CN107370376A - 一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的电路及方法，包括：电压比较器、第一低压差线性稳压电路、第二低压差线性稳压电路；电压比较器的阳极端接输入电压、阴极接输出电压，电压比较器的输出端接第一低压差线性稳压电路的第一端以及第二低压差线性稳压电路的第一端；第一低压差线性稳压电路的第二端接输入电压，第三端接电源电压；第二低压差线性稳压电路的第二端接电源电压，第三端接输出电压。通过该电路，当VIN和VOUT只有任意一个电源电压有电时，系统都能够正常上电工作；当VIN和VOUT电源电压都有效时，系统能够自动选择电压较低的电源来进行供电，以减少系统在供电路径上的损耗。

Description

一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的电路及方法
技术领域
本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的电路及方法。
背景技术
近年来，随着电源应用技术的发展，升降压式变换电路BUCK-BOOST的应用也越来越广泛。传统的BUCK-BOOST通常固定以输入电压作为芯片驱动的供电电源，或者使用输入、输出电压较高的电源作为芯片驱动的供电电源，如图1所示为固定使用BUCK-BOOST的输入电压作为芯片驱动的唯一供电电源。图1所示的供电方式只适用于单方向工作的BUCK-BOOST，无法应用到可双向工作的BUCK-BOOST。并且到VIN电压很高，VIN与VCC压差很大的时候，该低压差线性稳压器LDO效率很低，损耗会很大，不仅会导致芯片发热增大，而且还会导致BUCK-BOOST整体方案的效率偏低。
所以在现有技术中还提供了如图2所示的BUCK-BOOST供电电路，图2所示的BUCK-BOOST供电电路会自动选择BUCK-BOOST的VIN和VOUT电压较高的电源作为芯片驱动的供电电源。这种供电方式适用于单方向工作的BUCK-BOOST，也适用于可双向工作的BUCK-BOOST。但是当VIN电压或者VOUT电压很高，VIN或VOUT与VCC压差很大的时候，该LDO效率很低，损耗会很大，不仅会导致芯片发热增大，而且还会导致BUCK-BOOST整体方案的效率偏低。
发明内容
本发明实施例提供了一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的电路及方法，用以解决现有技术中LDO效率很低，损耗会很大，不仅会导致芯片发热增大，而且还会导致BUCK-BOOST整体方案的效率偏低的问题。
其具体的技术方案如下：
一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的电路，其特征在于，包括：电压比较器、第一低压差线性稳压电路、第二低压差线性稳压电路；
所述电压比较器的阳极端接输入电压、阴极接输出电压，所述电压比较器的输出端接第一低压差线性稳压电路的第一端以及第二低压差线性稳压电路的第一端；
所述第一低压差线性稳压电路的第二端接输入电压，第三端接电源电压；
所述第二低压差线性稳压电路的第二端接电源电压，第三端接输出电压。
可选的，所述第一低压差线性稳压电路包括：
第一芯片，所述第一芯片输入端作为所述第一低压差线性稳压器电路的第一端；
第一低压差线性稳压器，所述第一低压差线性稳压器的一输入端作为所述第一低压差线性稳压电路的第二端，所述第一低压差线性稳压器的另一输入端与所述第一芯片的输入端连接，所述第一低压差线性稳压器的输出端作为所述第一低压差线性稳压电路的第三端。
可选的，所述第二低压差线性稳压电路包括：
第二芯片，所述第二芯片输入端作为所述第二低压差线性稳压器电路的第一端；
第二低压差线性稳压器，所述第二低压差线性稳压器的一输入端作为所述第二低压差线性稳压电路的第二端，所述第二低压差线性稳压器的另一输入端与所述第二芯片的输入端连接，所述第二低压差线性稳压器的输出端作为所述第二低压差线性稳压电路的第三端。
可选的，所述第一低压差线性稳压电路还包括：
第一二极管，所述第一二极管的正极接所述第一低压差线性稳压电路的第二端，负极接所述第一低压差线性稳压器。
可选的，所述第二低压差线性稳压电路，还包括：
第二二极管，所述第二二极管的正极接所述第二低压差线性稳压电路的第二端，负极接所述第二低压差线性稳压器。
一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的方法，包括：
检测当前输入电压是否高于输出电压；
若输入电压高于输出电压，则判定第一低压差线性稳压电路的输出电压是否大于第二低压差线性稳压电路的输出电压；
若大于，则电源电压由输入电压通过第一低压差线性稳压电路提供；
若小于，则电源电压由输出电压通过第二低压差线性稳压电路提供。
