CN107947577B - 一种升压电路 - Google Patents
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Abstract
本发明一种升压电路及其控制方法，包括滤波模块、一级升压电路模块、二级升压电路模块、控制模块；所述滤波模块：滤去整流输入电压的纹波；所述一级升压电路模块：用于将输入电压升至所需的输出电压；所述二级升压电路模块：用于调整所述一级升压电路的输出电压，保证电压的平稳输出；所述控制模块：与所述一级升压电路模块，二级升压电路模块相连，控制电路开关闭合，完成升压工作；本发明提供了一种适用性广，升压范围大的升压电路。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，更具体的说，它涉及一种升压电路。
背景技术
升压电路可以将输入的较低直流电压提升至所需要的较高电压，因为电子元件的使用电压变化范围大，因此升压电路广泛应用到电子设备中。市面上一般的升压电路采用的是控制开关管的导通以及关断控制升压转换。通过控制开关管的导通与关断，从而控制电感，电容的储能及能量释放，在输出端得到电压值大于输入电压的输出电压。这种升压电路结构，一般情况下会产生两种工作状态，第一种，输入电压小于预定的输入电压，此时可以通过电路得到预定的输出电压；第二种，输入电压大于或等于预定的输入电压，此时需要通过调节开关管的通断，输入电压被直接输出至输出端，提供给负载，整个升压电路都进入旁路工作模式。
但是这种常规的升压电路结构，无法适应输入电压的大范围变动，当输入电压大于预设值时，不能提供准确稳定的输出电压，在原理上就有着输入电压的上限；此外，在实际使用中，为了能适应不同高低电压，往往会采取两级升压电路，一级为低阈值的MOS管作为开关器件，处理低输入电压，另一级为高阈值MOS管作为开关元件，处理高输入电压，在工作中两级升压电路会相互影响，导致低输入电压时升压功能不稳定。
本发明提出一种新型的两级直流升压变换电路，可在较低输入电压的情况下得到稳定的输出电压，同时，提高了整个升压电路在较高输入电压的情况下，得到较好输出电压的能力，提高了飞跨电容的使用寿命。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种输入电压范围更广，输出电压更稳定的升压电路。
本发明的技术方案如下：
一种升压电路，包括滤波模块、一级升压电路模块、二级升压电路模块、控制模块；所述滤波模块：滤去整流输入电压的纹波；所述一级升压电路模块：用于将输入电压升至所需的输出电压；所述二级升压电路模块：用于调整所述一级升压电路的输出电压，保证电压的平稳输出；所述控制模块：与所述一级升压电路模块，二级升压电路模块相连，控制电路开关闭合，完成升压工作；
其中，所述滤波模块进一步包括：
所述滤波模块输入端与电源输入端相连；包括第一电阻，第一电感；所述第一电阻与所述第一电感串联，输出端与所述一级升压电路模块第一输入端相连；
其中，所述一级升压电路模块进一步包括：
第一二极管，第二二极管，第三二极管，第三电容，第一开关管，第二开关管，第二电感；所述第一二极管与所述滤波模块输出端相连；所述第一开关管的漏极与所述一级升压电路模块第一输入端相连，栅极与所述控制模块的第一输出端相连，源极与所述第二开关管的漏极相连，所述第二二极管与所述第一开关管并联，所述第三电容与所述第一开关管，第一二极管，第二二极管并联；所述第二开关管栅极与所述控制模块第二输出端相连，源极与所述一级升压电路模块第一输出端相连，该输出端与电源负极相连；所述第三二极管与所述第二开关管并联；所述第二电感输入端与所述第一二极管输出端相连，输出端与所述一级升压电路模块第二输出端相连；
其中，所述二级升压电路模块进一步包括：
第三电感，第四二极管，第五二极管，第四电容，第二电阻，第六二极管，第四开关管；所述二级升压电路模块第一输入端与所述一级升压电路模块第二输出端相连，第二输入端与所述控制模块第三输出端相连；所述第四二极管与所述二级升压电路模块第一输入端相连；所述第四电容，所述第五二极管串联，并与所述第四开关管并联，所述第四电容输入端与所述二级升压电路模块第一输入端相连，所述第五二极管输出端与所述二级升压电路模块第一输出端相连；所述第六二极管与所述第四开关管并联；所述第四开关管漏极与所述第四二极管正极相连，栅极与所述控制模块第三输出端相连，源极与所述二级升压电路模块第一输出端相连；所述第二电阻与所述第三电感串联，输入端与所述第四二极管，第六二极管相连，输出端与所述二级升压电路模块第二输出端相连；其中，控制模块进一步包括：
第一控制信号源，第二控制信号源，第三开关管，第三电阻；所述第一控制信号源与所述控制模块第一输出端相连，所述第二控制信号源与所述控制模块第二输出端相连；所述第三开关管的漏极与所述第三电阻相连，栅极与所述第二控制信号源输出端相连，源极接地；所述第三电阻一端与所述一级升压电路模块第二输出端相连，输出端一方面与所述第三开关管漏极连接，一方面与所述控制模块第三输出端相连。
