CN102195473A - 升压电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种升压电路，其用于提升电源对负载的输出电压。升压电路包括第一控制单元、第二控制单元、升压电容及内预存有控制时序的控制器。第一控制单元用于在开启时使电源对升压电容充电，第二控制单元用于在开启时使电源与充电后的升压电容一同输出电压至该负载。控制器用于根据控制时序自动控制第一控制单元与第二控制单元的交错开启与关闭。所述升压电路，通过控制器控制第一控制单元在开启时使电源对升压电容充电，且控制第二控制单元在开启时使电源与充电后的该升压电容一同输出电压至负载，从而提升电源对负载的输出电压。该升压电路利用了升压电容，摒弃了电感，从而集成性得到提高。

Description

升压电路

技术领域

本发明涉及一种升压电路。

背景技术

目前的升压电路，一般都是利用电源对电感充电，并在该电感储能一段时间后，该电源通过该存储有能量的电感对负载释放能量。此时，该升压电路的输出电压(即该负载上施加的电压)为该电源的电压加上该电感存储的电压，与该电源的输出电压相比，该升压电路的输出电压得到提升。

然而，电感用于安装升压电路的占有面积较大，导致该升压电路的集成性较差。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种集成性较佳的升压电路。

一种升压电路，其用于提升电源对负载的输出电压。该升压电路包括第一控制单元、第二控制单元、升压电容及控制器。该第一控制单元用于在开启时使该电源对该升压电容充电，该第二控制单元用于在开启时使该电源与充电后该升压电容一同输出电压至该负载。该控制器内预存有控制时序，该控制器用于根据该控制时序自动控制该第一控制单元与该第二控制单元的交错开启与关闭。

所述升压电路，通过控制器根据预先存储的控制时序自动控制第一控制单元与第二控制单元的交错开启与关闭，从而控制第一控制单元在开启时使电源对升压电容充电，控制第二控制单元在开启时使电源与充电后该升压电容一同输出电压至负载，从而提升电源对负载的输出电压。该升压电路利用了升压电容，摒弃了电感，从而集成性得到提高。

附图说明

图1为本发明实施方式提供的升压电路的功能模块示意图。

图2为图1中的升压电路的控制时序示意图。

图3为图1中的升压电路的电路结构示意图。

主要元件符号说明

升压电路            100

电源                200、Vcc

负载                300

第一控制单元        10

第二控制单元        12

升压电容            14、C1

控制器              16

滤波单元            18

反馈单元            19

第一连接端子        141

第二连接端子        143

第一开关元件        101

第二开关元件        103

第三开关元件        121

第四开关元件        123

第一场效应晶体管    M1

第二场效应晶体管    M2

第三场效应晶体管    M3

第四场效应晶体管    M4

滤波电容            C2

第一电阻            R1

第二电阻            R2

时间                t

脉冲                p

第一控制时序        L1

第二控制时序        L2

具体实施方式

请参阅图1，其为一较佳实施方式中的升压电路100的功能模块示意图。该升压电路100用于提升电源200对负载300的输出电压。该升压电路100包括第一控制单元10、第二控制单元12、升压电容14、控制器16、滤波单元18及反馈单元19。该升压电容14包括第一连接端子141与第二连接端子143。

第一控制单元10用于在开启时使电源200对升压电容14充电，第一控制单元10包括第一开关元件101及第二开关元件103。第一开关元件101用于在开启时将电源200与升压电容14的第一连接端子141电性连接，第二开关元件103用于在开启时将该升压电容14的第二连接端子143电性接地，从而在第一开关元件101与第二开关元件103开启时，该第一控制单元10使电源200对升压电容14充电。

第二控制单元12用于在开启时使电源200与充电后的该升压电容14一同输出电压至负载300。优选地，第二控制单元12与负载300之间电性连接滤波单元18，该滤波单元18用于滤波施加至该负载300上的电压。第二控制单元12包括第三开关元件121及第四开关元件123。第三开关元件121用于在开启时将电源200与升压电容14的第一连接端子141电性连接，第四开关元件123用于在开启时将该升压电容14的第二连接端子143与滤波单元18电性连接，从而在第三开关元件121与第四开关元件123开启时，该第二控制单元12使电源200与充电后的该升压电容14一同输出电压至滤波单元18并最终加载在负载300上，从而提升电源200对负载300的输出电压。

