一种低功耗电源电压转换电路的制作方法

1.本发明涉及电压转换电路领域，具体涉及一种低功耗电源电压转换电路。
2.

背景技术：

3.随着电子技术日新月异，集成芯片越发趋于体积小型化，集成度高，功能强大，但同样也意味着芯片自身因为功率密度过大而有产生温升过高，面临热失效和热稳定性的风险，温升严重时会造成整个电路系统崩溃。故在利用集成芯片进行电路设计过程中，不仅需要考虑如何能使电路系统能正常工作，即保证各芯片在正常的工作电压和电流范围内，达到所需要的输入/输出参数，还需要重点考虑芯片自身因功耗偏高而导致其温升过高，从而产生的热稳定性和热失效的风险问题。
4.在电源转换电路设计中，当采用固定电压转换芯片时，其输出电压值为定值，虽然能保证电路系统正常工作，但很可能会造成后续电压转换芯片的输入-输出压差过大，从而造成后续电压转换芯片自身功耗过大而持续发热，若不采取相应的散热措施，温升过高会对芯片自身及电路热稳定性会造成很大潜在风险。
5.

技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提供一种低功耗电源电压转换电路，保证所用的芯片在低功耗，低温状态下能长期正常运行。
7.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种低功耗电源电压转换电路，包括电容c1、二极管d1、可调稳压芯片u1、二极管d2、电感l1、电阻r1、电阻r2、第一滤波单元、电压转换芯片u2和第二滤波单元；所述电容c1与所述二极管d1并联，所述二极管d1的负极与所述可调稳压芯片u1的vin引脚相连，所述二极管d1的正极接地，所述二极管d1的正极还与所述可调稳压芯片u1的第一gnd引脚和第二gnd引脚相连；所述可调稳压芯片u1的feedback引脚通过所述电阻r1接地，所述可调稳压芯片u1的feedback引脚还通过所述电阻r2与所述第一滤波单元的第一端相连，所述可调稳压芯片u1的output引脚通过所述电感l1与所述滤波单元的第一端相连，所述可调稳压芯片u1的output引脚还通过所述二极管d2与所述滤波单元的第二端相连，所述可调稳压芯片u1的output引脚还通过所述二极管d2接地，所述可调稳压芯片u1的on/off引脚接地；所述电压转换芯片u2的input引脚与所述第一滤波单元的第一端相连，所述电压转换芯片u2的gnd引脚与所述第一滤波单元的第二端相连，所述电压转换芯片u2的output引脚与所述第二滤波电路的第一端相连，所述电压转换芯片u2的gnd引脚还与所述第二滤波电路的第二端相连。
8.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
9.进一步，所述电阻r1和所述电阻r2均为贴片电阻。
10.进一步，所述电阻r1的阻值为2kω，所述电阻r2的阻值为10kω。
11.进一步，所述可调稳压芯片u1的型号为lm2575hvs adj。
12.进一步，所述第一滤波单元由电容c2、电容c3、电容c4、电容c5和电容c6五个电容并联构成。
13.进一步，所述电压转换芯片u2的型号为lm340s-5。
14.进一步，所述第二滤波单元由电容c7、电容c8、电容c9、电容c10和电容c11五个电容并联构成。
15.本发明的有益效果是：本发明通过应用可调电压转换芯片，并外接贴片高精密、低温漂的电阻r1和电阻r2，采用适当的电阻值配比，实现降低前级输入电压，达到降低芯片自身输入-输出压差，从而降低芯片自身功耗，能在不添加额外的散热方案下，实现其在低温下仍然能持续工作，同时可保证输出电压值的稳定性。
附图说明
16.图1为本发明一种低功耗电源电压转换电路的电路原理图；
具体实施方式
17.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
