dc/dc转换电路的电路原理示意图。
具体实施方式
33.为了便于理解本技术，下面结合附图和具体实施方式，对本技术进行更详细的说明。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
35.请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供一种dc/dc转换电路的结构示意图。如图1所示，dc/dc转换电路100包括电压输入端100a、电压输出端100b、升降压电路10、控制器20、输入电压检测电路30及输出电压检测电路40。
36.dc/dc转换电路100的电压输入端100a可被施加输入电压vin。
37.升降压电路10连接在电压输入端100a与电压输出端100b之间，并且，升降压电路10受控于控制器20，工作时，在控制器20的控制下，升降压电路10以特定模式工作(升压模式或降压模式)，实现对输入电压vin进行电压转换，以在电压输出端100b得到所需的输出电压。
38.控制器20可以为任意通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、单片机、arm(acorn risc machine)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，控制器20还可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。控制器20也可以被实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合dsp和/或任何其它这种配置。
39.输入电压检测电路30分别与控制器20及电压输入端100a连接，其用来检测电压输入端100a的输入电压vin，并将当前输入电压vin实时反馈给控制器20。
40.输出电压检测电路40分别与控制器20及电压输出端100b连接，其用来检测电压输出端100b的输出电压vout，并将当前输出电压vout实时反馈给控制器20。
41.控制器20分别通过输入电压检测电路30获取输入电压vin和通过输出电压检测电路40获取输出电压vout，控制器20首先会将输入电压vin与预设输出电压进行比较，以决定
对升降压电压采用何种模式进行工作：当输入电压vin大于预设输出电压时，控制器20控制升降压电路以降压模式工作；当输入电压vin小于预设输出电压时，控制器20控制升降压电路以升压模式工作。
42.在升压模式或降压模式的工作过程中，控制器20会不断地根据输出电压vout和预设输出电压，通过对升降压电路10进行控制以对输出电压vout进行调节，从而使得输出电压vout等于预设输出电压。
43.例如，在降压模式下，若输出电压vout大于预设输出电压，则对升降压电路10反向调节，以降低输出电压vout，直至输出电压vout等于预设输出电压；若输出电压vout小于预设输出电压，则对升降压电路10正向调节，以抬升输出电压vout，直至输出电压vout等于预设输出电压。
44.因此，通过此种方式，有利于在dc/dc转换过程中，即使一些因素造成输入电压vin发生变化或输出电压vout发生变化时，也总是能够控制当前输出电压vout与预设输出电压(所需的输出电压)保持一致以满足负载的用电需求。
45.图2是图1中一种升降压电路的结构示意图。如图2所示，升降压电路10包括第一开关电路11、第二开关电路12、第一单向开关13、第二单向开关14、储能电感l1和输出电容co。其中，第一开关电路11包括控制端11a、第一端11b和第二端11c，第二开关电路12包括控制端12a、第一端12b和第二端12c，第一单向开关13包括输入端13a及输出端13b，第二单向开关14包括输入端14a及输出端14b。
46.第一开关电路11的控制端11a与控制器20连接，第一开关电路11的第一端11b与电压输入端100a连接，第一开关电路11的第二端11c分别与储能电感l1的一端及第一单向开关13的输出端13b连接，第一单向开关13的输入端13a接地，储能电感l1的另一端、第二单向开关14的输入端14a及第二开关电路12的第一端12b共同连接，第二开关电路12的控制端12a与控制器20连接，第二开关电路12的第二端12c接地，第二单向开关14的输出端14b及输出电容co的一端与电压输出端100b连接，输出电容co的另一端接地。
47.在本实施例中，当升降压电路10以降压模式(buck)工作时，控制器20控制第二开关电路12关断，同时根据输出电压vout与预设输出电压，以预设方式控制第一开关电路11导通与关断，并且，当第一开关电路11导通时，由vin提供的电流流经储能电感l1为输出电容co充电，第一单向开关13防止输出电容co对地放电，此时，储能电感l1中的电流逐渐上升，储能电感l1两端产生左正右负的自感电势阻碍电流上升，储能电感l1将电能转化为磁能储存起来，并且，输出电容co维持着输出电压vout；当第一开关电路11关断时，储能电感l1中的电流经过第一单向开关13构成续流回路，储能电感l1储存的磁能转化为电能以提供给负载，此时，输出电容co自身的电荷量会逐渐减少，输出电压vout也会逐渐降低。
