降压型直流开关稳压电源及稳压方法技术

本发明专利技术涉及电源技术领域，公开一种降压型直流开关稳压电源及稳压方法，其中稳压电源包括降压控制电路以及同步降压电路，还包括负载识别电路、稳压控制电路、电流保护电路以及恒流源电路，所述负载识别电路的输入为所述同步降压电路的输出，所述负载识别电路的输出为所述降压控制电路的第一输入；所述稳压控制电路的输入为所述同步降压电路的输出，所述稳压控制电路的输出为所述降压控制电路的第二输入；所述电流保护电路的输入为所述同步降压电路的输出，所述电流保护电路的输出为所述降压控制电路的第三输入。本发明专利技术稳压电源电路转换效率可达85%，系统速度快、精度高，负载调整率为0.3%，电压调整率为0.1%，满载纹波为50 mV。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高效率低纹波的降压型直流开关稳压电源，属于电源

技术介绍
20世纪60年以来，以半导体器件为主的电力电子变换电路得到了迅速发展。从广义上说，将一种电源形态变化成另一形态的主电路被称为开关变换电路；转变时用闭环控制系统来稳定输出并具备保护环节则称开关电源。通常线性稳压电源工作频率低，重量重，发热量大，增加散热片会造成体积过大，虽然制作工艺简单，但效率只有35％。传统开关电源频率多为20kHz以下的PWM技术，效率也只能达到70％，且存在着电路结构复杂、调节精度差、输出纹波系数大等问题。随着科学技术的突飞猛进，对电源供电的可靠性、稳定性及电源容量等要求越来越高。同步降压直流开关稳压电源日益显现出其优越性，因内部高频开关管可工作在200kHz高频状态，其可靠性高、稳定性强、工作频率高、体积小，便于安装和组合扩容，具有广泛应用的前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种高效率低纹波的降压型直流开关稳压电源及稳压方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案为：一种降压型直流开关稳压电源，包括降压控制电路以及同步降压电路，其特征在于，还包括负载识别电路、稳压控制电路、电流保护电路以及恒流源电路，所述负载识别电路的输入为所述同步降压电路的输出，所述负载识别电路的输出为所述降压控制电路的第一输入；所述稳压控制电路的输入为所述同步降压电路的输出，所述稳压控制电路的输出为所述降压控制电路的第二输入；所述电流保护电路的输入为所述同步降压电路的输出，所述电流保护电路的输出为所述降压控制电路的第三输入。所述降压控制电路采用LM5117控制器。所述电流控制电路的输出电流监测芯片采用电流感应放大器INA282。一种直流开关稳压电源的稳压方法，其特征在于：系统电路采用LM5117为核心控制器件，选取CSD18532KCS为开关器件构成同步整流降压电路，LM5117输出互补PWM脉冲，控制同步BUCK开关管工作，实现DC-DC电压调制，输出稳定的5V电压；通过输出电压的分压电压作为反馈电压进行稳压控制，反馈电压输入LM5117芯片的FB端，LM5117根据反馈电压的大小，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使开关电源的输出电压稳定；采用电流感应放大器INA282作为输出电流监测芯片，通过检测主回路的输出电流从而输出成线性比例的模拟电压，以此来控制主控芯片LM5117的VCCDIS引脚；当VCCDIS引脚电压超过1.25V时，同步降压控制器LM5117内部VCC稳压器被禁用，从而实现过流保护；负载识别时，给负载电阻输入恒定的电流1mA，则电阻两端产生相应的电压，该电压再与电源输出电压VCC通过LM324比较器进行比较，得到反馈信号，输入LM5117芯片，LM5117控制器调节输出驱动波形的占空比，控制同步降压电路的输出，使输出电压等于电阻两端的电压，实现负载识别。由运放LM358和电阻R1、R2组成的电路，产生1mA的恒流源，再输入负载电阻，产生相应的反馈电压，进行负载识别。本专利技术稳压电源的稳压输出5V，最大输出电流可达3.2A，电路转换效率可达85％，并充分利用LM5117同步降压控制器的功能特点和内部资源，实现稳压输出和过流保护。系统速度快、精度高，负载调整率为0.3％，电压调整率为0.1％，满载纹波为50mV。附图说明图1是降压型直流开关稳压电源结构框图；图2是稳压控制电路图；图3是过流保护控制电路图；图4是负载识别电路图。