可选的，所述判定第一低压差线性稳压电路的输出电压是否大于第二低压差线性稳压电路的输出电压，包括：
将所述第一低压差线性稳压电路中的第一低压差线性稳压器的输出电压设置为SET1；
将所述第二低压差线性稳压电路中的第二低压差线性稳压器的输出电压设置为SET2；
判定第一低压差线性稳压电路的输出电压是否大于第二低压差线性稳压电路的输出电压。
可选的，所述方法还包括：
若输入电压低于输出电压，则将第一低压差线性稳压器的输出电压设置为SET2；
将第二低压差线性稳压器的输出电压设置为SET1；
若输入电压维持所述第一低压差线性稳压器的输出电压大于所述第二低压差线性稳压器的输出电压，则电源电压由输入电压通过第一低压差线性稳压电路提供；
若输入电压未维持所述第一低压差线性稳压器的输出电压大于所述第二低压差线性稳压器的输出电压，则电源电压由输出电压通过第二低压差线性稳压电路提供。
通过本发明实施例所提供的电路，当VIN和VOUT只有任意一个电源电压有电时，系统都能够正常上电工作；当VIN和VOUT电源电压都有效时，系统能够自动选择电压较低的电源来进行供电，以减少系统在供电路径上的损耗，提高BUCK-BOOST整体方案的效率，减小芯片的发热。
附图说明
图1为现有BUCK-BOOST供电电路之一；
图2为现有BUCK-BOOST供电电路之二；
图3为本发明实施例中一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的电路的电路结构示意图之一；
图4为本发明实施例中一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的电路的电路结构示意图之二；
图5为本发明实施例中一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的电路的电路结构示意图之三；
图6为本发明实施例中一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的方法的流程图。
具体实施方式
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解，本发明实施例以及实施例中的具体技术特征只是对本发明技术方案的说明，而不是限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的具体技术特征可以相互组合。
如图3所示为本发明实施例中一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的电路的电路结构示意图，该电路包括：电压比较器301、第一低压差线性稳压电路302、第二低压差线性稳压电路303。
电压比较器301的阳极端接输入电压VIN、阴极接输出电压VOUT，电压比较器301的输出端接第一低压差线性稳压电路302的第一端a以及第二低压差线性稳压电路303的第一端a1；
第一低压差线性稳压电路302的第二端b接输入电压VIN，第三端c接电源电压VCC；
第二低压差线性稳压电路302的第二端b1接电源电压VCC，第三c1端接输出电压VOUT。
进一步，在本发明实施例中，如图4所示，该第一低压差线性稳压电路302还包括：
第一芯片401，第一芯片401输入端作为第一低压差线性稳压器电路302的第一端a；
第一低压差线性稳压器402，第一低压差线性稳压器402的一输入端作为第一低压差线性稳压电路402的第二端b，第一低压差线性稳压器402的另一输入端与第一芯片401的输入端连接，第一低压差线性稳压器402的输出端作为第一低压差线性稳压电路302的第三端c。
进一步，在本发明实施例中，该第二低压差线性稳压电路303还包括：
第二芯片403，第二芯片403输入端作为第二低压差线性稳压器电路303的第一端a1；
第二低压差线性稳压器404，第二低压差线性稳压器404的一输入端作为第二低压差线性稳压电路303的第二端b1，第二低压差线性稳压器404的另一输入端与第二芯片403的输入端连接，第二低压差线性稳压器404的输出端作为第二低压差线性稳压电路303的第三端c1。
基于上述的电路结构，该电路结构的原理如下：
首先，电压比较器301主要是比较VIN和VOUT的电压，当VIN电压高于VOUT电压时，电压比较器301的输出端输出SEL信号为1；当VIN电压低于VOUT电压时，输出SEL信号为0。
第一低压差线性稳压电路302以VIN作为输入电压，VCC作为输出电压，并且在第一低压差线性稳压电路302中第一芯片401具有VSET1和VSET2，VSET1和VSET2用于设置第一低压差线性稳压器402的输出电压，VSET2设置第一低压差线性稳压器402输出电压低于VSET2设置的第一低压差线性稳压器402输出电压。
