电压转换电路及电源装置的制作方法

1.本技术涉及电源技术领域，具体地讲，涉及一种电压转换电路及电源装置。


背景技术：

2.随着电压转换电路逐渐向高频化和小型化发展，电压转换电路的电源效率也逐渐受到重视。电压转换电路的电源效率越高，电压转换电路的功耗越小，电压转换电路的发热量也就越小，电压转换电路的寿命越高。现有的电压转换电路的电源效率较低，发热量较高，不利于提高电压转换电路的寿命。


技术实现要素：

3.鉴于此，本技术提出一种电压转换电路及电源装置，能够提高电压转换电路的电源效率。
4.本技术提供一种电压转换电路，包括电压转换芯片、第一场效应管、第二场效应管、电感、第一电阻、第二电阻、第一二极管、第一电容及第三电阻；所述电压转换芯片的第一引脚与所述第一场效应管的栅极连接，所述第一场效应管的漏极与第一电压电源端连接，所述第一场效应管的源极分别与所述第二场效应管的漏极及所述电感的第一端连接；所述第二场效应管的栅极与所述电压转换芯片的第二引脚连接，所述第二场效应管的漏极还与所述电压转换芯片的第三引脚连接，所述第二场效应管的源极接地；所述电感的第二端分别与所述第一电阻的第一端及第二电压电源端连接，所述电感的第三端接地；所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端及所述电压转换芯片的第四引脚连接，所述第二电阻的第二端接地；所述第一二极管的正极与所述电压转换芯片的第五引脚连接，所述第一二极管的负极分别与所述电压转换芯片的第六引脚及所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述电压转换芯片的第三引脚连接；所述第三电阻的第一端与所述第一电压电源端连接，所述第三电阻的第二端与所述电压转换芯片的第七引脚连接；所述电压转换芯片包括第二二极管，所述第一二极管的正向压降小于所述第二二极管的正向压降。
5.在其中一个实施例中，还包括第三二极管，所述第三二极管的第一端与所述第二场效应管的源极连接，所述第三二极管的第二端与所述第二场效应管的漏极连接；所述第二场效应管包括寄生二极管，所述第三二极管的反向恢复时间小于所述寄生二极管的反向恢复时间。
6.在其中一个实施例中，所述第三电阻的阻值为预设范围阻值。
7.在其中一个实施例中，还包括第一电解电容及第二电解电容，所述第一电解电容的正极端及所述第二电解电容的正极端与所述第二电压电源端连接，所述第一电解电容的负极端及所述第二电解电容的负极端接地，所述第一电解电容和所述第二电解电容为贴片固态电解电容。
8.在其中一个实施例中，还包括第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述电压转换
芯片的第八引脚连接，所述第四电阻的第二端与所述第二场效应管的漏极连接。
9.在其中一个实施例中，还包括第二电容，所述第二电容的第一端与所述电压转换芯片的第九引脚连接，所述第二电容的第二端接地。
10.在其中一个实施例中，还包括第三电容，所述第三电容的第一端与所述第二电压电源端连接，所述第三电容的第二端接地。
11.在其中一个实施例中，还包括保险丝，所述保险丝的第一端与所述第一电压电源端连接，所述保险丝的第二端与所述第一场效应管的漏极连接。
12.在其中一个实施例中，还包括第四电容及第五电容，所述第四电容的第一端及所述第五电容的第一端与所述第一场效应管的漏极连接，所述第四电容的第二端及所述第五电容的第二端接地。
13.本技术还提供一种电源装置，包括上述任一项所述的电压转换电路。本技术的技术方案至少具有以下有益的效果：
14.由于第一二极管的正向压降小于第二二极管的正向压降，从而第一二极管将第一场效应管的栅极电压抬高，第一场效应管的损耗降低，效率提高，从而电压转换电路的电源效率提高。
15.由于第一二极管的正向压降小于第二二极管的正向压降，从而使得电压转换芯片的发热量减小，增加第一二极管后，热量由第一二极管散发，从而能够减小电压转换芯片的发热，提高电压转换芯片的寿命。
附图说明
16.为了更清楚的说明本技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术一实施例提供的电压转换电路的电路图；