控制器16内预存有控制时序，该控制器16用于根据该控制时序自动控制第一控制单元10与第二控制单元12的交错开启与关闭。具体地，该控制器16根据该控制时序控制当该第一控制单元10开启时该第二控制单元12关闭，该第二控制单元12阻隔该电源200输出电压至该负载300；该控制器16还根据该控制时序控制当该第一控制单元10关闭时该第二控制单元12开启，该第二控制单元12使该电源200与充电后的该升压电容14一同输出电压至该负载300。在本实施方式中，第一控制单元10的第一开关元件101与第二开关元件103同时开启或同时关闭，第二控制单元12的第三开关元件121与第四开关元件123亦同时开启或同时关闭。请结合图2，为控制器16的控制时序示意图，该控制时序的横坐标为时间t，纵坐标为脉冲p，其中，1表示为输出脉冲，0表示为停止输出脉冲。该控制时序包括第一控制时序L1及第二控制时序L2，该第一控制时序L1用于开启或关闭第一控制单元10，该第二控制时序L2用于开启或关闭第二控制单元12。可以理解，第一控制单元10的开启时间与第二控制单元12的关闭时间相同。

反馈单元19用于对滤波单元18的输出电压(即加载在负载300上的输入电压)进行采样并将采样结果反馈至控制器16。

控制器16还用于根据该采样结果自动调节控制时序，通过改变该控制时序调节第一控制单元10与第二控制单元12的占空比，从而调节升压电容14的储能时间与放电时间，最终改变升压电路100的输出电压。

请参阅图3，本实施方式将对升压电路100的具体实现过程作进一步的详细介绍。

控制器16为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)控制器，在PWM控制器内存储控制时序即可自动控制第一控制单元10与第二控制单元12的交错开启与关闭。

第一开关元件101及第二开关元件103分别为第一场效应晶体管M1与第二场效应晶体管M2，该第一场效应晶体管M1与该第二场效应晶体管M2均为N型金属氧化物半导体(Metal Oxid Semiconductor，MOS)场效应晶体管。第一场效应晶体管M1的栅极与PWM控制器电性连接，漏极与电源Vcc(即图1中的电源200)电性连接，源极与升压电容C1(即图1中的升压电容14)的第一连接端子141电性连接。第二场效应晶体管M2的栅极与PWM控制器电性连接，漏极与升压电容C1的第二连接端子143电性连接，源极电性接地。

第三开关元件121及第四开关元件123分别为第三场效应晶体管M3与第四场效应晶体管M4，该第三场效应晶体管M3与该第四场效应晶体管M4亦均为N型MOS场效应晶体管。第三场效应晶体管M3的栅极与PWM控制器电性连接，漏极与电源Vcc电性连接，源极与升压电容C1的第二连接端子143电性连接。第四场效应晶体管M4的栅极与PWM控制器电性连接，漏极与升压电容C1的第一连接端子141电性连接，源极与滤波单元18电性连接。

滤波单元18为滤波电容C2，该滤波电容C2的一端与第四场效应晶体管M4的源极电性连接，该滤波电容C2的另一端电性接地。该滤波电容C2与第四场效应晶体管M4的源极电性连接的一端还与负载300电性连接。

反馈单元19包括第一电阻R1与第二电阻R2。该第一电阻R1的一端经由滤波电容C2电性连地，该第一电阻R1的另一端与PWM控制器电性连接。该第二电阻R2的一端与PWM控制器电性连接，该第二电阻R2的另一端电性接地。

升压电路100工作时，首先，PWM控制器根据内部存储的控制时序，开启第一场效应晶体管M1与第二场效应晶体管M2，并关闭第三场效应晶体管M3与第四场效应晶体管M4。此时，电源Vcc对升压电容C1充电。升压电容C1的充电时间与第一控制单元10的开启时间、第二控制单元12的关闭时间有关，改变第一控制单元10的开启时间、第二控制单元12的关闭时间可调节升压电容C1的充电时间，从而使升压电容C1的充电时间达到预定的要求。

