开关式降压型直流对直流电源转换电路制造技术

一种开关式降压型直流对直流电源转换电路，尤其是指使用一种互补式开关电路，可依输出电压的回授信号状态，随时调整其互补式开关式电路的状态，以完成充放电，达成直流电源降压及隐压功能。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关式降压型直流对直流电源转换电路，尤其是指一种使用互补式开关电路。近年来由于集成电路IC不断进步，使得电子产品的应用日益广泛，需求日益增加，特别是电脑上所使用的集成电路产品更不胜枚举，更重要的是即使在同一台电脑上，仍有许多集成电路产品所使用的输入电源电压并不相同，所以降压型直流对直流电源转换电路就显得特别重要了。早期的降压型直流对直流电源转换电路如78、79系列，其主要是以回授信号改变电路内阻的方式，达成降压及稳压功能，但其能源耗损非常可观；再者，已知可节省能源耗损的开关式降压型电源转换电路必须采用振荡电路，因而设计难度及生产成本高。于是，本专利技术的主要目的，在于提供一种至少由一特殊互补式开关电路、一电容模组及一电位检测电路结合而成的开关式降压型直流对直流电源转换电路，其互补式开关电路的开关状态由电位检测电路依输出电压控制，并经由互补式开关电路的状态，调整电容模组的充放电能力，以维持输出电压的稳定。如此可免除现有技术须采用振荡电路的设计上困扰，同时可避免不必要的实际开关切换动作，达到最佳的省电效果。本专利技术的次要目的，在于提供一种由加强型PMOS及耗尽型NMOS(或加强型NMOS及耗尽型PMOS)所组成的特殊互补式开关，使其互补式开关动作可配合电位检测电路的信号，完成正确的开关动作及电容模组充放电动作。本专利技术的另一目的，在于提供一种电容模组及互补式开关的设计方法使降压范围、输出电流及功效均大幅提高。综上所述，本专利技术的一种开关式降压型直流对直流电源转换电路至少包括一电容模组，提供充放电过程的电能源暂存区；一互补式开关电路，其为隔离电源输入端至电源输出端的电位差，同时利用互补式开关与输出端回授的信号，适时地完成电容模组充、放电动作；一电位检测电路，此电位检测电路根据电源输出端电位状态，回授适当的信号至互补式开关电路，并随时依电源输出端电压状态调整电容模组于串联充电或并联放电状态，使电源输出端电压小于电源输入电压，以便同时达到稳定输出端电压及减少降压过程中能源的消耗。本专利技术的技术方案使用互补式开关电路，并随时依输出端电压状态调整电容模组于串联充电或并联放电状态，使电源输出端电压小于电源输入电压，以便同时达到稳定输出端电压及减少降压过程中能源的消耗。其次，藉由本专利技术中互补式开关电路的特殊设计，可简化现有开关式直流电源转换电路中振荡电路的设计困扰，同时可使电压检测效果更佳，而且在生产过程中，可采用成本较低的低压集成电路制造，这将有助于生产成本的降低，并使应用范围大为增加。下面参阅附图并结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步的陈述附图说明图1为本专利技术开关式降压型直流对直流电源转换电路的结构方块图；图2为本专利技术中特殊设计的互补式开关电路与电位检测电路的信号关连图；图3为本专利技术开关式降压型直流对直流电源转换电路中互补式开关电路的一实施例电路图；图4为本专利技术开关式降压型直流对直流电源转换电路中互补式开关电路的另一实施例电路图。首先请参阅图1所示，其为本专利技术开关式降压型直流对直流电源转换电路10的结构方块图。如图所示，本专利技术的电路结构至少由三大部分构成，一为互补式开关电路12，二为电位检测电路14及三为电容模组16，其中，该互补式开关电路12其主要功能为隔离电源输入端121与电源输出端122的电压差，并利用互补式开关电路12的功能及适当的控制方法，适时完成电容模组16充放电功能，如此可将互补式开关电路12及电容模组16所消耗的能源降至最低；而电位检测电路14，其主要功能为检测电源输出端122电压并与设定电压值141(或称参考电压)进行比较，再根据比较结果输出信号至互补式开关电路12信号输入控制端123，决定该开关电路12的开关动作及状态进行充、放电动作，以达成降压又可节省能源消耗的目的。