專利名稱：一種限流條件下實現(xiàn)瞬時大電流的電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源裝置，特別涉及一種在限流條件下實現(xiàn)瞬時大電流的電源裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，很多模塊或者設(shè)備在應(yīng)用中需要瞬時大電流，而為模塊或者設(shè)備供電的電
源的額定電流是有限的，所以，一般需要一個儲能電容能在瞬時提供所需的電流。 如圖1所示，現(xiàn)有的電源裝置的系統(tǒng)工作方式中，VIN表示輸入電壓，VC表示儲能
電容電壓，V0UT表示輸出電壓，C表示儲能電容，Current Limit表示限流模塊，BUCK表示
開降壓型的直流轉(zhuǎn)換的開關(guān)電源，Load表示需要供電的負(fù)載。 電源裝置的正常工作狀態(tài)的正常電流為從輸入電壓VIN流通到輸出電壓VOUT的 電流Il，當(dāng)電源裝置需要瞬時大電流時，除了從輸入電壓VIN流通到輸出電壓VOUT的電流 II夕卜，還包含有一個從儲能電容電壓VC流通到輸出電壓VOUT的電流12，隨著電流12的釋 放儲能電容電壓VC的電壓會逐步降低。 以單個USB 口給上網(wǎng)卡供電為例，其中輸入電壓VIN為5V，輸出電壓V0UT為3. 6V， 單個USB端口的供電電流最大為500mA，即從輸入電壓VIN流通到輸出電壓VOUT的電流11 為500mA，為而上網(wǎng)卡瞬時需要的電流可以高達(dá)2A，持續(xù)時間0. 57ms，即上網(wǎng)卡需要的瞬時 大電流為2A。 根據(jù)DC/DC的輸入輸出電流電壓公式，滿足如下
VOIIN* n = V0UT*I0UT n表示DC/DC的效率
I IN = 11+12
AQ = AVC*C = 12* A t 儲能電容電壓VC會隨著電流I2的流出而變小，由于儲能電容電壓VC和輸出電壓
VOUT的壓差恰好接近效率，可以假設(shè)VC* n = VOUT， 于是IIN = IOUT = 2A 12 = IIN-I1 = 1. 5A C = 12* A t/AVC A VC < VIN-VOUT = 1. 4V C>0.61mF 通過上述計算可知，在上述例子中，理論上儲能電容C需要用l個700uF的大電容 才能保證單個USB 口給上網(wǎng)卡能提供持續(xù)O. 57ms的2A電流；而在實際使用中，由于儲能電 容C的體積和成本的綜合考慮(體積小的成本太高，成本低的體積太大)，儲能電容C采用 700uF的電容代價太大。 由于儲能電容C采用700uF的電容代價太大，而儲能電容C要采用更小的電容來 儲存更多的電能，就需要把儲能電容C的電壓升高，而目前耐壓不超過36V的低壓電容并不
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因此，在限流模塊Current Limit與儲能電容C之間增加一個升壓型開關(guān)電源轉(zhuǎn) 換器BOOST是一個較好的解決方案，根據(jù)電容儲能公式E = QU/2 = CU2/2，儲存相同的能量， 電壓升高比電容升高更有效果。 如圖2所示，另一種現(xiàn)有的電源裝置的系統(tǒng)工作方式中，VIN表示輸入電壓，VC表 示儲能電容電壓，VOUT表示輸出電壓，C表示儲能電容，Current Limit表示限流模塊，BUCK 表示開降壓型的直流轉(zhuǎn)換的開關(guān)電源，Load表示需要供電的負(fù)載，BOOST表示升壓型開關(guān) 電源轉(zhuǎn)換器。 與圖l所示的現(xiàn)有的電源裝置不同，在圖2中通過一個5倍升壓的升壓型開關(guān)電 源轉(zhuǎn)換器BOOST給儲能電容C充電，在不考慮升壓型開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器BOOST的轉(zhuǎn)換效率的 前提下，如果原來的儲能電容C需要700uF的電容提供瞬時大電流，現(xiàn)在則僅需700/(5*5) =28uF就可以儲存足夠的能量。 