CN107438941A - 主动笔、升压电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种主动笔、升压电路及其控制方法。升压电路(10)，包括：电感(1)、开关模块、电容(3)以及控制模块(4)；所述开关模块至少包括第一开关(21)与第二开关(22)，所述电容(3)与所述第二开关(22)并联连接；所述第一开关(21)的第一端连接于所述电感(1)的一端，所述第一开关(21)的第二端连接于所述第二开关(22)的第一端，所述第二开关(22)的第二端接地；所述电感(1)的另一端用于连接供电电源；所述控制模块(4)连接于所述开关模块的控制端；所述控制模块(4)用于控制所述开关模块中各开关的状态，以使得所述第二开关(22)的第一端输出预设频率和幅度的电压信号。所述控制方法可以通过使用跳频通讯技术来提高通讯信号的信噪比，同时能够通过根据应用场景调整打码电压幅度来降低系统功耗。

Description

主动笔、升压电路及其控制方法
技术领域
本申请涉及升压电路技术领域，特别涉及一种主动笔、升压电路及其控制方法。
背景技术
目前，越来越多的终端设备带有触摸屏，主动笔101可以用来书写或者输入指令到具有触摸屏的终端设备104，如电脑屏幕、移动终端设备、绘图板等，以实现人机交互，如图1所示。
主动笔101笔头102末端的笔尖103输出打码信号，以实现主动笔101与有触摸屏的终端设备104之间的通讯，笔尖103输出的打码信号通常为高压信号，以提高主动笔101与具有触摸屏的终端设备104之间的通讯信号信噪比。
发明人在实现本申请的过程中发现，现有技术中至少存在如下问题：目前笔尖103实现高压打码的方案主要是LC谐振打码，LC谐振电路中，电感和电容构成串联谐振电路，主动笔101内的电源为LC谐振电路提供能量输入，LC谐振电路输出高压打码信号至笔尖；然而，在LC谐振电路中，当电感和电容选定之后，电路输出高压频率固定不可调节，以致于电路的信噪比固定无法提高；同时电路输出高压幅度也固定不可调节，无法降低系统功耗。
发明内容
本申请部分实施例的目的在于提供一种主动笔、升压电路及其控制方法，通过对开关模块的控制，使得升压电路的输出高压频率可调，从而可通过使用跳频通讯技术来提高通讯信号的信噪比，同时使得升压电路的输出高压幅度可调，从而可通过根据应用场景调整打码电压幅度来降低系统功耗。
本申请的一个实施例提供了一种升压电路，包括：电感、开关模块、电容以及控制模块；开关模块至少包括第一开关与第二开关，电容与第二开关并联连接；第一开关的第一端连接于电感的一端，第一开关的第二端连接于第二开关的第一端，第二开关的第二端接地；电感的另一端用于连接供电电源；控制模块连接于开关模块的控制端；控制模块用于控制开关模块中各开关的状态，以使得第二开关的第一端输出预设频率和幅度的电压信号。
本申请实施例还提供了一种主动笔，包括：笔身、笔尖、供电电源以及上述的升压电路；笔尖设置于笔身的一端；供电电源与升压电路均设置于笔身内；电感的另一端连接于供电电源，第二开关的第一端连接于笔尖。
本申请实施例还提供了一种升压电路的控制方法，升压电路包括电感、开关模块、电容以及控制模块；开关模块至少包括第一开关与第二开关，电容与第二开关并联连接；第一开关的第一端连接于电感的一端，第一开关的第二端连接于第二开关的第一端，第二开关的第二端接地；电感的另一端用于连接供电电源；控制方法包括：第一阶段：控制第一开关与第二开关均处于闭合状态，使第二开关的第一端输出低电平的电压信号；第二阶段：控制第一开关处于闭合状态且第二开关处于断开状态，使电感与电容产生LC谐振且第二开关的第一端输出的电压信号跟随第一开关的第一端的电压信号的变化而变化；第三阶段：控制第一开关与第二开关均处于断开状态，使第一开关的第一端的电压信号被钳位且第二开关的第一端输出预设频率和幅度的电压信号；其中，第一阶段、第二阶段、第三阶段依次被执行。
本申请实施例还提供了一种升压电路的控制方法，升压电路包括电感、开关模块、电容以及控制模块；开关模块至少包括第一开关、第二开关以及第三开关，电容与第二开关并联连接；第一开关的第一端连接于电感的一端，第一开关的第二端连接于第二开关的第一端，第二开关的第二端接地；电感的另一端用于连接供电电源；第三开关的第一端连接于第一开关的第一端，第三开关的第二端接地；控制方法包括：第一阶段：控制第二开关与第三开关处于闭合状态，使第二开关的第一端输出低电平的电压信号；其中，第一开关为断开状态或者闭合状态；第二阶段：控制第二开关与第三开关均处于断开状态，控制第一开关处于闭合状态，使电感与电容产生LC谐振且第二开关的第一端输出的电压信号跟随第一开关的第一端的电压信号的变化而变化；第三阶段：控制第一开关、第二开关以及第三开关均为断开状态，使第一开关的第一端的电压被钳位且第二开关的第一端输出预设频率和幅度的电压信号；其中，所述第一阶段、所述第二阶段、所述第三阶段依次被执行。
本申请实施例相对于现有技术而言，通过对开关模块的控制，使得升压电路的输出高压频率可调，从而可通过使用跳频通讯技术来提高通讯信号的信噪比，同时使得升压电路的输出高压幅度可调，从而可通过根据应用场景调整打码电压幅度来降低系统功耗。
