一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊，包括光耦U1、輸入正端串聯(lián)一只P溝道的開(kāi)關(guān)管Q1、開(kāi)關(guān)管Q2、控制芯片IC1、儲(chǔ)能電感L1，所述光耦U1的三極管的發(fā)射極與開(kāi)關(guān)管Q1的柵極相連接，開(kāi)關(guān)管Q1的漏極和光耦U1的三極管的集電極、電源輸入端+Vin相連接，控制芯片有驅(qū)動(dòng)波形輸出時(shí)開(kāi)關(guān)管Q2導(dǎo)通，電源電壓Vin全部加到升壓電感L1上，電感電流iL1線形增長(zhǎng)，二極管D2截止，負(fù)載由電容C5供電維持輸出電壓，如此形成閉環(huán)回路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出DC40V，本發(fā)明專利技術(shù)具有電路簡(jiǎn)單、元器件較少、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

Controllable high-efficiency non isolated step-up power supply module

The invention discloses a controllable high efficiency non isolated step-up power supply module, including U1, optocoupler positive input switch connected in series with a P channel Q1, switch Q2, inductance L1 control chip IC1, storage, the optocoupler U1 gate triode emitter tube is connected with the switch tube Q1 Q1, a switch tube drain and optocoupler U1 triode collector and the power input end is connected with the control chip +Vin, the driving waveform output switch Q2 is switched on, the power supply voltage Vin L1 all added to the boost inductor, the inductor current iL1 linear diode D2 cutoff, load growth, maintain the output voltage by the capacitor C5 power supply so, to form a closed loop to achieve stable output of DC40V, the invention has the advantages of simple circuit, less components, low cost.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電源模塊
，更具體地說(shuō)是一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊。
技術(shù)介紹
隨著電子產(chǎn)品市場(chǎng)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，其電源系統(tǒng)需用的DC/DC電源模塊越來(lái)越多，對(duì)其性能要求越來(lái)越高，除去常規(guī)電性能指標(biāo)以外，對(duì)其體積要求越來(lái)越小，也就是對(duì)其功率密度的要求越來(lái)越高，對(duì)轉(zhuǎn)換效率要求也越來(lái)越高，也即發(fā)熱越來(lái)越小。這樣其平均無(wú)故障工作時(shí)間才越來(lái)越長(zhǎng)，可靠性越來(lái)越高。因此如何開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)更高功率密度、更高轉(zhuǎn)換效率、更低成本更高性能的DC/DC電源模塊成為近幾十年電力電子技術(shù)工程師追求的目標(biāo)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊。本專利技術(shù)解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊，包括光耦U1、輸入正端串聯(lián)一只P溝道的開(kāi)關(guān)管Q1、開(kāi)關(guān)管Q2、控制芯片IC1、儲(chǔ)能電感L1，其特征在于：所述光耦U1的三極管的發(fā)射極與開(kāi)關(guān)管Q1的柵極相連接，開(kāi)關(guān)管Q1的漏極和光耦U1的三極管的集電極、電源輸入端+Vin相連接，電源輸入端+Vin經(jīng)電阻R1與光耦U1的發(fā)光二極管的負(fù)極相連接，光耦U1的發(fā)光二極管的正極與輸入端INH相連接，開(kāi)關(guān)管Q1的源極經(jīng)儲(chǔ)能電感L1、二極管D2與輸出端+Vo相連接，電源輸入端+Vin經(jīng)電阻R2、R3與公共端相連接，電阻R2、R3之間的線路與開(kāi)關(guān)管Q1的柵極相連接，二極管D1與電阻R2并聯(lián)，控制芯片IC1的OUT引腳與開(kāi)關(guān)管Q2的柵極相連接，儲(chǔ)能電感L1、二極管D2之間的線路與開(kāi)關(guān)管Q2的漏極相連接，開(kāi)關(guān)管Q2的源極經(jīng)電阻R8、電容C3與控制芯片IC1的GND引腳相連接，控制芯片IC1的FB引腳與Vin引腳之間連接電容C7，電容C7與電阻R11、電容C6串聯(lián)的電路并聯(lián)。