进一步的，所述升压电路还包括第一电容，第二电容；所述第一电容，所述第二电容与所述滤波模块，所述一级升压电路模块并联，一端与电源相连，一端接地。
进一步的，所述升压电路还包括第五电容，第六电容；所述第五电容与所述一级升压电路模块，所述二级升压电路模块并联，所述第六电容与所述二级升压电路模块第三输出端相连，另一端接地；所述二级升压电路模块第三输出端与电路输出端相连。
进一步的，所述一级升压电路模块与所述二级升压电路模块并联，并与所述控制模块并联，受其控制。
本发明相比于传统的升压电路，采用了模块化设计，方便在电路出现问题时进行更换修理；设置多重稳压元器件，保证输出电压电流稳定高校；效率更高。
附图说明
图1为本发明一种升压电路及其控制方法的电路原理图；
图中标注：滤波模块101、一级升压电路模块102、二级升压电路模块103、控制模块104、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一开关管VT1、第二开关管VT2、第三开关管VT3、第四开关管VT4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一控制信号源M1、第二控制信号源M2。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种升压电路及其控制方法，包括滤波模块101、一级升压电路模块102、二级升压电路模块103、控制模块104。
从市电或其他接入的整流电压，往往会伴有不稳定的杂波，为了保证升压电路的可靠运行，增加了所述滤波模块101，滤去整流输入电压的纹波；所述一级升压电路模块102：主要针对的是较低的输入电压，当输入电压低于预设的输入电压时，通过低阈值的元器件调整电压，并进行输出；所述二级升压电路模块103：用于调整所述一级升压电路102的输出电压，保证电压的平稳输出，这一部分采用的是高阈值的元器件，针对的是较高的输入电压；所述控制模块104：与所述一级升压电路模块102，二级升压电路模块103相连，通过输入不同的脉冲信号，控制电路开关闭合，完成升压工作。
所述滤波模块101包括：
所述滤波模块输入端与电源输入端相连；包括第一电阻R1，第一电感L1；所述第一电阻R1与所述第一电感L1串联，输出端与所述一级升压电路模块102第一输入端相连。
所述一级升压电路模块102包括：
第一二极管D1，第二二极管D2，第三二极管D3，第三电容C3，第一开关管VT1，第二开关管VT2，第二电感L2；所述第一二极管D1与所述滤波模块101输出端相连；所述第一开关管VT1的漏极与所述一级升压电路模块102第一输入端相连，栅极与所述控制模块104的第一输出端相连，源极与所述第二开关管VT2的漏极相连，所述第二二极管D2与所述第一开关管VT1并联，所述第三电容C3与所述第一开关管VT1，第一二极管D1，第二二极管D2并联；所述第二开关管VT2栅极与所述控制模块104第二输出端相连，源极与所述一级升压电路模块102第一输出端相连，该输出端与电源负极相连，所述第三二极管D3与所述第二开关管VT2并联；所述第二电感L2输入端与所述第一二极管D1输出端相连，输出端与所述一级升压电路模块102第二输出端相连。
所述二级升压电路模块103包括：
第三电感L3，第四二极管D4，第五二极管D5，第四电容C4，第二电阻R2，第六二极管D6，第四开关管VT4；所述二级升压电路模块103第一输入端与所述一级升压电路模块102第二输出端相连，第二输入端与所述控制模块104第三输出端相连；所述第四二极管D4与所述二级升压电路模块103第一输入端相连；所述第四电容C4，所述第五二极管D5串联，并与所述第四开关管VT4并联，所述第四电容C4输入端与所述二级升压电路模块103第一输入端相连，所述第五二极管D5输出端与所述二级升压电路模块103第一输出端相连；所述第六二极管D6与所述第四开关管VT4并联；所述第四开关管VT4漏极与所述第四二极管D4相连，栅极与所述控制模块104第三输出端相连，源极与所述二级升压电路模块103第一输出端相连；所述第二电阻R2与所述第三电感L3串联，输入端与所述第四二极管D4，第六二极管D6相连，输出端与所述二级升压电路模块103第二输出端相连。
控制模块104包括：
第一控制信号源M1，第二控制信号源M2，第三开关管VT3，第三电阻R3；所述第一控制信号源M1与所述控制模块104第一输出端相连，所述第二控制信号源M2与所述控制模块104第二输出端相连；所述第三开关管VT3的漏极与所述第三电阻R3相连，栅极与所述第二控制信号源M2输出端相连，源极接地；所述第三电阻R3一端与所述一级升压电路模块102第二输出端相连，输出端一方面与所述第三开关管VT3漏极连接，一方面与所述控制模块104第三输出端相连。
当最初输出电压Vout不是很大时，第三开关管VT3的漏极也不会很大，此时二级升压电路模块103内的第四开关管VT4源极不导通，整个二级升压电路模块103不会工作；随着所述一级升压电路模块102内的电感L2吸收能量，并逐渐加强，流入所述第四开关管源极的电压也变大，最终导通，由此所述二级升压电路模块开始工作，稳定所述一级升压电路模块102的输出电压，满足电路设计要求的输出电压，从而避免了低阈值元器件与高阈值元器件在不同输出电压条件下相互影响，降低功率的问题。
