CN103095128A - 升压拓扑电路及电源升压装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种升压拓扑电路以及具有该升压拓扑电路的电源升压装置，该升压拓扑电路包括电源，以及用于对该电源进行升压的升压子电路，其中升压子电路包括第一电感和第一电子开关，该第一电感上设有与其线圈电连接的抽头，所述第一电子开关用于控制所述抽头与所述电源负极连接；所述升压拓扑电路还包括用于当所述第一电子开关关断时，控制所述抽头与所述升压子电路的输出端连接的第二电子开关。本发明由于降低了第一电子开关中开关元件的耐压特性，因此降低电了路的成本。
Description
技术领域
本发明涉及电子产品技术领域，特别涉及一种升压拓扑电路及电源升压装置。
背景技术
参照图1，图1为传统升压拓扑电路的结构示意图。现有技术中，升压拓扑电路包括电源V1、第一电感L1，第一二极管D1和第一电容C1，其中第一电感L1的一端与电源V1的正极连接，另一端与第一二极管D1的阳极连接；第一二极管D1的阴极通过第一电容C1与所述电源V1的负极连接。为了提高升压拓扑电路的升压倍数，通常在第一电感L1上设置与其线圈电连接的抽头20，该抽头20通过一第一电子开关20与所述电源V1的负极连接。但由于在第一电子开关20断开抽头20与电源V1的负极连接时，第一电感L1所产生的漏感使得抽头20上的电压较大，从而使得第一电子开关20中需要采用耐压值较高的开关元件，因此使得电路的成本较高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种升压拓扑电路，旨在降低第一电子开关中开关元件的耐压特性，从而降低电路的成本。
为了实现上述目的，本发明提供一种升压拓扑电路，该升压拓扑电路包括电源，以及用于对该电源进行升压的升压子电路，其中升压子电路包括第一电感和第一电子开关，该第一电感上设有与其线圈电连接的抽头，所述第一电子开关用于控制所述抽头与所述电源负极连接；所述升压拓扑电路还包括用于当所述第一电子开关关断时，控制所述抽头与所述升压子电路的输出端连接的第二电子开关。
优选地，所述升压子电路还包括第一电容和第一二极管，所述第一电感的一端与所述电源的正极连接，另一端与第一二极管的阳极连接；所述第一二极管的阴极为所述升压子电路的输出端，且与所述第一电容的正极连接，所述第一电容的负极与所述电源的负极连接。
优选地，所述第二电子开关包括第二电容、第二二极管、第三二极管和第二电感，其中第二电感串联在所述第一电感与第一二极管之间，该第二电感与第一电感相连的一端与所述第二二极管的阳极连接；所述第二二极管的阴极通过第二电容与所述抽头连接；所述第三二极管的阳极与第二二极管的阴极连接，阴极与所述第一二极管的阴极连接。
优选地，所述第一电子开关包括开关管、控制芯片和第一电阻，其中所述开关管分别与所述第一电阻的一端、控制芯片的控制信号输出端以及抽头连接，所述第一电阻的另一端与所述电源的负极连接；所述控制芯片通过控制开关管的导通状态控制所述第一电阻与所述抽头的连接状态。
优选地，所述开关管为场效应管，该场效应管的漏极与所述抽头连接，源极与所述第一电阻连接，栅极与所述控制芯片连接。
优选地，所述第一电子开关还包括用于对所述第一电容两端电压进行采样反馈的反馈子电路，该反馈子电路将采样获得的反馈信号输出至所述控制芯片，以供控制芯片根据该反馈信号控制所述开关管导通或断开的时间。
优选地，所述反馈子电路包括第二电阻和第三电阻，其中第二电阻的一端与所述升压子电路的输出端连接，另一端通过所述第三电阻与所述第一电容的负极连接，所述第二电阻与第三电阻连接的一端还与所述控制芯片的反馈端连接。
本发明还提供一种电源升压装置，该电源升压装置包括升压拓扑电路，该升压拓扑电路包括电源，以及用于对该电源进行升压的升压子电路，其中升压子电路包括第一电感和第一电子开关，该第一电感上设有与其线圈电连接的抽头，所述第一电子开关用于控制所述抽头与所述电源负极连接；所述升压拓扑电路还包括用于当所述第一电子开关关断时，控制所述抽头与所述升压子电路的输出端连接的第二电子开关。
本发明由于在第一电子开关关断抽头和电源的负极连接时，通过开启第二电子开关，从而使得抽头与第一二极管的阴极连接，因此可通过第一电容对第一电子开关与抽头连接的一端的电压进行嵌位，并将第一电感产生的漏感能量传递输出。因此降低了第一电子开关中开关元件的耐压特性，从而降低了电路的成本。
