CN105515357B - 一种dcdc限流电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种DCDC限流电路。所述限流电路包括电源转化模块、镜像电流模块和使能控制模块；其中电源转化模块与镜像电流模块电连接；镜像电流模块接收电源转化模块的输出电流，电流的其中一路流过限流电阻流向第一三极管发射极，另一路电流流过第一电阻流向第二三极管发射极从第二三极管集电极流出镜像电流，第一三极管的基极和第二三极管的基极电连接，第一三极管的基极与地之间串联第二电阻；使能控制模块串联于镜像电流模块和电源转化模块之间，使能控制模块接收镜像电流，通过镜像电流控制来使能控制模块中的第三三极管导通与截止进而调节电源转化模块中的输出电流。实现了在保护芯片的同时降低功耗的效果。
Description
技术领域
本发明涉及本发明涉及一种直流电源电路，特别是涉及一种DCDC限流电路。
背景技术
在当今的消费市场上，便携式电子设备，特备是用电池供电的电子产品，例如手机、平板电脑等的需求量越来越大，对于像DCDC转换器这样的电源管理的设计而言，如何降低功耗提高效率最大限度地延长电池的工作寿命成为当前亟待要解决的问题。而限流电路的应用，能防止电源转换芯片内部的开关器件承受过大的电流冲击，造成不必要的损害，保护电源芯片；同时，提高芯片的工作效率。
但是，在目前的现有技术中主要采用图1的电源转换器的中的DCDC限流电路，如图1中DCDC限流电路的基本原理：为了能够检测开关管的电流，在MOS管Q10和地之间串联一个检流电阻R10。根据检流电阻R10上的压降就可以知道实际的电流，这样将电流转换成电压，与设定的参考电压值V比较。将比较器COMP的输出与输入的PWM信号进行逻辑与运算并输出结果，通过输出的结果调节MOS管Q10的驱动信号的频率以及占空比，达到限流的目的。由于参考电压的选择也有一定的要求，不能选择的太小，一般为1V左右，这样检流电阻R10上的功耗比较大。
发明内容
本发明提供一种DCDC限流电路，该限流电路实现了在保护芯片的同时降低了功耗。
本发明实施例提供了一种DCDC限流电路，包括；电源转化模块、镜像电流模块和使能控制模块；其中，所述电源转化模块用于将输入的直流电压转化为所需的直流电压，所述电源转化模块与所述镜像电流模块电连接；所述镜像电流模块接收所述电源转化模块的输出电流，所述电流的其中一路流过限流电阻流向第一三极管发射极，另一路电流流过第一电阻流向第二三极管发射极从所述第二三极管集电极流出镜像电流，所述第一三极管的基极和第二三极管的基极电连接，所述第一三极管的基极与地之间串联第二电阻；所述使能控制模块串联于镜像电流模块和电源转化模块之间，所述使能控制模块接收所述镜像电流，通过所述镜像电流来控制使能控制模块中的第三三极管导通与截止进而调节电源转化模块中的输出电流。
进一步的，所述第一三极管和所述第二三极管为各参数完全相同的两个PNP三极管。
进一步的，所述第三三极管为NPN三极管。
进一步的，所述电源转化模块包括：DCDC电源转化芯片，所述DCDC电源转化芯片包括使能引脚和输出电压监控引脚，所述使能引脚与使能控制模块中第三三极管的集电极连接，通过控制第三三极管的导通与截止来调节使能引脚上电位的高低，电源转化模块通过高低电位来输出不同的电流；所述输出电压监控引脚与反馈电路连接，用于输出稳定的所需直流电压。
进一步的，所述DCDC电源转化芯片的型号为TPS54232DR。
进一步的，所述反馈电路包括第一电容、第三电阻和第四电阻；所述第三电阻和第四电阻串联，所述第一电容与第三电阻并联，所述第三电阻和第四电阻之间的电连接端与所述输出电压监控引脚电连接。
进一步的，所述使能控制模块还包括第二电容、第五电阻以及第六电阻；所述第二三极管的集电极和所述第三三极管的基极之间串联有第五电阻，所述第二三极管的集电极与地之间串联有第六电阻，所述第三三极管集电极和发射极分别与第二电容的两端连接。
本发明提供的技术方案，通过在电源转化模块电路中串联镜像电流模块和使能控制模块，所述镜像电流模块接收所述电源转化模块的输出电流，所述电流的其中一路流过限流电阻流向第一三极管发射极，另一路电流流过第一电阻流向第二三极管发射极从所述第二三极管集电极流出镜像电流，所述第一三极管的基极和第二三极管的基极电连接，所述第一三极管的基极与地之间串联第二电阻；所述使能控制模块串联于镜像电流模块和电源转化模块之间，所述使能控制模块接收所述镜像电流，通过所述镜像电流来控制使能控制模块中的第三三极管导通与截止进而调节电源转化模块中的输出电流。解决了传统电路中限流在电阻上功耗比较大的问题，实现了在保护芯片的同时降低功耗的效果。
附图说明
图1为现有技术中DCDC限流电路的电路图；
图2为本发明实施例一提供的一种DCDC限流电路的结构示意图；
