CN113328621B - 一种boost电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种BOOST电路及开关电源，以避免BOOST电路失效问题，包括：电感、第一开关、第二开关、第一电阻、第一电容、第一电压检测电路和控制电路；电感第一端与供电电源第一端连接，第二端与第一开关第一端和第二开关第一端连接；第二开关第二端与供电电源第二端连接；第一开关第二端与第一电阻第一端连接；第一电阻第二端与第一电容第一端连接；第一电容第二端与第二开关的第二端连接；第一电压检测电路输入端分别与第一电容第一端和电感第一端连接，输出端与控制电路第三输入端连接；控制电路第一输入端的与第一电阻第一端和第一电阻第二端连接，第二输入端与第一电容第一端连接，输出端与第一开关控制端和第二开关控制端连接。

Description

一种BOOST电路及开关电源

技术领域

本申请涉及电子电力技术领域，尤其涉及一种BOOST电路及开关电源。

背景技术

随着锂电池供电系统的广泛应用，BOOST电路可以应用于发电系统以及特殊的供电场景中。

传统的BOOST电路，如图1所示，作为开关模块与负载连接，为负载提供固定的电压。BOOST电路的工作原理如下，开关管Q1导通，电流路径为电感L和开关管Q1，电感L1通过该电流路径存储供电电源输出的电压，Q1截止，电感L1存储的电压和供电电源输出的电压进行叠加后为负载供电。如此，BOOST电路为负载提供的电压大于供电电源输出的电压值，故BOOST电路是升压拓扑。

在实际中应用时，若电感L1存储电压完毕，此时L1相当于一根导线，若此时开关管Q1误导通，此时电流路径上没有负载，造成供电电源短路，BOOST电路无法正常工作，出现失效的情况。因此，现有的BOOST电路还有待进一步提升。

发明内容

本申请实施例提供一种BOOST电路及开关电源，用以避免现有BOOST电路失效的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种BOOST电路，该电路包括：电感、第一开关、第二开关、第一电阻、第一电容、第一电压检测电路和控制电路。其中，电感的第一端用于与供电电源的第一端连接，电感的第二端分别与第一开关的第一端以及第二开关的第一端连接；第二开关的第二端用于与供电电源的第二端连接；第一开关的第二端与第一电阻的第一端连接；第一电阻的第二端与第一电容的第一端连接；第一电容的第二端与第二开关的第二端连接；第一电压检测电路的输入端的两个端点分别与第一电容的第一端以及电感的第一端连接，第一电压检测电路的输出端与控制电路的第三输入端连接，用于检测电感的第一端与第一电容的第一端之间的电位差，并将电位差输出给控制电路；控制电路的第一输入端的两个端点分别与第一电阻的第一端和第一电阻的第二端连接，控制电路的第二输入端与第一电容的第一端连接，控制电路的输出端的两个端点分别与第一开关的控制端和第二开关的控制端连接，用于根据第一电阻上的电流、第一电容的电位和第一电压检测电路输出的电位差，控制第一开关和第二开关的工作状态。

采用上述电路结构，通过检测BOOST电路输入端和输出端的电压值和电路路径上流过的电流值，确定当前电路的工作状态(例如短路)，并根据当前电路的工作状态控制开关的导通和断开，从而避免由于误开启开关导致的BOOST电路失效问题。

在一种可能的设计中，该BOOST电路还包括：故障控制电路和输出电路。其中，故障控制电路的第一端与第一电容的第一端连接，故障控制电路的第二端连接在控制电路和供电电源之间，用于检测第一电容的第一端的电位，在第一电容的第一端的电位值小于第一预设阈值时，控制供电电源与控制电路的连接；输出电路的第一端与第一电容的第一端连接，输出电路的第二端与负载连接，用于检测第一电容的第一端的电位，并根据第一电容的电位输出控制信号，该控制信号用于控制为负载提供电能。

采用上述电路结构，当电路的输出电压(第一电容两端的电压)小于与BOOST电路连接的负载的工作电压时，可以控制停止为负载提供电能，以避免负载的供电电压不满足负载工作电压的要求对负载造成的损坏，并且当上述电路检测到发生负载或者输出端发生故障(例如短路)时，可以断开供电电源与控制电路的连接，控制电路失电无法输出第一开关和第二开关的启动信号(驱动信号)，第一开关和第二开关均断开，从而实现断开BOOST电路与供电电源的连接，保证了负载和电路中器件的安全。

在一种可能的设计中，控制电路包括：电流检测电路、第二电压检测电路和开关控制电路。其中，电流检测电路的输入端的两个端点分别与第一电阻的第一端和第一电阻的第二端连接，电流检测电路的输出端与开关控制电路的第一输入端连接，用于检测第一电阻上流过的电流值，并将第一电阻上流过的电流值转换为电压值；第二电压检测电路的输入端与第一电容的第一端连接，第二电压检测电路的输出端与开关控制电路的第二输入端连接，用于检测第一电容的第一端的电压值；开关控制电路的第三输入端与第一电压检测电路连接，开关控制电路的输出端的两个端点分别与第一开关的控制端以及第二开关的控制端连接，用于接收电流检测电路输出的电压值、第二电压检测电路输出的电压值和第一电压检测电路输出的电压差值，并根据接收的电压值控制第一开关和第二开关的工作状态。

采用上述电路结构，根据BOOST电路的输出电压(第一电容两端的电压)、BOOST电路流过的电流(第一电阻上流过的电流)以及BOOST电路的输入端(供电电源输出的电压值)以及输出端之间的电压差这三个条件控制开关的工作状态，避免开关误动作导致的电路失效问题，保证电路正常工作，提高了电路的工作稳定性。

