一種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu),本發(fā)明涉及智能交通設(shè)備電源技術(shù)領(lǐng)域，其旨在解決現(xiàn)有技術(shù)存在功耗高，頻率效應(yīng)速度慢，上電過沖或缺乏電壓補償，特別是在上電過沖時，沒有過沖反饋來及時通知控制芯片進行調(diào)試且輸出電壓邏輯固定等技術(shù)問題。包括輸入電壓轉(zhuǎn)換電路，接收電源的輸出電壓；中級調(diào)節(jié)電路，接收輸入電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的增益電壓；輸出電壓轉(zhuǎn)換電路，用于降壓調(diào)制，其中包括線性補償電路，接收中級調(diào)節(jié)電路輸出的電壓信號并隔離輸出直流信號；過沖反饋調(diào)節(jié)電路；緩沖電路和負載群。本發(fā)明用于提供交通信號燈陣列或其他信息顯示設(shè)備的穩(wěn)定電源結(jié)構(gòu)。
【專利說明】
一種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及智能交通電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)常常通過功率因數(shù)校正電路接收交流輸入，一些線性穩(wěn)壓源的驅(qū)動管的柵極(基極)電壓會變化異常，造成線性穩(wěn)壓源的上電過沖。即快速的電源上電，會造成線性穩(wěn)壓源的上電過沖，由此可見僅使用B00ST-B00ST和隔離器的弊端。如果過沖電壓高于其負載耐壓值，即使過沖寬度很窄，也會對負載造成致命性的破壞，降低了電源應(yīng)用的可靠性；輸入電壓并不是一直為穩(wěn)定幅值，對于B00ST-BUCK型的電源，缺少對應(yīng)的BUCK轉(zhuǎn)換電路的電壓補償，從而導(dǎo)致下位電路供電不足觸發(fā)重啟，造成不便。
[0003]此外，如果用于驅(qū)動?xùn)艠O端子電容的電流很小，負載群功耗大，則輸出NMOS的柵極端子電壓和輸出PMOS的柵極端子電壓不能根據(jù)對輸入端子的輸入電壓的突然變化而充電或放電。這就延遲了響應(yīng)，并且因此延遲了來自輸出端子的輸出電壓的響應(yīng)。為了使來自輸出端子的輸出電壓對輸入端子的輸入電壓快速作出響應(yīng)，需要增大用于驅(qū)動形成輸出部分的輸出NMOS和輸出PMOS的柵極端子電容的電流。然而，因為電流總是流動，妨礙了電耗的降低。如上所述，因為低功耗和高速輸出響應(yīng)處于權(quán)衡關(guān)系，難以實現(xiàn)同時滿足這兩個特性的緩沖電路。
[0004]不同的系統(tǒng)需要不同的邏輯1/0閾值電壓。在有些負載為處理器，電壓小于5V意味著邏輯0，而大于15V意味著邏輯I，同時在有些負載為伺服驅(qū)動器中，電壓小于IV意味著邏輯0，而大于4V意味著邏輯I，此時如果將處理器直接與伺服驅(qū)動器連接則會產(chǎn)生很大問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明目的在于提供一種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu)，其旨在解決現(xiàn)有技術(shù)存在功耗高，頻率效應(yīng)速度慢，上電過沖或缺乏電壓補償，特別是在上電過沖時，沒有過沖反饋來及時通知控制芯片進行調(diào)試且輸出電壓邏輯固定等技術(shù)問題。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu)，包括電源，還包括輸入電壓轉(zhuǎn)換電路，接收電源的輸出電壓；中級調(diào)節(jié)電路，接收輸入電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的增益電壓;輸出電壓轉(zhuǎn)換電路，用于降壓調(diào)制，其中包括線性補償電路，接收中級調(diào)節(jié)電路輸出的電壓信號并隔離輸出直流信號;過沖反饋調(diào)節(jié)電路，接收過沖的直流信號，并反饋過沖信號至輸出電壓轉(zhuǎn)換電路和中級調(diào)節(jié)電路;所述的電壓信號最大電壓幅值范圍為小于增益電壓二倍幅值；數(shù)字輸入電路，接收緩沖電路輸出的直流電壓信號。