另外，开关模块还包括第三开关；第三开关的第一端连接于第一开关的第一端，第三开关的第二端接地。本实施例中，通过设置第三开关，减少电路功耗，提升系统效率。
另外，开关模块还包括第四开关，连接于电感的另一端，电感的另一端通过第四开关连接至供电电源。本实施例通过对第二开关和第四开关时序的控制，以实现对升压电路的输出高压幅度和频率的独立调控。
另外，开关模块中的各开关均为场效应晶体管；控制模块连接于每个场效应晶体管的控制端，以控制每个场效应晶体管。本实施例提供了一种开关组的组成方式。
另外，开关模块中的第一开关为二极管，开关模块中的其它开关均为场效应晶体管；控制模块连接于每个场效应晶体管的控制端，以控制每个场效应晶体管。本实施例提供了另一种开关组的组成方式，利用二极管作为第一开关使用，而二极管具有正向导通、反向截止特性，从而不需要发出驱动信号进行控制。
另外，控制模块包括用于驱动开关模块的驱动电路，以及用于控制驱动电路的驱动方式的控制电路。本实施例提供了控制模块的组成方式。
另外，驱动电路与控制电路集成在一个芯片中。
另外，在升压电路的控制方法中，开关模块还包括第四开关，连接于电感的另一端；电感的另一端通过第四开关连接供电电源；控制方法包括：在第一阶段之前，还包括：初始阶段：控制第二开关处于闭合状态，控制第四开关处于断开状态，使第二开关的第一端输出低电平的电压信号；其中，第一开关为断开状态或者闭合状态；在第一阶段中，还控制第四开关处于闭合状态；在第二阶段中，还控制第四开关处于闭合状态；在第三阶段中，还控制第四开关处于闭合状态。本实施例提供了包含第四开关的开关控制方法。
另外，在升压电路的控制方法中，开关模块还包括第四开关，连接于电感的另一端；电感的另一通过第四开关连接供电电压；在第一阶段之前，还包括：初始阶段：控制第四开关处于断开状态，控制第二开关与第三开关处于闭合状态，使第二开关的第一端输出低电平的电压信号；其中，第一开关为断开状态或者闭合状态；在第一阶段中，还控制第四开关处于闭合状态；在第二阶段中，还控制第四开关处于闭合状态；在第三阶段中，还控制第四开关处于闭合状态。本实施例提供了包含第四开关的开关控制方法。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据现有技术的主动笔控制终端设备的示意图；
图2是根据本申请第一实施例的升压电路的示意图；
图3是根据本申请第一实施例的升压电路正常工作的波形示意图；
图4是根据本申请第一实施例的升压电路正常工作时的一个周期内的波形示意图；
图5是根据本申请第二实施例的升压电路的示意图；
图6是根据本申请第三实施例的升压电路的示意图；
图7是根据本申请第四实施例的升压电路的示意图；
图8是根据本申请第四实施例的包括第四开关的升压电路的示意图；
图9是根据本申请第五实施例的主动笔的结构示意图；
图10是根据本申请第六实施例的升压电路的控制方法的流程图；
图11是根据本申请第七实施例的升压电路的控制方法的流程图；
图12是根据本申请第八实施例的升压电路的控制方法的流程图；
图13是根据本申请第九实施例的升压电路的控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请部分实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请的第一实施例涉及一种升压电路，应用于主动笔，能够在主动笔的供电电源提供能量输入时，输出高压打码信号到主动笔的笔尖。请参考图2，升压电路10包括电感1、开关模块、电容3以及控制模块4。
开关模块至少包括第一开关21与第二开关22，电容3与第二开关22并联连接；第一开关21的第一端连接于电感1的一端，第一开关21的第二端连接于第二开关22的第一端，第二开关22的第二端接地；电感1的另一端用于连接供电电源，接收供电电源电压。
控制模块4连接于开关模块的控制端；控制模块4用于控制开关模块中各开关的状态，以使得第二开关22的第一端输出预设频率和幅度的电压信号。需要说明的是，请参考图2，第二开关22的第一端输出预设频率和幅度的电压信号，即为图2中A点输出的电压信号，A点与主动笔笔尖连接。
本实施例中，控制模块4包括控制电路41和驱动电路42；驱动电路42连接于开关模块的控制端，用于驱动开关模块；控制电路41连接于驱动电路42，且用于控制驱动电路42的驱动方式，使得驱动电路42可以产生一定占空比的方波来控制开关模块。
在一个例子中，驱动电路42与控制电路41可以集成在一个芯片中，直接在芯片的IO口输出方波；然不限于此，控制电路41与驱动电路42也可以分开设置，通过驱动电路42输出方波。
本实施例中，开关模块中的各开关可以为场效应晶体管，即，第一开关21与第二开关22均为场效应晶体管。由于场效应晶体管自身带有寄生电容，因此，电容3可以是第二开关22(场效应晶体管)自身的寄生电容(本实施例以场效应晶体管为例)；或者，升压电路10中可以设置一个与第二开关22并联连接的实体电容，此时，电容3是指该实体电容与第二开关22(场效应晶体管)自身的寄生电容并联连接后的总电容。
控制模块4连接于每个场效应晶体管的控制端，以控制每个场效应晶体管，即，控制模块4的驱动电路42分别连接于第一开关21(场效应晶体管)与第二开关22(场效应晶体管)的控制端，以发出驱动信号来分别控制第一开关21与第二开关22。