在一种可能的设计中，电流控制电路包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一差分放大器。其中，第二电阻的第一端与第一电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与第一差分放大器的第一输入端连接；第三电阻的第一端与第一电阻的第二端连接，第三电阻的第二端与第一差分放大器的第二输入端连接；第一差分放大器的第一输入端与第四电阻的第一端连接，第一差分放大器的第二输入端与第五电阻的第一端连接，第一差分放大器的输出端分别与第五电阻的第二端以及开关控制电路的第一输入端连接；第四电阻的第二端用于与地线连接。

采用上述电路结构，将第一电阻上流过的电流转换为电压的形式输出给第一差分放大器，第一差分放大器将该电压值与第一参考电源输出的电压值进行比较，从而确定当前电路是否处于失效状态，并将该检测结果输出给控制电路，以便控制电路后续对开关状态进行调整。

在一种可能的设计中，第二电压检测电路包括：第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二差分放大器、第二电容和第三电容。其中，第六电阻的第一端与第一电容的第一端连接，第六电阻的第二端分别与第七电阻的第一端以及第二差分放大器的第二输入端连接；第七电阻的第二端与第二电容的第二端连接；第二差分放大器的第一输入端用于与第一参考电源连接，第二差分放大器的输出端分别与第八电阻的第一端以及第三电容的第一端连接；第八电阻的第二端与第二电容的第一端连接；第二电容的第二端与第三电容的第二端连接；第三电容的第一端与开关控制电路的第二输入端连接。

采用上述电路结构，通过检测BOOST电路输出端的电压值，并将该电压值输出给控制电路，以便控制电路控制BOOST电路当前的状态(电感储能状态和放电状态)，并根据当前状态实时控制开关的工作状态。

在一种可能的设计中，开关控制电路包括：第三差分放大器、第一比较器、第四电容、RS触发器、第一与电路、第二与电路和时间控制电路。其中，第三差分放大器的第一输入端用于与第二参考电源连接，第三差分放大器的第二输入端与电流检测电路的输出端连接，第三差分放大器的输出端分别与第四电容的第一端以及第一开关的控制端连接；第一比较器的第一输入端与第二电压检测电路的输出端连接，第一比较器的第二输入端与电流检测电路的输出端连接，第一比较器的输出端与RS触发器的第一输入端连接；RS触发器的输出端与时间控制电路的输入端连接；时间控制电路的第一输出端与第一与门电路的第二输入端连接，时间控制电路的第二输出端与第二与门电路的第二输入端连接；第一与电路的第一输入端分别与第一电压检测电路的输出端以及第二与电路的第一输入端连接，第一与电路的输出端与第一开关的控制端连接；第二与电路的输出端与第二开关的控制端连接；第四电容的第二端用于与地线连接。

采用上述电路结构，通过输出端输出的电压的电压值(第一电容的第一端的电位)以及输入端输入的电压(电感的第一端的电位)和输出端输出电压的电压值之差确定BOOST电路的状态(电感的储能阶段和放电阶段)，从而确定第一开关和第二开关的开启和断开的时刻，并在放电状态(为负载供电的过程中)实时检测电路中的电流，根据电路中的电流值实时调整第一开关的开启程度，控制电流的大小，以避免当电感储能完毕时，误电感储能完毕(即电感处于饱和状态)误开启开关造成的电路失效问题，保证了电路的安全。

在一种可能的设计中，第一电压检测电路包括：第二比较器。第二比较器的第一输入端与第一电容的第一端连接，第二比较器的第二输入端与电感的第一端连接，第二比较器的输出端与控制电路的第三输入端连接。

采用上述电路结构，通过比较器直接比较BOOST电路的输入端输入的电压值与输出端输出的电压值之间的电压差值，并将比较结果直接输出给控制电路。

在一种可能的设计中，故障检测电路包括：第九电阻、第十电阻、第三比较器、第三开关和延时单元。其中，第九电阻的第一端与第一电容的第一端连接，第九电阻的第二端分别与延时单元的输入端以及第十电阻的第一端连接；第十电阻的第二端用于与地线连接；延时单元的输出端与第三比较器的第二输入端连接；第三比较器的第一输入端用于与第三参考电源连接，第三比较器的输出端与第三开关的控制端连接；第三开关的第一端用于与控制电路的供电电源连接，第三开关的第二端用于与控制电路连接。

采用上述电路结构，第三开关用于控制供电电源与控制电路的连接，通过检测第一电容的第一端的电位，确定电路BOOST电路或者电路是否发生故障(例如短路)，在确定电路或负载发生故障时，控制第三开关断开控制电路与供电电源的连接，此时控制电路失电无法输出第一开关和第二开关的启动信号(驱动信号)，BOOST电路的输入端与供电电源断开连接，从而保证负载和BOOST电路中器件的安全。

在一种可能的设计中，输出电路包括：第十一电阻、第十二电阻、第四比较器和第四开关。其中，第十一电阻的第一端与第一电容的第一端连接，第十一电阻的第二端分别与第十二电阻的第一端以及第四比较器的第二输入端连接；第十二电阻的第二端用于与地线连接；第四比较器的第一输入端用于与第四参考电源连接，第四比较器的输出端与第四开关的控制端连接；第四开关的第一端用于输出控制信号，第四开关的第二端用于与地线连接，该控制信号用于控制为负载提供电能。

