CN102624226A

CN102624226A - 一种升压电路及具有该升压电路的电子装置

Info

Publication number: CN102624226A
Application number: CN2012100644086A
Authority: CN
Inventors: 阙锦盛; 徐圣尧; 叶佳翅; 王博文; 曾俊伟; 林永峻; 郭文豪; 田政璋
Original assignee: Qisda Suzhou Co Ltd; Qisda Corp
Current assignee: Qisda Suzhou Co Ltd; Qisda Corp
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明关于一种升压电路及具有该升压电路的电子装置，该升压电路包含第一升压单元，具有第一输入端、第一输出端与第一控制端；第二升压单元，具有第二输入端、第二输出端与第二控制端，第一输出端耦接第二输入端；以及控制单元，包含第一控制埠用以产生控制信号至第一、第二控制端；当控制信号于第一状态时，第一控制端使输入电压输入且储存能量于第一升压单元，第二控制端使第一输出端的输出电压输入且储存能量于第二升压单元，当控制信号于第二状态时，第一控制端限制输入电压输入第一升压单元，且第一升压单元释放能量产生输出电压，第二控制端限制第一输出端的输出电压输入第二升压单元，且第二升压单元释放能量产生输出电压。

Description

一种升压电路及具有该升压电路的电子装置

技术领域

本发明涉及一种升压电路及具有该升压电路的电子装置，尤其是一种在低输入电压下仍可正常工作且工作输出效率稳定的升压电路以及具有该升压电路的电子装置。

背景技术

图1为现有技术中一种升压电路10应用的示意图。升压电路10可将电源11所提供的输入电压Vin通过升压单元13转换为负载装置14运作时所需的输出电压Vout。负载装置14可为液晶显示屏幕的光源。负载装置14在操作模式下运作时所需的电压高于电源11所提供的输入电压Vin。升压电路10运作方式说明如下，控制单元12的控制埠121耦接于开关Q1的控制端，当该控制埠121控制开关Q1导通时，电源11提供输入电压至升压单元从而产生输入电流Iin对电感L1进行充能，二极管D1防止电容C1对地放电；当该控制埠121控制开关Q1截止时，储存于电感L1的能量释放，同时开始给电容C1充电，电容C1两端电压升高，此时输出电压Vout高于输入电压Vin，升压完毕。以下以一实际例来说明现有技术，请参见图1和图3，一阶升压电路10中D1为3A、操作频率236KHz，输入电压Vin、输入电流Iin、输入功率Pin、输出电压Vout、输出电流Iout、输出功率Pout与输出效率Eff如下表一所示，当输入电压Vin小于4.75V时，升压电路10无法工作，也可能因Q1的工作周期和电流过大，使得Q1烧毁，同时，当输入电压Vin介于5V至5.8V时，升压电路10的工作输出效率偏低。

表一

另外，控制单元12的控制埠122可侦测电阻R1上的电流大小，根据此电流大小产生保护机制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在低压情况下仍可正常工作，且工作输出率较为稳定的升压电路，以及具有该升压电路的电子装置，以解决上述技术问题。

本发明揭露了一种升压电路，其包含：第一升压单元，具有第一输入端、第一输出端与第一控制端，该第一输入端用于接收输入电压；第二升压单元，具有第二输入端、第二输出端与第二控制端，所述第一输出端耦接该第二输入端，该第二输出端用于输出输出电压；以及控制单元，其包含第一控制埠用以产生控制信号至该第一控制端与该第二控制端；

其中当该控制信号于第一状态时，该第一控制端使该输入电压输入且储存能量于该第一升压单元，且该第二控制端使该第一输出端的输出电压输入且储存能量于该第二升压单元，当该控制信号于第二状态时，该第一控制端限制该输入电压输入该第一升压单元，且该第一升压单元释放能量于该第一输出端产生输出电压，该第二控制端限制该第一输出端的输出电压输入该第二升压单元，且该第二升压单元释放能量于该第二输出端产生输出电压。

所述的升压电路中，该第一升压单元包含：第一电感，其输入端接收该输入电压；第一二极管，其输入端耦接该第一电感的输出端；第一开关，具有第一端、第二端与该第一控制端，该第一端耦接于该第一电感的输出端与该第一二极管的输入端之间，该第二端耦接于接地端；以及第一电容，其耦接于该第一二极管的输出端与接地端之间；该第二升压单元包含：第二电感，其输入端耦接该第一电容；第二二极管，其输入端耦接该第二电感的输出端；第二开关，具有第三端、第四端与该第二控制端，该第三端耦接于该第二电感的输出端与该第二二极管的输入端之间，该第四端耦接于接地端；以及第二电容，其耦接于该第二二极管的输出端与接地端之间。