[0008]上述方案中，所述的輸入電壓轉(zhuǎn)換電路，包括第一編程控制器，用于升壓調(diào)制；第一場效應(yīng)管，用于升壓調(diào)制開關(guān)，接收電源的輸出電壓，接收由第一編程控制器相對于電源輸出電壓所輸出的相位同步調(diào)制時鐘。
[0009]上述方案中，所述的輸入電壓轉(zhuǎn)換電路，還包括第一電感，其一端連接電源且另一端連接第一場效應(yīng)管;第一二極管，其高電極連接第一場效應(yīng)管;第二二極管，其高電極連接電源且低電極連接第一二極管的低電極。
[0010]上述方案中，所述的中級調(diào)節(jié)電路，包括第二編程控制器，用于電壓脈寬調(diào)制；第二場效應(yīng)管，接收輸入電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的增益電壓，接收第二編程控制器輸出的脈寬調(diào)制時鐘并輸出限定脈寬的電壓信號；第二電感，對限定脈寬的電壓信號濾波;第一電容，補償濾波后的電壓信號最低幅值。
[0011]上述方案中，所述的中級調(diào)節(jié)電路，還包括第一齊納二極管，其低電極連接第二場效應(yīng)管且高電極接地;第三場效應(yīng)管，接收第二編程控制器輸出的充電信號時鐘并補償?shù)谝浑娙莸碾姾伞?br>[0012]上述方案中，所述的輸出電壓轉(zhuǎn)換電路，包括第三編程控制器，用于降壓調(diào)制；第四場效應(yīng)管和第五場效應(yīng)管，第四場效應(yīng)管源極連接第五場效應(yīng)管漏極，且均接收第三編程控制器輸出的降壓調(diào)制時鐘;第二電容和第三電容，相互串聯(lián)，并將空置端分別連接至第四場效應(yīng)管和第五場效應(yīng)管;第四場效應(yīng)管、第五場效應(yīng)管、第二電容和第三電容通過隔離器、第三二極管和第四二極管輸出直流信號。
[0013]上述方案中，所述的輸出電壓轉(zhuǎn)換電路，其線性補償電路包括第四電容，其一端接地且另一端連接第四場效應(yīng)管的漏極;第五二極管，其高電極接地且低電極連接第四場效應(yīng)管的漏極;第六二極管，其高電極接地且低電極連接第四場效應(yīng)管的源極;第七二極管，其高電極接地且低電極連接第五場效應(yīng)管的源極。
[0014]上述方案中，所述的過沖反饋調(diào)節(jié)電路，包括第二齊納二極管，其低電極接收過沖的直流信號;光耦器，其發(fā)光管高電極連接第二齊納二極管的高電極且光敏管反饋過沖信號至輸出電壓轉(zhuǎn)換電路和中級調(diào)節(jié)電路。
[0015]所述的緩沖電路，包括
[0016]輸出單元，所述輸出單元具有輸出端子，所述輸出端子用于輸出基于輸入的輸入信號的輸出信號，其中
[0017]上述方案中，所述輸出單元包括:第一晶體管，其具有連接到所述輸出端子的一個主電極；以及第二晶體管，其具有連接到所述輸出端子、并且連接到所述第一晶體管的所述一個主電極的一個主電極，以及所述緩沖電路包括:第三晶體管，用于基于所述輸入信號降低所述第一晶體管的控制電極的電壓;第四晶體管，用于基于所述輸入信號增大所述第二晶體管的控制電極的電壓;第一電壓差檢測電路，用于檢測所述輸出信號以所述輸入信號為基準(zhǔn)的電壓差;第二電壓差檢測電路，用于檢測所述輸入信號以所述輸出信號為基準(zhǔn)的電壓差;第一電流提供單元，用于基于由所述第一電壓差檢測電路所檢測的電壓差的絕對值，增大在所述第三晶體管中流動的電流；以及第二電流提供單元，用于基于由所述第二電壓差檢測電路所檢測的電壓差的絕對值，增大在所述第四晶體管中流動的電流。