本实施例中，升压电路方案的正常工作波形示意图如图3所示，图4为该方案正常工作时一个周期内的波形放大图。
下面以正常工作时的一个周期为例对升压电路方案的工作原理进行说明，请参考图4下表为一个周期中各个阶段的开关状态且第一阶段、第二阶段、第三阶段依次被执行。
第一阶段：控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第一开关21和第二开关22均导通，即，控制第一开关21和第二开关22均处于闭合状态；A点和B点均接地，此时，供电电源对电感1充电，A点输出低电平电压信号；
第二阶段：控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22断开，即，控制第一开关21处于闭合状态且第二开关22处于断开状态；此时，电感1和电容3构成LC谐振电路，A点输出电压与B点电压保持一致跟随LC谐振震荡；
第三阶段：控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第一开关21断开，即，控制第一开关21、第二开关22均处于断开状态；一般选择LC谐振的四分之一周期时断开第一开关21，此时，LC谐振上升电压达到最大值，而由于电容3的存在，A点电压可以维持在第一开关21断开时的电压值。
本实施例的升压电路方案中，在电感1不出现磁饱和现象的情况下，第二开关22导通的时间决定了电感1的充电电流最大值，第二开关22的导通时间即为第一阶段至第二阶段的时长；电感1的充电电流最大值决定了LC谐振电路的上升电压最大值，第一开关21断开的时间点决定了A点的最终输出高压幅度；第二开关22导通时A点输出低电平电压信号，第二开关22断开时A点输出高电压，第二开关22的开关频率决定了A点输出高压的频率；因此，通过对第一开关21和第二开关22开关时序的控制可以实现对A点输出高压幅度和频率的同时调控，即使得A点能够输出预设频率和幅度的电压信号。
本实施例相对于现有技术而言，通过对开关模块的控制，使得升压电路的输出高压频率可调，从而可通过使用跳频通讯技术来提高通讯信号的信噪比，同时使得升压电路的输出高压幅度可调，从而可通过根据应用场景调整打码电压幅度来降低系统功耗。
本申请第二实施例涉及一种升压电路，本实施例与第一实施例大致相同，主要区别之处在于：在第一实施例中，第一开关21为场效应晶体管；而在本实施例中，第一开关21为二极管，请参考图5。
本实施例中，开关模块中的第一开关21为二极管，其它开关均为场效应晶体管；控制模块4连接于每个场效应晶体管的控制端，以控制每个场效应晶体管，即，控制模块4的驱动电路42连接于第二开关22(场效应晶体管)的控制端，以发出驱动信号来控制第二开关22。
本实施例中，请参考图4，升压电路方案的工作原理如下(下表为各个阶段的开关状态)：
第一阶段：控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22导通，即，控制第二开关22处于闭合状态；A点接地，B点电压略高于A点电压，此时，第一开关21(二极管)导通，供电电源对电感1充电，A点输出低电平电压信号；
第二阶段：控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22断开，即，控制第二开关22处于断开状态；电感1与第二开关22断开时的电容3构成LC谐振电路，LC谐振的前四分之一周期B点电压处于上升状态，B点电压高于A点电压，第一开关21(二极管)处于导通状态，A点输出电压跟随B点电压上升；
第三阶段：LC谐振的四分之一周期后，B点电压处于下降状态，B点电压低于A点电压，第一开关21(二极管)反向截止处于关断状态，A点输出电压钳位为第一开关21(二极管)关断时的B点电压值；虽然B点从LC谐振上升电压最大值处开始下降时，二极管便反向截止，但二极管由于结电容的存在，彻底关断仍需要一定的时间，因此，在二极管彻底关断的时间内，B点的谐振电压会下降，A点输出电压跟随B点电压，从而A点的钳位输出高压略低于LC谐振上升电压最大值，即，将升压电路的输出高压钳位于略低于LC谐振电路上升电压的最大值处。
本实施例相对于第一实施例而言，利用二极管作为第一开关使用，而二极管具有正向导通、反向截止特性，从而不需要发出驱动信号进行控制。
本申请的第三实施例涉及一种升压电路，本实施例是在第二实施例基础上的改进，主要改进之处在于：本实施例中，请参考图6，开关模块还包括第三开关23。
本实施例中，第三开关23的第一端连接于第一开关21的第一端，第三开关23的第二端接地。
本实施例中，请参考图4，升压电路方案的工作原理如下(下表为各个阶段的开关状态)：
第一阶段：控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22和第三开关23同时导通，即，控制第二开关22、第三开关23均处于闭合状态；A点和B点均接地，第一开关21(二极管)关断，A点输出低电平电压信号；
第二阶段：控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22和第三开关23同时断开，即，控制第二开关22、第三开关23均处于断开状态；电感1与第二开关22断开时的电容3以及第三开关23断开时的电容3构成LC谐振电路，LC谐振的前四分之一周期B点电压处于上升状态，B点电压高于A点电压，此时第一开关21(二极管)处于导通状态，A点输出电压跟随B点电压上升；