所述的升压电路中，该控制单元还包含第二控制埠，其同时耦接该第二端与第四端，该第一升压单元还包含第一电阻，其耦接于该第二端与该接地端之间，该第二升压单元还包含第二电阻，其耦接于该第四端与该接地端之间，当流经该第一电阻或该第二电阻的电流大于预定值时，该第二控制埠控制该第一开关或该第二开关截止。

所述的升压电路中，该第一开关与该第二开关是金氧半场效晶体管。

所述的升压电路中，该输出电压为该输入电压的7至17倍。

所述的升压电路还包含电流侦测单元与负载，该负载耦接该第二升压单元的第二输出端，该电流侦测单元耦接于负载与控制单元之间，该电流侦测单元侦测负载的电流状况并产生反馈信号至该控制单元，该控制信号根据该反馈信号产生。

一种具有升压电路的电子装置，其包含如上述升压电路中的任意一个。

综上所述，本发明提供的升压电路，通过对输入电压的二阶升压，使得该升压电路的工作范围更广、工作输出效率更稳定。为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

附图说明

图1为现有技术中一种升压电路示意图。

图2为本发明实施例升压电路的示意图。

图3为现有技术与本发明的实验数据对比图。

具体实施方式

图2为本发明的升压电路示意图。本发明的升压电路20可将输入电压Vin转换为输出电压Vout，其包含有第一升压单元22、第二升压单元23与控制单元24。

第一升压单元22的输入端接收电源11所提供的输入电压Vin，第一升压单元22的第一控制端G1与控制单元24的第一控制埠241耦接于节点A，用以控制输入电压Vin产生的输入电流Iin对电感L21进行充能，或限制输入电流Iin对电感L21进行充能。进一步说明，第一升压单元22包含电感L21、二极管D21、开关Q21与电容C21，电感L21的输入端接收输入电压Vin，二极管D21(例如肖特基二极管)的输入端耦接电感L21的输出端，开关Q21为金氧半场效晶体管(MOSFET)，但不受此限制，也可以其他开关元件取代，开关Q21的闸极G1(Gate)即为该第一升压单元22的第一控制端，与控制单元24的第一控制埠241耦接于节点A，开关Q21的汲极D1(Drain)耦接于电感L21的输出端与二极管D21的输入端之间，开关Q21的源极S1(Source)耦接至接地端，电容C21耦接于二极管D21的输出端。

第二升压单元23的输入端耦接于电容C21的输出端，第二升压单元23的第二控制端G2与控制单元24的第一控制埠241耦接于节点A，用以控制电容C21产生的输入电流Iin’对电感L22进行充能，或限制输入电流Iin’对电感L22进行充能。进一步说明，第二升压单元23包含电感L22、二极管D22、开关Q22与电容C22，电感L22的输入端耦接电容C21，二极管D22(例如肖特基二极管)的输入端耦接电感L22的输出端，开关Q22为金氧半场效晶体管(MOSFET)，但不受此限制，也可以其他开关元件取代，开关Q22的闸极G2(Gate)即为该第二升压单元23的第二控制端，与控制单元24的第一控制埠241耦接于节点A，，开关Q22的汲极D2(Drain)耦接于电感L22的输出端与二极管D22的输入端之间，源极S2(Source)耦接至接地端，电容C21耦接于二极管D22的输出端。

升压电路20运作方式说明如下，当控制单元24的第一控制埠241产生控制信号SC为高电平信号时，开关Q21导通，电源21所提供的输入电压Vin产生输入电流Iin对电感L21进行充能，二极管D21防止电容C21对地放电；同样地，开关Q22导通时，电容21产生输入电流Iin’对电感L22进行充能，二极管D22防止电容C22对地放电。当控制单元24的第一控制埠241产生控制信号SC为低电平信号时，开关Q21截止，储存于电感L21的能量释放，同时开始给电容C21充电，电容C21两端电压升高；同样地，开关Q22截止，储存于电感L22的能量释放，同时开始给电容C22充电，电容C22两端电压升高，此时输出电压Vout高于输入电压Vin，升压完毕，将输出电压Vout提供给负载25，例如显示器中的光源。补充说明，于本实施例中，控制单元24使用第一控制埠241同时控制开关Q21与Q22，不仅简化控制程序，亦达成节省控制单元24的成本。