然后，PWM控制器根据内部存储的控制时序(即当升压电容C1的充电时间达到预定的要求时)，关闭第一场效应晶体管M1与第二场效应晶体管M2，并开启第三场效应晶体管M3与第四场效应晶体管M4。此时，电源Vcc与充电后的升压电容C1一同输出电压，并经滤波电容C2滤波后加载至负载300。充电后的该升压电容C1等效于另一个额外电源，从而提升电源Vcc对负载300的输出电压。升压电容C1的放电时间与第一控制单元10的关闭时间、第二控制单元12的开启时间有关，改变第一控制单元10的关闭时间、第二控制单元12的开启时间可调节升压电容C1的放电时间，从而使升压电容C1的放电时间达到预定的要求。

可以理解，第一开关元件101、第二开关元件103、第三开关元件121及第四开关元件123并不局限于本实施方式中的MOS场效应晶体管，还可以为其他电子开关管。

综上所述，升压电路100通过设置的PWM控制器根据预先存储的控制时序自动控制第一控制单元10与第二控制单元12的交错开启与关闭，从而控制第一控制单元10在开启时使电源200对升压电容14充电，控制第二控制单元12在开启时使电源200与充电后该升压电容14一同输出电压至负载300，从而提升电源200对负载300的输出电压。该升压电路100利用了升压电容14，摒弃了电感，从而集成性得到提高。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种升压电路，其用于提升电源对负载的输出电压，其特征在于，该升压电路包括第一控制单元、第二控制单元、升压电容及控制器，该第一控制单元用于在开启时使该电源对该升压电容充电，该第二控制单元用于在开启时使该电源与充电后的该升压电容一同输出电压至该负载。

2.如权利要求1所述的升压电路，其特征在于，该控制器内预存有控制时序，该控制器用于根据该控制时序控制当该第一控制单元开启时该第二控制单元关闭，该第二控制单元阻隔该电源输出电压至该负载；该控制器还用于根据该控制时序控制当该第一控制单元关闭时该第二控制单元开启，该第二控制单元使该电源与充电后的该升压电容一同输出电压至该负载。

3.如权利要求2所述的升压电路，其特征在于，该升压电容包括第一连接端子及第二连接端子，该第一控制单元包括第一开关元件及第二开关元件，该第一开关元件用于在开启时将该电源与该第一连接端子电性连接，该第二开关元件用于在开启时将该第二连接端子电性接地。

4.如权利要求3所述的升压电路，其特征在于，该第二控制单元包括第三开关元件及第四开关元件，该第三开关元件用于在开启时将该电源与该第一连接端子电性连接，该第四开关元件用于在开启时将该第二连接端子与该负载电性连接。

5.如权利要求4所述的升压电路，其特征在于，该控制器为脉冲宽度调制控制器。

6.如权利要求5所述的升压电路，其特征在于，该第一开关元件、该第二开关元件、该第三开关元件及该第四开关元件均为场效应晶体管，该第一开关元件的栅极与该控制器电性连接，漏极与该电源电性连接，源极与该第一连接端子电性连接，该第二开关元件的栅极与该控制器电性连接，漏极与该第二连接端子电性连接，源极电性接地，该第三开关元件的栅极与该控制器电性连接，漏极与该电源电性连接，源极与该第二连接端子电性连接，该第四开关元件的栅极与该控制器电性连接，漏极与该第一连接端子电性连接，源极与该负载电性连接。

7.如权利要求1所述的升压电路，其特征在于，该升压电路还包括电性连接在该第二控制单元与该负载之间的滤波单元，该滤波单元用于滤波施加至该负载上的电压。

8.如权利要求7所述的升压电路，其特征在于，该滤波单元包括滤波电容，该滤波电容的一端接收该第二控制单元的输出电压，该滤波电容的另一端电性接地。

9.如权利要求2所述的升压电路，其特征在于，该升压电路还包括反馈单元，该反馈单元用于对该第二控制单元的输出电压进行采样并将采样结果反馈至该控制器，该控制器根据该采样结果自动调节控制时序，通过改变该控制时序调节该第一控制单元与该第二控制单元的占空比，以调节该升压电容的储能时间与放电时间。

10.如权利要求9所述的升压电路，其特征在于，该反馈单元包括第一电阻及第二电阻，该第一电阻的一端接收该第二控制单元的输出电压，该第一电阻的另一端与该控制器电性连接，该第二电阻的一端与该控制器电性连接，该第二电阻的另一端电性接地。

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