CN103187867A - 直流升压电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种直流升压电路，包括方波发生器、反相器F1、电感L1、二极管D1、电容C1以及误差检测模块，方波发生器的输出端与地之间依次串接反相器F1、二极管D1以及电容C1，反相器F1的输入端连接方波发生器的输出端，反相器F1的输出端连接二极管D1的阳极；反相器F1的输出端还通过电感L1连接至直流电源；电容C1与二极管D1阴极连接的一端作为直流升压电路的电压输出端，且电压输出端与方波发生器的输出端之间连接用于检测输出电压误差的误差检测模块，当电压输出端的电压高于第一预设电压时，所述误差检测模块输出低电平至反相器F1的输入端，当输出电压低于第二预设电压时，所述误差检测模块输出高电平至反相器F1的输入端。该直流升压电路具有较低的成本。
Description
【技术领域】
本发明涉及直流变换电路，尤其是涉及一种直流升压电路。
【背景技术】
为了电路设计的小型化，使用较少的电池能源模块为电路供电，但却不能满足驱动负载电压的要求，所以需要增加升压电路将有限的电压升为需要的电压，例如一般的应用是将5V升为12V。
传统的解决方案都是应用某一款专用的升压芯片及其辅助电路，成本相对较高。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种低成本的直流升压电路。
一种直流升压电路，包括用于产生方波信号的方波发生器、反相器F1、电感L1、二极管D1、电容C1以及误差检测模块，其中：所述方波发生器的输出端与地之间依次串接反相器F1、二极管D1以及电容C1，所述反相器F1的输入端连接方波发生器的输出端，所述反相器F1的输出端连接二极管D1的阳极；所述反相器F1的输出端还通过电感L1连接至直流电源；所述电容C1与二极管D1阴极连接的一端作为所述直流升压电路的电压输出端，且所述电压输出端与方波发生器的输出端之间连接所述用于检测输出电压误差的误差检测模块，当电压输出端的电压高于第一预设电压时，所述误差检测模块输出低电平至反相器F1的输入端，当输出电压低于第二预设电压时，所述误差检测模块输出高电平至反相器F1的输入端，所述第一预设电压大于或等于第二预设电压。
优选地，所述方波发生器包括采用双电源供电的运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电容C2，其中：所述电阻R1连接在运算放大器U1的反相输入端与输出端之间，所述运算放大器U1的反相输入端还通过电容C2接地；所述电阻R2连接在运算放大器U1的同相输入端与输出端之间，所述运算放大器U1的同相输入端还通过电阻R3接地。
优选地，所述运算放大器U1的输出端还连接二极管D2，且所述二极管D2的阳极与所述运算放大器U1的输出端连接。
优选地，所述误差检测模块包括电阻R4、电阻R5以及反相器F2，其中：所述电阻R4和电阻R5串接在所述直流升压电路的电压输出端与地之间；所述反相器F2的输入端连接电阻R4和电阻R5的公共端，所述反相器F2的输出端连接所述反相器F1的输入端。
优选地，所述反相器F1至少还并联一个以上的反相器。
优选地，所述电感L1与直流电源连接的一端通过电容C3接地。
优选地，所述直流电源的电压为5V，所述第一预设电压和第二预设电压均为12V。
优选地，所述直流电源的电压为5V，所述第一预设电压为12.5V，所述第二预设电压为11.5V
上述直流升压电路采用较少的元器件和方波发生器等常见电路，相比传统的利用专门的直流升压芯片的电路，具有较低的成本。
【附图说明】
图1为一实施例的直流升压电路图；
图2为另一优选实施例的直流升压电路图。
【具体实施方式】
以下结合附图进行进一步说明。
如图1所示，为一实施例的直流升压电路。包括用于产生方波信号的方波发生器100、反相器F1、二极管D1、电感L1、电容C1以及误差检测模块200。
方波发生器100的输出端与地之间依次串接反相器F1、二极管D1以及电容C1。反相器F1的输入端连接方波发生器100的输出端，反相器F1的输出端连接二极管D1的阳极。反相器F1的输出端还通过电感L1连接至直流电源VCC。
电容C1与二极管D1阴极连接的一端作为本实施例直流升压电路的电压输出端，输出升压后得到的电压。该电压输出端与方波发生器100的输出端之间连接所述用于检测输出电压误差的误差检测模块200。
当电压输出端的电压高于第一预设电压时，误差检测模块200输出低电平至反相器F1的输入端，当电压输出端的电压低于第二预设电压时，误差检测模块200输出高电平至反相器F1的输入端。其中第一预设电压大于或等于第二预设电压。
本实施例的直流升压原理如下：
方波发生器100发出持续的方波信号，表现为周期交替的高电平和低电平。在高电平时段内，高电平从反相器F1的输入端输入，经反相器F1反相处理为低电平，此时电感L1两端具有压差，电流通过电感L1储能。在低电平时段内，低电平从反相器F1的输入端输入，经反相器F1反相处理为高电平，此时电感L1的电流切断，电感L1两端具有一定的电压，该电压与直流电源VCC的电压叠加使二极管D1导通并对电容C1充电。当再次进入高电平时段时，电容C1上的电压即为输出电压。由于反相器F1的输出端变为低电平，此时电感L1再次储能。
在电感L1反复的储能和输出能量的过程中，L1的能量逐渐增加，从而能够提供的电压也逐渐变大，与直流电源VCC叠加后的输出电压也逐渐变大。
当误差检测模块200检测到电压超过预期输出电压时，输出低电平至反相器F1的输入端，此时不管方波发生器100的输入端输入高电平还是低电平，反相器F1输出端输出高电位，电感L1持续输出能量，所以电压输出端的电压不再升高。
