一种基于PWM的降压型DC‑DC开关电源电路制造技术

本实用新型专利技术提出一种基于PWM的降压型DC‑DC开关电源电路，包括主电路、差分放大电路、比例积分电路及脉宽调试电路，所述主电路的输出端连接差分放大电路的输入端，所述差分放大电路的输入端还有固定的参考电压输入，所述差分放大电路的输出端与脉宽调制电路的输入端之间连接有比例积分电路，所述脉宽调制电路的输入端还有时钟信号输入，所述脉宽调制电路的输出端连接主电路的输入端；本实用新型专利技术采用电压反馈及脉宽调制方式精确控制开关管的导通/关断时间，负载范围宽、效率高、静态电流小、输出电压恒定，且体积小、可靠性强、安全性高、使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PWM的降压型DC-DC开关电源电路
本技术涉及一种DC-DC开关电源电路，尤其涉及一种基于PWM的降压型DC-DC开关电源电路。
技术介绍
近年来，电池供电便携式设备(如PDA、手机、平板等)的需求越来大，对DC-DC转换器的需求也日益增加，同时对其性能也提出更高的要求。DC-DC转换器既要有高转换效率以延长电池供电时间，又要具有良好的信号特性以满足CPU、DSP和闪存等模块要求。然而传统线性电源的调整管工作在放大状态，发热量大、效率低，并且需要体积庞大的散热片及工频变压器。基于此，本技术提出一种基于PWM的降压型DC-DC开关电源电路，它具有效率高、发热量少、体积小、恒压输出等优点。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提出一种基于PWM的降压型DC-DC开关电源电路，所采取的技术方案是：一种基于PWM的降压型DC-DC开关电源电路，包括主电路、差分放大电路、比例积分电路及脉宽调试电路，所述主电路的输出端连接差分放大电路的输入端；所述差分放大电路的输入端还有固定的参考电压输入；所述差分放大电路的输出端与脉宽调制电路的输入端之间连接有比例积分电路；所述脉宽调制电路的输入端还有时钟信号输入；所述脉宽调制电路的输出端连接主电路的输入端。在本技术的一个较佳实施例中，主电路包括反相器电路、互补式推挽电路、开关延迟电路及Buck型降压电路。在本技术的一个较佳实施例中，差分放大电路包括一个四阻差动放大器。在本技术的一个较佳实施例中，脉宽调试电路包括两个相似的并行延时电路和一个与非门。在本技术的一个较佳实施例中，比例积分电路包括比例和积分控制器。本技术的有益效果及优点：采用电压反馈及脉宽调制方式精确控制开关管的导通/关断时间，负载范围宽、效率高、静态电流小、输出电压恒定，且体积小、可靠性强、安全性高、使用寿命长。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面对实施例描述中所使用的附图作简要说明。图1是系统整体框图，图中各标记为：1、主电路电路图，2、差分放大电路电路图，3、比例积分电路电路图，4、脉宽调制电路电路图；图2是主电路电路图；图3是差分放大电路电路图；图4是比例积分电路电路图；图5是脉宽调制电路电路图。具体实施方式下面结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术放案进行详细、完整地描述。结合图1，本技术提出一种基于PWM的降压型DC-DC开关电源电路，包括主电路1、差分放大电路2、比例积分电路3、脉宽调制电路4；所述主电路1的输出端连接差分放大电路2的输入端，所述差分放大电路2的输入端还有固定的参考电压Vref输入；所述差分放大电路2的输出端与脉宽调制电路4的输入端之间连接有比例积分电路3；所述脉宽调制电路4的输入端还有时钟信号Vclk50输入，其输出端连接主电路1的输入端。主电路1的工作原理描述如下：主电路1用来实现降压转换，即将12V直流输入电压Vdd转换为5V直流恒定输出电压Vout。当电路启动时，输出电压Vout低于5V参考电压Vref，此时差分放大电路2的输出电压Verr以一定的比例跟踪输出电压Vout，比例积分电路3对Verr进行比例积分运算，使脉宽调制信号VclkPWM的占空比增大，延长Buck型降压电路的开关管导通时间，进而输出电压Vout逐步增加。