采用上述电路结构，第四开关用于控制为负载提供电能，根据检测电路输出电压的大小控制第四开关的工作状态，在确定输出电压值小于负载的工作电压时，控制第四开关连接，输出低电平信号，负载不工作，从而避免负载承受不合适的电压造成的损坏，保证负载的安全，提高了BOOST电路的工作稳定性。

第二方面，本申请实施例提供了一种开关电源，包括上述第一方面以及任一可能的设计中提供的BOOST电路和供电电源。

第二方面中任一种可能设计方式所带来的技术效果可参见第一方面和/或第一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

第三方面，本申请实施例提供了一种BOOST电路的控制方法，该控制方法包括：接收第一电压检测电路发送的第一电容第一端的第一电压值和第一电感第一端的第二电压值的电位差；在确定第一电压值小于第二电压值时，控制断开第一开关和第二开关；检测第一电阻上的电流值，并根据第一电阻上的电流值控制第一开关导通；在确定第一电压值大于或者等于第二电压值时，根据输出端电压的电压值，控制第一开关和第二开关互补导通，以使为与第一电容连接的负载供电。

采用上述方法，在检测到第一电压值小于第二电压值时，确定BOOST电路发生失效，直接控制第一开关和第二开关断开连接，并根据第一电阻上流过的电流(或者第一电阻两端的电压值)确定为第一开关的控制端发送的驱动信号的大小，以实现控制第一开关导通以及流过第一开关的电流大小，从而实现为第一电容恒流充电，直至第一电容两端的电压大于第一电感的输入电压时，BOOST电路退出失效状态，此时控制第一开关和第二开关互补导通保证BOOST电路正常工作。

附图说明

图1为本申请实施例提供现有的BOOST电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的高压系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的BOOST电路的结构示意图一；

图4为本申请实施例提供的控制电路的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的输出电路的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的故障控制电路的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的BOOST电路的结构示意图二；

图8为本申请实施例提供的开关电源的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的BOOST电路的控制方法的流程示意图；

图10为本申请实施例提供的BOOST电路的控制设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例作进一步详细描述。

基于背景技术中提出的问题，本申请实施例提供一种BOOST电路及开关电源，用以避免现有BOOST电路的失效问题，提高BOOST电路的工作稳定性。

本申请实施例提供的BOOST电路可以应用于高压系统或者电池系统中，用于将输入端接收的电压值升压至固定的电压值后为与输出端连接的负载供电。

下面，以图2为例对本申请实施例的应用场景进行简单介绍。

本申请实施例提供的BOOST电路可应用于图2所示的高压系统中。如图2所示，该电力系统包含供电电源201、BOOST电路202以及负载203。供电电源201用于为BOOST电路202提供电能，该供电电源201可以是直流电源。BOOST电路202分别与供电电源201和负载203连接，用于接收供电电源201输出的电能，将供电电源201输出的电压升压至负载203的工作电压后为负载203进行供电。其中，BOOST电路202可以视为一个独立的装置，也可以视为高压系统的一部分。

在图2所示的高压系统中，在系统正常工作的情况下，供电电源201向BOOST电路202输入电能，经BOOST电路202升压后输出至负载203，为负载203供电。

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

需要说明的是，本申请中所涉及的多个，是指两个或两个以上。

本申请中所涉及术语“连接”，描述两个对象的连接关系，可以表示两种连接关系，例如，A和B连接，可以表示：A与B直接连接，A通过C和B连接这两种情况。

另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

参见图3，为本申请实施例提供的一种BOOST电路的结构示意图，其中，该BOOST电路300包括：电感301、第一开关302、第二开关303、第一电阻304、第一电容305、第一电压检测电路306和控制电路307。

其中，电感301的第一端用于与供电电源的第一端连接，电感301的第二端分别与第一开关302的第一端以及第二开关303的第一端连接。第二开关303的第二端用于与供电电源的第二端连接。第一开关302的第二端与第一电阻304的第一端连接。第一电阻304的第二端与第一电容305的第一端连接。第一电容305的第二端与第二开关303的第二端连接。第一电压检测电路306的输入端的两个端点(端点1和2)分别与第一电容305的第一端以及电感301的第一端连接，第一电压检测电路306的输出端(端点3)与控制电路307的第三输入端连接。控制电路307的第一输入端的两个端点(端点4和5)分别与第一电阻304的第一端和第一电阻304的第二端连接，控制电路307的第二输入端(端点6)与第一电容305的第一端连接，控制电路307的输出端的两个端点(端点7和8)分别与第一开关302的控制端和第二开关303的控制端连接。

其中，第一电压检测电路306可以用于检测电感301的第一端与第一电容305的第一端之间的电位差，并将电位差输出给控制电路307。控制电路307可以用于根据第一电阻304上流过的电流、第一电容305的电位和第一电压检测电路306输出的电位差，控制第一开关302和第二开关303的工作状态。

应理解，为了避免第一电容305存储的电能通过第一电阻304和电感301反向流向供电电源，对供电电源造成损坏，可以在第一电容305的第一端与第一电阻304的第二端之间连接二极管。

通过BOOST电路300为与BOOST电路300连接的负载进行供电时，第一开关302和第二开关303的导通或者断开可以通过检测BOOST电路300的输出端的电压(第一电容305第一端的电位)、输入端输入的电压(电感301的第一端的电位)与输出端输出电压的电压差以及电路上的电流等多个因素综合确定，从而避免由于误开启开关导致的BOOST电路300失效问题，提高了BOOST电路300的工作稳定性。

