一种自适应结构BUCK控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种自适应结构BUCK控制装置，包括电容降压电路、采样电路、反馈电路，所述采样电路并联于电容降压电路，所述反馈电路连接于采样电路的输出端，所述反馈电路的输出端连接于电容降压电路的控制端；所述电容降压电路，包括输入电压VIN、降压电容C1、输出电容C2、开关S1、开关S2、开关S3、开关S4；所述采样电路并联于输出电容C2两端；所述反馈电路包括电压比较器PWM、参考电压Vref及反向器INV，所述电压比较器PWM连接于开关S1、开关S3的控制端，反向器INV连接开关S2、开关S4的控制端，所述参考电压Vref输入到电压比较器PWM的输入端；藉此，其具有架构简单、可实现性强、反应速度快、利用空间小、制造成本低等优点。

An adaptive structure BUCK control device

The utility model discloses a structure adaptive BUCK control device, which comprises a capacitor step-down circuit, sampling circuit, feedback circuit, the sampling circuit in parallel with the capacitor step-down circuit, the feedback circuit is connected to the output end of the sampling circuit, the output of the feedback circuit is connected to the control end is connected with the capacitor step-down circuit; capacitor step-down circuit, including the input voltage VIN, step-down capacitor C1, output capacitor C2, a switch S1 and a switch S2, a switch S3 and a switch S4; the sampling circuit is connected in parallel at both ends of the output capacitor C2; the feedback circuit includes a voltage comparator reference voltage PWM, Vref and INV inverter, the control terminal of the voltage comparator the PWM is connected to the switch S1 and switch S3, INV inverter control terminal connected switch S2 and switch S4, the reference voltage Vref input to the input terminal of the voltage comparator PWM; therefore, the It has the advantages of simple structure, strong realization, fast reaction speed, small use space and low manufacturing cost.

【技术实现步骤摘要】
一种自适应结构BUCK控制装置
本技术涉及电路领域技术，尤其是指一种自适应结构BUCK控制装置。
技术介绍
如图1所示，一种传统的BUCK拓扑开关型电路结构，其主要包括输入电压VIN、电感L1、续流二极管D1、输出电容C1、控制开关K1、输出采样电路，误差放大器EA和PWM比较器组成；其中VIN的一端连接电感L1和续流二极管D1的阴极，另一端接地；电感L1的另外一端连接输出电容C1正极和输出采样电路；输出电容C1的负极连接开关K1、负载的另一端和续流二极管D1的阳极；输出采样电路的另外一端连接开关K1、输出电容C1的负极和续流二极管D1的阳极；续流二极管D1的阳极连接开关K1、采样电路的另一端和输出电容C1的负极；误差放大器EA负端输入连接采样电路的输出，负端输入连接参考电平Vref,误差放大器EA输出端连接PWM比较器的正端输入，PWM比较器的负端输入连接固定周期信号CLK；PWM比较器输出连接开关K1的控制端；开关K1的另外一端接地。