另外，如图2所示升压电路20还包含电流侦测单元26耦接于负载25与控制单元24之间，例如负载25为LED显示装置，需提供固定电流至负载25，电流侦测单元26侦测负载25电流状况并产生反馈信号Sfb至控制单元24，控制单元24根据Sfb动态地提供不同的工作周期信号(Duty ratio)至开关Q21、Q22。

以下面的实施例说明本发明，请参见图2和图3，二阶升压电路20中D21、D22为3A、操作频率236KHz，输入电压Vin、输入电流Iin、输入功率Pin、输出电压Vout、输出电流Iout、输出功率Pout与输出效率Eff如下表二所示，当输入电压小于4.75V时，升压电路20中工作周期和工作电流因有两阶的分配，使得升压电路20可以正常工作，同时，当输入电压介于5V至5.8V时，升压电路20的工作输出效率相对一阶升压电路10更佳。

表二

因此，二阶升压电路20在工作范围与工作输出效率的方面都有比较好的表现，一般升压电路的输出电压为输入电压7倍以上，但所述较佳实施例中输出电压为输入电压的7倍至17倍。

此外，在实施例中，笔记本电脑透过USB产生电源11(约5V)，负载25为显示装置，工作电压约47V，在这种情况下若采用一阶升压电路，其输出效率比二阶升压电路差。

控制单元24还包含控制埠242，其与开关Q21的源极S1、开关Q22的源极S2耦接于节点B，第一升压单元23还包含电阻R21，其耦接于开关Q21的源极S1与接地端之间，第二升压单元23还包含电阻R22，其耦接于开关Q22的源极S2与接地端之间，当流经该电阻R21或电阻R22的电流大于预定值时，该第二控制埠242控制开关Q21或开关Q22截止，以保护开关Q21或开关Q22避免烧毁。

更进一步的，一种具有升压功能的电子装置，其可包含本发明所述任一升压电路，实现对输入电压的升压功能。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的修改与改进。因此，本发明的保护范围应当以权利要求所界定的范围所界定者为准。

Claims

1.一种升压电路，其特征在于包含：

第一升压单元，具有第一输入端、第一输出端与第一控制端，该第一输入端用于接收输入电压；

第二升压单元，具有第二输入端、第二输出端与第二控制端，所述第一输出端耦接该第二输入端，该第二输出端用于输出输出电压；以及

控制单元，其包含第一控制埠用以产生控制信号至该第一控制端与该第二控制端；

2.如权利要求1所述的升压电路，其特征在于该第一升压单元包含：

第一电感，其输入端接收该输入电压；

第一二极管，其输入端耦接该第一电感的输出端；

第一开关，具有第一端、第二端与该第一控制端，该第一端耦接于该第一电感的输出端与该第一二极管的输入端之间，该第二端耦接于接地端；以及

第一电容，其耦接于该第一二极管的输出端与接地端之间；

该第二升压单元包含：

第二电感，其输入端耦接该第一电容；

第二二极管，其输入端耦接该第二电感的输出端；

第二开关，具有第三端、第四端与该第二控制端，该第三端耦接于该第二电感的输出端与该第二二极管的输入端之间，该第四端耦接于接地端；以及第二电容，其耦接于该第二二极管的输出端与接地端之间。

3.如权利要求2所述的升压电路，其特征在于该控制单元还包含第二控制埠，其同时耦接该第二端与第四端，该第一升压单元还包含第一电阻，其耦接于该第二端与该接地端之间，该第二升压单元还包含第二电阻，其耦接于该第四端与该接地端之间，当流经该第一电阻或该第二电阻的电流大于预定值时，该第二控制埠控制该第一开关或该第二开关截止。

4.如权利要求2所述的升压电路，其特征在于该第一开关与该第二开关是金氧半场效晶体管。

5.如权利要求1所述的升压电路，其特征在于该输出电压为该输入电压的7至17倍。

6.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含电流侦测单元与负载，该负载耦接该第二升压单元的第二输出端，该电流侦测单元耦接于负载与控制单元之间，该电流侦测单元侦测负载的电流状况并产生反馈信号至该控制单元，该控制信号根据该反馈信号产生。

7.如权利要求6所述的升压电路，其特征在于该负载是LED显示装置。

8.一种具有升压电路的电子装置，其特征在于包含如权利要求1至7中任意一个升压电路。