具体地，在确定BOOST电路300的输出端的电压小于输入端的电压值(根据第一电压检测电路305的输出信号确定)时，确定BOOST电路300出现失效情况，此时可以通过控制电路307向第一开关302的控制端和第二开关303的控制端发送截止信号，以控制第一开关302和第二开关303断开连接，由于第一电容305上存储电压，此时第一电阻304两端存在电位差，并根据该电位差的数值确定为第一开关302控制端发送的驱动信号的大小，以实现控制第一开关302导通以及流过第一开关302的电流的大小，以实现供电电源通过第一开关302恒流为第一电容305充电，直至第一电容305的第一端的电位大于或者等于第一电感301的第一端的电位时，确定BOOST电路300退出失效状态时，此时电路可以正常工作，即控制第一开关302和第二开关302轮流导通，从而为负载提供电能。

应理解，由于第一电容305两端的电压逐渐升高，而负载的供电电压固定，第一电容305两端的电压未达到负载的供电电压之前，若将第一电容305上存储的电能直接输出给负载，可能会造成损坏负载的情况出现，因此本申请实施例提供的BOOST电路300还包括输出电路308，用于输出控制信号控制为负载供电。其中，该输出电路308的第一端与第一电容305的第一端连接，输出电路308的第二端与负载连接，用于检测第一电容305的第一端的电位，并根据第一电容305的电位输出控制信号。

应理解，为了避免BOOST电路300输出端短路对电路和负载造成的的损坏，本申请实施例提供的BOOST电路300还包括：故障控制电路309。其中，故障控制电路309的第一端与第一电容305的第一端连接，故障控制电路309的第二端连接在控制电路307和供电电源之间，用于检测第一电容305的第一端的电位，在第一电容305的第一端的电位值小于第一预设阈值时，断开控制电路307与供电电源的连接。其中，第一预设阈值的可以根据实际情况进行设置，本申请这里不做详细介绍。

下面对BOOST电路300中的第一电压检测电路306、控制电路307、输出电路308和故障控制电路309的具体结构进行介绍。

第一电压检测电路306：

第一电压检测电路306包括：第二比较器；第二比较器的第一输入端与第一电容305的第一端连接，第二比较器的第二输入端与电感301的第一端连接，第二比较器的输出端与控制电路307的第三输入端连接。

其中，设置第二比较器的作用为：检测BOOST电路300输入端(电感301第一端)的电压与BOOST电路300输出端电压(第一电容304第一端的电位)的电压差，并将该电压差输出给控制电路307。

应理解，在检测第一电容305的第一端和第一电感301第一端的电压时，由于第一电感301和第一电容305之间连接有其它器件，为了避免第一电感301和第一电容305之间连接的器件两端的电压对检测结果的影响，第一电压检测电路306还可以包括补偿电源，连接在第二比较器的第二输入端和第一电感301的第一端之间，用于补偿第一电感301和第一电容305之间连接的器件两端的电压对检测结果的影响。

控制电路307：

控制电路307包括：电流检测电路、第二电压检测电路和开关控制电路。

具体地，电流检测电路的输入端的两个端点分别与第一电阻304的第一端和第一电阻304的第二端连接，电流检测电路的输出端与开关控制电路的第一输入端连接。第二电压检测电路的输入端与第一电容305的第一端连接，第二电压检测电路的输出端与开关控制电路的第二输入端连接。开关控制电路的第三输入端与第一电压检测电路连接，开关控制电路的输出端的两个端点分别与第一开关302的控制端以及第二开关303的控制端连接。

其中，设置电流检测电路的作用为：用于检测第一电阻304上流过的电流值，并将第一电阻304上流过的电流值转换为电压值，并输出给开关控制电路。设置第二电压检测电路的作用为：用于检测第一电容305的第一端的电压值，并输出给开关控制电路。设置开关控制电路的作用为：用于接收电流检测电路输出的电压值、第二电压检测电路输出的电压值和第一电压检测电路306输出的电压差值，并根据接收的电压值控制第一开关302和第二开关303的工作状态(导通或断开)。

具体地，电流控制电路包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一差分放大器。

其中，第二电阻的第一端与第一电阻304的第一端连接，第二电阻的第二端与第一差分放大器的第一输入端连接；第三电阻的第一端与第一电阻304的第二端连接，第三电阻的第二端与第一差分放大器的第二输入端连接；第一差分放大器的第一输入端与第四电阻的第一端连接，第一差分放大器的第二输入端与第五电阻的第一端连接，第一差分放大器的输出端分别与第五电阻的第二端以及开关控制电路的第一输入端连接；第四电阻的第二端用于与地线连接。

具体地，第二电压检测电路包括：第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二差分放大器、第二电容和第三电容。

其中，第六电阻的第一端与第一电容305的第一端连接，第六电阻的第二端分别与第七电阻的第一端以及第二差分放大器的第二输入端连接；第七电阻的第二端与第二电容的第二端连接；第二差分放大器的第一输入端用于与第一参考电源连接，第二差分放大器的输出端分别与第八电阻的第一端以及第三电容的第一端连接；第八电阻的第二端与第二电容的第一端连接；第二电容的第二端与第三电容的第二端连接；第三电容的第一端与开关控制电路的第二输入端连接。

具体地，开关控制电路包括：第三差分放大器、第一比较器、第四电容、RS触发器、第一与电路、第二与电路和时间控制电路。

其中，第三差分放大器的第一输入端用于与第二参考电源连接，第三差分放大器的第二输入端与电流检测电路的输出端连接，第三差分放大器的输出端分别与第四电容的第一端以及第一开关302的控制端连接；第一比较器的第一输入端与第二电压检测电路的输出端连接，第一比较器的第二输入端与电流检测电路的输出端连接，第一比较器的输出端与RS触发器的第一输入端连接；RS触发器的输出端与时间控制电路的输入端连接；时间控制电路的第一输出端与第一与门电路的第二输入端连接，时间控制电路的第二输出端与第二与门电路的第二输入端连接；第一与电路的第一输入端分别与第一电压检测电路306的输出端以及第二与电路的第一输入端连接，第一与电路的输出端与第一开关302的控制端连接；第二与电路的输出端与第二开关303的控制端连接；第四电容的第二端用于与地线连接。

