CN106452054A - 一种升降压dc/dc变换器及其对电路系统的升降压控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种升降压DC/DC变换器及其升降压控制方法。由若干个DC/DC模块并联构成，DC/DC模块包括输入滤波电容，接收输入滤波电容信号的采样电阻，接收采样电阻信号的升降压电路，采集升降压电路信号的整流模块，接收整流模块信号的输出采样电阻，接收输出采样电阻信号并对外输出的输出滤波电容，控制升压或降压模块的控制芯片，接收输入滤波电容信号并输出给控制芯片的输入电压采样模块，接收输入采样电阻信号并输出给控制芯片的电流采样，采集输出采样电阻信号并输出给控制芯片的输出电流采样模块，采集输出滤波电容信号并输出给控制芯片的输出电压采样模块。本发明可长时间输出大电流，布局简便，可靠性高，设计成本低。

Description

一种升降压DC/DC变换器及其对电路系统的升降压控制方法
技术领域
本发明涉及一种DC/DC变换器，尤其涉及一种将输入的直流电压升压或降压保证输出电压恒定的升降压DC/DC变换器及其对电路系统的升降压控制方法。
背景技术
升降压DC/DC变换器是一种将输入电压进行上变换或者下变换来提供恒定输出电压的装置。通常升降压DC/DC变换器运用在汽车以及智能装备中。当输入电压高于输出电压值时，通过DC/DC变换器的降压模式可以对输入电压进行下变换，从而达到目标设定值。当输入电压低于输出电压时，通过DC/DC变换器的升压模式可以对输入电压进行上变换，从而使输出电压达到所需值。现有技术中，升降压DC/DC变换器输出电流较小，即使输出较大的电流，其持续时间短，因此无法满足大功率持续输出电流的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以克服输出电流小，持续时间短的升降压DC/DC变换器，布局简单，可靠性高，设计成本低，还可以实现较长时间大电流的输出。
本发明公开了一种升降压DC/DC变换器，它由若干个DC/DC模块并联构成，所述DC/DC模块包括输入滤波电容，接收输入滤波电容信号的输入采样电阻，接收输入采样电阻信号的升压或降压电路，采集升压或降压电路信号的整流模块，接收整流模块信号的输出采样电阻，接收输出采样电阻信号并对外输出的输出滤波电容；该DC/DC模块还包括控制升压或降压电路的控制芯片，接收输入滤波电容信号并输出给控制芯片的输入电压采样模块，接收输入采样电阻信号并输出给控制芯片的输入电流采样模块，采集输出采样电阻信号并输出给控制芯片的输出电流采样模块，采集输出滤波电容信号并输出给控制芯片的输出电压采样模块。
进一步地，所述整流模块为同步整流模块，所述同步整流模块可以降低功耗以提高DC/DC转换器效率。
进一步地，所述DC/DC模块还包括温度采样模块，所述控制芯片接受温度采样模块信号，防止过温损坏DC/DC转换器。
进一步地，所述升降压DC/DC变换器还包括一个用于调节各DC/DC模块的控制芯片工作频率一致的调节电阻。
进一步地，所述升降压DC/DC变换器还包括一个用于调节各DC/DC模块的控制芯片参数使其同步启动的电容。
进一步地，所述升降压DC/DC变换器还包括一个用于调节各DC/DC模块的控制芯片反馈信号同步的并联电阻电容，使并联各个DC/DC模块中输入输出反馈信号同步。
进一步地，所述升降压DC/DC变换器还包括一个用于调节各DC/DC模块的控制芯片工作模式一致的上拉电阻。
本发明还公开一种采用前述升降压DC/DC变换器对电路系统的升降压控制方法，包括：