图3为本发明实施例一中镜像电流模块的电路图；
图4为本发明实施例二提供的一种DCDC限流电路的电路图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图2为本发明实施例一提供的一种DCDC限流电路的结构示意图，图3为本发明实施例一中镜像电流模块的电路图，如图2和3所示，所述DCDC限流电路，包括：电源转化模块110、镜像电流模块120和使能控制模块130；其中，所述电源转化模块110用于将输入的直流电压转化为所需的直流电压，所述电源转化模块110与所述镜像电流模块120电连接；所述镜像电流模块120接收所述电源转化模块110的输出电流，所述电流的其中一路流过限流电阻R流向第一三极管Q1发射极，另一路电流流过第一电阻R1流向第二三极管Q2发射极从所述第二三极管Q2集电极流出镜像电流，所述第一三极管Q1的基极和第二三极管Q2的基极电连接，所述第一三极管Q1的基极与地之间串联第二电阻R2；所述使能控制模块130串联于镜像电流模块120和电源转化模块110之间，所述使能控制模块130接收所述镜像电流，通过所述镜像电流来控制使能控制模块130中的第三三极管导通与截止进而调节电源转化模块110中的输出电流。
其中，所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2为各参数完全相同的两个PNP三极管。
具体的，两个完全相同的三极管保证了基极到发射极的电压相同，且两个三极管的基极为等势点，这样使得限流电阻R上的电压与第一电阻R1上的电压相同。即流过限流电阻R和第一电阻R1上的电流与阻值成反比，例如限流电阻R＝0.1Ω，第一电阻R＝1KΩ，若流过限流电阻R的电流为I＝1A，则流过第一电阻R1的电流为I1＝0.1mA，由于限流电阻R的存在使得流过第一电阻的电流为0.1mA，为回路中总电流的1/1000，起到限流的作用。当同样的1A电流流过传统限流电路的限流电阻和本实施例的限流电阻R上，在传统限流电路上的限流电阻的功耗为大约1W，而在本发明的限流电阻R上的功耗仅为0.1W。实现了低功耗的效果。
本发明实施例提供的一种DCDC限流电路，通过在电源转化模块电路中串联镜像电流模块和使能控制模块，所述镜像电流模块接收所述电源转化模块的输出电流，所述电流的其中一路流过限流电阻流向第一三极管发射极，另一路电流流过第一电阻流向第二三极管发射极从所述第二三极管集电极流出镜像电流，所述第一三极管的基极和第二三极管的基极电连接，所述第一三极管的基极与地之间串联第二电阻；所述使能控制模块串联于镜像电流模块和电源转化模块之间，所述使能控制模块接收所述镜像电流，通过所述镜像电流来控制使能控制模块中的第三三极管导通与截止进而调节电源转化模块中的输出电流。解决了传统电路中限流在电阻上功耗比较大的问题，实现了在保护芯片的同时降低功耗的效果。
实施例二
图4为本发明实施例二提供的一种DCDC限流电路的电路图。如图4所示，本实施例以上述实施例为基础。
电源转化模块110包括DCDC电源转化芯片以及DCDC芯片的外围电路，所述DCDC电源转化芯片包括使能引脚EN和输出电压监控引脚VSENSE，所述使能引脚EN与使能控制模块中第三三极管Q3的集电极连接，通过控制第三三极管Q3的导通与截止来调节使能引脚上EN电位的高低，电源转化模块110通过高低电位来输出不同的电流；所述输出电压监控引脚VSENSE与反馈电路连接，用于输出稳定的所需直流电压。
具体的，所述DCDC电源转化芯片为TPS系类的芯片，如TPS54232、TPS54232D和TPS54232DR等，优选型号为TPS54232DR的芯片。
TPS54232DR芯片，包括输入引脚VIN、启动引脚BOOT、相位端引脚PH、接地引脚GND、补偿引脚COMP、输出电压监控引脚VSENSE、使能引脚EN以及软启动引脚SS；所述引脚VIN接入外部直流电压，VIN引脚串联有电阻R7和电阻R8，用于分压，启动引脚BOOT与相位端引脚PH分别与电容C3两端电连接，用于提高电源的电压；相位端引脚PH与电感L的第一端串联，所述电感L的第二端与镜像电流模块120输入端电连接；相位端引脚PH与接地引脚GND之间接有续流二极管D，防止电流中的电流突变，所述电感L的第二端与接地引脚GND之间串联有电容C4，所述电容两端C4并联有电容C5；补偿引脚COMP引脚与地之间串联依次串联有电容C6和电阻R9，所述电容C6和电阻R9两端并联有电容C7；使能引脚EN与使能控制模块130中第三三极管Q3连接，通过控制第三三极管Q3的导通与截止来调节使能脚上电位的高低，电源转化模块110通过高低电位来输出不同的电流；所述输出电压监控引脚VSENSE与反馈电路连接，用于输出稳定的所需直流电压。