需要说明的是，时间控制电路可以包括反相器。其中，设置反相器的作用为：反相器的输入端和输出端相位相差180度，从而输出两个相位相差180度的驱动信号，且反相器的输入端到输出端之间存在传输时延，从而保证两个驱动信号分别输出给第一开关302的控制端和第二开关303的控制端时，第一开关302和第二开关303无法同时导通，从而避免了出现由于第一开关302和第二开关303同时导通造成的电路短路。

为了便于理解，下面给出实施例提供的控制电路307的具体示例。

参见图4为本申请实施例提供的一种控制电路307的结构示意图。在图4所示的电路中，包括电阻R2、R3、R4、R4、R5、R6、R7、R8、电容C2、C3、C4、比较器CMP1、差分放大器AMP1、AMP2、AMP3、RS触发器、与门电路AND1和AND2和时间控制电路T1。其中，A和B作为控制电路307的第一输入端的两个端点分别与第一电阻304的第一端和第一电阻304第二端连接，C作为控制电路307的第二输入端与第一电容305的第一端连接，D作为控制电路307的第三输入端与第一电压检测电路306的输出端连接，E和F作为控制电路307的输出端的两个端点分别与第一开关302的控制端和第二开关303的控制端连接。

具体地，由A和B端接收第一电阻304的第一端和第二端转换后的电压，C接收第一电容305的第一端的电位，D接收第一电压检测电路306输出的电压值，在确定BOOST电路300的输出电压小于输入电压时，确定BOOST电路300出现失效情况，第一电压检测电路306输出低电平信号，此时AND1的第一输入端和AND2的第一输入端接收到低电平信号，通过E和F向第一开关302的控制端和第二开关303的控制端输出低电平信号，第一开关302和第二开关303断开，由于第一电容305上存储有电能，并通过电阻R2和R4构成通路，第一电阻304上流过电路，即第一电阻304两端存在电压差，该电压差通过差分放大器AMP1和AMP3后，根据压差值确定为第一开关302控制端发送的驱动信号的大小，以实现控制第一开关302导通以及流过第一开关302的电流的大小，供电电源通过第一开关302实现为第一电容305恒流充电。

在通过第一开关302为第一电容305充电过程中，实时检测BOOST电路300输入端和输出端的电压，在检测到BOOST电路300的输出端的电压值大于或者等于输入端的电压值时，第一电压检测电路306输出高电平信号，此时BOOST电路300退出失效状态，第一开关302和第二开关303的工作状态由电路的输出端的电压值确定，将输出电压经过分压R6和R7分压后的电压值与AMP3的参考电压进行比较，得到比较结果，并将该比较结果输出给比较器CMP1后与第二输入端的电压值进行比较，在根据比较结果输入给RS触发器，得到固定的驱动信号，并将该信号经过时间控制电路T1的转换后，得到两个相位相差180度的驱动信号，并将两个驱动信号分别输出给第一开关302的控制端和第二开关303的控制端，控制第一开关302和第二开关303互补工作，正常为负载供电。

输出电路308：

输出电路308包括：第十一电阻、第十二电阻、第四比较器和第四开关。

具体地，第十一电阻的第一端与第一电容的第一端连接，第十一电阻的第二端分别与第十二电阻的第一端以及第四比较器的第二输入端连接；第十二电阻的第二端用于与地线连接；第四比较器的第一输入端用于与第四参考电源连接，第四比较器的输出端与第四开关的控制端连接；第四开关的第一端用于输出控制信号，第四开关的第二端用于与地线连接，该控制信号用于控制为负载提供电能。

为了便于理解，下面给出实施例提供的输出电路308的具体示例。

参见图5为本申请实施例提供的一种输出电路308的结构示意图。在图5所示的电路中，包括电阻R11、R12、比较器CMP4和开关Q4。其中，A作为输出电路308的输入端与第一电容305的第一端连接，B作为输出电路308的输出端，用于输出控制信号。

通过图5所示的输出电路308实现控制第四开关的工作状态时，A作为单相输入端接收第一电容305输出的电能，作为直流输入端，B作为输出电路308的输出端，控制为负载提供电能。

具体地，A接收第一电容305的第一端的电位，并经过电阻R11和R12分压后输出给比较器CMP4，CMP4将分压后的电压值与第四参考电源输出的电压值(约等于1/2负载的工作电压)进行比较，若确定分压后的电压值大于或者等于第四参考电源输出的电压值时，确定电路输出的电压值满足负载的工作电压，CMP4向第四开关Q4输出低电平信号，Q4断开，向负载提供高电平信号，此时第一电容305存储的电能为负载供电，负载正常工作，若确定分压后的电压值小于第三参考电源输出的电压值时，确定电路输出的电压值不满足负载的工作电压，CMP4向第四开关Q4输出高电平信号，控制Q4导通，B输出低电平信号，负载不工作，从而避免了由于负载承受非工作电压造成的损坏现象，保护的负载的安全。其中，第四参考电压的数值可以根据实际情况进行设置，本申请这里不做详细介绍。