18.如图1所示，一种低功耗电源电压转换电路，包括电容c1、二极管d1、可调稳压芯片u1、二极管d2、电感l1、电阻r1、电阻r2、第一滤波单元、电压转换芯片u2和第二滤波单元；所述电容c1与所述二极管d1并联，所述二极管d1的负极与所述可调稳压芯片u1的vin引脚相连，所述二极管d1的正极接地，所述二极管d1的正极还与所述可调稳压芯片u1的第一gnd引脚和第二gnd引脚相连；所述可调稳压芯片u1的feedback引脚通过所述电阻r1接地，所述可调稳压芯片u1的feedback引脚还通过所述电阻r2与所述第一滤波单元的第一端相连，所述可调稳压芯片u1的output引脚通过所述电感l1与所述滤波单元的第一端相连，所述可调稳压芯片u1的output引脚还通过所述二极管d2与所述滤波单元的第二端相连，所述可调稳压芯片u1的output引脚还通过所述二极管d2接地，所述可调稳压芯片u1的on/off引脚接地；所述电压转换芯片u2的input引脚与所述第一滤波单元的第一端相连，所述电压转换芯片u2的gnd引脚与所述第一滤波单元的第二端相连，所述电压转换芯片u2的output引脚与所述第二滤波电路的第一端相连，所述电压转换芯片u2的gnd引脚还与所述第二滤波电路的第二端相连。
19.在本具体实施例中：所述电阻r1和所述电阻r2均为贴片电阻。所述电阻r1的阻值为2kω，所述电阻r2的阻值为10kω。
20.所述可调稳压芯片u1的型号为lm2575hvs adj。
21.所述第一滤波单元由电容c2、电容c3、电容c4、电容c5和电容c6五个电容并联构成。
22.所述电压转换芯片u2的型号为lm340s-5。
23.所述第二滤波单元由电容c7、电容c8、电容c9、电容c10和电容c11五个电容并联构成。
24.本实施方式以输入电压v
in
=48v应用为例进行介绍低功耗电源转换方法。在原始电
路设计方案中（采用固定输出电压转换芯片lm2575hvs-15，无电阻r1和电阻r2），输入的电压vin=48v，在经过电容c1进行滤波、二极管d1稳压下，以稳定的48v电压通过固定输出电压转换芯片lm2575hvs-15,输出稳定的电压15v。此输出电压再经过电容c2至电容c6这些不同电容值的滤波电容后，经过电压转换芯片lm340s-5继续降压，得到5v电压。由此可知：经过lm340s-5电压转换芯片的压差高达10v,而其应用输出的电流保持在0.4a左右，lm340s-5自身功耗高达4w。而功率损耗过高导致其温升过快，在不采取添加额外芯片散热方案下，仅仅依靠pcb板自身与室内环境之间的散热，无法长期保证其工作可靠性，存在很高的热失效风险。在电路板调试过程中，需要适时停止供电让其冷却，以避免芯片持续发热而产生热失效，给电路板的测试工作带来很大不便。
25.实际上，当设法使后续电压转换芯片的输入-输出的压差在保持在一个更低的值时，且无需考虑芯片的散热，仍然有可能保持电路系统正常工作，同时达到减小芯片自身功率损耗的效果，因此电源电压转换电路的设计存在优化的可能，本发明一种低功耗电源电路应运而生。
26.在本发明的电路方法中，将固定电压转换芯片替换成可调稳压芯片u1lm2575hvsadj,并根据其芯片手册，使用了两个贴片高精密、低温漂电阻r1（25ppm/0.1%），电阻r2（25ppm/0.1%）。
27.经过不断的测试、调整和验证，得出：可调稳压芯片u1外接电阻分别为r2=10k,r1=2k时，其输出电压v
out
=1.23*（1 r2/r1）=1.23*（1 5）=7.38v，其输入-输出压差降为2.38v,在输出电流0.4a下，功率损耗为0.958w。
28.相比固定式电压转换芯片，可调稳压芯片u1极大的降低了芯片的自身功耗。能在不添加任何额外散热器条件下，仅仅依靠电路板和室内环境之间的热交换，就能持续保持在正常低温，芯片的热稳定性显著提升，同时也保证了整个电路系统能正常工作，给后续电路板的测试工作带来极大的方便。
29.本发明提供了一种低功耗电源电压转换设电路，保证所用的芯片在低功耗，低温状态下能长期正常运行，适用于包含但不限于:v
in
(《=60v)—》15v—》5v—》3.3v的多级电压转换电路设计。
30.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。