18.图2为本技术一实施例提供的直流转换电路的电路图。
具体实施方式
19.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。
21.请参考图1，本技术实施例提供一种电压转换电路，该电压转换电路包括电压转换芯片u1、第一场效应管m1、第二场效应管m2、电感l1、第一电阻r1、第二电阻r2、第一二极管d1、第一电容c1及第三电阻r3。电压转换芯片u1的第一引脚与第一场效应管m1的栅极连接，第一场效应管m1的漏极与第一电压电源端u2连接，第一场效应管m1的源极分别与第二场效
应管m2的漏极及电感l1的第一端连接。第二场效应管m2的栅极与电压转换芯片u1的第二引脚连接，第二场效应管m2的漏极还与电压转换芯片u1的第三引脚连接，第二场效应管m2的源极接地。电感l1的第二端分别与第一电阻r1的第一端及第二电压电源端u3连接，电感l1的第三端接地。第一电阻r1的第二端分别与第二电阻r2的第一端及电压转换芯片u1的第四引脚连接，第二电阻r2的第二端接地。第一二极管d1的正极与电压转换芯片u1的第五引脚连接，第一二极管d1的负极分别与电压转换芯片u1的第六引脚及第一电容c1的第一端连接，第一电容c1的第二端与电压转换芯片u1的第三引脚连接。第三电阻r3的第一端与第一电压电源端u2连接，第三电阻r3的第二端与电压转换芯片u1的第七引脚连接。电压转换芯片u1包括第二二极管(图未示)，第一二极管d1的正向压降小于第二二极管的正向压降。
22.第一电压电源端u2用于接收第一电压，电压转换芯片u1结合第三电阻r3，可以调节第一场效应管m1的导通和截止的频率，以及调节第二场效应管m2的导通和截止的频率，电感l1用于储能和续流，第一电阻r1和第二电阻r2用于实现分压，第一场效应管m1、第二场效应管m2在电压转换芯片u1和第三电阻r3的作用下，以一定的频率导通和截止，结合电感l1、第一电阻r1和第二电阻r2的作用实现将第一电压转换为第二电压。第二电压电源端u3用于输出第二电压。
23.在该实施例中，第二电压小于第一电压，电压转换电路用于降压。第一电压可例如是36v，第二电压可例如是5v。
24.由于第一场效应管m1的源极电压在第一场效应管m1导通和截止时不相同，而电压转换芯片u1的第一引脚输出的电压为固定值，如果没有第一电容c1，当第一场效应管m1导通，即第一场效应管m1的漏极与源极导通时，第一场效应管m1的源极电压将变成第一电压，则第一场效应管m1的栅源电压将会小于第一场效应管m1的开启电压，第一场效应管m1将会截止，无法将第一电压传输至电感l1，第一电容c1的设置可以在第一场效应管m1导通时，将电压转换芯片u1的第一引脚输出的电压抬高，从而使得第一场效应管m1的栅源电压大于开启电压，使得第一场效应管m1能够正常工作。
25.由于第二场效应管m2的源极接地，第二场效应管m2的源极电压在第二场效应管m2导通和截止时相同，电压转换芯片u1的第二引脚在第二场效应管m2导通时，输出的电压可以使得第二场效应管m2的栅源电压大于开启电压，使得第二场效应管m2能够正常工作。
26.电压转换芯片u1内部通过第二二极管将电压提供至电压转换芯片u1的第一引脚，电压转换芯片u1内部提供的电压会因第二二极管的正向压降而降低，设置第一二极管d1，可以使得电压转换芯片u1内部提供的电压等效于经过第一二极管d1提供至电压转换芯片u1的第一引脚，由于第一二极管d1的正向压降小于第二二极管的正向压降，从而电压转换芯片u1内部提供的电压经过第一二极管d1降低的幅值小于经过第二二极管降低的幅值，从而电压转换芯片u1的第一引脚输出的电压大于没有设置第一二极管d1时输出的电压，因此第一二极管d1能够将第一场效应管m1的栅极电压抬高，第一场效应管m1的损耗降低，效率提高，从而电压转换电路的电源效率提高。
27.由于电压转换芯片u1内部提供的电压等效于经过第一二极管d1提供至电压转换芯片u1的第一引脚，从而电压转换芯片u1内部部分热量转移至第一二极管d1散发，从而能够减小电压转换芯片u1的发热量，提高电压转换芯片u1的寿命。
28.电压转换芯片u1的型号可例如是lm3150，第一场效应管m1的型号可例如是