具体实施方式为了更好的理解本专利技术的技术方案，结合附图，作进一步的详细描述如下：本专利技术的降压型直流开关稳压电源系统如图1所示，包括LC滤波电路、1mA恒流源电路、负载识别电路、稳压控制电路、电流保护电路等。系统降压控制部分采用TI公司的降压控制器LM5117芯片实现，驱动控制后级同步降压电路，协调稳定工作，实现稳压输出。开关管部分采用CSD18532KCMOS场效应管构成同步整流方式的降压电路，输出稳定的5V电压。1.同步降压电路构建同步降压电路，利用电子开关器件，通过控制电路，使开关管不停地“通”和“断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现电压DC-DC变换，使输出电压可调和自动稳压。系统采用LM5117输出互补PWM脉冲,控制同步BUCK开关管工作，实现DC-DC电压调制。2.稳压控制电路在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路取输出电压的分压电压作为反馈电压，如图2所示，反馈电压V2＝[R2/(R1+R2)]·VOUT，该电压通过电压跟随器，输入LM5117芯片的FB端，LM5117根据反馈电压的大小，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使开关电源的输出电压稳定，实现稳压控制。3.过流保护电路过流保护控制电路如图3所示，采用电流感应放大器INA282作为输出电流监测芯片，通过检测主回路的输出电流，从而输出成线性比例的模拟电压，以此来控制主控芯片LM5117的VCCDIS引脚；当VCCDIS引脚电压超过1.25V时，LM5117内部VCC稳压器被禁用，从而实现在IO＝3.2±0.1A处的过流保护功能。4.负载识别电路负载识别电路如图4所示，在负载接口接上相应负载电阻R，当反馈电阻输入1mA的恒定电流时，则电阻两端产生相应的电压VR，通过比较器，将该电压VR与电源输出电压VCC进行比较，得到反馈信号，输入LM5117控制器的反馈FB端，LM5117调节输出驱动波形的占空比，使电源输出电压等于电阻两端的电压，实现负载识别。恒流源电路由运放LM358和电阻R1、R2组成，如图4所示，产生1mA的直流电流。5.降低纹波的方法为了减小输出电压低频纹波，可加大输出低频滤波的电感、电容参数或采用前馈控制方法，使低频纹波降低到所需的指标。对高频纹波，可提高开关电源的工作频率，以此来提高高频纹波频率，有利于降低输出高频纹波。还可以提供加大输出高频滤波器、采用多级滤波等措施来降低高频纹波。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降压型直流开关稳压电源，包括降压控制电路以及同步降压电路，其特征在于，还包括负载识别电路、稳压控制电路、电流保护电路以及恒流源电路，所述负载识别电路的输入为所述同步降压电路的输出，所述负载识别电路的输出为所述降压控制电路的第一输入；所述稳压控制电路的输入为所述同步降压电路的输出，所述稳压控制电路的输出为所述降压控制电路的第二输入；所述电流保护电路的输入为所述同步降压电路的输出，所述电流保护电路的输出为所述降压控制电路的第三输入。

【技术特征摘要】
1.一种降压型直流开关稳压电源，包括降压控制电路以及同步降压电路，其特征在于，还包括负载识别电路、稳压控制电路、电流保护电路以及恒流源电路，所述负载识别电路的输入为所述同步降压电路的输出，所述负载识别电路的输出为所述降压控制电路的第一输入；所述稳压控制电路的输入为所述同步降压电路的输出，所述稳压控制电路的输出为所述降压控制电路的第二输入；所述电流保护电路的输入为所述同步降压电路的输出，所述电流保护电路的输出为所述降压控制电路的第三输入。2.根据权利要求1所述的降压型直流开关稳压电源，其特征在于：所述降压控制电路采用LM5117控制器。3.根据权利要求1所述的降压型直流开关稳压电源，其特征在于：所述电流控制电路的输出电流监测芯片采用电流感应放大器INA282。4.利用如权利要求1-3任一所述的直流开关稳压电源的稳压方法，其特征在于：系统电路采用LM5117为核心控制器件，选取CSD18532KCS为开关器件构成同步整流降压电路，LM5117输出互补PWM脉冲，控制同步BUCK开关管工作，实现DC-D...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一荻，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32