其中，所述反馈电路包括第一电容C1、第三电阻R3和第四电阻R4；所述第三电阻R3和第四电阻R4串联，所述第一电容C1与第三电阻R3并联，通过调整第三电阻R3和第四电阻R4的阻值来稳定输出的所需直流电压。
其中，所述使能控制模块还包括第二电容C2、第五电阻R5以及第六电阻R6；所述第二三极管Q2的集电极和所述第三三极管Q3的基极之间串联有第五电阻R5，所述第二三极管Q2的集电极与地之间串联有第六电阻R6，所述第三三极管Q3集电极和发射极分别与第二电容C2的两端连接。
进一步的，所述第三三极管为开关型晶体管优选NPN三极管。
本发明以上实施例的具体工作原理：电源转化模块110的输入引脚VIN接收外界的直流电压，通过DCDC电源转化芯片，输出电流，电流流过电感L，镜像电流模块120接收所述电流，其中一路流过限流电阻R流向第一三极管Q1，另一路电流流过第一电阻R1流向第二三极管Q2，并形成镜像电流，随着输出电流逐渐增大，流过限流电阻R上的电流也逐渐增大，同样的流过第一电阻R1上的电流也会随之增大，镜像电流也逐渐增大，镜像电流流过使能控制模块130，驱动使能控制模块130的第三三管Q3，当流过第三三极管Q3的电流超过开启值时，第三三极管Q3会导通，从而拉低电源转化模块110中使能引脚EN的电位，电源转化模块110接收低电位，调整电流，使得的输出的电流减小，同样的镜像电流也随之减小，流过第三三极管Q3的电流也逐渐减小，当小于第三三极管Q3的开启值时，第三三极管Q3截止，此时使能引脚EN上的电位变高，电源转化模块接高电位，调整电流，使得的输出的电流变大。通过反复调整电流来达到限流的目的。
本发明实施例提供的一种DCDC限流电路，通过在电源转化模块电路中串联镜像电流模块和使能控制模块，所述镜像电流模块接收所述电源转化模块的输出电流，所述电流的其中一路流过限流电阻流向第一三极管发射极，另一路电流流过第一电阻流向第二三极管发射极从所述第二三极管集电极流出镜像电流，所述第一三极管的基极和第二三极管的基极电连接，所述第一三极管的基极与地之间串联第二电阻；所述使能控制模块串联于镜像电流模块和电源转化模块之间，所述使能控制模块接收所述镜像电流，通过所述镜像电流来控制使能控制模块中的第三三极管导通与截止进而调节电源转化模块中的输出电流。解决了传统电路中限流在电阻上功耗比较大的问题，实现了在保护芯片的同时降低功耗的效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (7)
1.一种DCDC限流电路，其特征在于，包括：
电源转化模块、镜像电流模块和使能控制模块；其中，
所述电源转化模块用于将输入的直流电压转化为所需的直流电压，所述电源转化模块与所述镜像电流模块电连接；
所述镜像电流模块接收所述电源转化模块的输出电流，所述电流的其中一路流过限流电阻流向第一三极管发射极，另一路电流流过第一电阻流向第二三极管发射极从所述第二三极管集电极流出镜像电流，所述第一三极管的基极和第二三极管的基极电连接，所述第一三极管的基极与地之间串联第二电阻；
所述使能控制模块串联于镜像电流模块和电源转化模块之间，所述使能控制模块接收所述镜像电流，通过所述镜像电流来控制使能控制模块中的第三三极管导通与截止进而调节电源转化模块中的输出电流。
2.根据权利要求1所述的DCDC限流电路，其特征在于，所述第一三极管和所述第二三极管为各参数完全相同的两个PNP三极管。
3.根据权利要求1所述的DCDC限流电路，其特征在于，所述第三三极管为NPN三极管。
4.根据权利要求1所述的DCDC限流电路，其特征在于，所述电源转化模块包括：DCDC电源转化芯片，所述DCDC电源转化芯片包括使能引脚和输出电压监控引脚，所述使能引脚与使能控制模块中第三三极管的集电极连接，通过控制第三三极管的导通与截止来调节使能引脚上电位的高低，电源转化模块通过高低电位来输出不同的电流；所述输出电压监控引脚与反馈电路连接，用于输出稳定的所需直流电压。
5.根据权利要求4所述的DCDC限流电路，其特征在于，所述DCDC电源转化芯片的型号为TPS54232DR。
6.根据权利要求4所述的DCDC限流电路，其特征在于，所述反馈电路包括第一电容、第三电阻和第四电阻；所述第三电阻和第四电阻串联，所述第一电容与第三电阻并联，所述第三电阻和第四电阻之间的电连接端与所述输出电压监控引脚电连接。
7.根据权利要求1所述的DCDC限流电路，其特征在于，所述使能控制模块还包括第二电容、第五电阻以及第六电阻；所述第二三极管的集电极和所述第三三极管的基极之间串联有第五电阻，所述第二三极管的集电极与地之间串联有第六电阻，所述第三三极管的集电极和发射极分别与第二电容的两端连接。
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