csd19532q5b，第二场效应管m2的型号可例如是csd19532q5b，第一二极管d1可以是肖特基二极管，第一二极管d1的型号可例如是vs
‑
10bq015hm3/5bt。
29.在其中一个实施例中，电压转换电路还包括第三二极管d2，第三二极管d2的第一端与第二场效应管m2的源极连接，第三二极管d2的第二端与第二场效应管m2的漏极连接。具体的，第三二极管d2包括第一管脚、第二管脚及第三管脚，第三二极管d2的第一管脚和第二管脚连接，并且第三二极管d2的第一管脚和第二管脚作为第三二极管d2的第一端，第三二极管d2的第三管脚作为第三二极管d2的第二端。第二场效应管m2包括寄生二极管(图未示)，第三二极管d2的反向恢复时间小于所述寄生二极管的反向恢复时间。
30.由于第三二极管d2的反向恢复时间小于所述寄生二极管的反向恢复时间，因此，第三二极管d2可以减小第二场效应管m2的导通与截止的时间间隔，从而增加电感l1的第一端与地之间的导通时间，相当于增加第二场效应管m2的漏极与源极之间的导通时间，从而降低了第二场效应管m2的损耗，第二场效应管m2的效率提高，从而电压转换电路的电源效率提高。
31.在第二电压电源端u3连接的负载为7a的情况下，电压转换电路中不设置第一二极管d1和第三二极管d2，电压转换电路的电源效率为83.3％，在电压转换电路中设置了第一二极管d1和第三二极管d2之后，电压转换电路的电源效率为85.2％，因此，第一二极管d1和第三二极管d2使得电压转换电路的损耗降低，电源效率提高。
32.第三二极管d2可以是肖特基二极管，第三二极管d2的型号可例如是svm1060x_r1_00001。
33.第三电阻r3和电压转换芯片u1具体用于调节电压转换芯片u1的第一引脚和第二引脚输出的脉冲宽度调制信号的频率，从而调节第一场效应管m1和第二场效应管m2的导通和截止的频率。
34.在其中一个实施例中，第三电阻r3的阻值为预设范围阻值，优选的，当预设范围阻值为300kω
‑
350kω时，第一场效应管m1和第二场效应管m2的导通和截止的频率为95khz。且当第二电压电源端u3连接的负载为10a时，在第二电压电源端u3连接的负载为10a的情况下，当第三电阻r3的阻值为130kω时，第一场效应管m1和第二场效应管m2的导通和截止的频率为300khz，电压转换芯片u1的温度为88.4℃，第一场效应管m1的温度为122.5℃，第二场效应管m2的温度为98.5℃。当第三电阻r3的阻值为300kω
‑
350kω时，第一场效应管m1和第二场效应管m2的导通和截止的频率为95khz，电压转换芯片u1的温度为72.5℃，第一场效应管m1的温度为85.3c，第二场效应管m2的温度为75.2c。由此可见，将第三电阻r3的阻值设置为300kω
‑
350kω，可以降低第一场效应管m1和第二场效应管m2的损耗，降低电压转换芯片u1、第一场效应管m1和第二场效应管m2的发热，从而能够提高电压转换电路的寿命。
35.在其中一个实施例中，电压转换电路还包括第一电解电容cb1及第二电解电容cb2，第一电解电容cb1的正极端及所述第二电解电容cb2的正极端与所述第二电压电源端u3连接，所述第一电解电容cb1的负极端及所述第二电解电容cb2的负极端接地，第一电解电容cb1和第二电解电容cb2为贴片固态电解电容。
36.第一电解电容cb1和第二电解电容cb2采用贴片固态电解电容，能够降低第二电压电源端u3输出的第二电压的纹波以及减少由于纹波电流导致的第一电解电容cb1和第二电解电容cb2的发热量。更进一步地，第一电解电容cb1和第二电解电容cb2采用较低esr
(equivalent series resistance，等效串联电阻)的贴片固态铝电解电容，能够进一步降低第二电压电源端u3输出的第二电压的纹波以及减少由于纹波电流导致的第一电解电容cb1和第二电解电容cb2的发热量。
37.在其中一个实施例中，电压转换电路还包括第四电阻r4，第四电阻r4的第一端与电压转换芯片u1的第八引脚连接，第四电阻r4的第二端与第二场效应管m2的漏极连接。