关于本专利技术中特殊设计的互补式开关电路12，其控制端123直接由电位检测电路14的信号控制的关连技术，为本专利技术最重要的关链所在，其相互关连及特性说明如下请参考图2所示，S方块为互补式开关电路12,VI为电源输入端121,VO为电源输出端122,VC为电容模组16充放电端124,A为互补式开关控制端123,VD方块为电位检测电路14,D点为VD电路14的电源端144并与S电路12电源输出端122连接在一起，C点为接地端142,B点为VD电路14的信号输出端143并与S电路12的信号输入控制端A(123)接连在一起，由于VD电路14的电源来自互补式开关电源输出端VO(122)，所以B点信号输出端143的信号介于VO(122)与Ground点之间。当VO(122)低于Vref(参考电压141)时，VD电路14在B点143输出VO信号，此VO信号输入S电路12，并控制其互补式开关状态为VI(121)至VC(124)为断路，VC(124)与VO(122)电位相近，并由电容模组16储存的电能输送至VO端122，当VO(122)高于Vref(141)时，VD电路14在B点143输出GND信号，此GND信号控制S电路12的互补式开关状态为VI(121)至VC(124)为导通，VC(124)至VO(122)为断路，使VI(121)与VC(124)电位相近，并由VI端121将电能储存于VC端124的电容模组16。由上述图2的各功能方块图的关连动作得知，互补式开关电路12最特殊的部分，是当A点123电位为GND时，VI(121)至VC(124)要导通，VC(124)至VO(122)为断路，当A点123电位等于VO(122)时，VI(121)至VC(124)为断路，VC(124)至VO(122)为导通，而图3便是为达成此功能的电路实施例，电路运作状态，如后说明如图3所示，此互补式开关电路12主要由一个加强型PMOS及一个耗尽型NMOS组合而成，其中，PMOS的源极为电源输入端VI(121),NMOS的源极为电源输出端VO(122),PMOS及NMOS的漏极连接后为电容模组16的充放电端VC(124),PMOS及NMOS的栅极连接后为A点信号输入控制端123。在VTP≤-(VI-VO),VTN≥-VO的条件(VTP为PMOS的起始电压，VTN为NMOS的起始电压)下，当A点123电压VA=GND时NMOS截止、PMOS导通；当A点123电压VA=VO时，NMOS导通、PMOS截止，如此则可符合图2中S电路的互补式开关电路12的特殊功能需求。上述图3所示的互补式开关电路12范例，仅是一种适用于正压降压型转换电路，若将PMOS改为NMOS,DNMOS改为DPMOS则成为另一种适用于负压降压型电源转换电路的应用实例。如图4所示，其为另一种互补式开关电路12的实施例，请并参阅图式及说明如下本例的互补式开关电路12，主要由两个耗尽型NMOS，一个加强型NMOS及一个分压电阻R组成，该两个耗尽型NMOS DNMOS(U)、DNMOS(D)串接后，与分压电阻R及加强型NMOS并接，而DNMOS(U)的栅极与分压电阻R的一端及NMOS漏极接在一起，其次，DNMOS(D)及NMOS的栅极并接在一起，成为互补式开关电路12的信号输入控制端123A点，再者，DNMOS(U)的漏极为电源输入端VI(121),DNMOS(D)的源极为电源输出端VO(122)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关式降压型直流对直流电源转换电路，其特征是至少包含： 一电容模组，提供充放电过程的电能源暂存区； 一互补式开关电路，其为隔离电源输入端至电源输出端的电位差，同时利用互补式开关与输出端回授的信号，适时地完成电容模组充、放电动作； 一电位检测电路，此电位检测电路根据电源输出端电位状态，回授适当的信号至互补式开关电路，并随时依电源输出端电压状态调整电容模组于串联充电或并联放电状态，使电源输出端电压小于电源输入电压，以便同时达到稳定输出端电压及减少降压过程中能源的消耗。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁伟成，
申请(专利权)人：美禄科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]