第二低压差线性稳压电路303以VOUT作为输入电压，VCC作为输出电压，并且在第二低压差线性稳压电路303中第二芯片403具有VSET1和VSET2，VSET1和VSET2用于设置第二低压差线性稳压器303的输出电压，VSET1设置的LDO2输出电压低于VSET2设置的第二低压差线性稳压器404输出电压。VSET1设置的第一低压差线性稳压器402和第二低压差线性稳压器404的输出电压是一样的，VSET2设置的第一低压差线性稳压器402和第二低压差线性稳压器404的输出电压也是一样的。第一低压差线性稳压器402和第二低压差线性稳压器404的输出是连在一起的。
系统工作时，当VIN电压高于VOUT电压，SEL信号为1。此时第一低压差线性稳压器402的输出电压按照SET1进行设置，第二低压差线性稳压器404的输出电压按照SET2设置，所以第一低压差线性稳压器402的设定输出电压低于第二低压差线性稳压器404的设定输出电压。若VOUT电压足以维持第二低压差线性稳压器404的输出电压大于第一低压差线性稳压器402的输出电压，则第一低压差线性稳压器402输出实际处于过压状态，那么VCC的供电实际是由VOUT经过第二低压差线性稳压器404提供的；若VOUT电压不足以维持第二低压差线性稳压器404的输出电压大于第一低压差线性稳压器402的输出电压，那么VCC的供电实际是由VIN经过第一低压差线性稳压器402提供的。
系统工作时，当VIN电压低于VOUT电压，SEL信号为0。此时第一低压差线性稳压器402的输出电压按照SET2进行设置，第二低压差线性稳压器404的输出电压按照SET1设置，所以第一低压差线性稳压器402的设定输出电压高于第二低压差线性稳压器404的设定输出电压。若VIN电压足以维持第一低压差线性稳压器402的输出电压大于第二低压差线性稳压器404的输出电压，则第二低压差线性稳压器404输出实际处于过压状态，那么VCC的供电实际是由VIN经过第一低压差线性稳压器402提供的；若VIN电压不足以维持第一低压差线性稳压器402的输出电压大于第二低压差线性稳压器404的输出电压，那么VCC的供电实际是由VOUT经过第二低压差线性稳压器404提供的。
通过本发明实施例所提供的电路，当VIN和VOUT只有任意一个电源电压有电时，系统都能够正常上电工作；当VIN和VOUT电源电压都有效时，系统能够自动选择电压较低的电源来进行供电，以减少系统在供电路径上的损耗，提高BUCK-BOOST整体方案的效率，减小芯片的发热。
进一步，在本发明实施例中，如图5所示，该电路还可以包括：
第一二极管501，第一二极管501的正极接第一低压差线性稳压电路302的第二端b，负极接第一低压差线性稳压器402。
第二二极管502，第二二极管502的正极接第二低压差线性稳压电路303的第二端b1，负极接第二低压差线性稳压器404。
第一二极管501的作用是当VCC高于VOUT时，防止VCC反漏电到VOUT。同理，第二二极管502的作用是当VCC高于VOUT时，防止VCC反漏电到VOUT，从而对电路进行有效的保护。
另外，本发明实施例中还提供了一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的方法，需要说明的是，该方法应用到上述的电路结构中，如图6所示为该方法的流程图，包括：
S601，检测当前输入电压是否高于输出电压；
若是，则执行S602；若否，则执行S605。
S602，若输入电压高于输出电压，则判定第一低压差线性稳压电路的输出电压是否大于第二低压差线性稳压电路的输出电压；
具体来讲，将所述第一低压差线性稳压电路中的第一低压差线性稳压器的输出电压设置为SET1；将所述第二低压差线性稳压电路中的第二低压差线性稳压器的输出电压设置为SET2；判定第一低压差线性稳压电路的输出电压是否大于第二低压差线性稳压电路的输出电压。
若是，则执行S603，若否，则执行S604。
S603，电源电压由输入电压通过第一低压差线性稳压电路提供；
S604，电源电压由输出电压通过第二低压差线性稳压电路提供。
S605，将第一低压差线性稳压器的输出电压设置为SET2；将第二低压差线性稳压器的输出电压设置为SET1；若输入电压维持所述第一低压差线性稳压器的输出电压大于所述第二低压差线性稳压器的输出电压，则电源电压由输入电压通过第一低压差线性稳压电路提供；若输入电压未维持所述第一低压差线性稳压器的输出电压大于所述第二低压差线性稳压器的输出电压，则电源电压由输出电压通过第二低压差线性稳压电路提供。
举例来说，该方法应用到图5所示电路结构中，系统工作时，当VIN电压高于VOUT电压，SEL信号为1。此时第一低压差线性稳压器LDO1的输出电压按照SET1进行设置，第二低压差线性稳压器LDO2的输出电压按照SET2设置，所以LDO1的设定输出电压低于LDO2的设定输出电压。若VOUT电压足以维持LDO2的输出电压大于LDO1的输出电压，则LDO1输出实际处于过压状态，那么VCC的供电实际是由VOUT经过LDO2提供的；若VOUT电压不足以维持LDO2的输出电压大于LDO1的输出电压，那么VCC的供电实际是由VIN经过LDO1提供的。