故障控制电路309：

故障控制电路309包括：第九电阻、第十电阻、第三比较器、第三开关和延时单元。

具体地，第九电阻的第一端与第一电容的第一端连接，第九电阻的第二端分别与延时单元的输入端以及第十电阻的第一端连接；第十电阻的第二端用于与地线连接；延时单元的输出端与第三比较器的第二输入端连接；第三比较器的第一输入端用于与第三参考电源连接，第三比较器的输出端与第三开关的控制端连接；第三开关的第一端用于与控制电路的供电电源连接，第三开关的第二端用于与控制电路307连接。

为了便于理解，下面给出实施例提供的故障控制电路309的具体示例。

参见图6为本申请实施例提供的一种故障控制电路309的结构示意图。在图6所示的电路中，包括电阻R9、R10、比较器CMP3、开关Q3、延时单元T2。其中，A作为故障控制电路309的输入端，与第一电容305的第一端连接，B和C作为故障控制电路309的输出端的两个端点分别与供电电源和控制电路307连接。

具体地，A接收第一电容305的第一端的电位，并经过电阻R9和R10分压后输出给比较器CMP3，CMP3将分压后的电压值与第三参考电源输出的电压值(约等于0V)进行比较，在确定分压后的电压值小于第三参考电源输出的电压值时，确定电路出现故障(例如短路)，CMP3向第三开关Q3输出低电平信号，控制Q3断开控制电路307和供电电源的连接，控制电路307失电无法为第一开关302的控制端和第二开关303的控制端提供驱动信号，第一开关302和第二开关303断开，BOOST电路300以及负载均与供电电源断开连接，从而保证了负载和BOOST电路300中器件的安全。

具体地，BOOST电路300的每一个开关均可以是开关管，若BOOST电路300电路中的开关管为金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor，MOS)管，MOS管的栅极可以为开关的控制端，通过控制MOS管的通断使得BOOST电路300实现为负载提供电能；若BOOST电路300中的开关为双极结型晶体管(bipolar junction transistor，BJT)，BJT的基极可以为开关的控制端，通过控制BJT的通断使得BOOST电路300实现为负载提供电能。

需要说明的是，由于当BOOST电路300失效的原因也会造成第一电容305的第一端的电位较低，可能会直接导致关闭整个BOOST电路300的情况出现，为了避免该情况出现，当检测到第一电容305的第一端的电位经过电阻R9和R10分压的电压值在T2的延时时长(BOOST电路300失效时控制电路的调整时长)后均未上升，仍小于参考电压值时，可以准确的确定电路发生故障，对BOOST电路300进行保护。

结合以上描述，示例地，本申请实施例提供的一种BOOST电路的结构可以如图7所示。

在第一电压检测电路中，包括第二电压比较器CMP2，补偿电源V1。

在控制电路中，包括电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、比较器CMP1、差分放大器AMP1、AMP2、AMP3、第一与门电路AND1、AND2、电容C2、C3、C4、RS触发器和时间控制电路T1。

在输出电路中，包括电阻R11、R12、比较器CMP4和开关Q4。

在故障控制电路中，包括电阻R9、R10、比较器CMP3、开关Q3和延时单元T2。

通过图7所示的BOOST电路为实现为负载供电时，A和B作为BOOST电路的输入端与供电电源连接，C作为BOOST电路的输出端输出控制信号。

具体地，以图1为例，当BOOST电路出现失效时，例如当Q1断开时，此时与BOOST电路输入端连接的供电电源以及L1存储的电能叠加后为C2充电，当L1上存储的电能释放完毕，供电电源重新为L1存储电能，在电能储能完毕后L1相当于一个导线(电感处于饱和状态)，若在此时开启Q1，由L1和Q1构成的导通路径上没有负载，可能会导致供电电源损坏，并且该路径会将C2短路，此时C2两端的电压约等于0V，BOOST电路失效，无法为负载供电。

本申请实施例提供的BOOST电路出现上述电路失效时，C1的第一端的电压小于输入端电压(L第一端的电压)，CMP2输出低电平信号，AND1的第一输入端和AND2的第一输入端的输入端接收到低电平信号，向Q1的控制端和Q2的控制端发送低电平信号，控制Q1和Q2断开连接。由于C1上存储有电能，R1两端存在电位差，在经过AMP1和AMP3处理后，得到合适的驱动信号，并将该驱动信号发送给Q1的控制端，控制Q1的导通，在检测电路R1两端的压差较大时，即R1上流过的电流较大，输出幅值较小的驱动信号，控制减小Q1上的电流，以减小BOOST电路的电流的幅值(此时电感上的电能为第一电容充电，退出电感饱和状态)，实现恒流为C1充电。

在Q1导通时间内，实时检测C1第一端的电压和L第一端的电压，当检测到L第一端的电压大于或者等于C1第一端的电压以及V1的电压之和时，确定BOOST电路退出失效状态，此时根据C1第一端的电位直接进行检测，根据C1的第一端的电位，判断BOOST处于储能阶段(Q2导通、Q1断开)还是放电阶段(Q1导通、Q2断开)，由于BOOST电路连续运行时，该电路只存在储能阶段和放电阶段两个阶段，因此Q1和Q2互补导通，即Q1和Q2的驱动信号的相位互差180度，可以根据C1的第一端的电位得到其中一个开关的驱动信号，经过T1得到两个相位相差180的驱动信号，分别输出给Q1的控制端和Q2的控制端，控制Q1和Q2互补开启，保证BOOST电路正常工作。