第三阶段：LC谐振的四分之一周期后，B点电压处于下降状态，B点电压低于A点电压，第一开关21(二极管)反向截止处于关断状态，A点输出电压钳位为第一开关21(二极管)关断时的B点电压值。
本实施例相对于第二实施例而言，增加第三开关后，第一阶段中，由于第二开关和第三开关同时导通，A点和B点均接地，第一开关(二极管)处于关断状态，从而降低了电路功耗，提高了系统效率。值得一提的是，本实施例也可以作为在第一实施例基础上的改进，可以达到相同技术效果。
本申请的第四实施例涉及一种升压电路，本实施例是在第二实施例基础上的改进，主要改进之处在于：本实施例中，请参考图7，开关模块还包括第四开关24。
本实施例中，电感1的另一端通过第四开关24连接至供电电源，接收供电电源电压。
本实施例中的升压电路方案的工作原理如下(下表为各个阶段的开关状态)：
初始阶段：控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22导通、第四开关24关断，即，控制第二开关22处于闭合状态，第四开关24处于断开状态；供电电源与电感1断开，电路无能量输入，A点接地，B点由于楞次定律产生负压，第一开关21(二极管)反向截止处于关断状态，A点输出低电平电压信号；
第一阶段：控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第四开关24导通，即，控制第二开关22、第四开关24均处于闭合状态；供电电源对电感1充电，A点接地，B点电压高于A点电压，第一开关21(二极管)处于导通状态，A点输出低电平电压信号；
第二阶段：控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22关断，即，控制第二开关22处于断开状态，第四开关24处于闭合状态；电感1与第二开关22关断时的电容3构成LC谐振电路，LC谐振的前四分之一周期B点电压处于上升状态，B点电压高于A点电压，第一开关21(二极管)处于导通状态，A点输出电压跟随B点电压上升；
第三阶段，LC谐振的四分之一周期后，B点电压处于下降状态，B点电压低于A点电压，第一开关21(二极管)反向截止处于关断状态，A点输出电压钳位为第一开关21(二极管)关断时的B点电压值。
其中，在第二实施例中，第二开关22用于同时对输出高压的幅度与频率进行调节，若输出频率要求越高，则需要第二开关22切换越快，对应的，A点输出电压的幅度越小(第二开关22切换越快，则第二开关22导通时间越短，从而对电感的充电时间越短)。而在本实施例中，增加第四开关24，第四开关24关断时，供电电源与电感1断开，电路无能量输入；第四开关24导通时，供电电源与电感1连接为电路提供能量输入，对电感充电。增加第四开关24，通过对电感充电时间的调控，控制电感1的充电电流最大值，从而控制LC谐振电路的上升电压最高值，以调控A点的输出高压幅度，即，通过控制第四开关24来调控A点的输出高压幅度。
另外，请参考图8，本实施例也可以作为在第三实施例基础上的改进。
本实施例中，第四开关24连接于电感1的另一端，电感1通过第四开关24接收供电电源电压。
本实施例中的升压电路方案的工作原理如下(下表为各个阶段的开关状态)：
初始阶段：控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22和第三开关23同时导通、第四开关24关断，即，控制第二开关22和第三开关23均处于闭合状态且第四开关24处于断开状态；供电电源与电感1断开，电路无能量输入，A点和B点均接地，第一开关21(二极管)处于关断状态，A点输出低电平电压信号；
第一阶段：控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第四开关24导通，即，控制第二开关22、第三开关23以及第四开关均处于闭合状态；供电电源对电感1充电，A点和B点均接地，第一开关21(二极管)处于关断状态，A点输出低电平电压信号；
第二阶段：控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22和第三开关23同时关断，即，控制第二开关22和第三开关23均处于断开状态且第四开关24处于闭合状态；电感1与第二开关22关断时的电容3以及第三开关23关断时的电容3构成LC谐振电路，LC谐振的前四分之一周期B点电压处于上升状态，B点电压高于A点电压，第一开关21(二极管)处于导通状态，A点输出电压跟随B点电压上升；
第三阶段，LC谐振的四分之一周期后，B点电压处于下降状态，B点电压低于A点电压，第一开关21(二极管)反向截止处于关断状态，A点输出电压钳位为第一开关21(二极管)关断时的B点电压值。
本实施例中，第四开关24关断时，供电电源与电感1断开，电路无能量输入；第四开关24导通时，供电电源与电感1连接为电路提供能量输入，对电感充电。增加第四开关24，通过对电感充电时间的调控，控制电感1的充电电流最大值，从而控制LC谐振电路的上升电压最高值，以调控A点的输出高压幅度，即，通过控制第四开关24来调控A点的输出高压幅度。