但是，雖然如圖2所示的結(jié)構(gòu)能夠利用很小的儲能電容C儲存足夠的能量，但是不 足之處在于，限流模塊Current Limit會限制峰值電流，升壓型開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器BOOST本身 的電流紋波大約為幾十到上百毫安，所以升壓型開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器BOOST工作的平均電流就 低于限流模塊Current Limit限制的峰值電流幾十毫安，而升壓型開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器BOOST 本身也有轉(zhuǎn)換效率，這樣，升壓型開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器BOOST在正常工作時能輸出的功率就打 了很大的折扣，同時整個電源裝置的轉(zhuǎn)換效率還很低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種限流條件下實現(xiàn)瞬時大電流的電源裝置，解決現(xiàn)有的 電源裝置所存在的不足和缺陷，采用更小的儲能電容，得到更高的工作效率和輸出功率。
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn) —種限流條件下實現(xiàn)瞬時大電流的電源裝置，它包括儲能電容、限流模塊、開關(guān)電 源和開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，輸入電壓通過所述限流模塊的第一輸出端依次連接所 述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器和所述開關(guān)電源的第一輸入端，所述開關(guān)電源的輸出端輸出輸出電壓并 與負(fù)載連接，所述儲能電容的一端連接在所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的輸出端和所述開關(guān)電源的 第一輸入端之間，所述儲能電容的另一端接地，所述限流模塊的第二輸出端與所述開關(guān)電 源的第二輸入端連接；在正常工作狀態(tài)時，由輸入電壓通過流經(jīng)所述限流模塊的第二輸出 端和所述開關(guān)電源的第二輸入端至輸出電壓產(chǎn)生的第一電流為負(fù)載供電；在需要瞬時大電 流時，由輸入電壓通過流經(jīng)所述限流模塊的第一輸出端、所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器、所述開關(guān)電 源的第一輸入端至輸出電壓產(chǎn)生的第二電流及由所述儲能電容的儲能電容電壓流經(jīng)所述 開關(guān)電源的第一輸入端至輸出電壓產(chǎn)生的第三電流為負(fù)載供電；在所述儲能電容儲能時， 由輸入電壓通過流經(jīng)所述限流模塊的第一輸出端、所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器、所述開關(guān)電源的 第一輸入端至輸出電壓產(chǎn)生的第二電流繼續(xù)給負(fù)載供電，由輸入電壓通過流經(jīng)所述限流模 塊的第一輸出端和所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器至所述儲能電容的儲能電容電壓給所述儲能電容 進(jìn)行充電。 在本發(fā)明的一個實施例中，所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器由電感Ll、開關(guān)SO和開關(guān)Sl構(gòu) 成，所述開關(guān)電源由開關(guān)S2、開關(guān)S3、開關(guān)S4、電感L2和電容C2構(gòu)成；輸入電壓分別連接 電感Ll的一端和開關(guān)S3的一端，電感Ll的另一端分別連接開關(guān)S0的一端和開關(guān)Sl的一端，開關(guān)SI的另一端接地，開關(guān)SO的另一端分別連接儲能電容CI的一端和開關(guān)S2的一端， 儲能電容CI的另一端接地，開關(guān)S3的另一端分別連接開關(guān)S2的另一端、開關(guān)S4的一端和 電感L2的一端，開關(guān)S4的另一端接地，電感L2的另一端連接電容C2的一端，電容C2的另 一端接地，由電感L2的另一端輸出輸出電壓。 