需要说明的是，在BOOST电路工作过程中，若负载或者BOOST电路的输出端出现故障(例如短路)时，导致C1的第一端的电位约等于0V，需要通过故障控制电路进行保护，由于BOOST电路失效时也会造成C1的第一端的电位将为0V，为了保证电路的工作稳定性，在检测到第一电容的第一端的电位将至0V的时长超过T2的延时时长(BOOST电路失效时，控制电路的调整时长)，将该电压值输出给CMP3，CMP3输出低电压电平，Q3断开供电电源与控制电路的连接，Q1和Q2无法获取到驱动信号，断开负载和供电电源的连接，保证了负载和BOOST电路中器件的安全。

需要说明的是，负载的供电电压为工作电压时，负载才可以正常工作，在C1两端的电压未处于负载的工作电压时，CMP4输出的高电平信号，Q4导通，不为负载供电，以保证负载的安全。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种开关电源。参见图8，该开关电源800包括供电电源801和前述BOOST电路300。

可选地，该开关电源800还包括负载，该开关电源800用于向负载供电。

在一种可能的设计中，该开关电源800设置在高压系统中，该开关电源800与负载连接，用于为负载供电。

在一种可能的设计中，该开关电源800设置在电池系统中，该开关电源800与电池连接，用于为电池充电。

此外，本申请实施例中提供的系统结构和业务场景主要是为了解释本申请的技术方案的一些可能的实施方式，不应被解读为对本申请的技术方案的唯一性限定。本领域普通技术人员可以知晓，随着系统的演进，以及更新的业务场景的出现，本申请提供的技术方案对于相同或类似的技术问题仍然可以适用。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种BOOST电路的控制方法，该BOOST电路的控制方法应用于本申请实施例提供的BOOST电路300中。

本申请实施例提供的BOOST电路的控制方法可以如图9所示，申请实施例提供的BOOST电路的控制方法可以由BOOST电路300中的控制电路来执行，主要包括以下步骤：

S901：接收第一电压检测电路发送第一电容第一端的第一电压值和第一电感第一端的第二电压值的电位差。

S902：在确定第一电压值小于第二电压值时，控制断开第一开关和第二开关。

具体地，根据图3所示的BOOST电路中的第一电压检测电路输出的电位差确定第一电压值与第二电压值的大小，在确定第一电压值小于第二电压值时，确定BOOST电路出现失效情况，可以通过向第一开关控制端和第二开关控制端发送截止信号，控制第一开关和第二开关断开连接。

S903：检测第一电阻上的电流值，并根据第一电阻上的电流值控制第一开关导通。

具体地，在确定BOOST电路出现失效情况时，通过与第一电阻两端连接的第一输入端的两个端点输入的信号，确定第一电阻上的电流值，并根据该电流值控制第一开关导通。

具体地，在根据电流值控制第一开关导通时，可以根据第一电阻上的电流值的大小确定为第一开关的控制端发送的驱动信号的大小，实现控制第一开关导通以及流过第一开关的电流的大小，实现为第一电容恒流充电，第一电压值逐渐升高。

S904：在确定第一电压值大于或者等于第二电压值时，根据输出端电压的电压值，控制第一开关和第二开关互补导通，以使为与第一电容连接的负载供电。

具体地，通过第一开关为第一电容充电时，第一电压值逐渐升高，在确定第一电压值大于或者第二电压值时，可以确定BOOST电路退出失效状态，此时可以根据第一电压值控制第一开关和第二开关互补导通，控制电路BOOST在储能阶段(第二开关导通、第一开关断开)和放电阶段(第一开关导通、第二开关断开)转换，实现为负载供电。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供一种BOOST电路的控制设备，该控制设备1000可用于执行图9所示的BOOST电路的控制方法。示例性的，该BOOST电路的控制设备可以为处理芯片。

如图10所示，该BOOST电路的控制设备1000可以包括存储器1001和处理器1002。存储器1001用于存储程序代码，处理器1002用于调用存储在存储器1001中的程序代码，以执行图9所示的BOOST电路的控制方法。

需要说明的是，BOOST电路的控制设备1000可用于执行图9所示的BOOST电路的控制方法，BOOST电路的控制设备1000中未详尽描述的实现方式可参见图9所示的BOOST电路的控制方法中的相关描述，此处不再赘述。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包括一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(Solid State Disk，SSD))等。

本申请实施例中所描述的各种说明性的逻辑单元和电路可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本申请实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件单元、或者这两者的结合。软件单元可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见的，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。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，则本申请也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种BOOST电路，其特征在于，包括：电感、第一开关、第二开关、第一电阻、第一电容、第一电压检测电路和控制电路；

所述电感的第一端用于与供电电源的第一端连接，所述电感的第二端分别与所述第一开关的第一端以及所述第二开关的第一端连接；

所述第二开关的第二端用于与所述供电电源的第二端连接；

所述第一开关的第二端与所述第一电阻的第一端连接；

所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接；

所述第一电容的第二端与所述第二开关的第二端连接；

所述第一电压检测电路的输入端的两个端点分别与所述第一电容的第一端以及所述电感的第一端连接，所述第一电压检测电路的输出端与所述控制电路的第三输入端连接，用于检测所述电感的第一端与所述第一电容的第一端之间的电位差，并将所述电位差输出给所述控制电路；

所述控制电路的第一输入端的两个端点分别与所述第一电阻的第一端和所述第一电阻的第二端连接，所述控制电路的第二输入端与所述第一电容的第一端连接，所述控制电路的输出端的两个端点分别与所述第一开关的控制端和所述第二开关的控制端连接，用于根据所述第一电阻的电流、所述第一电容的电位和所述第一电压检测电路输出的电位差，控制所述第一开关和所述第二开关的工作状态；