当电压输出端的电压回落到预期电压以下后，误差检测模块200输出高电平，电路正常工作，电感L1再次进入反复的储能和输出能量的过程。
因此，输出电压能够较稳定地处于预期的值。
在优选的实施例中，参考图2，方波发生器100包括采用双电源供电的运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电容C2。其中，电阻R1连接在运算放大器U1的反相输入端与输出端之间，运算放大器U1的反相输入端还通过电容C2接地。电阻R2连接在运算放大器U1的同相输入端与输出端之间，运算放大器U1的同相输入端还通过电阻R3接地。运算放大器U1的输出端即为方波发生器100的输出端。
本实施例的方波发生器100产生方波信号的原理如下：
接通电源后，由于电容C2两端的电压不能突变，运算放大器U1的反向输入端瞬间为零电位，运算放大器U1输出接近于正电源正饱和电压，电阻R3上产生压降。运算放大器U1输出的正饱和电压经电阻R1对电容C2充电，电容C2两端的电压不断升高，当电容C2上的电压高于电阻R3上的电压时，运算放大器U1输出为负饱和电压。此时，电阻R3产生反向压降，电容C2经电阻R1放电，当电容C2上的电压放电到低于R3上的电压时，运算放大器U1再次输出正饱和电压。上述过程不断重复，便形成了振动，输出方波信号。方波发生器100还可以采用习知的其他形式，方波频率和电压根据需要调整成本实施例所要求的即可。本实施例优选的方波信号的频率为1kHz，采用高电平为3.6V、低电平为0V的TTL电平。方波信号的频率还可通过改变电容C2来调节。
进一步地，运算放大器U1的输出端还连接二极管D2，且二极管D2的阳极与运算放大器U1的输出端连接。二极管D2可以将来自外部的信号隔离，防止因为运算放大器U1的输出端输入干扰信号，影响方波的产生。
在优选的实施例中，误差检测模块200包括电阻R4、电阻R5以及反相器F2。电阻R4和电阻R5串接在电压输出端与地之间，反相器F2的输入端连接电阻R4和电阻R5的公共端，反相器F2的输出端连接反相器F1的输入端。
电阻R4和电阻R5串接在电压输出端与地之间形成分压采样的电路结构，电压输出端输出的电压经分压采样后，即电阻R5上的电压输入反相器F2。经过调整R4和R5的比例，使得在电压输出端输出预期电压时，R4上获得的电压正好超过反相器F2高低电位的阈值电压，在反相器F2的输入端输入高电位，从而反相器F2的输出端输出低电位。除本实施例提供的电路外，还可以采用其他电路监测电压输出端的电压。
进一步地，反相器F1至少还并联一个以上的反相器。并联多个反相器可以获得较大的输出电流。
进一步地，电感L1与直流电源连接的一端通过电容C3接地。对5V电源滤波，稳定该电源输入。
本实施例的电路用于5V到12V的升压。上述的第一预设电压和第二预设电压均为12V。或者第一预设电压为12.5V，第二预设电压为11.5V。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种直流升压电路，包括用于产生方波信号的方波发生器、反相器F1、电感L1、二极管D1、电容C1以及误差检测模块，其中：
所述方波发生器的输出端与地之间依次串接反相器F1、二极管D1以及电容C1，所述反相器F1的输入端连接方波发生器的输出端，所述反相器F1的输出端连接二极管D1的阳极；
所述反相器F1的输出端还通过电感L1连接至直流电源；
所述电容C1与二极管D1阴极连接的一端作为所述直流升压电路的电压输出端，且所述电压输出端与方波发生器的输出端之间连接所述用于检测输出电压误差的误差检测模块，当电压输出端的电压高于第一预设电压时，所述误差检测模块输出低电平至反相器F1的输入端，当输出电压低于第二预设电压时，所述误差检测模块输出高电平至反相器F1的输入端，所述第一预设电压大于或等于第二预设电压。
2.如权利要求1所述的直流升压电路，其特征在于，所述方波发生器包括采用双电源供电的运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电容C2，其中：
所述电阻R1连接在运算放大器U1的反相输入端与输出端之间，所述运算放大器U1的反相输入端还通过电容C2接地；
所述电阻R2连接在运算放大器U1的同相输入端与输出端之间，所述运算放大器U1的同相输入端还通过电阻R3接地。
3.如权利要求2所述的直流升压电路，其特征在于，所述运算放大器U1的输出端还连接二极管D2，且所述二极管D2的阳极与所述运算放大器U1的输出端连接。
4.如权利要求1所述的直流升压电路，其特征在于，所述误差检测模块包括电阻R4、电阻R5以及反相器F2，其中：
所述电阻R4和电阻R5串接在所述直流升压电路的电压输出端与地之间；
所述反相器F2的输入端连接电阻R4和电阻R5的公共端，所述反相器F2的输出端连接所述反相器F1的输入端。
5.如权利要求1所述的直流升压电路，其特征在于，所述反相器F1至少还并联一个以上的反相器。
6.如权利要求1所述的直流升压电路，其特征在于，所述电感L1与直流电源连接的一端通过电容C3接地。
7.如权利要求1所述的直流升压电路，其特征在于，所述直流电源的电压为5V，所述第一预设电压和第二预设电压均为12V。
8.如权利要求1所述的直流升压电路，其特征在于，所述直流电源的电压为5V，所述第一预设电压为12.5V，所述第二预设电压为11.5V。
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