CN115549445A - 一种基于pwm的电压调节控制电路、装置及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PWM的电压调节控制电路、装置及调节方法，一种基于PWM的电压调节控制电路包括电源输入模块、升压模块、PWM控制模块及电源输出模块；所述电源输入模块分别与所述升压模块的输入端及开关端电连接，所述电源输入模块与所述电源输出模块电连接，所述PWM控制模块与所述升压模块的反馈端电连接，所述电源输出模块与所述升压模块的输出端电连接；所述电源输入模块用于提供电压输入网络，所述电源输出模块用于提供后级供电网络；所述PWM控制模块用于调节PWM信号的占空比大小以调节所述升压模块的升压电压高低。本发明能够根据不同的工作情况调节不同的升压输出电压，减少电能损失，延长系统待机时长。

Description

一种基于PWM的电压调节控制电路、装置及调节方法

技术领域

本发明涉及电压调节技术领域，尤其涉及一种基于PWM的电压调节控制电路、装置及方法。

背景技术

在蓝牙音箱产品应用中，功放的输出功率与输入电压有直接的关系，为了实现大功率声音输出，往往采用升压电路。传统的功放设备通过普通的升压芯片的FB管脚来控制升压的输出电压，在实际工作过程中，FB管脚的电压是固定的，调节连接FB管脚的电阻就可以得到不同的输出电压。现有技术中，为了实现大音量输出，通用做法是工作时功放设备系统给升压芯片提供一个较高的固定升压电压，然而，升压电路会有功耗的损失。这样做的弊端是低音量或者无声时存在大量的电能损失，降低功放设备的系统待机时长，影响用户体验。因此，发明一种可靠有效的基于PWM的电压调节控制电路以降低功放设备的电能损失是该领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种基于PWM的电压调节控制电路、装置及方法，本方案中，所述电源输入模块用于提供电压输入网络，所述电源输出模块用于提供后级供电网络；所述PWM控制模块用于调节PWM信号的占空比大小以调节所述升压模块的升压电压高低，从而本申请根据不同的工作情况调节不同的升压输出电压，减少电能损失，延长系统待机时长。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种基于PWM的电压调节控制电路，包括电源输入模块、升压模块、PWM控制模块及电源输出模块；

所述电源输入模块分别与所述升压模块的输入端、使能端及开关端电连接，所述电源输入模块与所述电源输出模块电连接，所述PWM控制模块与所述升压模块的反馈端电连接，所述电源输出模块与所述升压模块的输出端电连接；

所述电源输入模块用于提供电压输入网络，所述电源输出模块用于提供后级供电网络；

所述PWM控制模块用于调节PWM信号的占空比大小以调节所述升压模块的升压电压高低。

优选地，所述PWM控制模块包括控制器、第一电阻、第二电阻、第三电阻及第一电容；

所述第一电阻的第一端与所述控制器电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端及所述第一电容的第一端电连接，所述第二电阻的第二端分别与所述升压模块的反馈端、所述电源输出模块及所述第三电阻的第一端电连接，所述第一电容的第二端接地，所述第三电阻的第二端接地。

优选地，所述电源输出模块包括第一二极管、第四电阻及第二电容；

所述第一二极管的阳极分别与所述电源输入模块及所述升压模块的开关端电连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第二电容的第一端及负载电连接，所述第二电容的第二端接地，所述第四电阻的第一端与分别与所述PWM控制模块及所述升压模块的反馈端电连接，所述第四电阻的第二端分别与所述升压模块的反馈端及负载电连接。

优选地，所述电源输出模块还包括第三电容及第四电容；

所述第三电容的第一端分别与所述第一二极管的阴极及所述负载电连接，所述第四电容的第一端分别与所述第一二极管的阴极及所述负载电连接，所述第三电容的第二端接地，所述第四电容的第二端接地。

优选地，所述电源输入模块包括电源输入单元及电源开关单元；

所述电源输入单元及所述电源开关单元均与电源输入端电连接，所述电源输入单元分别与所述升压模块的输入端及使能端电连接，所述电源开关单元与所述升压模块的开关端电连接。

优选地，所述电源开关单元包括第一电感及第五电容；

所述第一电感的第一端分别与所述第五电容的第一端及所述电源输入端电连接，所述第一电感的第二端接地，所述第五电容的第二端接地。

优选地，电源开关单元还包括第六电容；

所述第六电容的第一端分别与所述第一电感的第一端、所述第五电容的第一端及所述电源输入端电连接，所述第六电容的第二端接地。

优选地，所述电源输入单元包括第五电阻及第七电容；

所述第五电阻的第一端与所述电源输入端电连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第七电容的第一端及所述升压模块的使能端电连接，所述第七电容的第二端接地。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种基于PWM的电压调节控制装置，包括所述的一种基于PWM的电压调节控制电路。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种基于PWM的电压调节方法，应用于所述的一种基于PWM的电压调节控制电路，所述调节方法包括：