当VIN电压低于VOUT电压，SEL信号为0。此时LDO1的输出电压按照SET2进行设置，LDO2的输出电压按照SET1设置，所以LDO1的设定输出电压高于LDO2的设定输出电压。若VIN电压足以维持LDO1的输出电压大于LDO2的输出电压，则LDO2输出实际处于过压状态，那么VCC的供电实际是由VIN经过LDO1提供的；若VIN电压不足以维持LDO1的输出电压大于LDO2的输出电压，那么VCC的供电实际是由VOUT经过LDO2提供的。
通过本发明实施例所提供的方法，当VIN和VOUT只有任意一个电源电压有电时，系统都能够正常上电工作；当VIN和VOUT电源电压都有效时，系统能够自动选择电压较低的电源来进行供电，以减少系统在供电路径上的损耗，提高BUCK-BOOST整体方案的效率，减小芯片的发热。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的电路，其特征在于，包括：电压比较器、第一低压差线性稳压电路、第二低压差线性稳压电路；
所述电压比较器的阳极端接输入电压、阴极接输出电压，所述电压比较器的输出端接第一低压差线性稳压电路的第一端以及第二低压差线性稳压电路的第一端；
所述第一低压差线性稳压电路的第二端接输入电压，第三端接电源电压；
所述第二低压差线性稳压电路的第二端接电源电压，第三端接输出电压。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一低压差线性稳压电路包括：
第一芯片，所述第一芯片输入端作为所述第一低压差线性稳压器电路的第一端；
第一低压差线性稳压器，所述第一低压差线性稳压器的一输入端作为所述第一低压差线性稳压电路的第二端，所述第一低压差线性稳压器的另一输入端与所述第一芯片的输入端连接，所述第一低压差线性稳压器的输出端作为所述第一低压差线性稳压电路的第三端。
3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二低压差线性稳压电路包括：
第二芯片，所述第二芯片输入端作为所述第二低压差线性稳压器电路的第一端；
第二低压差线性稳压器，所述第二低压差线性稳压器的一输入端作为所述第二低压差线性稳压电路的第二端，所述第二低压差线性稳压器的另一输入端与所述第二芯片的输入端连接，所述第二低压差线性稳压器的输出端作为所述第二低压差线性稳压电路的第三端。
4.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一低压差线性稳压电路还包括：
第一二极管，所述第一二极管的正极接所述第一低压差线性稳压电路的第二端，负极接所述第一低压差线性稳压器。
5.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第二低压差线性稳压电路，还包括：
第二二极管，所述第二二极管的正极接所述第二低压差线性稳压电路的第二端，负极接所述第二低压差线性稳压器。
6.一种选择升降压式变换电路驱动供电电源的方法，其特征在于，包括：
检测当前输入电压是否高于输出电压；
若输入电压高于输出电压，则判定第一低压差线性稳压电路的输出电压是否大于第二低压差线性稳压电路的输出电压；
若大于，则电源电压由输入电压通过第一低压差线性稳压电路提供；
若小于，则电源电压由输出电压通过第二低压差线性稳压电路提供。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述判定第一低压差线性稳压电路的输出电压是否大于第二低压差线性稳压电路的输出电压，包括：
将所述第一低压差线性稳压电路中的第一低压差线性稳压器的输出电压设置为SET1；
将所述第二低压差线性稳压电路中的第二低压差线性稳压器的输出电压设置为SET2；
判定第一低压差线性稳压电路的输出电压是否大于第二低压差线性稳压电路的输出电压。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若输入电压低于输出电压，则将第一低压差线性稳压器的输出电压设置为SET2；
将第二低压差线性稳压器的输出电压设置为SET1；
若输入电压维持所述第一低压差线性稳压器的输出电压大于所述第二低压差线性稳压器的输出电压，则电源电压由输入电压通过第一低压差线性稳压电路提供；
若输入电压未维持所述第一低压差线性稳压器的输出电压大于所述第二低压差线性稳压器的输出电压，则电源电压由输出电压通过第二低压差线性稳压电路提供。
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