当输入电压低于目标输出电压值时，输入电压经并联DC/DC模块进行升压；单个DC/DC模块升压过程如下：输入滤波电容将信号传递给输入采样电阻和输入电压采样模块，输入采样电阻将信号分别传输给升压电路和输入电流采样模块，控制芯片接受来自输入电压采样模块和输入电流采样模块信号后调大占空比控制升压电路，使得电压升高，经同步整流后将信号传输给输出采样电阻，输出采样电阻将信号传输给输出电流采样模块及输出滤波电容，输出电流采样模块将信号传递给控制芯片，输出电压采样模块采集输出滤波电容输出的信号并传递给控制芯片，控制芯片接受信号并进一步判断电压值与目标输出电压值的大小；当电压值仍小于目标输出电压值，重复升压电路，直至电压达到目标输出电压值后经输出滤波电容输出；
当输入电压高于目标输出电压值时，输入电压经并联DC/DC模块进行升压；单个DC/DC模块降压过程如下：输入滤波电容将信号传递给输入采样电阻和输入电压采样模块，输入采样电阻将信号分别传输给降压电路和输入电流采样模块，控制芯片接受来自输入电压采样模块和输入电流采样模块信号后调小占空比控制升压电路，使得电压降低，经同步整流后将信号传输给输出采样电阻，输出采样电阻将信号传输给输出电流采样模块及输出滤波电容，输出电流采样模块将信号传递给控制芯片，输出电压采样模块采集输出滤波电容输出的信号并传递给控制芯片，控制芯片接受信号并进一步判断电压值与目标输出电压值的大小；当电压值仍大于目标输出电压值，重复将压电路，直至电压达到目标输出电压值后经输出滤波电容输出；
升降压DC/DC变换器通过调节调节电阻阻值来调节控制芯片工作频率，使并联各个DC/DC模块之间工作频率一致；
升降压DC/DC变换器通过调节电容容值来设置启动输出延时时间，来调节并联各个DC/DC模块中的控制芯片参数，从而达到同步启动；
升降压DC/DC变换器通过设置并联电阻电容参数，来调节并联各个DC/DC模块中的控制芯片反馈信号，从而控制并联各个DC/DC模块中输入输出反馈信号同步；
升降压DC/DC变换器通过设置上拉电阻达到高电平，使并联各个DC/DC模块工作模式一致。
输入电流采样模块或输入电压采样模块检测到输入电流、电压过高或者输入电压过低，或者控制芯片检测到输出电流、电压过高时，控制芯片截断输出电压；
控制芯片收到温度采样模块信号进行判断，若温度过高时，控制芯片截断输出电压。
本发明的升降压DC/DC变换器，布局简单，设计成本低，可以保证长时间大电流输出，其控制过程可靠性高。
附图说明
图1为本发明的升降压DC/DC变换器的结构示意图；
图2为本发明的DC/DC变换器实现信号同步的简化示意图。
其中1-主DC/DC模块；2-从DC/DC模块；3-调节电阻；4-电容；5-并联电阻电容；6-上拉电阻。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地阐述本发明的内容。本发明的实施并不限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通或改变都应在本发明的保护范围内。
实施例1
本实施例列举由两个DC/DC模块并联构成的升降压DC/DC变换器，如图1所示，并称呼其中一个DC/DC模块为主DC/DC模块1，另一个DC/DC模块为从DC/DC模块2，该DC/DC变换器还设置均衡处理，使主从DC/DC模块1,2之间的信号同步。
单个升降压DC/DC模块1,2，它包括输入滤波电容，接收输入滤波电容信号的输入采样电阻，接收输入采样电阻信号的升压或降压电路，采集升压或降压电路信号的整流模块，本实施例中采用同步整流模块，从而降低功耗以提高DC/DC模块1,2转换器效率；接收整流模块信号的输出采样电阻，接收输出采样电阻信号并对外输出的输出滤波电容；该DC/DC模块1,2还包括控制升压或降压电路的控制芯片，接收输入滤波电容信号并输出给控制芯片的输入电压采样模块，接收输入采样电阻信号并输出给控制芯片的输入电流采样模块，采集输出采样电阻信号并输出给控制芯片的输出电流采样模块，采集输出滤波电容信号并输出给控制芯片的输出电压采样模块；该DC/DC模块1,2还包括温度采样模块，控制芯片接收温度采样模块信号输入，防止过温损坏DC/DC变换器，用于过温保护。
