[实用新型]一种自适应结构BUCK控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电路领域技术，尤其是指一种自适应结构BUCK控制装置。

背景技术

如图1所示，一种传统的BUCK拓扑开关型电路结构，其主要包括输入电压VIN、电感L1、续流二极管D1、输出电容C1、控制开关K1、输出采样电路，误差放大器EA和PWM比较器组成；其中VIN的一端连接电感L1和续流二极管D1的阴极，另一端接地；电感L1的另外一端连接输出电容C1正极和输出采样电路；输出电容C1的负极连接开关K1、负载的另一端和续流二极管D1的阳极；输出采样电路的另外一端连接开关K1、输出电容C1的负极和续流二极管D1的阳极；续流二极管D1的阳极连接开关K1、采样电路的另一端和输出电容C1的负极；误差放大器EA负端输入连接采样电路的输出，负端输入连接参考电平Vref, 误差放大器EA输出端连接PWM比较器的正端输入，PWM比较器的负端输入连接固定周期信号CLK；PWM比较器输出连接开关K1的控制端；开关K1的另外一端接地。

其中，图2是图1的BUCK拓扑电压变换原理图。IL为BUCK 拓扑中电感L1的电流；开关K1导通时，输入电压VIN，电感L1、输出电容C1和采样电路、开关K1组成导通回路，输入电压VIN通过电感L1给输出电容C1和采样电路充电，同时把能量输入到电感L1。开关K1关断时，输入电压VIN不提供能量，电感L1、输出电容C1和输出采样电路、续流二极管D1组成导通回路，电感L1储存的能量通过续流二极管D1传递给输出。采样电路采样输出电压，采样电压Vsample通过误差放大器EA与参考电平Vref比较，产生误差电压Vea；误差电压Vea输入到电压比较器PWM与固定周期信号CLK比较，产生开关K1的控制信号；

上述传统的BUCK拓扑开关型电路结构，反馈环路工作原理是：若输入电压VIN稍升高，则输出电压升高，输出电压升高则输出采样电压升高，采样电压Vsample和Vref通过误差放大器比较，输出电压Vea降低；Vea降低与固定时钟周期CLK（锯齿波）比较，交点提前，开关K1的导通时间缩短，使输出电压下降；同理，若输入电压VIN下降，则开关K1导通时间延长，使输出电压保持不变，实现输出电压恒定。

这种控制方式由于结构简单，其应用广泛，但其存在以下问题：含有一个功率电感L1，导致整体体积大；且含有一个快速反应二极管D1，使得成本高；整个反馈回路不仅需要提供参考电平Vref，还需提供固定周期信号CLK(锯齿波信号)；对一些应用场合，如PCB可利用空间小、不能有大体积的元器件、高频率的应用不能使用功率电感等，有较大的局限性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种自适应结构BUCK控制装置，其具有架构简单、可实现性强、反应速度快、利用空间小、制造成本低等优点。

为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：

一种自适应结构BUCK控制装置，包括电容降压电路、采样电路、反馈电路，所述采样电路并联于电容降压电路，所述反馈电路连接于采样电路的输出端，所述反馈电路的输出端连接于电容降压电路的控制端；

所述电容降压电路，包括输入电压VIN、降压电容C1、输出电容C2、开关S1、开关S2、开关S3、开关S4；所述采样电路并联于输出电容C2两端；所述输入电压VIN的正极连接开关S1的一端，输入电压VIN的负极接地，开关S1的另一端连接开关S2和降压电容C1的一端，开关S2的另一端连接开关S3、输出电容C2和采样电路的一端，输出电容C2另一端连接输入电压VIN的负极，采样电路另一端连接输入电压VIN的负极；开关S3的另一端连接降压电容C1的另一端和开关S4，开关S4的另一端连接输入电压VIN的负极；

所述反馈电路，包括电压比较器PWM、参考电压Vref及反向器INV，所述参考电压Vref输入到电压比较器PWM的输入端；采样电路的输出端连接电压比较器PWM的负输入端，电压比较器PWM的正输入端连接参考电压Vref，电压比较器PWM的输出端连接开关S1、开关S3的控制端及反向器INV的输入端，反向器INV的输出端连接开关S2、开关S4的控制端。

作为一种优选方案，所述开关S1和开关S3为同相开关，开关S2和开关S4为同相开关，开关S1和开关S2为反相开关；

当开关S1和开关S3导通，开关S2和开关S4断开时，降压电容C1和输出电容C2串联，输入电压VIN对降压电容C1、输出电容C2充电，并提供负载电流；