一種dc-dc變換器集成電路及其應(yīng)用電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)置有DC-DC變換器和達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)單元的集成電路及其應(yīng)用電路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今市場(chǎng)上的電熱水器、燃?xì)鉄崴鳌⑾匆聶C(jī)和電風(fēng)扇中廣泛采用工頻變壓器加7805的方式作為電源板，其將8?30V直流電源通過(guò)7805穩(wěn)壓源模塊轉(zhuǎn)換為5V直流輸出，以給整個(gè)控制電路供電。參見(jiàn)圖1，其為目前廣泛采用的電源板線路圖。其中7805穩(wěn)壓源模塊100將輸入直流電源VCC(電源VCC為由220V交流電經(jīng)過(guò)工頻變壓器降壓并整流為8V至30V的直流電源)轉(zhuǎn)換成5V的直流穩(wěn)壓輸出，應(yīng)用時(shí):
[0003]1、采用7805作為穩(wěn)壓源，電源轉(zhuǎn)換效率低；
[0004]2、7805發(fā)熱嚴(yán)重需額外增加散熱片，而且隨著功率的增加發(fā)熱嚴(yán)重到無(wú)法接受的程度，已不能滿足大功率輸出的需求；
[0005]3、為了降低7805的功耗在輸入前級(jí)需增加Rl限流電阻，該限流電阻Rl功耗較高需采用功率電阻，成本較高。
[0006]進(jìn)一步的是，在圖1所示出的電源板中，驅(qū)動(dòng)3路繼電器200、300、400分別采用了3個(gè)三極管、3個(gè)電阻和3個(gè)二極管，器件數(shù)目較多。BI?B3端接收主控芯片的信號(hào)對(duì)繼電器進(jìn)行控制，當(dāng)BI?B3端為低電平時(shí)，NPN管關(guān)斷，繼電器關(guān)斷；當(dāng)BI?B3端為高電平時(shí)，NPN管導(dǎo)通，繼電器工作。由此可見(jiàn)，其主要采用分離器件驅(qū)動(dòng)繼電器，集成度低、加工復(fù)雜，成本高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)在家用電器的電源板存在的缺陷提供一種DC-DC變換器集成電路，該集成電路內(nèi)部設(shè)計(jì)有DC-DC變換器，采用DC-DC變換器代替7805穩(wěn)壓源，可降低待機(jī)功耗，獲得較高電源轉(zhuǎn)換效率。
[0008]本實(shí)用新型的另外一個(gè)目的是提供了上述集成電路的應(yīng)用電路，該應(yīng)用電路結(jié)合集成電路實(shí)現(xiàn)了直流電源的轉(zhuǎn)換。
[0009]本實(shí)用新型的目的是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種DC-DC變換器集成電路，用于進(jìn)行直流電源轉(zhuǎn)換，其包括:
[0011 ]振蕩單元，其在集成電路電源端供電后產(chǎn)生振蕩脈沖信號(hào)；
[0012]觸發(fā)單元，其連接振蕩單元，并將接收到的振蕩脈沖信號(hào)作為其中一個(gè)觸發(fā)信號(hào)；
[0013]開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元，其連接觸發(fā)單元，所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元的信號(hào)輸出端向外引出以連接電壓輸出單元，通過(guò)電壓輸出單元輸出用以驅(qū)動(dòng)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電壓；
[0014]比較單元，其具有兩路信號(hào)輸入，其中一路信號(hào)輸入設(shè)置有基準(zhǔn)電壓信號(hào)，另外一路信號(hào)輸入為從電壓輸出單元經(jīng)采樣單元采進(jìn)的電壓信號(hào)，所述比較單元基于兩路電壓信號(hào)大小輸出第一電平信號(hào)，所述比較單元連接觸發(fā)單元，以使輸出的第一電平信號(hào)構(gòu)成觸發(fā)單元的另外一個(gè)觸發(fā)信號(hào);所述觸發(fā)單元基于兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)輸出讓開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元通斷的第二電平信號(hào)。
[0015]更進(jìn)一步的是，本實(shí)用新型還提供了一種上述DC-DC變換器集成電路的應(yīng)用電路，包括連接至集成電路開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元的電壓輸出單元，以及將電壓輸出單元的輸出電壓反饋至集成電路比較單元的采樣單元，其中，
[0016]所述電壓輸出單元包括:
[0017]電感，其一端連接至開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元向外引出的信號(hào)輸出端，另一端經(jīng)一充電電容接地線，電感的所述另一端輸出用以驅(qū)動(dòng)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電壓；
[0018]續(xù)流二極管，其陰極連接至電感所述一端，陽(yáng)極接地線；