当所述PWM控制模块配置为输出低电平时，控制所述升压模块的反馈端对GND端的电阻为最小值；

控制所述电源输出模块的输出电压为最大值，依据所述最大值配置所述升压模块的升压网络参数；

当所述PWM控制模块配置为PWM输出时，控制所述PWM控制模块的PWM高占空比减小以使得升压电压升高，其中，所述PWM控制模块的PWM高占空比为0时所述升压电压为最大值；

控制所述PWM控制模块的PWM高占空比增大以使得升压电压降低，其中，所述PWM控制模块的PWM高占空比为100％时升压电压为最小值或者不升压。

本发明的一种基于PWM的电压调节控制电路具有如下有益效果，本发明公开的一种基于PWM的电压调节控制电路包括：电源输入模块、升压模块、PWM控制模块及电源输出模块；所述电源输入模块分别与所述升压模块的输入端及开关端电连接，所述电源输入模块与所述电源输出模块电连接，所述PWM控制模块与所述升压模块的反馈端电连接，所述电源输出模块与所述升压模块的输出端电连接；所述电源输入模块用于提供电压输入网络，所述电源输出模块用于提供后级供电网络；所述PWM控制模块用于调节PWM信号的占空比大小以调节所述升压模块的升压电压高低。本发明能够根据不同的工作情况调节不同的升压输出电压，减少电能损失，延长系统待机时长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本发明较佳实施例的一种基于PWM的电压调节控制电路的原理框图；

图2是本发明较佳实施例的一种基于PWM的电压调节控制电路的PWM控制模块的电路原理图；

图3是本发明较佳实施例的一种基于PWM的电压调节控制电路的电路原理图；

图4是本发明较佳实施例的一种基于PWM的电压调节方法的流程示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种基于PWM的电压调节控制电路、装置及方法，本方案中，所述电源输入模块用于提供电压输入网络，所述电源输出模块用于提供后级供电网络；所述PWM控制模块用于调节PWM信号的占空比大小以调节所述升压模块的升压电压高低，从而本申请根据不同的工作情况调节不同的升压输出电压，减少电能损失，延长系统待机时长。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请提供的一种基于PWM的电压调节控制电路的原理框图，包括电源输入模块1、升压模块2、PWM控制模块3及电源输出模块4；

所述电源输入模块1分别与所述升压模块2的输入端、使能端及开关端电连接，所述电源输入模块1与所述电源输出模块4电连接，所述PWM控制模块3与所述升压模块2的反馈端电连接，所述电源输出模块4与所述升压模块2的输出端电连接；

所述电源输入模块1用于提供电压输入网络，所述电源输出模块4用于提供后级供电网络；

所述PWM控制模块3用于调节PWM信号的占空比大小以调节所述升压模块2的升压电压高低。

现有技术中，为了实现大音量输出，通用做法是工作时功放设备系统给升压芯片提供一个较高的固定升压电压，然而，升压电路会有功耗的损失。这样做的弊端是低音量或者无声时存在大量的电能损失，降低功放设备的系统待机时长，影响用户体验。

针对上述缺点，本申请中通过电源输入模块1、升压模块2、PWM控制模块3及电源输出模块4的配合实现了能够根据不同的工作情况调节不同的升压输出电压，减少电能损失，延长系统待机时长。

具体地，电源输入模块1作为电源输入网络，与两节串联锂电池电连接，锂电池的电压在6.5V-8.4V之间变化。在另一个优选地实施例中，电源输入模块1的电源输入不作具体限定。

具体地，电源输出模块4作为升压模块2的输出网络，提供后级供电网络，电压在7V-24V之间变化。在特殊情况下，电源输出模块4可以配置为跟随输入电池电压的情况即不升压的情况，在此不作具体限定。

具体地，在本实施例中，PWM控制模块3与控制芯片电连接，控制芯片通过带有PWM功能的IO输出PWM信号，PWM信号采用频率为8K-32K之间，控制芯片的IO电压为3.3V。