本实施例相对于第二实施例而言，通过对第二开关的时序控制实现对输出高压频率的调控，通过对第四开关时序的控制，以实现对输出高压幅度的调控。即，本实施例中实现了对输出高压的幅度与频率的独立控制，使得可以根据需要任意调节输出高压的幅度与频率。需要说明的是，本实施例也可以作为在第一实施例基础上的改进，可以达到相同技术效果。
本申请第五实施例涉及一种主动笔，应用于书写或输入指令到具有触摸屏的终端设备，如电脑屏幕、移动设备、绘图板等，以实现人机交互。请参考图9，主动笔301包括笔身302、笔尖303、供电电源304以及第一实施例至第四实施例中任一项的升压电路10。
本实施例中，笔尖303设置于笔身302的一端；供电电源304与升压电路10均设置于笔身302内；电感1的另一端连接于供电电源304，第二开关22的第一端连接于笔尖303，并通过笔尖303将预设频率和幅度的电压信号转换为打码信号发射出去。
本实施例相对于现有技术而言，提供了一种应用升压电路的主动笔。
本申请第六实施例涉及一种升压电路的控制方法，应用于上述升压电路10，请参考图5。
升压电路的控制方法的具体流程图如图10所示。
步骤101，第一阶段：控制第一开关与第二开关均处于闭合状态。
具体而言，控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22处于闭合状态；A点接地，B点电压略高于A点电压，此时，第一开关21(二极管)导通，供电电源对电感1充电，使第二开关22的第一端输出低电平的电压信号。
本实施例中，第一开关21为二极管，由于二极管正向导通、反向截止的特性，其开合状态会随着第二开关22开合状态的变化而变化，即控制电路41控制第二开关22的开合会导致第一开关21(二极管)的开合状态产生变化；因此，当第一开关21为例如二极管这类元器件(具有正向导通、反向截止特性)时，控制电路41对其的控制可以理解为控制电路41通过控制第二开关22来间接控制第一开关21，即控制电路41对其的控制是间接控制；而当第一开关21为具有控制端的元器件，例如为场效应晶体管时，控制电路41对其的控制为直接控制(即控制电路41直接发送表征开合的信号至第一开关21的控制端)。
步骤102，第二阶段：控制第一开关处于闭合状态且第二开关处于断开状态。
具体而言，控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22处于断开状态；此时，电感1与第二开关22断开时的电容3构成LC谐振电路，产生LC谐振，LC谐振的前四分之一周期B点电压处于上升状态，B点电压高于A点电压，第一开关21(二极管)处于导通状态，此时，第二开关22的第一端输出的电压信号跟随第一开关的第一端(即B点)的电压信号上升。
步骤103，第三阶段：控制第一开关与第二开关均处于断开状态。
具体而言，LC谐振的四分之一周期后，控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22断开，B点电压处于下降状态，B点电压低于A点电压，第一开关21(二极管)反向截止处于关断状态，由于电容3的存在，第一开关21(二极管)的第一端的电压信号被钳位，第二开关22的第一端输出的电压信号维持在第一开关21(二极管)断开时的电压值，即，第二开关22的第一端输出预设频率和幅度的电压信号。
本实施例的升压电路方案中，在电感1不出现磁饱和现象的情况下，第二开关22导通的时间决定了电感1的充电电流最大值，第二开关22的导通时间即为第一阶段至第二阶段的时长；电感1的充电电流最大值决定了LC谐振电路的上升电压最大值，第一开关21断开的时间点决定了A点的最终输出高压幅度；第二开关22导通时A点输出低电平电压信号，第二开关22断开时A点输出高电压，第二开关22的开关频率决定了A点输出高压的频率；因此，通过对第一开关21和第二开关22开关时序的控制可以实现对A点输出高压幅度和频率的同时调控，即使得A点能够输出预设频率和幅度的电压信号。
不难发现，本实施例为与第一实施例、第二实施例相对应的方法实施例，本实施例可与第一实施例、第二实施例互相配合实施。第一实施例、第二实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例、第二实施例中。
本实施例相对于现有技术而言，通过对开关模块的控制，使得升压电路的输出高压频率可调，从而可通过使用跳频通讯技术来提高通讯信号的信噪比，同时使得升压电路的输出高压幅度可调，从而可通过根据应用场景调整打码电压幅度来降低系统功耗。
本申请第七实施例涉及一种升压电路的控制方法，本实施例是在第六实施例基础上的改进，主要改进之处在于：在开关模块增加了第四开关时，增加了对第四开关的控制。
本实施例中，请参考图7，开关模块还包括第四开关24；第四开关24连接于电感1的另一端，电感1的另一端通过第四开关24连接供电电源。
升压电路的控制方法的具体流程图如图11所示。
步骤201，初始阶段：控制第二开关处于闭合状态，控制第四开关处于断开状态；其中，第一开关处于断开或者闭合状态。