[0019]所述采樣單元包括:
[0020]相互串聯(lián)的第一電阻和第二電阻，串聯(lián)后的第一電阻和第二電阻一端連接至電感所述另一端，另一端連接至續(xù)流二極管的陽(yáng)極，以為續(xù)流二極管提供續(xù)流回路，其中第一電阻和第二電阻的串接點(diǎn)構(gòu)成采樣單元的電壓采樣點(diǎn)，該電壓采樣點(diǎn)連接至比較單元向外引出的信號(hào)輸入端。
[0021]由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型所述DC-DC變換器集成電路具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0022]①集成電路內(nèi)部設(shè)計(jì)有DC-DC變換器，采用DC-DC變換器代替7805穩(wěn)壓源，用于實(shí)現(xiàn)直流電源的轉(zhuǎn)換，降低了待機(jī)功耗，提高了電源轉(zhuǎn)換效率;②集成電路發(fā)熱小，持續(xù)輸出電流大，無(wú)需考慮散熱設(shè)計(jì);③高集成度，減少元器件數(shù)量，加工更簡(jiǎn)單;④總體成本更低。總的來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型所述集成電路可廣泛應(yīng)用于電熱水器、燃?xì)鉄崴?、洗衣機(jī)、消毒柜、電風(fēng)扇等家電類電源控制板中，滿足了家電類對(duì)節(jié)能減排要求。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為目前廣泛采用的電源板局部線路圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型所述DC-DC變換器集成電路的內(nèi)部原理圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型所述DC-DC變換器集成電路的應(yīng)用電路圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型所述達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)的內(nèi)部原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與作用更加清楚及易于了解，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述:
[0028]參照?qǐng)D2并結(jié)合圖3，本實(shí)用新型提供一種DC-DC變換器集成電路500，用于進(jìn)行直流電源轉(zhuǎn)換，其包括:
[0029]振蕩單元510，其在集成電路電源端VCC供電后產(chǎn)生振蕩脈沖信號(hào)；
[0030]觸發(fā)單元520，其連接振蕩單元510，并將接收到的振蕩脈沖信號(hào)作為其中一個(gè)觸發(fā)信號(hào)；
[0031]開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元530，其連接觸發(fā)單元520，所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元530的信號(hào)輸出端向外引出接線端子SE以連接電壓輸出單元600，通過(guò)電壓輸出單元600輸出用以驅(qū)動(dòng)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電壓OUT;
[0032]比較單元540，其具有兩路信號(hào)輸入，其中一路信號(hào)輸入設(shè)置有基準(zhǔn)電壓信號(hào)，另外一路信號(hào)輸入為從電壓輸出單元600經(jīng)采樣單元700采進(jìn)的電壓信號(hào)，所述比較單元540基于兩路電壓信號(hào)大小輸出第一電平信號(hào)，所述比較單元540連接觸發(fā)單元520，以使輸出的第一電平信號(hào)構(gòu)成觸發(fā)單元520的另外一個(gè)觸發(fā)信號(hào);所述觸發(fā)單元520基于兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)輸出讓開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元530通斷的第二電平信號(hào)。
[0033]由上述方案可知，本實(shí)用新型所述DC-DC變換器集成電路在VCC供電時(shí)，主要通過(guò)振蕩單元510產(chǎn)生振蕩脈沖信號(hào)，使得開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元530在觸發(fā)單元520的作用下不斷的通斷，進(jìn)而在外部電壓輸出單元獲得轉(zhuǎn)換后的輸出電壓Vout，實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換，而該輸出電壓的大小Vout取決于比較單元540以及將輸出電壓信號(hào)反饋至比較單元540的采樣單元700?？傮w而言，上述集成電路可完全替代現(xiàn)有電源板的7805穩(wěn)壓源，而且相較于7805穩(wěn)壓源來(lái)說(shuō)具有發(fā)熱低、轉(zhuǎn)換效率高的突出優(yōu)勢(shì)。