其中，图2是图1的BUCK拓扑电压变换原理图。IL为BUCK拓扑中电感L1的电流；开关K1导通时，输入电压VIN，电感L1、输出电容C1和采样电路、开关K1组成导通回路，输入电压VIN通过电感L1给输出电容C1和采样电路充电，同时把能量输入到电感L1。开关K1关断时，输入电压VIN不提供能量，电感L1、输出电容C1和输出采样电路、续流二极管D1组成导通回路，电感L1储存的能量通过续流二极管D1传递给输出。采样电路采样输出电压，采样电压Vsample通过误差放大器EA与参考电平Vref比较，产生误差电压Vea；误差电压Vea输入到电压比较器PWM与固定周期信号CLK比较，产生开关K1的控制信号；上述传统的BUCK拓扑开关型电路结构，反馈环路工作原理是：若输入电压VIN稍升高，则输出电压升高，输出电压升高则输出采样电压升高，采样电压Vsample和Vref通过误差放大器比较，输出电压Vea降低；Vea降低与固定时钟周期CLK（锯齿波）比较，交点提前，开关K1的导通时间缩短，使输出电压下降；同理，若输入电压VIN下降，则开关K1导通时间延长，使输出电压保持不变，实现输出电压恒定。这种控制方式由于结构简单，其应用广泛，但其存在以下问题：含有一个功率电感L1，导致整体体积大；且含有一个快速反应二极管D1，使得成本高；整个反馈回路不仅需要提供参考电平Vref，还需提供固定周期信号CLK(锯齿波信号)；对一些应用场合，如PCB可利用空间小、不能有大体积的元器件、高频率的应用不能使用功率电感等，有较大的局限性。
技术实现思路
有鉴于此，本技术针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种自适应结构BUCK控制装置，其具有架构简单、可实现性强、反应速度快、利用空间小、制造成本低等优点。为实现上述目的，本技术采用如下之技术方案：一种自适应结构BUCK控制装置，包括电容降压电路、采样电路、反馈电路，所述采样电路并联于电容降压电路，所述反馈电路连接于采样电路的输出端，所述反馈电路的输出端连接于电容降压电路的控制端；所述电容降压电路，包括输入电压VIN、降压电容C1、输出电容C2、开关S1、开关S2、开关S3、开关S4；所述采样电路并联于输出电容C2两端；所述输入电压VIN的正极连接开关S1的一端，输入电压VIN的负极接地，开关S1的另一端连接开关S2和降压电容C1的一端，开关S2的另一端连接开关S3、输出电容C2和采样电路的一端，输出电容C2另一端连接输入电压VIN的负极，采样电路另一端连接输入电压VIN的负极；开关S3的另一端连接降压电容C1的另一端和开关S4，开关S4的另一端连接输入电压VIN的负极；所述反馈电路，包括电压比较器PWM、参考电压Vref及反向器INV，所述参考电压Vref输入到电压比较器PWM的输入端；采样电路的输出端连接电压比较器PWM的负输入端，电压比较器PWM的正输入端连接参考电压Vref，电压比较器PWM的输出端连接开关S1、开关S3的控制端及反向器INV的输入端，反向器INV的输出端连接开关S2、开关S4的控制端。作为一种优选方案，所述开关S1和开关S3为同相开关，开关S2和开关S4为同相开关，开关S1和开关S2为反相开关；当开关S1和开关S3导通，开关S2和开关S4断开时，降压电容C1和输出电容C2串联，输入电压VIN对降压电容C1、输出电容C2充电，并提供负载电流；当开关S1和开关S3断开，开关S2和开关S4导通时，降压电容C1和输出电容C2并联，降压电容C1、输出电容C2放电并提供负载电流。作为一种优选方案，所述开关S1、开关S2、开关S3、开关S4为NMOS管开关、MOS管开关或者FET管开关。作为一种优选方案，所述采样电路包括相串联的电阻R1、电阻R2，所述采样电路通过电阻比例分压输出电压值；电压比较器PWM的参考电压Vref和电阻比例确定输出电压值Vout=Vref(R1+R2)/R1。本技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要是通过电容和开关相结合控制的方式，无需功率电感和续流二极管，使得整体体积小，及降低了成本；通过两个电容的串联与并联实现输入电压的降压，利用反馈回路，稳定输出电压；整体反应速度快，使输出电压不受负载的影响；小体积的电容实现BUCK拓扑结构，自适应调整功能实现了输入电压与输出电压纹波抑制作用，有效的降低了纹波对输出负载的影响。