優(yōu)選的，所述輸出端+Vo與公共端之間連接電容C5。優(yōu)選的，所述控制芯片IC1的FB引腳與電阻R9、R10之間的線路相連接，電阻R9、R10串聯(lián)后連接于輸出端+Vo和公共端之間。優(yōu)選的，所述控制芯片IC1為L(zhǎng)M5022型控制芯片。本專利技術(shù)的工作原理是：由于電源模塊輸入端與輸出端不隔離，通過(guò)儲(chǔ)能電感L1、控制芯片IC1、開(kāi)關(guān)管Q2和二極管D2外圍元器件實(shí)現(xiàn)輸入與輸出能量的傳遞，所以傳統(tǒng)控制開(kāi)關(guān)管Q2不工作不能實(shí)現(xiàn)輸出的可控功能，只有將輸入端關(guān)斷才能實(shí)現(xiàn)控制輸出有無(wú)功能，特此在輸入正端串聯(lián)一只P溝道的開(kāi)關(guān)管Q1，當(dāng)輸入端INH懸空時(shí)，通過(guò)分壓電阻R2和R3分的壓給P溝道開(kāi)關(guān)管Q1的柵極一個(gè)電壓，開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)輸入與輸出能量傳遞，有輸出電壓；當(dāng)輸入端INH與GND短接時(shí)，光耦內(nèi)部發(fā)光二極管導(dǎo)通，即另一段三極管也導(dǎo)通將分壓電阻R2短接，P溝道的開(kāi)關(guān)管Q1柵極端電壓為輸入電壓，P溝道的開(kāi)關(guān)管Q1不導(dǎo)通，即輸入正端斷開(kāi)，輸入與輸出無(wú)法能量傳遞，即電源模塊無(wú)輸出，所以實(shí)現(xiàn)了電源模塊輸出電壓的可控。電源模塊采用LM5022型控制芯片作為控制芯片，控制開(kāi)關(guān)管Q2開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q2導(dǎo)通時(shí)，電源電壓Vin全部加到升壓電感L1上，電感電流iL1線形增長(zhǎng)，二極管D2截止，負(fù)載由電容C5供電。當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q2關(guān)斷，iL1通過(guò)二極管D2向輸出側(cè)流動(dòng)。電源功率和電感iL1的儲(chǔ)能向負(fù)載和電容C5轉(zhuǎn)移，給電容C5充電。此時(shí)加在L1上的電壓為Vin-Vo，因?yàn)閂in＜Vo，故iL1線性減小。LM5022型控制芯片的FB引腳基準(zhǔn)為1.25V，即R10（1K）電阻兩端電壓為1.25V，分壓R11（31K）是R10（1K）電阻的31倍，所以實(shí)現(xiàn)將輸入電壓（DC6V-DC16V）升壓到輸出電壓DC40V；當(dāng)R10兩端電壓高于1.25V時(shí)，控制芯片無(wú)驅(qū)動(dòng)波形開(kāi)關(guān)管Q2不導(dǎo)通，輸入電壓和儲(chǔ)能電感L1能量通過(guò)二極管D2將釋放能量給電容C5和負(fù)載，實(shí)現(xiàn)將輸出電壓升高即Vin＜Vo；當(dāng)儲(chǔ)能電感L1的能量釋放結(jié)束，R10兩端電壓低于1.25V時(shí)，控制芯片有驅(qū)動(dòng)波形開(kāi)關(guān)管Q2導(dǎo)通，電源電壓Vin全部加到升壓電感L1上，電感電流iL1線形增長(zhǎng)，二極管D2截止，負(fù)載由電容C5供電維持輸出電壓，如此形成閉環(huán)回路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出DC40V。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：1、電源模塊體積為50.8×25.4×12.7，單位：毫米，滿足小型化、模塊化趨勢(shì)；2、電源模塊效率高，可以高達(dá)97%以上，平面散熱方式，自然散熱效果更好，無(wú)需外加散熱措施即可使用；3、電路簡(jiǎn)單、元器件較少、成本低、可標(biāo)準(zhǔn)化、系列化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式參見(jiàn)圖1，一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊，包括光耦U1、輸入正端串聯(lián)一只P溝道的開(kāi)關(guān)管Q1、開(kāi)關(guān)管Q2、控制芯片IC1、儲(chǔ)能電感L1，其特征在于：所述光耦U1的三極管的發(fā)射極與開(kāi)關(guān)管Q1的柵極相連接，開(kāi)關(guān)管Q1的漏極和光耦U1的三極管的集電極、電源輸入端+Vin相連接，電源輸入端+Vin經(jīng)電阻R1與光耦U1的發(fā)光二極管的負(fù)極相連接，光耦U1的發(fā)光二極管的正極與輸入端INH相連接，開(kāi)關(guān)管Q1的源極經(jīng)儲(chǔ)能電感L1、二極管D2與輸出端+Vo相連接，電源輸入端+Vin經(jīng)電阻R2、R3與公共端相連接，電阻R2、R3之間的線路與開(kāi)關(guān)管Q1的柵極相連接，二極管D1與電阻R2并聯(lián)，控制芯片IC1的OUT引腳與開(kāi)關(guān)管Q2的柵極相連接，儲(chǔ)能電感L1、二極管D2之間的線路與開(kāi)關(guān)管Q2的漏極相連接，開(kāi)關(guān)管Q2的源極經(jīng)電阻R8、電容C3與控制芯片IC1的GND引腳相連接，控制芯片IC1的FB引腳與Vin引腳之間連接電容C7，電容C7與電阻R11、電容C6串聯(lián)的電路并聯(lián)。