所述第三电容为飞跨电容。在传统的电路中，使用的是飞跨电容对升压电路中的开关管电位进行钳位，两个开关管的输入电位一般是一致的，从同一个信号源得到脉冲电路，但是由于飞跨电容的温度会随着电流有效值的增加而增加，发热会越来越严重，影响整个电路的使用。在本发明中，使用了两个不同的脉冲信号源M1,M2，第一控制信号源发送的信号周期小于第二控制信号源发送的信号周期，两个信号的占空比相同。与传统的电路相比，增加了升压电路中的两个开关管同时处于导通状态的概率，从而降低飞跨电容的发热时间，延长飞跨电容的使用寿命。
所述升压电路及其控制方法还包括第一电容C1，第二电容C2；所述第一电容C1，所述第二电容C2与所述滤波模块101，所述一级升压电路模块102并联，一端与电源相连，一端接地，保证输入电压的稳定，避免短路带来的过载。
进一步的，所述升压电路及其控制方法还包括第五电容C5，第六电容C6；所述第五电容C5与所述一级升压电路模块102，所述二级升压电路模块103并联，所述第六电容C6与所述二级升压电路模块103第三输出端相连，另一端接地；所述二级升压电路模块103第三输出端与电路输出端相连，保证输出电压的稳定可靠，滤去杂波；
进一步的，所述一级升压电路模块102与所述二级升压电路模块103并联，并与所述控制模块104并联，受其控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。
Claims (4)
1.一种升压电路，其特征在于：包括滤波模块、一级升压电路模块、二级升压电路模块、控制模块；所述滤波模块：滤去整流输入电压的纹波；所述一级升压电路模块：用于将输入电压升至所需的输出电压；所述二级升压电路模块：用于调整所述一级升压电路的输出电压，保证电压的平稳输出；所述控制模块：与所述一级升压电路模块，二级升压电路模块相连，控制电路开关闭合，完成升压工作；
其中，所述滤波模块进一步包括：
所述滤波模块输入端与电源输入端相连；包括第一电阻，第一电感；所述第一电阻与所述第一电感串联，输出端与所述一级升压电路模块第一输入端相连；
其中，所述一级升压电路模块进一步包括：
第一二极管，第二二极管，第三二极管，第三电容，第一开关管，第二开关管，第二电感；所述第一二极管与所述滤波模块输出端相连；所述第一开关管的漏极与所述一级升压电路模块第一输入端相连，栅极与所述控制模块的第一输出端相连，源极与所述第二开关管的漏极相连，所述第二二极管与所述第一开关管并联，所述第三电容与所述第一开关管，第一二极管，第二二极管并联；所述第二开关管栅极与所述控制模块第二输出端相连，源极与所述一级升压电路模块第一输出端相连，该输出端与电源负极相连；所述第三二极管与所述第二开关管并联；所述第二电感输入端与所述第一二极管输出端相连，输出端与所述一级升压电路模块第二输出端相连；
其中，所述二级升压电路模块进一步包括：
第三电感，第四二极管，第五二极管，第四电容，第二电阻，第六二极管，第四开关管；所述二级升压电路模块第一输入端与所述一级升压电路模块第二输出端相连，第二输入端与所述控制模块第三输出端相连；所述第四二极管与所述二级升压电路模块第一输入端相连；所述第四电容，所述第五二极管串联，并与所述第四开关管并联，所述第四电容输入端与所述二级升压电路模块第一输入端相连，所述第五二极管输出端与所述二级升压电路模块第一输出端相连；所述第六二极管与所述第四开关管并联；所述第四开关管漏极与所述第四二极管正极相连，栅极与所述控制模块第三输出端相连，源极与所述二级升压电路模块第一输出端相连；所述第二电阻与所述第三电感串联，输入端与所述第四二极管，第六二极管相连，输出端与所述二级升压电路模块第二输出端相连；其中，控制模块进一步包括：
第一控制信号源，第二控制信号源，第三开关管，第三电阻；所述第一控制信号源与所述控制模块第一输出端相连，所述第二控制信号源与所述控制模块第二输出端相连；所述第三开关管的漏极与所述第三电阻相连，栅极与所述第二控制信号源输出端相连，源极接地；所述第三电阻一端与所述一级升压电路模块第二输出端相连，输出端一方面与所述第三开关管漏极连接，一方面与所述控制模块第三输出端相连。
2.根据权利要求1所述的一种升压电路，其特征在于：所述升压电路还包括第一电容，第二电容；所述第一电容，所述第二电容与所述滤波模块，所述一级升压电路模块并联，一端与电源相连，一端接地。
3.根据权利要求1所述的一种升压电路，其特征在于：所述升压电路还包括第五电容，第六电容；所述第五电容与所述一级升压电路模块，所述二级升压电路模块并联，所述第六电容与所述二级升压电路模块第三输出端相连，另一端接地；所述二级升压电路模块第三输出端与电路输出端相连。
4.根据权利要求1所述的一种升压电路，其特征在于：所述一级升压电路模块与所述二级升压电路模块并联，并与所述控制模块并联，受其控制。
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