在本發(fā)明的一個實施例中，所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器由電感L1、肖特基二極管D1和 MOS開關(guān)Ml構(gòu)成，所述開關(guān)電源由MOS開關(guān)M2、M0S開關(guān)M3、M0S開關(guān)M4、電感L2和電容C2 構(gòu)成；輸入電壓分別連接電感Ll的一端和MOS開關(guān)M3的源端，電感Ll的另一端分別連接 肖特基二極管Dl的正極和M0S開關(guān)Ml的漏端，M0S開關(guān)Ml的源端接地，肖特基二極管Dl 的負(fù)極分別連接儲能電容Cl的一端和M0S開關(guān)M2的源端，儲能電容Cl的另一端接地，MOS 開關(guān)M3的漏端分別連接M0S開關(guān)M2的漏端、M0S開關(guān)M4的漏端和電感L2的一端，M0S開 關(guān)M4的源端接地，電感L2的另一端連接電容C2的一端，電容C2的另一端接地，由電感L2 的另一端輸出輸出電壓。 在本發(fā)明的一個實施例中，所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器由電感L1、肖特基二極管D1和 M0S開關(guān)M1構(gòu)成，所述開關(guān)電源由M0S開關(guān)M2、 M0S開關(guān)M3、肖特基二極管D2、電感L2和 電容C2構(gòu)成；輸入電壓分別連接電感L1的一端和M0S開關(guān)M3的源端，電感L1的另一端分 別連接肖特基二極管D1的正極和M0S開關(guān)M1的漏端，M0S開關(guān)M1的源端接地，肖特基二 極管D1的負(fù)極分別連接儲能電容C1的一端和M0S開關(guān)M2的源端，儲能電容C1的另一端 接地，M0S開關(guān)M3的漏端分別連接M0S開關(guān)M2的漏端、肖特基二極管D2的負(fù)極和電感L2 的一端，肖特基二極管D2的正極接地，電感L2的另一端連接電容C2的一端，電容C2的另 一端接地，由電感L2的另一端輸出輸出電壓。 在本發(fā)明的一個實施例中，所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器由電感L1、肖特基二極管D1和 M0S開關(guān)M1構(gòu)成，所述開關(guān)電源由M0S開關(guān)M2、M0S開關(guān)M3、肖特基二極管D2、肖特基二極 管D3、電感L2和電容C2構(gòu)成；輸入電壓分別連接電感L1的一端和M0S開關(guān)M3的源端，電 感L1的另一端分別連接肖特基二極管D1的正極和M0S開關(guān)M1的漏端，M0S開關(guān)Ml的源 端接地，肖特基二極管D1的負(fù)極分別連接儲能電容C1的一端和M0S開關(guān)M2的源端，儲能 電容Cl的另一端接地，M0S開關(guān)M3的漏端通過肖特基二極管D3分別連接M0S開關(guān)M2的 漏端、肖特基二極管D2的負(fù)極和電感L2的一端，肖特基二極管D2的正極接地，電感L2的 另一端連接電容C2的一端，電容C2的另一端接地，由電感L2的另一端輸出輸出電壓。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器由電感L1、肖特基二極管D1和 M0S開關(guān)M1構(gòu)成，所述開關(guān)電源由M0S開關(guān)M2、 M0S開關(guān)M3、 M0S開關(guān)M3b、肖特基二極管 D2、電感L2和電容C2構(gòu)成；輸入電壓分別連接電感L1的一端和M0S開關(guān)M3的源端，電感 Ll的另一端分別連接肖特基二極管D1的正極和M0S開關(guān)M1的漏端，M0S開關(guān)M1的源端接 地，肖特基二極管D1的負(fù)極分別連接儲能電容C1的一端和M0S開關(guān)M2的源端，儲能電容 Cl的另一端接地，M0S開關(guān)M3的漏端通過M0S開關(guān)M3b分別連接M0S開關(guān)M2的漏端、肖特 基二極管D2的負(fù)極和電感L2的一端，肖特基二極管D2的正極接地，電感L2的另一端連接 電容C2的一端，電容C2的另一端接地，由電感L2的另一端輸出輸出電壓。
本發(fā)明的限流條件下實現(xiàn)瞬時大電流的電源裝置的優(yōu)點如下
1、采用多處開關(guān)的復(fù)用使得整個架構(gòu)應(yīng)用盡可能少的開關(guān)，降低結(jié)構(gòu)的成本和復(fù) 雜度；
2、實現(xiàn)了較高的工作效率，正常工作時僅一個開關(guān)電源工作，效率高； 3、正常工作輸出功率較大； 4、能提供較大的瞬時工作電流； 5、采用更小的儲能電容降低了成本和體積。 本發(fā)明的限流條件下實現(xiàn)瞬時大電流的電源裝置，在正常工作、瞬時大電流和儲 能電容儲能三個工作狀態(tài)，分別由不同通路產(chǎn)生的電流為負(fù)載供電，采用更小的儲能電容， 得到更高的工作效率和輸出功率，實現(xiàn)本發(fā)明的目的。