[0018]上述方案中，所述的數(shù)字輸入電路，包括分壓電路、比較電路和參考電壓電路，所述的分壓電路將串行信號限幅后發(fā)送給比較電路;所述的參考電壓電路向比較電路提供能夠變化的反相參考電壓;所述的比較電路，其輸出端還連接有RI SC架構(gòu)的8位閃存單片機；所述的參考電壓電路，包括單刀雙擲開關(guān);所述的數(shù)字輸入電路還連接有負載群。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0020]提供了具有電壓補償、過沖反饋的B00ST-BUCK電源結(jié)構(gòu)，提高電源的轉(zhuǎn)換效率，對降壓調(diào)制場效應(yīng)管驅(qū)動結(jié)構(gòu)的輸出提供了穩(wěn)定的線性補償，顯著減弱了由于非線性器件(如隔離器、電感)引入的噪聲，電源輸出更加穩(wěn)定，基本消除由于供電不足造成的不斷重啟現(xiàn)象或由于過沖電流造成的波形抖動現(xiàn)象;實現(xiàn)同時滿足具有相互權(quán)衡關(guān)系的降低功耗和轉(zhuǎn)換速率特性的緩沖電路;閾值電壓邏輯可提供不同參考電壓，閾值電壓邏輯1/0可調(diào)。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的電路模塊示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明的電路原理不意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明緩沖電路原理示意圖。
【具體實施方式】
[0024]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明:
[0026]實施例1
[0027]所述的輸入電壓轉(zhuǎn)換電路，包括第一編程控制器，用于升壓調(diào)制；第一場效應(yīng)管Q1，用于升壓調(diào)制開關(guān)，接收電源的輸出電壓，接收由第一編程控制器相對于電源輸出電壓所輸出的相位同步調(diào)制時鐘。
[0028]所述的輸入電壓轉(zhuǎn)換電路，還包括第一電感LI，其一端連接電源且另一端連接第一場效應(yīng)管Ql ；第一二極管D3，其高電極連接第一場效應(yīng)管Ql ；第二二極管D2，其高電極連接電源且低電極連接第一二極管D3的低電極。
[0029]所述的中級調(diào)節(jié)電路，包括第二編程控制器，用于電壓脈寬調(diào)制；第二場效應(yīng)管Q2，接收輸入電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的增益電壓，接收第二編程控制器輸出的脈寬調(diào)制時鐘并輸出限定脈寬的電壓信號;第二電感L2，對限定脈寬的電壓信號濾波;第一電容Cl，補償濾波后的電壓信號最低幅值。
[0030]所述的中級調(diào)節(jié)電路，還包括第一齊納二極管D4，其低電極連接第二場效應(yīng)管Q2且高電極接地;第三場效應(yīng)管Q3，接收第二編程控制器輸出的充電信號時鐘并補償?shù)谝浑娙軨l的電荷。
[0031]所述的輸出電壓轉(zhuǎn)換電路，包括第三編程控制器，用于降壓調(diào)制;第四場效應(yīng)管Q4和第五場效應(yīng)管Q5，第四場效應(yīng)管Q4源極連接第五場效應(yīng)管Q5漏極，且均接收第三編程控制器輸出的降壓調(diào)制時鐘;第二電容C2和第三電容C3，相互串聯(lián)，并將空置端分別連接至第四場效應(yīng)管Q4和第五場效應(yīng)管Q5;第四場效應(yīng)管Q4、第五場效應(yīng)管Q5、第二電容C2和第三電容C3通過隔離器Tl、第三二極管D6和第四二極管D7輸出直流信號。
[0032]所述的輸出電壓轉(zhuǎn)換電路，其線性補償電路包括第四電容C5，其一端接地且另一端連接第四場效應(yīng)管Q4的漏極;第五二極管D11，其高電極接地且低電極連接第四場效應(yīng)管Q4的漏極;第六二極管D9，其高電極接地且低電極連接第四場效應(yīng)管Q4的源極;第七二極管Dl O，其高電極接地且低電極連接第五場效應(yīng)管Q5的源極。
