CN101951150A - 一种开关直流升压电路、升压装置及led照明系统 - Google Patents

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张子奇
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Abstract

本发明适用于电源领域，提供了一种开关直流升压电路、升压装置及LED照明系统，所述开关直流升压电路包括：电感L1、电感L2、二极管D、电容C、电阻R1、电阻R2、MOS管Q以及开关控制单元。本发明通过在现有的开关直流升压电路中增加新的电感，解决了现有技术中开关损失较大以及电压升高幅度较小等问题，使开关直流升压电路提高了工作效率，也提高了输出电压的升幅。

Description

一种开关直流升压电路、升压装置及LED照明系统
技术领域
本发明属于电源领域，尤其涉及一种开关直流升压电路、升压装置及LED照明系统。
背景技术
开关直流升压电路(BOOST电路)在LED背光灯等领域得到广泛应用，现有开关直流升压电路的工作原理如图1所示。开关控制单元根据电阻R1、电阻R2组成的支路上的反馈信息控制MOS管Q的导通与截止，二极管D反向截止。MOS管Q导通时，电感L1的电流持续增加，电感L1和电容C储能；MOS管Q截止时，电感L1通过二极管D给电容C充电，完成能量传递，从而提升输出的电压。通过开关控制单元不断控制MOS管Q的导通与截止，电路将稳定输出电压。
这种现有的开关直流升压电路缺点在于，MOS管每一次导通后，MOS管上的电流都由以前的0值变化到最大值，这就不可避免地产生了较多的开关损失，使电路的工作效率降低。此外，由于输出端需要的电压不断增大，现有的升压电路的电压升幅空间受到现有技术的限制，逐渐变得不再具有优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种开关直流升压电路，旨在解决现有的开关直流升压电路开关损失大、电路工作效率低以及电压升幅有较小等问题。
本发明是这样实现的，一种开关直流升压电路，包括电感L1、二极管D、MOS管Q、电容C、开关控制单元、电阻R1以及电阻R2，所述开关直流升压电路还包括第一端与所述电感L1以及所述MOS管Q漏极分别连接，第二端与所述二极管D阳极连接的电感L2。
进一步地，所述开关直流升压电路还包括检测电阻R3以及比较器UA；
所述检测电阻R3与负载组成的支路与所述二极管D的阴极连接，所述检测电阻R3的另一端接地；
所述比较器UA正向输入端接于所述电阻R1和所述电阻R2之间，所述比较器UA反向输入端接于所述负载与所述检测电阻R3之间，所述比较器UA输出端与所述开关控制单元连接。
本发明的另一目的是提供一种包括所述开关直流升压电路的升压装置。
进一步地，所述开关直流升压电路还包括检测电阻R3以及比较器UA；
所述检测电阻R3与负载组成的支路与所述二极管D的阴极连接，所述检测电阻R3的另一端接地；
所述比较器UA正向输入端接于所述电阻R1和所述电阻R2之间，所述比较器UA反向输入端接于所述负载与所述检测电阻R3之间，所述比较器UA输出端与所述开关控制单元连接。
本发明的另一目的是提供一种包括所述开关直流升压电路的LED照明系统。
进一步地，所述开关直流升压电路包括检测电阻R3以及比较器UA；
所述检测电阻R3与所述LED照明系统的LED灯灯组组成的支路与所述二极管D的阴极连接，所述检测电阻R3的另一端接地；
所述比较器UA正向输入端接于所述电阻R1和所述电阻R2之间，所述比较器UA反向输入端接于所述LED灯组与所述检测电阻R3之间，所述比较器UA输出端与所述开关控制单元连接。
与现有开关直流升压电路相比，本发明实施例具有如下有益效果：
1、通过加入新的电感，使MOS管每一次导通后，电流变化范围降低，从而减少了开关损失，提高了电路的工作效率。
2、通过加入新的电感，使电路能够在MOS管导通时存储更多的能量，从而提高了电压的升幅。
3、通过加入比较器，使开关控制单元更精确地对MOS管的开关进行控制，从而实现了高恒流精度。
附图说明
图1是现有技术提供的开关直流升压电路的电路图；
图2是本发明实施例提供的一种开关直流升压电路的结构图；
图3是本发明实施例提供的另一种开关直流升压电路的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例通过在现有的开关直流升压电路中增加新的电感，解决了现有的开关直流升压电路中存在的开关损失较大以及电压升高幅度较小等问题，具有提高电路的工作效率、提高电压升幅等有益效果。
本发明实施例提供了一种开关直流升压电路，包括电感L1、二极管D、MOS管Q、电容C、开关控制单元、电阻R1以及电阻R2，所述开关直流升压电路还包括第一端与所述电感L1以及所述MOS管Q漏极分别连接，第二端与所述二极管D阳极连接的电感L2。
实施例一：
图2示出了本发明一个实施例提供的一种开关直流升压电路的结构，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。