圖1是現(xiàn)有的電源裝置的系統(tǒng)工作方式的示意圖； 圖2是另一種現(xiàn)有的電源裝置的系統(tǒng)工作方式的示意圖； 圖3是本發(fā)明的電源裝置的系統(tǒng)工作方式的示意圖； 圖4是本發(fā)明的電源裝置的具體實現(xiàn)的示意圖； 圖5是本發(fā)明的電源裝置的芯片級具體實現(xiàn)的示意圖； 圖6是本發(fā)明的電源裝置的另一種芯片級具體實現(xiàn)的示意圖； 圖7是本發(fā)明的電源裝置的又一種芯片級具體實現(xiàn)的示意圖； 圖8是本發(fā)明的電源裝置的再一種芯片級具體實現(xiàn)的示意圖。
具體實施例方式
為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)
合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實施例 如圖3所示，本發(fā)明的限流條件下實現(xiàn)瞬時大電流的電源裝置，它包括儲能電容 C、限流模塊Current Limit、開關(guān)電源BUCK和開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器BOOST,輸入電壓VIN通過限 流模塊Current Limit的第一輸出端依次連接開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器BOOST和開關(guān)電源BUCK的 第一輸入端，開關(guān)電源BUCK的輸出端輸出輸出電壓VOUT并與負(fù)載Load連接，儲能電容C 的一端連接在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器BOOST的輸出端和開關(guān)電源BUCK的第一輸入端之間，儲能電 容C的另一端接地，限流模塊Current Limit的第二輸出端與開關(guān)電源BUCK的第二輸入端 連接。 本發(fā)明的電源裝置分為3個工作狀態(tài)，正常工作、瞬時大電流和儲能電容儲能；在 正常工作狀態(tài)時，由輸入電壓VIN通過流經(jīng)限流模塊Current Limit的第二輸出端和開關(guān) 電源BUCK的第二輸入端至輸出電壓VOUT產(chǎn)生的電流13為負(fù)載Load供電；此時，輸入電壓 VIN只經(jīng)過一個開關(guān)電源BUCK，轉(zhuǎn)換效率并沒有損失。 在需要瞬時大電流時，由輸入電壓VIN通過流經(jīng)限流模塊Current Limit的第一 輸出端、開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器B00ST、開關(guān)電源BUCK的第一輸入端至輸出電壓VOUT產(chǎn)生的電流 II及由儲能電容C的儲能電容電壓VC流經(jīng)開關(guān)電源BUCK的第一輸入端至輸出電壓VOUT 產(chǎn)生的電流12為負(fù)載Load供電。 當(dāng)瞬時電流過后本發(fā)明的電源裝置需要進(jìn)行儲能，在儲能電容C儲能時，由輸入 電壓VIN通過流經(jīng)限流模塊Current Limit的第一輸出端、開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器B00ST、開關(guān)電
7源BUCK的第一輸入端至輸出電壓VOUT產(chǎn)生的電流II繼續(xù)給負(fù)載Load供電，由輸入電壓 VIN通過流經(jīng)限流模塊Current Limit的第一輸出端和開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器BOOST至儲能電容 C的儲能電容電壓VC給儲能電容C進(jìn)行充電，為下次瞬時提供大電流做準(zhǔn)備；直到儲能電 容電壓VC充到設(shè)定電壓后，本發(fā)明的電源裝置進(jìn)入正常工作狀態(tài)，由電流13為負(fù)載Load 供電。 如圖4所示是基于圖3的具體實現(xiàn)的示意圖。開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器BOOST由電感LI 、 開關(guān)SO和開關(guān)SI構(gòu)成，開關(guān)電源BUCK由開關(guān)S2、開關(guān)S3、開關(guān)S4、電感L2和電容C2構(gòu) 成；輸入電壓分別連接電感L1的一端和開關(guān)S3的一端，電感L1的另一端分別連接開關(guān)SO 的一端和開關(guān)Sl的一端，開關(guān)Sl的另一端接地，開關(guān)S0的另一端分別連接儲能電容Cl的 一端和開關(guān)S2的一端，儲能電容C1的另一端接地，開關(guān)S3的另一端分別連接開關(guān)S2的另 一端、開關(guān)S4的一端和電感L2的一端，開關(guān)S4的另一端接地，電感L2的另一端連接電容 C2的一端，電容C2的另一端接地，由電感L2的另一端輸出輸出電壓。 