附图说明
图1为传统升压拓扑电路的结构示意图；
图2为本发明升压拓扑电路一实施例的结构示意图；
图3为本发明升压拓扑电路另一实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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。
参照图2，图2为本发明升压拓扑电路一实施例的结构示意图。本实施例提供的升压拓扑电路包括电源V1，以及用于对该电源V1进行升压的升压子电路，其中升压子电路包括第一电感L1和第一电子开关10，该第一电感L1上设有与其线圈电连接的抽头20，第一电子开关10用于控制抽头20与电源V1负极连接；升压拓扑电路还包括用于当第一电子开关10关断时，控制抽头20与升压子电路的输出端连接的第二电子开关30。
具体地，上述升压子电路还包括第一电容C1和第一二极管D1，第一电感L1的一端与电源V1的正极连接，另一端与第一二极管D1的阳极连接；第一二极管D1的阴极为升压子电路的输出端，且与第一电容C1的正极连接，第一电容C1的负极与电源V1的负极连接。
本实施例中，由于在第一电子开关10关断抽头20和电源V1的负极连接时，通过开启第二电子开关30，从而使得抽头20与第一二极管D1的阴极连接，因此可通过第一电容C1对第一电子开关10与抽头20连接的一端的电压进行嵌位，并将第一电感L1产生的漏感能量传递输出。因此降低了第一电子开关10中开关元件的耐压特性，从而降低了电路的成本。
参照图3，图3为本发明升压拓扑电路另一实施例的结构示意图。本实施例中，上述第二电子开关30包括第二电容C2、第二二极管D2、第三二极管D3和第二电感L2，其中第二电感L2串联在第一电感L1与第一二极管D1之间，该第二电感L2与第一电感L1相连的一端与第二二极管D2的阳极连接；第二二极管D2的阴极通过第二电容C2与抽头20连接；第三二极管D3的阳极与第二二极管D2的阴极连接，阴极与第一二极管D1的阴极连接。
上述第一电子开关10包括开关管21、控制芯片22和第一电阻R1，其中开关管21分别与第一电阻R1的一端、控制芯片22的控制信号输出端以及抽头20连接，第一电阻R1的另一端与电源V1的负极连接；控制芯片22通过控制开关管21的导通状态控制第一电阻R1与抽头20的连接状态。
工作时，当控制芯片22控制开关管21导通时，第一电阻R1与抽头20电连接，第一二极管D1的反向恢复电流通过第二电感L2后，经第一电感L1、抽头20到达开关管21，同时经第二二极管D2、第二电容C2到达开关管21。由于设置了第二电感L2，因此可使得开关管21导通时，其两端的电流将从零逐渐增大，从而减小了开关管21的导通时的损耗，同时通过第二电感L2对反向恢复电流的能量进行储存。当第一二极管D1的反向电流恢复电流结束时，第二电感L2的电流将通过第二二极管D2、第二电容C2到达开关管21，从而将第二电感L2所储存的能量转存至第二电容C2上。
当控制芯片22从控制信号输出端输出控制信号控制开关管21关断时，第一电感L1的漏感能量通过第二电容C2、第三二极管D3、第一电容C1形成的回路将第一电感L1产生的漏感能量传递输出，同时对开关管21与抽头20连接的一端的电压进行了嵌位；当第一电感L1的漏感能量以及第二电容C2在开关管21导通时所储存的能量释放完全时，第三二极管D3截止。
本发明通过将第二电感L2串接在第一二极管D1的阳极和第一电感L1之间，同时通过串联的第二二极管D2和第二电容将第二电感L2与第一电感L1连接的一端与抽头20连接，同时通过第三二极管D3将第二电容C2与第二二极管D2连接的一端与第一二极管D1的阴极连接。从而使得在开关管21开启时，由第二电感L2储存第一二极管D1的反向恢复电流的电能，并在反向恢复电流结束时将能量传递至第二电容C2；在开关管21关断时，通过第二电容C2、第三二极管D3将第一电感L1产生的漏感输出至第一电容C1的两端。因此，降低了开关管21开启的损耗。此外将第一二极管D1的反向恢复电流的电能储存，通过第二电容C2和第三二极管D3的将所储存的反向恢复电流的电能以及第一电感L1所产生的漏感输出至第一电容C1的两端，不仅将反向恢复电流的能量和漏感的能量收集利用传输至负载，同时对抽头20的电压进行嵌位，从而可降低开关管21两端的电压，因此可选择耐压值相对较小的开关管21，以降低开关管21的成本。