[0033]所述的過沖反饋調(diào)節(jié)電路，包括第二齊納二極管D8，其低電極接收過沖的直流信號;光耦器Ul，其發(fā)光管高電極連接第二齊納二極管D8的高電極且光敏管反饋過沖信號至輸出電壓轉(zhuǎn)換電路和中級調(diào)節(jié)電路。
[0034]實施例2
[0035]緩沖電路的輸出端子“Vo”連接有輸出NMOS晶體管ml的源極端子和輸出PMOS晶體管m2的源極端子，形成推挽型輸出電路。在下面的描述中，為了簡單起見，把每一個MOS晶體管簡稱為NMOS或PMOS。形成輸出電路的輸出NMOS ml的漏極端子與電源連接。柵極端子與從電源提供電流的電壓-電流轉(zhuǎn)換電路21、和PMOS m3的源極端子連接。分別地，PMOS m3的漏極端子與基準(zhǔn)電位連接，并且柵極端子與輸入端子“Vout”連接。在本實施例中，如稍后所描述的執(zhí)行以下操作:通過電壓-電流轉(zhuǎn)換電路21的操作等等，響應(yīng)于提升輸入到輸入端子“Vout”的輸入電壓來提升要從輸出端子“Vo”輸出的輸出電壓。形成另一輸出電路的輸出PMOS m2的漏極端子與基準(zhǔn)電位連接，柵極端子與電壓-電流轉(zhuǎn)換電路22連接，所述電壓-電流轉(zhuǎn)換電路22向基準(zhǔn)電位和匪OS m4的源極端子提供電流。分別地，NMOS m4的漏極端子與電源連接，并且柵極端子與輸入端子“Vout”連接。在本實施例中，執(zhí)行以下操作:通過電壓-電流轉(zhuǎn)換電路22的操作等等，響應(yīng)于降低輸入到輸入端子“Vout”的輸入電壓來降低要從輸出端子“Vo”輸出的輸出電壓。提供電壓差檢測電路10，輸入端子“Vout”和輸出端子“Vo”與所述電壓差檢測電路10連接。電壓差檢測電路10檢測輸入端子“Vout”的輸入電壓Vout和輸出端子“Vo”的輸出電壓Vo之間的電壓差。
[0036]電壓差檢測電路10包括差分放大器電路11和差分放大器電路12。如圖1所示，以與差分放大器電路12所輸入的輸入信號和輸出信號的極性相反的極性向差分放大器電路11輸入所述輸入信號和輸出信號。來自差分放大器電路11的輸出與電壓-電流轉(zhuǎn)換電路21連接，并且來自差分放大器電路12的輸出與電壓-電流轉(zhuǎn)換電路22連接。
[0037]實施例3
[0038]所述的參考電壓電路包括一單刀雙擲開關(guān)，該開關(guān)的切換可以導(dǎo)通與預(yù)置的第一反相參考電壓或第二反相參考電壓的連接，從而將所連接的該第一反相參考電壓或該第二反相參考電壓向所述比較電路提供，作為用以確定邏輯1/0的反相參考電壓。
[0039]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu)，包括電源，其特征在于，還包括 輸入電壓轉(zhuǎn)換電路，接收電源的輸出電壓； 中級調(diào)節(jié)電路，接收輸入電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的增益電壓； 輸出電壓轉(zhuǎn)換電路，用于降壓調(diào)制，其中包括線性補償電路，接收中級調(diào)節(jié)電路輸出的電壓信號并隔離輸出直流信號； 過沖反饋調(diào)節(jié)電路，接收過沖的直流信號，并反饋過沖信號至輸出電壓轉(zhuǎn)換電路和中級調(diào)節(jié)電路； 緩沖電路，用于平衡負載功耗與頻率相應(yīng)速度，接收輸出電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的直流信號； 數(shù)字輸入電路，接收緩沖電路輸出的直流電壓信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的輸入電壓轉(zhuǎn)換電路，包括 第一編程控制器，用于升壓調(diào)制； 第一場效應(yīng)管，用于升壓調(diào)制開關(guān)，接收電源的輸出電壓，接收由第一編程控制器相對于電源輸出電壓所輸出的相位同步調(diào)制時鐘。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的輸入電壓轉(zhuǎn)換電路，還包括 第一電感，其一端連接電源且另一端連接第一場效應(yīng)管； 第一二極管，其高電極連接第一場效應(yīng)管； 第二二極管，其高電極連接電源且低電極連接第一二極管的低電極。