上述結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用開關(guān)電源BUCK的開關(guān)S2和開關(guān)S3實現(xiàn)通道的切換，而限流部 分也依靠開關(guān)S3和開關(guān)Sl這樣的開關(guān)去實現(xiàn)。 在正常工作狀態(tài)時，開關(guān)S3和開關(guān)S4打開，開關(guān)S0、開關(guān)S1和開關(guān)S2斷開；由 輸入電壓VIN通過開關(guān)S3和電感L2直接輸出輸出電壓V0UT產(chǎn)生的電流13為負(fù)載供電。
在需要瞬時大電流時，開關(guān)S0、開關(guān)Sl、開關(guān)S2和開關(guān)S4打開，開關(guān)S3斷開；由 輸入電壓VIN通過電感Ll、開關(guān)S0、開關(guān)S2和電感L2至輸出電壓V0UT產(chǎn)生的電流II及 由儲能電容Cl的儲能電容電壓VC流經(jīng)開關(guān)S2和電感L2至輸出電壓V0UT產(chǎn)生的電流12 為負(fù)載供電。 當(dāng)瞬時電流過后本發(fā)明的電源裝置需要進(jìn)行儲能，在儲能電容C儲能時，開關(guān)SO、 開關(guān)Sl、開關(guān)S2和開關(guān)S4打開，開關(guān)S3斷開；由輸入電壓VIN通過電感Ll、開關(guān)S0、開關(guān) S2和電感L2至輸出電壓V0UT產(chǎn)生的電流II繼續(xù)給負(fù)載供電，由輸入電壓VIN通過電感 Ll和開關(guān)S0至儲能電容Cl的儲能電容電壓VC給儲能電容Cl進(jìn)行充電，為下次瞬時提供 大電流做準(zhǔn)備；直到儲能電容電壓VC充到設(shè)定電壓后，本發(fā)明的電源裝置進(jìn)入正常工作狀 態(tài)，由電流I3為負(fù)載供電。 如圖5所示是一種芯片級的系統(tǒng)實現(xiàn)方案，這里用M0S管取代了開關(guān)Sl S4，用 肖特基二極管Dl取代了開關(guān)S0，整個系統(tǒng)僅需4個M0S開關(guān)。其中，M0S開關(guān)M3和M0S開 關(guān)Ml具備限流功能，保證輸入電流VIN不超過額定電流。 開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器BOOST由電感Ll 、肖特基二極管Dl和M0S開關(guān)Ml構(gòu)成，開關(guān)電源 BUCK由M0S開關(guān)M2、M0S開關(guān)M3、M0S開關(guān)M4、電感L2和電容C2構(gòu)成；輸入電壓分別連接 電感L1的一端和M0S開關(guān)M3的源端，電感L1的另一端分別連接肖特基二極管D1的正極 和M0S開關(guān)M1的漏端，M0S開關(guān)M1的源端接地，肖特基二極管D1的負(fù)極分別連接儲能電容 Cl的一端和M0S開關(guān)M2的源端，儲能電容C1的另一端接地，M0S開關(guān)M3的漏端分別連接 M0S開關(guān)M2的漏端、M0S開關(guān)M4的漏端和電感L2的一端，M0S開關(guān)M4的源端接地，電感L2 的另一端連接電容C2的一端，電容C2的另一端接地，由電感L2的另一端輸出輸出電壓。
正常工作時，僅M0S開關(guān)M3和M0S開關(guān)M4工作，當(dāng)流過M0S開關(guān)M3的電流大于 額定電流的時刻，M0S開關(guān)M3關(guān)閉，M0S開關(guān)M2和M0S開關(guān)M4工作，同時M0S開關(guān)Ml也開 始工作，M0S開關(guān)M1的限流能夠保證輸入電壓VIN端的輸入電流不超過額定電流，超出額定電流的電流由儲能電容C1提供，儲能電容C1的儲能電容電壓VC持續(xù)降低。直到瞬時大 電流階段結(jié)束之后，進(jìn)入儲能階段，儲能電容電壓VC開始回升，當(dāng)儲能電容電壓VC達(dá)到設(shè) 定值時。MOS開關(guān)Ml和MOS開關(guān)M2 —直關(guān)斷，MOS開關(guān)M3和MOS開關(guān)M4開始工作，系統(tǒng) 進(jìn)入正常工作狀態(tài)。圖中M0S管用3端器件描述(襯底默認(rèn)接源端)，帶箭頭的一端即為源 端，不帶箭頭的一端為漏端，柵端帶圈的即為PMOS管，不帶圈的為NMOS管。其他工作過程 與上述相同。 如圖6所示是一種更精簡的芯片級系統(tǒng)實現(xiàn)方案，肖特基二極管D2取代了 MOS開 關(guān)M4，整個系統(tǒng)僅保留必要的開關(guān)管，非必要開關(guān)管被放到片外用二極管替代。