具体而言，控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22处于闭合状态、第四开关24处于断开状态，此时，电路无能量输入，A点接地，B点由于楞次定律产生负压，第一开关21(二极管)反向截止处于关断状态，第二开关22的第一端输出低电平的电压信号。需要说明的是，当第一开关21为场效应晶体管时，其处于断开或者闭合状态均可，较佳的，第一开关21处于断开状态，可以减少电路的功耗。
步骤202，第一阶段：控制第一开关、第二开关与第四开关均处于闭合状态。
具体而言，控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22与第四开关24均处于闭合状态；供电电源对电感1充电，A点接地，B点电压高于A点电压，第一开关21(二极管)处于导通状态，第二开关22的第一端输出低电平电压信号。
步骤203，第二阶段：控制第一开关、第四开关处于闭合状态且第二开关处于断开状态。
具体而言，控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第四开关24处于闭合状态且第二开关22处于断开状态；电感1与第二开关22关断时的电容3构成LC谐振电路，LC谐振的前四分之一周期B点电压处于上升状态，B点电压高于A点电压，第一开关21(二极管)处于导通状态，第二开关22的第一端输出电压跟随B点电压上升。
步骤204，第三阶段：控制第一开关、第二开关均处于断开状态且第四开关处于闭合状态。
具体而言，LC谐振的四分之一周期后，控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22处于断开状态且第四开关24处于闭合状态，B点电压处于下降状态，B点电压低于A点电压，第一开关21(二极管)反向截止处于关断状态，此时，第二开关22的第一端输出电压信号钳位为第一开关21断开时的电压值，即，第二开关22的第一端输出预设频率和幅度的电压信号。
本实施例中，增加第四开关24，第四开关24关断时，供电电源与电感1断开，电路无能量输入；第四开关24导通时，供电电源与电感1连接为电路提供能量输入，对电感充电。增加第四开关24，通过对电感充电时间的调控，控制电感1的充电电流最大值，从而控制LC谐振电路的上升电压最高值，以调控A点的输出高压幅度，即，通过控制第四开关24来调控A点的输出高压幅度。
由于第四实施例与本实施例相互对应，因此本实施例可与第四实施例互相配合实施。第四实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，在第四实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第四实施例中。
本实施例相对于第六实施例而言，通过对第二开关的时序控制实现对输出高压频率的独立调控，通过对第四开关时序的控制，以实现对输出高压幅度的独立调控。
本申请第八实施例涉及一种升压电路的控制方法，应用于上述升压电路10，请参考图6。
升压电路的控制方法的具体流程图如图12所示。
步骤301，第一阶段：控制第二开关与第三开关均处于闭合状态；其中，第一开关处于断开或者闭合状态。
具体而言，控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22与第三开关23均处于闭合状态；此时，A点和B点均接地，第一开关21(二极管)关断，第二开关22的第一端输出低电平的电压信号。需要说明的是，当第一开关21为场效应晶体管时，第一开关21处于断开或者闭合状态均可，较佳的，第一开关21处于断开状态，可以减少电路的功耗。
其中，当第一开关21为具有控制端的元器件，例如为场效应晶体管时，控制电路41对其的控制为直接控制(即控制电路41直接发送表征开合的信号至第一开关21的控制端)；而当第一开关21为二极管时，由于二极管正向导通、反向截止的特性，其开合状态会随着第二开关22、第三开关23开合状态的变化而变化，即控制电路41控制第二开关22、第三开关23的开合会导致第一开关21(二极管)的开合状态产生变化；因此，当第一开关21为例如二极管这类元器件(具有正向导通、反向截止特性)时，控制电路41对其的控制可以理解为控制电路41通过控制第二开关22、第三开关23来间接控制第一开关21，即控制电路41对第一开关21的控制是间接控制。
步骤302，第二阶段：控制第二开关与第三开关处于断开状态，第一开关处于闭合状态。
具体而言，控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22与第三开关23处于断开状态；电感1与第二开关22以及第三开关23断开时的电容3构成LC谐振电路，B点电压高于A点电压，此时第一开关21(二极管)处于导通状态，LC谐振的前四分之一周期第二开关22的第一端输出电压信号随着谐振上升，即，第二开关22的第一端输出的电压信号跟随第一开关21的第一端的电压信号的上升而上升。
步骤303，第三阶段：控制第一开关、第二开关与第三开关均处于断开状态。
具体而言，LC谐振的四分之一周期后，控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22与第三开关23均处于断开状态；此时，B点电压低于A点电压，第一开关21(二极管)反向截止处于关断状态，第一开关21(二极管)的第一端的电压被钳位，第二开关22的第一端输出电压信号钳位为第一开关21断开时的电压值，即，第二开关22的第一端输出预设频率和幅度的电压信号。