48.当升降压电路10以升压模式(boost)工作时，控制器20控制第一开关电路11导通，同时根据输出电压vout与预设输出电压，以预设方式控制第二开关电路12导通与关断，并且，在第二开关电路12导通时，由vin提供的电流流经储能电感l1为输出电容co充电，第一单向开关13防止输出电容co对地放电，此时，储能电感l1中的电流逐渐上升，储能电感l1两端产生左正右负的自感电势阻碍电流上升，储能电感l1将电能转化为磁能储存起来；在第二开关电路12关断时，储能电感l1储存的磁能转化为电能为输出电容co充电，以使得输出电容co两端的电压(输出电压vout)高于输入电压vin。
49.因此，本实施例提供的升降压电路10可在控制器20的控制下，以降压模式(输入电压vin大于预设输出电压时)或升压模式(输入电压vin小于预设输出电压时)工作，并且，控制器20可实时根据获取到的当前输出电压vout和预设输出电压，在降压模式或升压模式下，进行适当的调节(对第一开关电路11和第二开关电路12进行控制)来调节输出电压vout，例如，当输出电压vout小于预设输出电压时，通过适当的调节来抬升输出电压vout，从而实现输出电压vout与预设输出电压保持一致。因此，其能够在一些因素造成输入电压vin或输出电压vout发生变化时，也能够确保输出电压vout值稳定在预设输出电压值。
50.在一些实施例中，如图3所示，第一单向开关13和第二单向开关14均为二极管。其中，第一单向开关13为二极管d1，第二单向开关14为二极管d2，二极管d1的阳极为第一单向开关13输入端13a，二极管d1的阴极为第一单向开关13输出端13b，二极管d2的阳极为第二单向开关14输入端14a，二极管d2的阴极为第二单向开关14输出端14b。
51.值得说明的是，第一单向开关13和第二单向开关14可以使用任意合适的元器件代替，并不限于使用二极管，只要其能够起到单向导通或整流的作用即可。
52.在一些实施例中，如图3所示，第一开关电路11包括pnp型三极管q1、第一电阻r1、第二电阻r2及nmos管q2。
53.pnp型三极管q1的发射极为第一开关电路11的第一端11b，pnp型三极管q1的集电极为第一开关电路11的第二端11c，第一电阻r1的一端与pnp型三极管q1的发射极连接，pnp型三极管q1的基极与第二电阻r2的一端连接，第二电阻r2的另一端、第一电阻r1的另一端及nmos管q2的漏极共同连接，nmos管q2的源极接地，nmos管q2的栅极为第一开关电路11的控制端11a。
54.当nmos管q2的栅极被输入高电平时，nmos管q2导通，从而pnp型三极管q1也导通；当nmos管q2的栅极被输入低电平时，nmos管q2关断，从而pnp型三极管q1也关断。
55.如图3所示，第二开关电路12包括npn型三极管q3、第三电阻r3及第四电阻r4。
56.第三电阻r3的一端为第二开关电路12的控制端12a，npn型三极管q3的发射极为第二开关电路12的第二端12c，npn型三极管q3的集电极为第二开关电路12的第一端12b，第三电阻r3的另一端、第四电阻r4的一端及npn型三极管q3的基极共同连接，第四电阻r4的另一端接地。
57.当第三电阻r3的一端被输入高电平时，npn型三极管q3导通，当第三电阻r3的一端被输入低电平时，npn型三极管q3关断。控制器20通过第三电阻r3和第四电阻r4可为npn型三极管q3的基极提供合适的开启电压，可以理解的是，在一些实施例中，第三电阻r3第四电阻r4可以被忽略，即，控制器20直接输出控制信号至npn型三极管q3的基极来控制npn型三极管q3的导通与关断。
58.如图3所示，第一电压检测电路30包括第五电阻r5及第六电阻r6。
59.第五电阻r5的一端与电压输入端100a连接，第五电阻r5的另一端分别与第六电阻r6的一端及控制器20连接，第六电阻r6的另一端接地。
60.第五电阻r5与第六电阻r6的连接点处得到输入电压vin的分压信号，该分压信号被输入控制器20的ad采样端口，从而，控制器20根据获取的该分压信号来得到实际的输入电压vin。
61.如图3所示，输出电压检测电路40包括第七电阻r7、第八电阻r8及电容c1。
62.第七电阻r7的一端与电压输出端100b连接，第七电阻r7的另一端、第八电阻r8的一端、电容c1的一端及控制器20共同连接，第八电阻r8的另一端及电容c1接地。
63.第七电阻r7、第六电阻r8及电容c1的连接点处得到输出电压vout的分压信号，该分压信号被输入控制器20的ad采样端口，从而，控制器20根据获取的该分压信号来得到实际的输出电压vout。电容c1用于稳压，在一些实施例中，电容c1可以被忽略。
64.在另一方面，本实用新型实施例提供一种电源装置，包括如上所述的dc/dc转换电路100。其中，电源装置可以被构造成任意基于dc/dc转换电路100来实现电源转换目的的装置，例如充电器等。
65.最后要说明的是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且在本实用新型的思路下，上述各技术特征继续相互组合，并存在如上所述的本实用新型不同方面的许多其它变化，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。