開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器BOOST由電感LI 、肖特基二極管Dl和MOS開關(guān)Ml構(gòu)成，開關(guān)電源 BUCK由MOS開關(guān)M2、M0S開關(guān)M3、肖特基二極管D2、電感L2和電容C2構(gòu)成；輸入電壓分別 連接電感L1的一端和MOS開關(guān)M3的源端，電感L1的另一端分別連接肖特基二極管D1的 正極和MOS開關(guān)Ml的漏端，MOS開關(guān)Ml的源端接地，肖特基二極管Dl的負(fù)極分別連接儲 能電容CI的一端和MOS開關(guān)M2的源端，儲能電容CI的另一端接地，MOS開關(guān)M3的漏端分 別連接M0S開關(guān)M2的漏端、肖特基二極管D2的負(fù)極和電感L2的一端，肖特基二極管D2的 正極接地，電感L2的另一端連接電容C2的一端，電容C2的另一端接地，由電感L2的另一 端輸出輸出電壓。其工作方式同上。 由于在典型的MOS工作中，源極、漏極與襯底形成的PN結(jié)二極管都必須反偏，所以 M0SFET的襯底一般連接到系統(tǒng)的極高或極低電壓上。因為M0S器件做在n阱中，所以n阱 必須接一定的電位，以便MOS管的漏端、源端結(jié)二極管在任何情況下都保持反偏。而這個電 位必須高于或等于源極和漏極兩級中的較高電位。 在圖5和圖6中，M0S開關(guān)M3需要有一個襯底切換電路判斷自身漏端和源端電壓 的高低，同時切換襯底到其中一端較高的電壓，以避免寄生二極管的導(dǎo)通。正常工作階段， M0S開關(guān)M3的漏端帶電壓較高，襯底接漏端。瞬時大電流階段和儲能電容儲能階段，MOS開 關(guān)M3的源端電壓會在接近儲能電容電壓VC或接近GND之間切換，需要實時的判斷切換，這 將給電路設(shè)計帶來一定難度。 如圖7所示，在M0S開關(guān)M3的通路上串聯(lián)一個二極管D3，M0S開關(guān)M3的襯底可以 接其漏端，無需切換。 開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器BOOST由電感Ll、肖特基二極管Dl和M0S開關(guān)Ml構(gòu)成，開關(guān)電 源BUCK由MOS開關(guān)M2、M0S開關(guān)M3、肖特基二極管D2、肖特基二極管D3、電感L2和電容C2 構(gòu)成；輸入電壓分別連接電感Ll的一端和M0S開關(guān)M3的源端，電感Ll的另一端分別連接 肖特基二極管D1的正極和M0S開關(guān)M1的漏端，M0S開關(guān)M1的源端接地，肖特基二極管D1 的負(fù)極分別連接儲能電容C1的一端和M0S開關(guān)M2的源端，儲能電容C1的另一端接地，M0S 開關(guān)M3的漏端通過肖特基二極管D3分別連接M0S開關(guān)M2的漏端、肖特基二極管D2的負(fù) 極和電感L2的一端，肖特基二極管D2的正極接地，電感L2的另一端連接電容C2的一端， 電容C2的另一端接地，由電感L2的另一端輸出輸出電壓。其工作方式同上。
如圖8所示，也是一種可行的做法，串聯(lián)一個和M0S開關(guān)M3 —樣的M0S開關(guān)M3b， M0S開關(guān)M3和M0S開關(guān)M3b的襯底接各自的漏端，寄生二極管就形成了背靠背的二極管，寄 生二極管不會導(dǎo)通電流。 開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器BOOST由電感Ll 、肖特基二極管Dl和M0S開關(guān)Ml構(gòu)成，開關(guān)電源BUCK由MOS開關(guān)M2、M0S開關(guān)M3、M0S開關(guān)M3b、肖特基二極管D2、電感L2和電容C2構(gòu)成； 輸入電壓分別連接電感L1的一端和M0S開關(guān)M3的源端，電感L1的另一端分別連接肖特基 二極管D1的正極和MOS開關(guān)M1的漏端，MOS開關(guān)M1的源端接地，肖特基二極管D1的負(fù)極 分別連接儲能電容Cl的一端和MOS開關(guān)M2的源端，儲能電容Cl的另一端接地，M0S開關(guān) M3的 端通過M0S開關(guān)M3b分別連接M0S開關(guān)M2的漏端、肖特基二極管D2的負(fù)極和電感 L2的一端，肖特基二極管D2的正極接地，電感L2的另一端連接電容C2的一端，電容C2的 另一端接地，由電感L2的另一端輸出輸出電壓。其工作方式同上。 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