当输出电压Vout逐渐接近参考电压Vref时，脉宽调制信号VclkPWM的占空比保持稳定，主电路恒定输出5V。如果输出电压Vout高于5V，脉宽调制电路4会使脉宽调制信号VclkPWM的占空比减小，缩短开关管的导通时间，从而使输出电压减小，并稳定在5V。结合图2，主电路电路图1由反相器电路、互补式推挽电路、开关延迟电路、Buck型降压电路组成。其中，反相器电路由四个级联的反相器组成，互补式推挽电路由MOS管M3和M4组成，开关延迟电路由MOS管M1和M2组成、Buck型降压电路由MOS管Mp与Mn、电感Lf以及电容Cclk与Cf组成。主电路1的各电路连接方式及其工作原理描述如下：所述反相器电路用作时钟缓冲，其输出端与互补式推挽电路的两MOS管M3和M4的栅极连接。所述互补式推挽电路的两MOS管同一时间只有一个导通，导通损耗小、效率高。所述反相器电路的输出端还与开关延迟电路两MOS管M1和M2的栅极连接，开关延迟电路用来精确控制Buck型降压电路的开关管Mp与Mn的导通/关断时间。所述Buck型降压电路，当主电路1的脉宽调制信号VclkPWM为高电平时，MP导通，通过MP驱动负载并给Cclk充电，此时电感Lf电压保持不变，电感Lf的电流线性增加；当VclkPWM为低电平时，Mn导通，Cclk通过Mn向地放电，为电感电流提供低阻通道，因此电感Lf的电流线性降低。最终实现对主电路1的输出电压Vout的稳压控制。结合图3，差分放大电路2为一个典型的四阻差动放大器。所述主电路1的输出端连接差分放大电路2的V1输入端，参考电压Vref提供差分放大电路2的V2输入端电压，其中参考电压Vref由基准稳压芯片提供。V1输入端通过电阻R1连接集成运放的反相输入端，V2输入端通过电阻R4连接集成运放的同相输入端。所述差分放大电路的输出端Vout为比例积分电路3提供差分放大电压Verr。差分放大电路2的传递函数为：结合图4，比例积分电路3的输入电压Vi由差分放大电路2的输出电压Verr提供，Vi通过电阻R1提供集成运放的反相输入端电压，集成运放的同相输入端通过电阻R3接地，集成运放的反相输入端通过电阻R2、电容C1连接其输出端。比例积分电路3经比例积分运算为脉宽调制电路4产生控制信号Vctrl。结合图5，脉宽调制电路4的输入端分别输入时钟信号Vclk50和控制信号Vctrl，其中时钟信号Vclk50由晶振产生，控制信号Vctrl由比例积分电路3提供。上行延迟电路提供固定的延迟，下行延迟电路的延迟由Vctrl控制，两延迟信号与一个与非门相结合，产生占空比可调的脉宽调制信号VclkPWM。此脉宽调制信号VclkPWM输送至主电路1的输入端。以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构变换，利用在其他相关的
，均同理包含在本技术的专利保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PWM的降压型DC‑DC开关电源电路，其特征在于，包括主电路、差分放大电路、比例积分电路及脉宽调试电路，所述主电路的输出端连接差分放大电路的输入端；所述差分放大电路的输入端还有固定的参考电压输入；所述差分放大电路的输出端与脉宽调制电路的输入端之间连接有比例积分电路；所述脉宽调制电路的输入端还有时钟信号输入；所述脉宽调制电路的输出端连接主电路的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种基于PWM的降压型DC-DC开关电源电路，其特征在于，包括主电路、差分放大电路、比例积分电路及脉宽调试电路，所述主电路的输出端连接差分放大电路的输入端；所述差分放大电路的输入端还有固定的参考电压输入；所述差分放大电路的输出端与脉宽调制电路的输入端之间连接有比例积分电路；所述脉宽调制电路的输入端还有时钟信号输入；所述脉宽调制电路的输出端连接主电路的输入端。2.根据权利要求1所述的基于PWM的降压型DC-DC开关电源电路，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王万伟，何波，沈钺，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：新型
国别省市：山东,37