为更清楚地阐述本技术的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本技术作进一步详细说明：附图说明图1是一种传统的BUCK拓扑电路结构；图2是图1拓扑电路的电压变换原理图；图3是本技术之实施例的电路功能框图；图4是本技术之实施例的具体的电路结构；图5是本技术之实施例的电压变换原理图。附图标识说明：10、电容降压电路20、采样电路30、反馈电路。具体实施方式请参照图3至图5所示，其显示出了本技术之实施例的具体结构；其包括电容降压电路10、采样电路20、反馈电路30，所述采样电路20并联于电容降压电路10，所述反馈电路30连接于采样电路20的输出端，所述反馈电路30的输出端连接于电容降压电路10的控制端。其中，所述电容降压电路10，包括输入电压VIN、降压电容C1、输出电容C2、开关S1、开关S2、开关S3、开关S4；所述采样电路20并联于输出电容C2两端；所述反馈电路30包括电压比较器PWM、参考电压Vref及反向器INV，所述电压比较器PWM连接于开关S1、开关S3的控制端及反向器INV，反向器INV连接开关S2、开关S4的控制端，所述参考电压Vref输入到电压比较器PWM的输入端。具体而言，所述输入电压VIN的正极连接开关S1的一端，输入电压VIN的负极接地，开关S1的另一端连接开关S2和降压电容C1的一端，开关S2的另一端连接开关S3、输出电容C2和采样电路的一端，输出电容C2另一端连接输入电压VIN的负极，采样电路另一端连接输入电压VIN的负极；开关S3的另一端连接降压电容C1的另一端和开关S4，开关S4的另一端连接输入电压VIN的负极；采样电路20的输出端连接电压比较器PWM的负输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应结构BUCK控制装置，其特征在于：包括电容降压电路、采样电路、反馈电路，所述采样电路并联于电容降压电路，所述反馈电路连接于采样电路的输出端，所述反馈电路的输出端连接于电容降压电路的控制端；所述电容降压电路，包括输入电压VIN、降压电容C1、输出电容C2、开关S1、开关S2、开关S3、开关S4；所述采样电路并联于输出电容C2两端；所述输入电压VIN的正极连接开关S1的一端，输入电压VIN的负极接地，开关S1的另一端连接开关S2和降压电容C1的一端，开关S2的另一端连接开关S3、输出电容C2和采样电路的一端，输出电容C2另一端连接输入电压VIN的负极，采样电路另一端连接输入电压VIN的负极；开关S3的另一端连接降压电容C1的另一端和开关S4，开关S4的另一端连接输入电压VIN的负极；所述反馈电路，包括电压比较器PWM、参考电压Vref及反向器INV，所述参考电压Vref输入到电压比较器PWM的输入端；采样电路的输出端连接电压比较器PWM的负输入端，电压比较器PWM的正输入端连接参考电压Vref，电压比较器PWM的输出端连接开关S1、开关S3的控制端及反向器INV的输入端，反向器INV的输出端连接开关S2、开关S4的控制端。...

【技术特征摘要】
1.一种自适应结构BUCK控制装置，其特征在于：包括电容降压电路、采样电路、反馈电路，所述采样电路并联于电容降压电路，所述反馈电路连接于采样电路的输出端，所述反馈电路的输出端连接于电容降压电路的控制端；所述电容降压电路，包括输入电压VIN、降压电容C1、输出电容C2、开关S1、开关S2、开关S3、开关S4；所述采样电路并联于输出电容C2两端；所述输入电压VIN的正极连接开关S1的一端，输入电压VIN的负极接地，开关S1的另一端连接开关S2和降压电容C1的一端，开关S2的另一端连接开关S3、输出电容C2和采样电路的一端，输出电容C2另一端连接输入电压VIN的负极，采样电路另一端连接输入电压VIN的负极；开关S3的另一端连接降压电容C1的另一端和开关S4，开关S4的另一端连接输入电压VIN的负极；所述反馈电路，包括电压比较器PWM、参考电压Vref及反向器INV，所述参考电压Vref输入到电压比较器PWM的输入端；采样电路的输出端连接电压比较器PWM的负输入端，电压比较器PWM的正输入端连接参考电压Vref，电压比较器PWM的输出端连接开...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建钦，冉扬眉，
申请(专利权)人：厦门科塔电子有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35