[0034]如圖2-3，所述振蕩單元510包括振蕩器，所述振蕩器內(nèi)部設(shè)置有為觸發(fā)單元520提供所述振蕩脈沖信號(hào)的振蕩電路(未示出)，所述振蕩電路包括向外引出以連接定時(shí)電容C7的TC管腳、以及通過(guò)TC管腳向所述定時(shí)電容C7充放電的恒流源(未示出)。振蕩器通過(guò)恒流源對(duì)外接在TC管腳上的定時(shí)電容C7不斷地充電和放電，以產(chǎn)生振蕩波形。充電和放電電流都是恒定的，所以振蕩頻率僅取決于外接定時(shí)電容的容量。圖3中連接至TC管腳的還有一電阻R7，該電阻R7可提供補(bǔ)償電流，可起到降低輸出紋波的作用。
[0035]其中，所述觸發(fā)單元520包括RS觸發(fā)器，所述RS觸發(fā)器的置位端S設(shè)置有邏輯“與”門(mén)，其中所述邏輯“與”門(mén)的其中一個(gè)輸入端(C端)以及RS觸發(fā)器的復(fù)位端R接收來(lái)自振蕩電路的振蕩脈沖信號(hào)，所述邏輯“與”門(mén)的另外一個(gè)輸入端(D端)接收來(lái)自比較單元540輸出的第一電平信號(hào)，參見(jiàn)圖2。由此可見(jiàn)，RS觸發(fā)器的輸出電平取決于邏輯“與”門(mén)的輸入，當(dāng)振蕩單元產(chǎn)生的振蕩脈沖信號(hào)處于高電平、且比較單元輸出的第一電平信號(hào)為高電平時(shí)，RS觸發(fā)器輸出的第二電平信號(hào)為高;反之，若振蕩單元產(chǎn)生的振蕩脈沖信號(hào)處于低電平，RS觸發(fā)器復(fù)位端有效，RS觸發(fā)器輸出的第二電平信號(hào)為低，此時(shí)不管比較單元540的輸出電平是否為高或?yàn)榈汀?br>[0036]參照?qǐng)D2-3，所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元530采用復(fù)合NPN管構(gòu)成(即NPN4和NPN5)，所述復(fù)合NPN管的基極b電性連接至RS觸發(fā)器的輸出端，集電極c向外引出以通過(guò)一限流電阻R8連接供電電源Vcc，發(fā)射極e向外引出端子SE用以連接所述電壓輸出單元600。其中NPN5管的集電極向外引出接線端子DC，NPN4管的集電極向外引出接線端子SC，該兩個(gè)接線端子在應(yīng)用時(shí)，均通過(guò)限流電阻R8連接至供電電源Vcc，以為復(fù)合NPN管提供集電極電流。當(dāng)RS觸發(fā)器輸出置為高電平時(shí)，復(fù)合NPN管導(dǎo)通;反之RS觸發(fā)器被復(fù)位時(shí)，復(fù)合NPN管處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0037]其中，所述比較單元540為比較器，所述比較器的正極輸入端“+”設(shè)置所述基準(zhǔn)電壓信號(hào)，負(fù)極輸入端接收從所述電壓輸出單元經(jīng)采樣單元采進(jìn)的電壓信號(hào)。參見(jiàn)圖2，所述基準(zhǔn)電壓信號(hào)為1.25V，而且向外引出集成電路的接地管腳GND。負(fù)極輸入端向外引出集成電路的COMP端。結(jié)合圖3，電壓輸出單元由電感L2、電容C6和續(xù)流二極管D4構(gòu)成，采樣單元由R5與R6串聯(lián)構(gòu)成，通過(guò)二者對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，將采樣信號(hào)反饋回COMP端進(jìn)行比較。當(dāng)COMP端電壓高于1.25V時(shí)，比較器輸出的第一電平信號(hào)為低電平，此時(shí)內(nèi)部線路關(guān)斷功率管，輸出電壓降低，形成一個(gè)負(fù)反饋回路。由此可見(jiàn)，最終輸出電壓由采樣電阻R5、R6決定，輸出電壓計(jì)算公式為Vout = (R5+R6)/R5*l.25V。
[0038]作為本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案是，所述振蕩器內(nèi)部還設(shè)有電流限制電路(未具體示出)，所述電流限制電路的輸出端與TC管腳電連接，輸入端向外引出構(gòu)成電流檢測(cè)管腳I sense，所述電流限制電路通過(guò)電流檢測(cè)管腳I sense連接所述限流電阻R8，并當(dāng)檢測(cè)到所述限流電阻R8壓降超過(guò)一定閾值時(shí)自啟動(dòng)，以通過(guò)TC管腳向所述定時(shí)電容C7充電。這里的電流限制電路為常見(jiàn)的電路，因此不再贅述。
[0039]這里，由于限流電阻R8是開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元中NPN4和NPN5管的集電極上拉電阻，R8連接電源VCC，如果R8上的壓降過(guò)大，S卩流經(jīng)NPN4和NPN5管的集電極電流過(guò)大，有可能會(huì)使得NPN4和NPN5受損。為此本實(shí)用新型集成電路設(shè)計(jì)了電流檢測(cè)管腳Isense，使得當(dāng)R8壓降超過(guò)一定閾值時(shí)便使開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元快速關(guān)閉。電流限制I sense檢測(cè)端通過(guò)檢測(cè)連接在VCC和Isense腳之間電阻R8上的壓降來(lái)完成功能。工作機(jī)理是:當(dāng)檢測(cè)到電阻R8上的電壓降接近超過(guò)300mV時(shí)，電流限