本实施例的升压电路方案中，在电感1不出现磁饱和现象的情况下，第二开关22导通的时间决定了电感1的充电电流最大值，第二开关22的导通时间即为第一阶段至第二阶段的时长；电感1的充电电流最大值决定了LC谐振电路的上升电压最大值，第一开关21断开的时间点决定了A点的最终输出高压幅度；第二开关22导通时A点输出低电平电压信号，第二开关22断开时A点输出高电压，第二开关22的开关频率决定了A点输出高压的频率；因此，通过对第一开关21和第二开关22开关时序的控制可以实现对A点输出高压幅度和频率的同时调控，即使得A点能够输出预设频率和幅度的电压信号。
由于第三实施例与本实施例相互对应，因此本实施例可与第三实施例互相配合实施。第三实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，在第三实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第三实施例中。
本实施例相对于现有技术而言，提供了增加第三开关时的控制方法，降低了电路功耗，提高了系统效率。
本申请第九实施例涉及一种升压电路的控制方法，本实施例是在第八实施例基础上的改进，主要改进之处在于：在开关模块中增加第四开关时，增加了对第四开关的控制。
本实施例中，请参考图8，开关模块还包括第四开关24，连接于电感1的另一端；电感1通过第四开关24接收供电电源电压。
升压电路的控制方法的具体流程图如图13所示。
步骤401，初始阶段：控制第四开关处于断开状态且第二开关、第三开关处于闭合状态；其中，第一开关21处于断开或者闭合状态。
具体而言，控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第四开关24处于断开状态且第二开关22、第三开关23均处于闭合状态；此时，电路无能量输入，A点和B点均接地，第一开关21(二极管)处于关断状态，第二开关22的第一端输出低电平的电压信号。需要说明的是，当第一开关21为场效应晶体管时，第一开关21处于断开或者闭合状态均可，较佳的，第一开关21处于断开状态，可以减少电路的功耗。
步骤402，第一阶段：控制第二开关、第三开关与第四开关处于闭合状态；其中，第一开关处于断开或者闭合状态。
具体而言，控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22、第三开关23与第四开关24均处于闭合状态；供电电源对电感1充电，A点和B点均接地，第一开关21(二极管)处于关断状态，此时，第二开关22的第一端输出低电平的电压信号。需要说明的是，当第一开关21为场效应晶体管时，第一开关21处于断开或者闭合状态均可，较佳的，第一开关21处于断开状态，可以减少电路的功耗。
步骤403，第二阶段：控制第二开关与第三开关均处于断开状态，控制第一开关、第四开关处于闭合状态。
具体而言，控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22与第三开关23均处于断开状态，控制第四开关24处于闭合状态；电感1与第二开关22以及第三开关23关断开时的电容3构成LC谐振电路，LC谐振的前四分之一周期B点电压处于上升状态，B点电压高于A点电压，第一开关21(二极管)处于导通状态，此时，第二开关22的第一端输出电压信号随着谐振上升，即，第二开关22的第一端输出的电压信号跟随第一开关21的第一端的电压信号的上升而上升。
步骤404，第三阶段：控制第一开关、第二开关以及第三开关均为断开状态，第四开关处于闭合状态。
具体而言，LC谐振的四分之一周期后，控制电路41控制驱动电路42发出驱动信号，控制第二开关22以及第三开关23均为断开状态，第四开关24处于闭合状态；此时，B点电压处于下降状态，B点电压低于A点电压，第一开关21(二极管)反向截止处于关断状态，第一开关21(二极管)的第一端的电压被钳位，第二开关22的第一端输出电压信号钳位为第一开关21断开时的电压值，即，第二开关22的第一端输出预设频率和幅度的电压信号。
本实施例中，第四开关24关断时，供电电源与电感1断开，电路无能量输入；第四开关24导通时，供电电源与电感1连接为电路提供能量输入，对电感充电。增加第四开关24，通过对电感充电时间的调控，控制电感1的充电电流最大值，从而控制LC谐振电路的上升电压最高值，以调控A点的输出高压幅度，即，通过控制第四开关24来调控A点的输出高压幅度。
由于第四实施例与本实施例相互对应，因此本实施例可与第四实施例互相配合实施。第四实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，在第四实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第四实施例中。
本实施例相对于第八实施例而言，通过对第二开关的时序控制实现对输出高压频率的独立调控，通过对第四开关时序的控制，以实现对输出高压幅度的独立调控。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (12)

