基于开关降压芯片的可调稳流电路制造技术

本实用新型专利技术提供了基于开关降压芯片的可调稳流电路，该电路由一个开关降压芯片IC1、储能电感L1、续流二极管D1、滤波电容、线性稳压器IC2和阻容反馈网络组成，将单一的电压反馈网络替换为电流取样和预设电压混合网络，电流取样信号输送至开关芯片的电压反馈端。预设电压混合网络由线性稳压器IC2输出经过电位器R10、电阻R10b、电阻R9、电阻R8分压后，输送至开关芯片的电压反馈端。实用新型专利技术的有益之处是以简单的电路结构实现高效率工作的稳流输出，并且可以在设定范围内连续调节电流值。

【技术实现步骤摘要】
基于开关降压芯片的可调稳流电路
本技术基于开关降压芯片的可调稳流电路所涉及的内容属于电子
，用于设计恒流电源或充电器。
技术介绍
稳流电源必定包含电流取样反馈环节，最直接的电流取样方式是让电流流过一个小阻值电阻，产生电流取样电压。要求电流取样所造成的功耗尽量小，也就是电流取样电压以低为宜，过高的电流取样电压必定造成过高的功率耗。最基本的稳流源电路是线性稳流方式，是在恒压限流的基础上加线性电流放大实现，如附图4(a)所示。结构比较简单的稳流电路还可以采用线性稳压器实现，将电流取样电阻连接在稳压器电压反馈端与地线之间，如附图4(b)和(c)所示，使得输出电流Io得以稳定，通过调整电流取样电阻的阻值来改变稳流值的大小，稳流能力还受器件载流能力限制。但线性电路的最大缺陷是工作效率低，因而稳流值往往较小。相对于线性电路，开关电路的工作效率较高。同样，开关电路也可以起到稳流作用。开关电源的专用芯片类型相当多，其中少量用于LED照明灯的控制芯片设计成稳流形式，是将电流取样送至反馈端，但没有调节电流大小的功能，如BP2833、BP3122、PT4218、SD6804、SD6900、SD6904等，所恒定的电流值均由电流取样电阻值决定；大多数电源控制芯片是为稳压控制而设计的，是将电压取样送至反馈端，如附图2所示。许多稳压芯片内部设置有电压基准，特别是低电压的DC-DC变换芯片，但电压基准的高低差异较大，最低的大约是0.7V或0.8V，最高的大约是2.5V。如果采用稳压控制的电源芯片来实现稳流，要么是将电流取样信号直接反馈电压反馈端口，电流取样电压过高，在大电流工作时功率损耗必定过大，不适合大电流稳流处理；要么通过复杂的电流取样反馈网络来实现，不适宜制作轻便的小体积电流源。开关型稳流电源在工作效率上的优势是显而易见的。如果将开关稳压芯片用作稳流电源，要求电流取样电压低与较高的电压反馈基准之间的矛盾可以通过另加预设电压的方法弥补。本技术就是基于这一措施实现的。
技术实现思路
本技术基于开关降压芯片的可调稳流电路从技术层面上看，具有以下特征：电路由一个开关降压芯片IC1、储能电感L1、续流二极管D1、滤波电容、线性稳压器IC2和阻容反馈网络组成，如附图1所示，将单一的电压反馈网络替换为电流取样和预设电压混合网络，电流取样信号输送至开关芯片的电压反馈端。所述基于开关降压芯片的可调稳流电路中的电流取样和预设电压混合网络由线性稳压器IC2、电位器R10、电阻R10b、电阻R9、电阻R8和电流取样电阻R6组成，如附图1所示，电流取样电阻R6连接于地线上并承载输出电流，电位器R10和电阻R10b串联后连接在线性稳压器IC2输出端与地线之间，电阻R9连接在开关降压芯片IC1反馈端与电位器R10调整端之间，电阻R8连接在开关降压芯片IC1反馈端与电流取样电阻高电位端之间。所述基于开关降压芯片的可调稳流电路中至少有一个输出滤波电容C7连接在输出口的高电位端与电流取样电阻的高电位端之间，并在开关芯片的反馈端与电源地线之间连接一个消噪声电容C9。基于开关降压芯片的可调稳流电路产生的有益效果：以简单的电路结构实现高效率工作的稳流输出，并且可以在设定范围内连续调节电流值。现代的开关芯片构成稳压电路时的电压反馈网络很简单，只要两个电阻分压即可完成，如附图2所示，当然，要配有足够容量的滤波电容。如果要改成结构简单且高效率工作的稳流源，应当形成较低的电流取样信号的幅度，远低于开关芯片反馈端的基准电压，本技术中的线性稳压器就是为了提供芯片所需反馈电压与电流取样电压之间的差值，并输送至开关芯片的电压反馈端。通过电位器R10提供可变的电流设置电压Va。