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的中級調(diào)節(jié)電路，包括 第二編程控制器，用于電壓脈寬調(diào)制； 第二場效應(yīng)管，接收輸入電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的增益電壓，接收第二編程控制器輸出的脈寬調(diào)制時鐘并輸出限定脈寬的電壓信號； 第二電感，對限定脈寬的電壓信號濾波； 第一電容，補償濾波后的電壓信號最低幅值。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的中級調(diào)節(jié)電路，還包括 第一齊納二極管，其低電極連接第二場效應(yīng)管且高電極接地； 第三場效應(yīng)管，接收第二編程控制器輸出的充電信號時鐘并補償?shù)谝浑娙莸碾姾伞?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的輸出電壓轉(zhuǎn)換電路，包括 第三編程控制器，用于降壓調(diào)制； 第四場效應(yīng)管和第五場效應(yīng)管，第四場效應(yīng)管源極連接第五場效應(yīng)管漏極，且均接收第三編程控制器輸出的降壓調(diào)制時鐘； 第二電容和第三電容，相互串聯(lián)，并將空置端分別連接至第四場效應(yīng)管和第五場效應(yīng)管； 第四場效應(yīng)管、第五場效應(yīng)管、第二電容和第三電容通過隔離器、第三二極管和第四二極管輸出直流信號。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的緩沖電路，包括 輸出單元，所述輸出單元具有輸出端子，所述輸出端子用于輸出基于輸入的輸入信號的輸出信號，其中 所述輸出單元包括: 第一晶體管，其具有連接到所述輸出端子的一個主電極；以及 第二晶體管，其具有連接到所述輸出端子、并且連接到所述第一晶體管的所述一個主電極的一個主電極，以及所述緩沖電路包括: 第三晶體管，用于基于所述輸入信號降低所述第一晶體管的控制電極的電壓； 第四晶體管，用于基于所述輸入信號增大所述第二晶體管的控制電極的電壓； 第一電壓差檢測電路，用于檢測所述輸出信號以所述輸入信號為基準(zhǔn)的電壓差； 第二電壓差檢測電路，用于檢測所述輸入信號以所述輸出信號為基準(zhǔn)的電壓差； 第一電流提供單元，用于基于由所述第一電壓差檢測電路所檢測的電壓差的絕對值，增大在所述第三晶體管中流動的電流;以及 第二電流提供單元，用于基于由所述第二電壓差檢測電路所檢測的電壓差的絕對值，增大在所述第四晶體管中流動的電流。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的過沖反饋調(diào)節(jié)電路，包括 第二齊納二極管，其低電極接收過沖的直流信號； 光耦器，其發(fā)光管高電極連接第二齊納二極管的高電極且光敏管反饋過沖信號至輸出電壓轉(zhuǎn)換電路和中級調(diào)節(jié)電路。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字輸入電路的緩沖電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的數(shù)字輸入電路，包括分壓電路、比較電路和參考電壓電路， 所述的分壓電路將串行信號限幅后發(fā)送給比較電路； 所述的參考電壓電路向比較電路提供能夠變化的反相參考電壓;所述的比較電路，其輸出端還連接有RI SC架構(gòu)的8位閃存單片機； 所述的參考電壓電路，包括單刀雙擲開關(guān)； 所述的數(shù)字輸入電路還連接有負載群。
【文檔編號】H02M1/34GK105991015SQ201610511295
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】張岱, 齊弘文
【申請人】成都融創(chuàng)智谷科技有限公司