權(quán)利要求
一種限流條件下實現(xiàn)瞬時大電流的電源裝置，它包括儲能電容、限流模塊、開關(guān)電源和開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，輸入電壓通過所述限流模塊的第一輸出端依次連接所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器和所述開關(guān)電源的第一輸入端，所述開關(guān)電源的輸出端輸出輸出電壓并與負(fù)載連接，所述儲能電容的一端連接在所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的輸出端和所述開關(guān)電源的第一輸入端之間，所述儲能電容的另一端接地，所述限流模塊的第二輸出端與所述開關(guān)電源的第二輸入端連接；在正常工作狀態(tài)時，由輸入電壓通過流經(jīng)所述限流模塊的第二輸出端和所述開關(guān)電源的第二輸入端至輸出電壓產(chǎn)生的第一電流為負(fù)載供電；在需要瞬時大電流時，由輸入電壓通過流經(jīng)所述限流模塊的第一輸出端、所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器、所述開關(guān)電源的第一輸入端至輸出電壓產(chǎn)生的第二電流及由所述儲能電容的儲能電容電壓流經(jīng)所述開關(guān)電源的第一輸入端至輸出電壓產(chǎn)生的第三電流為負(fù)載供電；在所述儲能電容儲能時，由輸入電壓通過流經(jīng)所述限流模塊的第一輸出端、所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器、所述開關(guān)電源的第一輸入端至輸出電壓產(chǎn)生的第二電流繼續(xù)給負(fù)載供電，由輸入電壓通過流經(jīng)所述限流模塊的第一輸出端和所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器至所述儲能電容的儲能電容電壓給所述儲能電容進(jìn)行充電。
2. 如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器由電感Ll、開關(guān)S0和開關(guān)Sl構(gòu)成，所述開關(guān)電源由開關(guān)S2、開關(guān)S3、開關(guān)S4、電感L2和電容C2構(gòu)成；輸入電壓分別連接電感Ll的一端和開關(guān)S3的一端，電感Ll的另一端分別連接開關(guān)S0的一端和開關(guān)Sl的一端，開關(guān)Sl的另一端接地，開關(guān)S0的另一端分別連接儲能電容Cl的一端和開關(guān)S2的一端，儲能電容C1的另一端接地，開關(guān)S3的另一端分別連接開關(guān)S2的另一端、開關(guān)S4的一端和電感L2的一端，開關(guān)S4的另一端接地，電感L2的另一端連接電容C2的一端，電容C2的另一端接地，由電感L2的另一端輸出輸出電壓。
3. 如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器由電感L1、肖特基二極管D1和M0S開關(guān)M1構(gòu)成，所述開關(guān)電源由M0S開關(guān)M2、 M0S開關(guān)M3、 M0S開關(guān)M4、電感L2和電容C2構(gòu)成；輸入電壓分別連接電感Ll的一端和M0S開關(guān)M3的源端，電感Ll的另一端分別連接肖特基二極管D1的正極和M0S開關(guān)M1的漏端，M0S開關(guān)M1的源端接地，肖特基二極管Dl的負(fù)極分別連接儲能電容Cl的一端和M0S開關(guān)M2的源端，儲能電容Cl的另一端接地，M0S開關(guān)M3的漏端分別連接M0S開關(guān)M2的漏端、M0S開關(guān)M4的漏端和電感L2的一端，M0S開關(guān)M4的源端接地，電感L2的另一端連接電容C2的一端，電容C2的另一端接地，由電感L2的另一端輸出輸出電壓。