该电路包括电感L1、二极管D、MOS管Q、电容C、开关控制单元11、电阻R1、电阻R2以及电感L2。
其中，电感L1与直流电压输入端Vin连接。
电感L1、电感L2、二极管D以及电容C串联，电容C的另一端接地。
电阻R1与电阻R2组成的支路与电容C并联，电阻R2的另一端接地。
MOS管Q的漏极接于第一电感L1与第二电感L2之间，栅极与开关控制单元11连接，源极接地。
开关控制单元11的另一端接于电阻R1与电阻R2之间。
在实际工作中，电路总体采用临界工作模式(TM模式)，电感L1和电感L2具有储能作用，且保证电感L2采用连续模式(CCM模式)。二极管D反向截止，且开关控制单元11根据电阻R1、电阻R2组成的支路上的反馈信息控制MOS管Q的导通与截断。当MOS管Q为导通状态时，直流电压Vin向电容C充电，且电容C以及电感L1和电感L2上都有电能储存；当MOS管Q为截止状态时，电感L1、电感L2通过二极管D给电容C充电，完成能量传递，从而提升输出的电压。因为加入了L2，电路中有更多的储能单元向电容C充电，所以提高了输出电压增大的幅度。当MOS管Q再度导通后，直流电压Vin继续向电容C充电，由于电感L2采用连续模式，使MOS管Q上的电流没有从0开始上升，而是从某一恒定值开始上升，相比于现有开关直流升压电路减少了MOS管Q上的电流变化率，从而减少了MOS管Q的开关损失，从而提高了电路的工作效率。
本发明实施例通过在现有的开关直流升压电路中增加新的电感，解决了现有技术中，开关损失较大以及电压升高幅度较小等问题，使开关直流升压电路降低了开关损耗、提高了工作效率，也提高了输出电压的升幅。
实施例二：
图3示出了本发明另一实施例提供的另一种开关直流升压电路的结构，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。
该电路包括电感L1、电感L2、二极管D、电容C、电阻R1、电阻R2、检测电阻R3、MOS管Q、开关控制单元11以及比较器UA。
其中，比较器UA正向输入端接于电阻R1和电阻R2之间，比较器UA反向输入端接于负载12与检测电阻R3之间，比较器UA输出端与开关控制单元11连接。
在实际工作中，设定一个参考电压，在本发明实施例中，设电阻R1、电阻R2组成的支路上的电压为V支路，则参考电压V参考为V支路×R2/(R1+R2)，通过比较器UA将检测电阻R3上的电压与参考电压V参考相比较，将比较结果输入至开关控制单元11的管脚，从而通过开关控制单元11对MOS管Q的开关进行控制，从而实现恒流输出。
在本发明实施例中，增加比较器UA，实现对MOS管Q开关的控制，从而在实现高效率的同时也实现了高恒流精度的要求。
实施例三：
本发明实施例中提供的开关直流升压电路可以广泛应用于各种升压装置中，这些升压装置可以应用于LED照明系统等领域。当应用于LED照明系统时，负载12为LED灯组。
本发明实施例通过在现有的开关直流升压电路中增加新的电感，解决了现有的开关直流升压电路中存在的开关损失较大以及电压升高幅度较小等问题，具有提高电路的工作效率、提高电压升幅以及实现高恒流精度等有益效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种开关直流升压电路，包括电感L1、二极管D、MOS管Q、电容C、开关控制单元、电阻R1以及电阻R2，其特征在于，所述电路还包括第一端与所述电感L1以及所述MOS管Q漏极分别连接，第二端与所述二极管D阳极连接的电感L2。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括检测电阻R3以及比较器UA；
所述检测电阻R3与负载组成的支路与所述二极管D的阴极连接，所述检测电阻R3的另一端接地；
所述比较器UA正向输入端接于所述电阻R1和所述电阻R2之间，所述比较器UA反向输入端接于所述负载与所述检测电阻R3之间，所述比较器UA输出端与所述开关控制单元连接。
3.一种升压装置，其特征在于，所述升压装置包括权利要求1所述的开关直流升压电路。
4.如权利要求3所述的升压装置，其特征在于，所述开关直流升压电路还包括检测电阻R3以及比较器UA；
所述检测电阻R3与负载组成的支路与所述二极管D的阴极连接，所述检测电阻R3的另一端接地；
所述比较器UA正向输入端接于所述电阻R1和所述电阻R2之间，所述比较器UA反向输入端接于所述负载与所述检测电阻R3之间，所述比较器UA输出端与所述开关控制单元连接。
5.一种LED照明系统，包括升压装置，其特征在于，所述升压装置包括权利要求1所述的开关直流升压电路。
6.如权利要求5所述的LED照明系统，其特征在于，所述开关直流升压电路包括检测电阻R3以及比较器UA；
所述检测电阻R3与所述LED照明系统的LED灯灯组组成的支路与所述二极管D的阴极连接，所述检测电阻R3的另一端接地；
所述比较器UA正向输入端接于所述电阻R1和所述电阻R2之间，所述比较器UA反向输入端接于所述LED灯组与所述检测电阻R3之间，所述比较器UA输出端与所述开关控制单元连接。
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