[发明专利]一种直流到直流降压变换电路

说明书

技术领域

本发明总的涉及直流到直流电源技术领域，以及更具体地，涉及一种直流到直流降压变换(DC-DC Buck)电路。

背景技术

目前，在诸如家电、数码产品及航空航天等领域中，DC-DC变换技术已广泛使用，需要使用DC-DC电源模块的应用也越来越多。DC-DC降压电路是指输入输出部是直流且采用开关方式或者线性降压方式使得输出电压比输入电压低的电路，DC-DC降压电路包括非同步(异步)和同步两种。

图1示出了典型的非同步DC-DC Buck电路图，包括开关S、电感L、续流二极管VD、负载R_load和电容C等。当开关S导通时，输入电压通过电感L向负载R_load供电，于此同时也向电容C充电，该过程中，电容C和电感L存储能量。当开关S关断时，电感L、负载R_load和续流二极管VD构成回路，由储存在电感L中的能量继续向负载R_load供电，当输出电压要下降时，电容C中的能量也向负载R_load放电，维持输出电压不变。

图2示出了一种传统的同步DC-DC Buck电路，该电路中使用上管开关管G1用于在电感L与直流输入端6之间进行导通或隔离，以及使用下管开关管G2用于电感L与直流输入端6隔离时的续流。该Buck电路包括第一类PWM控制芯片10，例如是Linear公司出品的LTC3855，或德州仪器公司出品的TPS40140，其中仅示出了部分针脚。该第一类PWM控制芯片10与外置的5个子电路(图2中以虚线框标示)配合以驱动外置的分立的开关管的导通与关断。该芯片包括上管驱动器HG和下管驱动器LG，其中上管驱动器HG用于使上管开关管G1开关，下管驱动器LG用于使下管开关管G2开关，上管驱动器HG和下管驱动器LG的相位相差180度。该第一类PWM控制芯片10的上管驱动器HG和下管驱动器LG用于产生PWM控制信号，图2中第一一子电路1和第二子电路2中的驱动电路根据该第一类PWM控制芯片10的PWM控制信号来交替地驱动上管开关管G1和下管开关管G2。如图2中所示，本领域技术人员熟知的，为了使上管驱动器浮动驱动上管开关管，该第一类PWM控制芯片10必须设置用于自举供电端的BOOT针脚和用于上管驱动信号回路的SW针脚，该上管驱动器HG的Boot和SW针脚与第五子电路5的驱动电路相配合，用于给上管开关管G1的驱动电路提供电源，使得当上管开关管G1的栅极电压高于源极、并且大于开启电压V_GS(TH)时，上管开关管G1能很好地导通。该电路还包括第三和第四子电路3、4的降噪电路，用于抑制上管开关管G1和下管开关管G2的开关噪声。该Buck电路中还包括采样电阻9，第一类PWM控制芯片10还包括用于监测输出电压的FB针脚，以及与该采样电阻9相连的CSP/CSN(正电流采样/负电流采样)针脚，用于根据反馈电压和反馈电流调节该Buck电路的输出电压。其中，CSP针脚与采样电阻9的正极相连接，而CSN针脚与采样电阻9的负极相连接，用于监测采样电阻9两端的电压，并且根据采样电阻9及其两端电压差可以得到反馈电流。第一类PWM控制芯片10没有对CSP设置等级限制，因而其能够接收的电压范围较大，例如，第一类PWM控制芯片的CSP可以接受5.5V甚至更高的电压，因此可以第一类PWM控制芯片可以较高的输出电压。虽然这种传统的同步DC-DC Buck电路虽然能产生较高的输出电压，但电路中的PWM控制芯片10仅用于兼容外置的分立开关(如MOSFET)电路，即需要配置上述外置的5个子电路，从而导致了产品体积较大，不便于电路布置。