所述控制电路具体用于：在所述电位差大于零时，控制所述第一开关和所述第二开关断开，并根据所述第一电阻的电流控制所述第一开关的导通程度；或者，在所述电位差小于或等于零时，根据所述第一电容的电位控制所述第一开关和所述第二开关互补导通。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：故障控制电路和输出电路；

所述故障控制电路的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述故障控制电路的第二端连接在所述控制电路和供电电源之间，用于检测所述第一电容的第一端的电位，在所述第一电容的第一端的电位值小于第一预设阈值时，控制所述控制电路与供电电源的连接；

所述输出电路的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述输出电路的第二端与负载连接，用于检测所述第一电容的第一端的电位，并根据所述第一电容的电位输出控制信号，所述控制信号用于控制为负载提供电能。

3.如权利要求1-2中任一项所述的电路，其特征在于，所述控制电路包括：电流检测电路、第二电压检测电路和开关控制电路；

所述电流检测电路的输入端的两个端点分别与所述第一电阻的第一端和所述第一电阻的第二端连接，所述电流检测电路的输出端与所述开关控制电路的第一输入端连接，用于检测所述第一电阻上流过的电流值，并将所述第一电阻上流过的电流值转换为电压值；

所述第二电压检测电路的输入端与所述第一电容的第一端连接，所述第二电压检测电路的输出端与所述开关控制电路的第二输入端连接，用于检测所述第一电容的第一端的电压值；

所述开关控制电路的第三输入端与所述第一电压检测电路连接，所述开关控制电路的输出端的两个端点分别与所述第一开关的控制端以及所述第二开关的控制端连接，用于接收所述电流检测电路输出的电压值、所述第二电压检测电路输出的电压值和所述第一电压检测电路输出的电压差值，并根据接收的电压值控制所述第一开关和所述第二开关的工作状态。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电流检测电路包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一差分放大器；

所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一差分放大器的第一输入端连接；

所述第三电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第三电阻的第二端与所述第一差分放大器的第二输入端连接；

所述第一差分放大器的第一输入端与所述第四电阻的第一端连接，所述第一差分放大器的第二输入端与所述第五电阻的第一端连接，所述第一差分放大器的输出端分别与所述第五电阻的第二端以及所述开关控制电路的第一输入端连接；

所述第四电阻的第二端用于与地线连接。

5.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第二电压检测电路包括：第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二差分放大器、第二电容和第三电容；

所述第六电阻的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第六电阻的第二端分别与所述第七电阻的第一端以及所述第二差分放大器的第二输入端连接；

所述第七电阻的第二端与所述第二电容的第二端连接；

所述第二差分放大器的第一输入端用于与第一参考电源连接，所述第二差分放大器的输出端分别与所述第八电阻的第一端以及所述第三电容的第一端连接；

所述第八电阻的第二端与所述第二电容的第一端连接；

所述第二电容的第二端与所述第三电容的第二端连接；

所述第三电容的第一端与所述开关控制电路的第二输入端连接。

6.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述开关控制电路包括：第三差分放大器、第一比较器、第四电容、RS触发器、第一与门电路、第二与门电路和时间控制电路；

所述第三差分放大器的第一输入端用于与第二参考电源连接，所述第三差分放大器的第二输入端与所述电流检测电路的输出端连接，所述第三差分放大器的输出端分别与所述第四电容的第一端以及所述第一开关的控制端连接；

所述第一比较器的第一输入端与所述第二电压检测电路的输出端连接，所述第一比较器的第二输入端与所述电流检测电路的输出端连接，所述第一比较器的输出端与所述RS触发器的第一输入端连接；

所述RS触发器的输出端与所述时间控制电路的输入端连接；

所述时间控制电路的第一输出端与所述第一与门电路的第二输入端连接，所述时间控制电路的第二输出端与所述第二与门电路的第二输入端连接；

所述第一与电路的第一输入端分别与所述第一电压检测电路的输出端以及所述第二与电路的第一输入端连接，所述第一与电路的输出端与所述第一开关的控制端连接；

所述第二与电路的输出端与所述第二开关的控制端连接；

所述第四电容的第二端用于与地线连接。

7.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述第一电压检测电路包括：第二比较器；

所述第二比较器的第一输入端与所述第一电容的第一端连接，所述第二比较器的第二输入端与所述电感的第一端连接，所述第二比较器的输出端与所述控制电路的第三输入端连接。

8.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述故障控制电路包括：第九电阻、第十电阻、第三比较器、第三开关和延时单元；

所述第九电阻的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第九电阻的第二端分别与所述延时单元的输入端以及所述第十电阻的第一端连接；

所述第十电阻的第二端用于与地线连接；

所述延时单元的输出端与所述第三比较器的第二输入端连接；

所述第三比较器的第一输入端用于与第三参考电源连接，所述第三比较器的输出端与所述第三开关的控制端连接；

所述第三开关的第一端用于与所述控制电路的供电电源连接，所述第三开关的第二端用于与所述控制电路连接。

9.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述输出电路包括：第十一电阻、第十二电阻、第四比较器和第四开关；

所述第十一电阻的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第十一电阻的第二端分别与所述第十二电阻的第一端以及所述第四比较器的第二输入端连接；

所述第十二电阻的第二端用于与地线连接；

所述第四比较器的第一输入端用于与第四参考电源连接，所述第四比较器的输出端与所述第四开关的控制端连接；

所述第四开关的第一端用于输出所述控制信号，所述第四开关的第二端用于与所述地线连接，所述控制信号用于控制为负载提供电能。

10.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的BOOST电路和供电电源。

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