1.一种升压电路，包括：电感、开关模块、电容以及控制模块；
所述开关模块至少包括第一开关与第二开关，所述电容与所述第二开关并联连接；
所述第一开关的第一端连接于所述电感的一端，所述第一开关的第二端连接于所述第二开关的第一端，所述第二开关的第二端接地；所述电感的另一端用于连接供电电源；
所述控制模块连接于所述开关模块的控制端；所述控制模块用于控制所述开关模块中各开关的状态，以使得所述第二开关的第一端输出预设频率和幅度的电压信号。
2.如权利要求1所述的升压电路，其中，所述开关模块还包括第三开关；
所述第三开关的第一端连接于所述第一开关的第一端，所述第三开关的第二端接地。
3.如权利要求1或2所述的升压电路，其中，所述开关模块还包括第四开关，所述电感的另一端通过所述第四开关连接至所述供电电源。
4.如权利要求1至3中任一项所述的升压电路，其中，所述开关模块中的各开关均为场效应晶体管；
所述控制模块连接于每个所述场效应晶体管的控制端，以控制每个所述场效应晶体管。
5.如权利要求1至3中任一项所述的升压电路，其中，所述开关模块中的所述第一开关为二极管，所述开关模块中的其它开关均为场效应晶体管；
所述控制模块连接于每个所述场效应晶体管的控制端，以控制每个所述场效应晶体管。
6.如权利要求1至3中任一项所述的升压电路，其中，所述控制模块包括用于驱动所述开关模块的驱动电路，以及用于控制所述驱动电路的驱动方式的控制电路。
7.如权利要求6所述的升压电路，其中，所述驱动电路与所述控制电路集成在一个芯片中。
8.一种主动笔，包括：笔身、笔尖、供电电源以及权利要求1至7中任一项所述的升压电路；
所述笔尖设置于所述笔身的一端；
所述供电电源与所述升压电路均设置于所述笔身内；
所述电感的另一端连接于所述供电电源，所述第二开关的第一端连接于所述笔尖。
9.一种升压电路的控制方法，所述升压电路包括电感、开关模块、电容以及控制模块；所述开关模块至少包括第一开关与第二开关，所述电容与所述第二开关并联连接；所述第一开关的第一端连接于所述电感的一端，所述第一开关的第二端连接于所述第二开关的第一端，所述第二开关的第二端接地；所述电感的另一端用于连接供电电源；所述控制方法包括：
第一阶段：控制所述第一开关与所述第二开关均处于闭合状态，使所述第二开关的第一端输出低电平的电压信号；
第二阶段：控制所述第一开关处于闭合状态且所述第二开关处于断开状态，使所述电感与所述电容产生LC谐振且所述第二开关的第一端输出的电压信号跟随所述第一开关的第一端的电压信号的变化而变化；
第三阶段：控制所述第一开关与所述第二开关均处于断开状态，使所述第一开关的第一端的电压信号被钳位且所述第二开关的第一端输出预设频率和幅度的电压信号；
其中，所述第一阶段、所述第二阶段、所述第三阶段依次被执行。
10.如权利要求9所述的控制方法，其中，所述开关模块还包括第四开关，连接于所述电感的另一端；所述电感的另一端通过所述第四开关连接所述供电电源；所述控制方法包括：
在所述第一阶段之前，还包括：
初始阶段：控制所述第二开关处于闭合状态，控制所述第四开关处于断开状态，使所述第二开关的第一端输出低电平的电压信号；其中，所述第一开关为断开状态或者闭合状态；
在所述第一阶段中，还控制所述第四开关处于闭合状态；
在所述第二阶段中，还控制所述第四开关处于闭合状态；
在所述第三阶段中，还控制所述第四开关处于闭合状态。
11.一种升压电路的控制方法，所述升压电路包括电感、开关模块、电容以及控制模块；所述开关模块至少包括第一开关、第二开关以及第三开关，所述电容与所述第二开关并联连接；所述第一开关的第一端连接于所述电感的一端，所述第一开关的第二端连接于所述第二开关的第一端，所述第二开关的第二端接地；所述电感的另一端用于连接供电电源；所述第三开关的第一端连接于所述第一开关的第一端，所述第三开关的第二端接地；所述控制方法包括：
第一阶段：控制所述第二开关与所述第三开关处于闭合状态，使所述第二开关的第一端输出低电平的电压信号；其中，所述第一开关为断开状态或者闭合状态；
第二阶段：控制所述第二开关与所述第三开关均处于断开状态，控制所述第一开关处于闭合状态，使所述电感与所述电容产生LC谐振且所述第二开关的第一端输出的电压信号跟随所述第一开关的第一端的电压信号的变化而变化；
第三阶段：控制所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关均为断开状态，使所述第一开关的第一端的电压被钳位且所述第二开关的第一端输出预设频率和幅度的电压信号；
其中，所述第一阶段、所述第二阶段、所述第三阶段依次被执行。
12.如权利要求11所述的控制方法，其中，所述开关模块还包括第四开关，连接于所述电感的另一端；所述电感的另一通过所述第四开关连接所述供电电压；
在所述第一阶段之前，还包括：
初始阶段：控制所述第四开关处于断开状态，控制所述第二开关与所述第三开关处于闭合状态，使所述第二开关的第一端输出低电平的电压信号；其中，所述第一开关为断开状态或者闭合状态；
在所述第一阶段中，还控制所述第四开关处于闭合状态；
在所述第二阶段中，还控制所述第四开关处于闭合状态；
在所述第三阶段中，还控制所述第四开关处于闭合状态。
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