该升降压DC/DC变换器对电路系统的升降压控制方法，包括：
当输入电压低于目标输出电压值时，输入电压经并联两个主从DC/DC模块1,2进行升压；单个DC/DC模块升压过程如下：输入滤波电容将信号传递给输入采样电阻和输入电压采样模块，输入采样电阻将信号分别传输给升压电路和输入电流采样模块，控制芯片接受来自输入电压采样模块和输入电流采样模块信号后调大占空比控制升压电路，使得电压升高，信号经同步整流模块进行同步整流后传输给输出采样电阻，输出采样电阻将信号传输给输出电流采样模块及输出滤波电容，输出电流采样模块将信号传递给控制芯片，输出电压采样模块采集输出滤波电容输出的信号并传递给控制芯片，控制芯片接受信号并进一步判断电压值与目标输出电压值的大小；当电压值仍小于目标输出电压值，重复升压电路，直至电压达到目标输出电压值后经输出滤波电容输出。
当输入电压高于目标输出电压值时，输入电压经并联两个主从DC/DC模块1,2进行升压；单个DC/DC模块降压过程如下：输入滤波电容将信号传递给输入采样电阻和输入电压采样模块，输入采样电阻将信号分别传输给降压电路和输入电流采样模块，控制芯片接受来自输入电压采样模块和输入电流采样模块信号后调小占空比控制升压电路，使得电压降低，信号经同步整流模块同步整流后传输给输出采样电阻，输出采样电阻将信号传输给输出电流采样模块及输出滤波电容，输出电流采样模块将信号传递给控制芯片，输出电压采样模块采集输出滤波电容输出的信号并传递给控制芯片，控制芯片接收信号并进一步判断电压值与目标输出电压值的大小；当电压值仍大于目标输出电压值，重复降压电路，直至电压达到目标输出电压值后经输出滤波电容输出。
如图2所示，为了保证并联主从DC/DC模块1,2之间工作频率一致，该升降压DC/DC变换器还设置有一个调节电阻3，通过调节该调节电阻3阻值来调节并联两个主从DC/DC模块1，2的主从控制芯片工作频率；为了使并联两个主从DC/DC模块1，2同步启动，该升降压DC/DC变换器还设置有一个电容4，通过调节电容4容值设置启动输出延时时间，从而调节并联两个主从DC/DC模块1，2中主从控制芯片参数，以达到启动同步；为了控制并联两个主从DC/DC模块1,2中输入输出反馈信号同步，该升降压DC/DC变换器还设置有一个并联电阻电容5，通过设置并联电阻电容5参数，来调节并联两个主从DC/DC模块1，2中的主从控制芯片反馈信号，实现输入输出反馈信号同步；为了保证并联两个主从DC/DC模块1，2工作模式一致，该升降压DC/DC变换器还设置有一个上拉电阻6，通过调节上拉电阻6的电阻值达到高电平，实现并联两个主从DC/DC模块1，2之间工作模式一致。
此外，对于并联两个主从DC/DC模块1,2之间出现异常情况，如输入电流采样模块或输入电压采样模块检测到输入电流、电压过高或者输入电压过低，或者主从控制芯片检测到输出电流、电压过高时，主从控制芯片截断输出电压，以防止过流、过压或者欠压对DC/DC模块1,2造成损坏；
主从控制芯片收到温度采样模块信号后进行判断，若温度过高时，主从控制芯片截断输出电压，防止过温损坏主从控制芯片。

Claims (9)

1.一种升降压DC/DC变换器，其特征在于：它由若干个DC/DC模块并联构成，所述DC/DC模块包括输入滤波电容，接收输入滤波电容信号的输入采样电阻，接收输入采样电阻信号的升压或降压电路，采集升压或降压电路信号的整流模块，接收整流模块信号的输出采样电阻，接收输出采样电阻信号并对外输出的输出滤波电容；该DC/DC模块还包括控制升压或降压电路的控制芯片，接收输入滤波电容信号并输出给控制芯片的输入电压采样模块，接收输入采样电阻信号并输出给控制芯片的输入电流采样模块，采集输出采样电阻信号并输出给控制芯片的输出电流采样模块，采集输出滤波电容信号并输出给控制芯片的输出电压采样模块。