所述輸出端+Vo與公共端之間連接電容C5。所述控制芯片IC1的FB引腳與電阻R9、R10之間的線路相連接，電阻R9、R10串聯(lián)后連接于輸出端+Vo和公共端之間。所述控制芯片IC1為L(zhǎng)M5022型控制芯片。本專利技術(shù)提供的一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊通過(guò)如下的方式工作：當(dāng)輸入端INH懸空時(shí)，通過(guò)分壓電阻R2和R3分的壓給P溝道開(kāi)關(guān)管Q1的柵極一個(gè)電壓，開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)輸入與輸出能量傳遞，有輸出電壓；當(dāng)輸入端INH與GND短接時(shí)，光耦內(nèi)部發(fā)光二極管導(dǎo)通，即另一段三極管也導(dǎo)通將分壓電阻R2短接，P溝道的開(kāi)關(guān)管Q1柵極端電壓為輸入電壓，P溝道的開(kāi)關(guān)管Q1不導(dǎo)通，即輸入正端斷開(kāi)，輸入與輸出無(wú)法能量傳遞，即電源模塊無(wú)輸出，所以實(shí)現(xiàn)了電源模塊輸出電壓的可控。電源模塊采用LM5022型控制芯片作為控制芯片，控制開(kāi)關(guān)管Q2開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q2導(dǎo)通時(shí)，電源電壓Vin全部加到升壓電感L1上，電感電流iL1線形增長(zhǎng)，二極管D2截止，負(fù)載由電容C5供電。當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q2關(guān)斷，iL1通過(guò)二極管D2向輸出側(cè)流動(dòng)。電源功率和電感iL1的儲(chǔ)能向負(fù)載和電容C5轉(zhuǎn)移，給電容C5充電。此時(shí)加在L1上的電壓為Vin-Vo，因?yàn)閂in＜Vo，故iL1線性減小。LM5022型控制芯片的FB引腳基準(zhǔn)為1.25V，即R10（1K）電阻兩端電壓為1.25V，分壓R11（31K）是R10（1K）電阻的31倍，所以實(shí)現(xiàn)將輸入電壓（DC6V-DC16V）升壓到輸出電壓DC40V；當(dāng)R10兩端電壓高于1.25V時(shí)，控制芯片無(wú)驅(qū)動(dòng)波形開(kāi)關(guān)管Q2不導(dǎo)通，輸入電壓和儲(chǔ)能電感L1能量通過(guò)二極管D2將釋放能量給電容C5和負(fù)載，實(shí)現(xiàn)將輸出電壓升高即Vin＜Vo本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊，包括光耦U1、輸入正端串聯(lián)一只P溝道的開(kāi)關(guān)管Q1、開(kāi)關(guān)管Q2、控制芯片IC1、儲(chǔ)能電感L1，其特征在于：所述光耦U1的三極管的發(fā)射極與開(kāi)關(guān)管Q1的柵極相連接，開(kāi)關(guān)管Q1的漏極和光耦U1的三極管的集電極、電源輸入端+Vin相連接，電源輸入端+Vin經(jīng)電阻R1與光耦U1的發(fā)光二極管的負(fù)極相連接，光耦U1的發(fā)光二極管的正極與輸入端INH相連接，開(kāi)關(guān)管Q1的源極經(jīng)儲(chǔ)能電感L1、二極管D2與輸出端+Vo相連接，電源輸入端+Vin經(jīng)電阻R2、R3與公共端相連接，電阻R2、R3之間的線路與開(kāi)關(guān)管Q1的柵極相連接，二極管D1與電阻R2并聯(lián)，控制芯片IC1的OUT引腳與開(kāi)關(guān)管Q2的柵極相連接，儲(chǔ)能電感L1、二極管D2之間的線路與開(kāi)關(guān)管Q2的漏極相連接，開(kāi)關(guān)管Q2的源極經(jīng)電阻R8、電容C3與控制芯片IC1的GND引腳相連接，控制芯片IC1的FB引腳與Vin引腳之間連接電容C7，電容C7與電阻R11、電容C6串聯(lián)的電路并聯(lián)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊，包括光耦U1、輸入正端串聯(lián)一只P溝道的開(kāi)關(guān)管Q1、開(kāi)關(guān)管Q2、控制芯片IC1、儲(chǔ)能電感L1，其特征在于：所述光耦U1的三極管的發(fā)射極與開(kāi)關(guān)管Q1的柵極相連接，開(kāi)關(guān)管Q1的漏極和光耦U1的三極管的集電極、電源輸入端+Vin相連接，電源輸入端+Vin經(jīng)電阻R1與光耦U1的發(fā)光二極管的負(fù)極相連接，光耦U1的發(fā)光二極管的正極與輸入端INH相連接，開(kāi)關(guān)管Q1的源極經(jīng)儲(chǔ)能電感L1、二極管D2與輸出端+Vo相連接，電源輸入端+Vin經(jīng)電阻R2、R3與公共端相連接，電阻R2、R3之間的線路與開(kāi)關(guān)管Q1的柵極相連接，二極管D1與電阻R2并聯(lián)，控制芯片IC1的OUT引腳與開(kāi)關(guān)管Q2的柵極相連接，儲(chǔ)能電感L1、...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張?jiān)迄i，姜麗莉，陳黎明，刁云峰，于紅衛(wèi)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：航天長(zhǎng)峰朝陽(yáng)電源有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧;21