4. 如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器由電感L1、肖特基二極管Dl和M0S開關(guān)Ml構(gòu)成，所述開關(guān)電源由M0S開關(guān)M2、M0S開關(guān)M3、肖特基二極管D2、電感L2和電容C2構(gòu)成；輸入電壓分別連接電感L1的一端和M0S開關(guān)M3的源端，電感Ll的另一端分別連接肖特基二極管D1的正極和M0S開關(guān)M1的漏端，M0S開關(guān)M1的源端接地，肖特基二極管D1的負(fù)極分別連接儲能電容C1的一端和M0S開關(guān)M2的源端，儲能電容Cl的另一端接地，M0S開關(guān)M3的漏端分別連接M0S開關(guān)M2的漏端、肖特基二極管D2的負(fù)極和電感L2的一端，肖特基二極管D2的正極接地，電感L2的另一端連接電容C2的一端，電容C2的另一端接地，由電感L2的另一端輸出輸出電壓。
5. 如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器由電感L1、肖特基二極管D1和M0S開關(guān)M1構(gòu)成，所述開關(guān)電源由M0S開關(guān)M2、M0S開關(guān)M3、肖特基二極管D2、肖特基二極管D3、電感L2和電容C2構(gòu)成；輸入電壓分別連接電感L1的一端和M0S開關(guān)M3 的源端，電感L1的另一端分別連接肖特基二極管D1的正極和MOS開關(guān)M1的漏端，MOS開 關(guān)Ml的源端接地，肖特基二極管Dl的負(fù)極分別連接儲能電容Cl的一端和MOS開關(guān)M2的 源端，儲能電容C1的另一端接地，M0S開關(guān)M3的漏端通過肖特基二極管D3分別連接M0S開 關(guān)M2的漏端、肖特基二極管D2的負(fù)極和電感L2的一端，肖特基二極管D2的正極接地，電 感L2的另一端連接電容C2的一端，電容C2的另一端接地，由電感L2的另一端輸出輸出電 壓。
6.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器由電感L1、肖特基 二極管Dl和M0S開關(guān)Ml構(gòu)成，所述開關(guān)電源由M0S開關(guān)M2、M0S開關(guān)M3、M0S開關(guān)M3b、肖 特基二極管D2、電感L2和電容C2構(gòu)成；輸入電壓分別連接電感Ll的一端和M0S開關(guān)M3的 源端，電感L1的另一端分別連接肖特基二極管D1的正極和M0S開關(guān)M1的漏端，M0S開關(guān)M1 的源端接地，肖特基二極管D1的負(fù)極分別連接儲能電容C1的一端和M0S開關(guān)M2的源端， 儲能電容Cl的另一端接地，MOS開關(guān)M3的漏端通過M0S開關(guān)M3b分別連接M0S開關(guān)M2的 漏端、肖特基二極管D2的負(fù)極和電感L2的一端，肖特基二極管D2的正極接地，電感L2的 另一端連接電容C2的一端，電容C2的另一端接地，由電感L2的另一端輸出輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種限流條件下實現(xiàn)瞬時大電流的電源裝置，它包括儲能電容、限流模塊、開關(guān)電源和開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，輸入電壓通過所述限流模塊的第一輸出端依次連接所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器和所述開關(guān)電源的第一輸入端，所述開關(guān)電源的輸出端輸出輸出電壓并與負(fù)載連接，所述儲能電容的一端連接在所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的輸出端和所述開關(guān)電源的第一輸入端之間，所述儲能電容的另一端接地，所述限流模塊的第二輸出端與所述開關(guān)電源的第二輸入端連接；在正常工作、瞬時大電流和儲能電容儲能三個工作狀態(tài)，分別由不同通路產(chǎn)生的電流為負(fù)載供電，采用更小的儲能電容，得到更高的工作效率和輸出功率，實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
文檔編號H02M3/04GK101719723SQ200910201510
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者吳珂, 白建雄 申請人:啟攀微電子(上海)有限公司