2.根据权利要求1所述升降压DC/DC变换器，其特征在于：所述整流模块为同步整流模块。
3.根据权利要求1所述升降压DC/DC变换器，其特征在于：所述DC/DC模块还包括温度采样模块，控制芯片接收该温度采样模块信号。
4.根据权利要求1所述升降压DC/DC变换器，其特征在于：该变换器还包括一个用于调节各DC/DC模块的控制芯片工作频率一致的调节电阻。
5.根据权利要求1所述升降压DC/DC变换器，其特征在于：该变换器还包括一个用于调节各DC/DC模块的控制芯片参数使其同步启动的电容。
6.根据权利要求1所述升降压DC/DC变换器，其特征在于：该变换器还包括一个用于调节各DC/DC模块的控制芯片反馈信号同步的并联电阻电容。
7.根据权利要求1所述升降压DC/DC变换器，其特征在于：该变换器还包括一个用于调节各DC/DC模块的控制芯片工作模式一致的上拉电阻。
8.一种权利要求1-7任意一项权利要求所述的升降压DC/DC变换器对电路系统的升降压控制方法，其特征在于：
当输入电压低于目标输出电压值时，输入电压经并联DC/DC模块进行升压；单个DC/DC模块升压过程如下：输入滤波电容将信号传递给输入采样电阻和输入电压采样模块，输入采样电阻将信号分别传输给升压电路和输入电流采样模块，控制芯片接受来自输入电压采样模块和输入电流采样模块信号后调大占空比控制升压电路，使得电压升高，经同步整流后将信号传输给输出采样电阻，输出采样电阻将信号传输给输出电流采样模块及输出滤波电容，输出电流采样模块将信号传递给控制芯片，输出电压采样模块采集输出滤波电容输出的信号并传递给控制芯片，控制芯片接受信号并进一步判断电压值与目标输出电压值的大小；当电压值仍小于目标输出电压值，重复升压电路，直至电压达到目标输出电压值后经输出滤波电容输出；
当输入电压高于目标输出电压值时，输入电压经并联DC/DC模块进行升压；单个DC/DC模块降压过程如下：输入滤波电容将信号传递给输入采样电阻和输入电压采样模块，输入采样电阻将信号分别传输给降压电路和输入电流采样模块，控制芯片接受来自输入电压采样模块和输入电流采样模块信号后调小占空比控制升压电路，使得电压降低，经同步整流后将信号传输给输出采样电阻，输出采样电阻将信号传输给输出电流采样模块及输出滤波电容，输出电流采样模块将信号传递给控制芯片，输出电压采样模块采集输出滤波电容输出的信号并传递给控制芯片，控制芯片接受信号并进一步判断电压值与目标输出电压值的大小；当电压值仍大于目标输出电压值，重复将压电路，直至电压达到目标输出电压值后经输出滤波电容输出；
输入电流采样模块或输入电压采样模块检测到输入电流、电压过高或者输入电压过低，或者控制芯片检测到输出电流、电压过高时，控制芯片截断输出电压；
控制芯片收到温度采样模块信号进行判断，若温度过高时，控制芯片截断输出电压。
9.根据权利要求8所述升降压DC/DC变换器对电路系统的升降压控制方法，其特征在于：
该升降压DC/DC变换器通过调节调节电阻的阻值来调节控制芯片工作频率，使并联各个DC/DC模块之间工作频率一致；
该升降压DC/DC变换器通过调节电容容值设置启动输出延时时间，来调节并联各个DC/DC模块中的控制芯片参数，从而达到同步启动；
该升降压DC/DC变换器通过设置并联电阻电容参数，来调节并联各个DC/DC模块中的控制芯片反馈信号，从而控制并联各个DC/DC模块中输入输出反馈信号同步；
该升降压DC/DC变换器通过调节上拉电阻的阻值来达到高电平，使并联各个DC/DC模块工作模式一致。
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