38.第四电阻r4用于对第二电压电源端u3的输出电流进行限制，例如，当第四电阻r4的阻值为第一阻值时，第二电压电源端u3的输出电流小于第一电流值，当第二电压电源端u3的输出电流大于等于第一电流值时，电压转换芯片u1停止工作，从而电压转换电路停止工作。
39.通过设置第四电阻r4，从而可以能够限制第二电压电源端u3的输出电流的大小，避免第二电压电源端u3的输出电流过大对电压转换电路中的元件和负载造成损坏。
40.在其中一个实施例中，电压转换电路还包括第二电容c2，所述第二电容c2的第一端与电压转换芯片u1的第九引脚连接，所述第二电容c2的第二端接地。
41.该第二电容c2用于实现电压转换芯片u1的软启动，能够实现电压转换芯片u1的正常启动。
42.在其中一个实施例中，电压转换电路还包括第三电容c3，第三电容c3的第一端与第二电压电源端u3连接，第三电容c3的第二端接地。
43.第三电容c3用于滤除第二电压电源端u3的输出电压中的高频杂波，避免高频杂波对第二电压电源端u3输出的第二电压的干扰。
44.在其中一个实施例中，电压转换电路还包括稳压二极管d3，稳压二极管d3的负极与第二电压电源端u3连接，稳压二极管d3的正极接地。稳压二极管d3用于当第二电压电源端u3输出的电压大于预设电压时，将第二电压电源端u3输出的电压钳位在预设电压，避免电压转换电路中的元件受到大电压损坏。
45.在其中一个实施例中，电压转换电路还包括保险丝f1，保险丝f1的第一端与第一电压电源端u2连接，保险丝f1的第二端与第一场效应管m1的漏极连接。保险丝f1用于对电压转换电路的输入端进行过流保护，当第一电压电源端u2的输入电流过大时，保险丝f1熔断，以实现对电压转换电路中的元件的保护。
46.在其中一个实施例中，电压转换电路还包括第四电容c4及第五电容c5，第四电容c4的第一端及第五电容c5的第一端与第一场效应管m1的漏极连接，第四电容c4的第二端及第五电容c5的第二端接地。
47.第四电容c4用于滤除第一电压电源端u2的输入电压的低频干扰，第五电容c5用于滤除第一电压电源端u2的输入电压的高频干扰。
48.第四电容c4可以包括多个电容且多个电容相互并联。第五电容c5也可以包括多个电容且多个电容相互并联。
49.本技术实施例还提供一种电源装置，该电源装置包括上述任一实施例所述的电压转换电路。
50.电源装置可以用于为一种三合一小车的显示屏供电，具体的，电源装置的第二电压电源端与显示屏的电源端连接。
51.电源装置还可以用于为供电电压为第二电压的其他负载供电，例如，为发光二极
管的驱动芯片供电，电源装置的第二电压电源端与发光二极管的驱动芯片的电源端连接。
52.电源装置还可以用于为其他的电压转换电路供电。
53.请参考图2，在其中一个实施例中，电源装置还包括直流转换电路，该直流转换电路包括稳压芯片u5、第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8、第九电容c9及连接端子p1。稳压芯片u5的输入引脚分别与连接端子p1的第一端、第六电容c6的第一端及第七电容c7的第一端连接，第六电容c6的第二端、第七电容c7的第二端及稳压芯片u5的接地引脚与第一接地端连接。连接端子p1的第一端与第二电压电源端u3连接，连接端子p1的第二端与第一接地端连接。稳压芯片u5的输出引脚分别与第八电容c8的第一端及第九电容c9的第一端连接，第八电容c8的第二端及第九电容c9的第二端与第一接地端连接。稳压芯片u5的输入引脚用于输入第二电压电源端u3，稳压芯片u5将第二电压转换成第三电压，并通过稳压芯片u5的输出引脚与第三电压电源端u4连接，第三电压电源端u4用于输出第三电压。
54.在一实施例中，第二电压为5v，第三电压为3.3v。
55.该直流转换电路可以用于为单片机或手势传感器供电。
56.采用稳压芯片u5将第二电压转换成第三电压，可以使得直流转换电路输出的第三电压更加稳定、可靠，且由于稳压芯片u5体积小，因此，直流转换电路的占用面积小。
57.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
58.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。