如果通过电阻网络同时反馈电压电流信息，会造成输出电流无法恒定。对于附图1所示的电路结构，在没有引入电压反馈的条件下，输出电流Io、基准电压Vref、设置电压Va三者之间的关系为。由上式可见，输出电流Io随设置电压Va的增加而线性下降。设置R10与R10b串联结构调整设置电压Va，是为了限制电压调整幅度比，也就限制了电流取样电压的最大幅度。电流取样电压最大值可以定为0.1～0.2V，最终的稳流值由电流取样电阻R6的阻值确定。当R10b取为20kΩ，R6取为0.33Ω时，实测恒流值调整范围为80～440mA。在参数设置中，最小稳流值不需要达到0mA，可以预设一个最小值，也就是输送至开芯片反馈端的最大预设电压接近0.8V，由此分配电阻R9与R8的比值。滤波电容C7的作用是提前反馈输出电流的变化信息，有够起到稳定电流的作用。电容C9的作用是消除开关尖刺脉冲的干扰。由于基于开关降压芯片的可调稳流电路是开关工作模式，这类稳流源用于稳流精度不高的场合，如恒流充电器、LED灯珠驱动等。供电电源提供电流的能力应大于可调稳流电路的最大输出电流。附图说明附图1是基于开关降压芯片的可调稳流电路的核心网络。图中IC1是开关降压芯片，D1是续流二极管，L1储能电感，IC2是线性稳压器，C7是滤波电容，C9是消噪电容，R10是稳流值调整电位器。附图2是开关降压电源基本的电压反馈电路。图中R7和R8是原始稳压电路分压式电压反馈网络。附图3是基于开关降压芯片的可调稳流电路的完整结构。附图4是传统的典型线性电流源电路。具体实施方式下面结合本技术的附图，对本技术的实施作进一步说明。从降低稳流电路自身功耗的要求看，电流取样所获得的电压以低为好，但从电流稳定性上看，电流取样所获得的电压越接近Vref越好，在实施中只能在这一对矛盾中折中处理，并且选用Vref比较低的一些开关芯片。附图3是以开关降压芯片TPS54331为代表实现的开关式可调稳流源电路，最高输入电压为28V，TPS54331的电压反馈基准Vref是0.8V(不同芯片存在偏差)，按照这些参数可以实现50mA～1A的输出电流调整。减小电流取样电阻的阻值还可以增大输出稳流值，但受芯片载流能力限制，最大输出电流不宜大于3A。为了方便实际应用中阻值调整和线路布局，图3中电流取样电阻R6分作R6a、R6b、R6c三个并联。这里的线性稳压器IC2采用的3.3V规格，也可以采用其它规格的稳压器。输出端口的滤波电容C6、C7的容量分配没有明确要求，一般按1∶1分配。图3电路没有对输出电压做限制，但一定低于输入电压值。与TPS54331相类似的开关芯片还有很多可供选择，该电路中的TPS54331芯片直接可以用TPS54340替代，同时电容C8的位置换用200kΩ左右的电阻即可，替代后供电电压可以升高至42V。如果要进一步提高稳流值，可以改用TPS40057芯片加功率场效应管激励的结构，电路结构会比附图3所示的复杂一些，但可以免去线性稳压器IC2，改用芯片自射提供的参考电压，而且电压反馈基准Vref是0.7V。其电流取样信反馈结构模式不变。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于开关降压芯片的可调稳流电路，其特征是：电路由一个开关降压芯片IC1、储能电感L1、续流二极管D1、滤波电容、线性稳压器IC2和阻容反馈网络组成，将单一的电压反馈网络替换为电流取样和预设电压混合网络，电流取样信号输送至开关芯片的电压反馈端。/n

【技术特征摘要】
1.基于开关降压芯片的可调稳流电路，其特征是：电路由一个开关降压芯片IC1、储能电感L1、续流二极管D1、滤波电容、线性稳压器IC2和阻容反馈网络组成，将单一的电压反馈网络替换为电流取样和预设电压混合网络，电流取样信号输送至开关芯片的电压反馈端。


2.根据权利要求1所述的基于开关降压芯片的可调稳流电路，其特征是：电流取样和预设电压混合网络由线性稳压器IC2、电位器R10、电阻R10b、电阻R9、电阻R8和电流取样电阻R6组成，电流取样...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雷，陈庭勋，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33