应当说明的是，上述开关管21可根据实际需要进行设置，本实施例中，上述开关管21优选为场效应管，该场效应管的漏极与抽头20连接，源极与第一电阻R1连接，栅极与控制芯片22连接。上述电源V1优选为+24V的直流电源。上述第一电容C1为极性电容，其正极与上述第一二极管D1的阴极连接，负极与电源V1的负极连接。
进一步地，上述第一电子开关10还包括用于对第一电容C1两端电压进行采样反馈的反馈子电路23，该反馈子电路23将采样获得的反馈信号输出至控制芯片22，以供控制芯片22根据该反馈信号控制开关管21导通或断开的时间。
本实施例中，在控制芯片22内预置有一标准输出电压，通过比较反馈信号的电压值和该标准输出电压的大小输出控制开关管21开关的脉宽调制信号的占空比，以控制开关管21的导通或关断的时间，从而调整输出电压的大小。
具体地，上述反馈子电路23包括第二电阻R2和第三电阻R3，其中第二电阻的一端与上述升压子电路的输出端（即第一二极管D1的阴极）连接，另一端通过第三电阻R3与第一电容C1的负极连接，第二电阻R2与第三电阻R3连接的一端还与控制芯片22的反馈端连接。
本发明还提供一种电源升压装置，该电源升压装置包括升压拓扑电路，该升压拓扑电路的结构和原理可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的电源升压装置采用了上述升压拓扑电路的技术方案，因此该电源升压装置具有上述升压拓扑电路所有的有益效果。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种升压拓扑电路，该升压拓扑电路包括电源，以及用于对该电源进行升压的升压子电路，其中升压子电路包括第一电感和第一电子开关，该第一电感上设有与其线圈电连接的抽头，所述第一电子开关用于控制所述抽头与所述电源负极连接；其特征在于，所述升压拓扑电路还包括用于当所述第一电子开关关断时，控制所述抽头与所述升压子电路的输出端连接的第二电子开关。
2.如权利要求1所述的升压拓扑电路，其特征在于，所述升压子电路还包括第一电容和第一二极管，所述第一电感的一端与所述电源的正极连接，另一端与第一二极管的阳极连接；所述第一二极管的阴极为所述升压子电路的输出端，且与所述第一电容的正极连接，所述第一电容的负极与所述电源的负极连接。
3.如权利要求2所述的升压拓扑电路，其特征在于，所述第二电子开关包括第二电容、第二二极管、第三二极管和第二电感，其中第二电感串联在所述第一电感与第一二极管之间，该第二电感与第一电感相连的一端与所述第二二极管的阳极连接；所述第二二极管的阴极通过第二电容与所述抽头连接；所述第三二极管的阳极与第二二极管的阴极连接，阴极与所述第一二极管的阴极连接。
4.如权利要求2或3所述的升压拓扑电路，其特征在于，所述第一电子开关包括开关管、控制芯片和第一电阻，其中所述开关管分别与所述第一电阻的一端、控制芯片的控制信号输出端以及抽头连接，所述第一电阻的另一端与所述电源的负极连接；所述控制芯片通过控制开关管的导通状态控制所述第一电阻与所述抽头的连接状态。
5.如权利要求4所述的升压拓扑电路，其特征在于，所述开关管为场效应管，该场效应管的漏极与所述抽头连接，源极与所述第一电阻连接，栅极与所述控制芯片连接。
6.如权利要求4所述的升压拓扑电路，其特征在于，所述第一电子开关还包括用于对所述第一电容两端电压进行采样反馈的反馈子电路，该反馈子电路将采样获得的反馈信号输出至所述控制芯片，以供控制芯片根据该反馈信号控制所述开关管导通或断开的时间。
7.如权利要求6所述的升压拓扑电路，其特征在于，所述反馈子电路包括第二电阻和第三电阻，其中第二电阻的一端与所述升压子电路的输出端连接，另一端通过所述第三电阻与所述第一电容的负极连接，所述第二电阻与第三电阻连接的一端还与所述控制芯片的反馈端连接。
8.一种电源升压装置，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的升压拓扑电路。
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