综上，本申请提供了一种基于PWM的电压调节控制电路，在本方案中，包括电源输入模块1、升压模块2、PWM控制模块3及电源输出模块4；所述电源输入模块1用于提供电压输入网络，所述电源输出模块4用于提供后级供电网络；所述PWM控制模块3用于调节PWM信号的占空比大小以调节所述升压模块2的升压电压高低，从而本申请根据不同的工作情况调节不同的升压输出电压，减少电能损失，延长系统待机时长。

在上述实施例的基础上：

请参照图2，图2为本申请提供的一种PWM控制模块3的电路原理图。

请参照图3，图3为本申请提供的一种基于PWM的电压调节控制电路的电路原理图。

作为一种优选地实施例，所述PWM控制模块3包括控制器、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R4及第一电容C8；

所述第一电阻R1的第一端与所述控制器电连接，所述第一电阻R1的第二端分别与所述第二电阻R2的第一端及所述第一电容C8的第一端电连接，所述第二电阻R2的第二端分别与所述升压模块2的反馈端、所述电源输出模块4及所述第三电阻R4的第一端电连接，所述第一电容C8的第二端接地，所述第三电阻R4的第二端接地。

作为一种优选地实施例，所述电源输出模块4包括第一二极管D1、第四电阻R3及第二电容C5；

所述第一二极管D1的阳极分别与所述电源输入模块1及所述升压模块2的开关端电连接，所述第一二极管D1的阴极分别与所述第二电容C5的第一端及负载电连接，所述第二电容C5的第二端接地，所述第四电阻R3的第一端与分别与所述PWM控制模块3及所述升压模块2的反馈端电连接，所述第四电阻R3的第二端分别与所述升压模块2的反馈端及负载电连接。

具体地，在本实施例中，第一电阻R1、第二电阻R2串联连接，第三电阻R4与第一电阻R1、第二电阻R2并联连接。当控制器的BOOSTCTRL配置为输出低电平时，升压模块2的FB管脚对GND的等效电阻为RFB＝(R1+R2)||R4，其中，+表示串联，||表示并联，由此可知此时升压模块的FB管脚对GND时电阻是最小值，

具体地，在电源输出模块4中，电源输出模块4的输出电压V_PVCC＝VFB/RFB*(RFB+R3)，由此可知当RFB电阻为最小值时，电源输出模块4的输出电压V_PVCC将实现最大值。本申请中根据对最大值的限制来配置相关的升压网络参数。

具体地，当控制器的BOOSTCTRL配置为PWM输出时，第一电阻R1和第一电容C8组成RC滤波电路，在第一电阻R1和第一电容C8的交接处Q点，形成介于0V-3.3V之间稳定电压。当控制器的BOOSTCTRL的PWM高占空比小时，升压电压高，占空比为0时升压电压最高；当控制器的BOOSTCTRL的PWM高占空比大时，升压电压低，占空比为100％时升压电压最低或者不升压，从而本申请根据不同的工作情况调节控制器的PWM高占空比大小，改变升压模块2的升压电压，减少电能损失，延长功放设备的系统待机时长。

作为一种优选地实施例，所述电源输出模块4还包括第三电容C6及第四电容C7；

所述第三电容C6的第一端分别与所述第一二极管的阴极及所述负载电连接，所述第四电容C7的第一端分别与所述第一二极管的阴极及所述负载电连接，所述第三电容C6的第二端接地，所述第四电容C7的第二端接地。

具体地，在本实施例中，第二电容C5、第三电容C6及第四电容C7为滤波电容，保证电源输出的稳定性。可以理解的是，电源输出模块4中的电容数量可根据输出电压的大小调节，在此不作具体限定。

作为一种优选地实施例，所述电源输入模块1包括电源输入单元11及电源开关单元12；

所述电源输入单元11及所述电源开关单元12均与电源输入端电连接，所述电源输入单元11分别与所述升压模块2的输入端及使能端电连接，所述电源开关单元12与所述升压模块2的开关端电连接。

作为一种优选地实施例，所述电源开关单元包括第一电感L1及第五电容C4；

所述第一电感L1的第一端分别与所述第五电容C4的第一端及所述电源输入端电连接，所述第一电感L1的第二端接地，所述第五电容C4的第二端接地。

具体地，第一电感L1为BOOST基本电路的电感元件，为储能元器件,在升压电路中起着储能作用。

作为一种优选地实施例，电源开关单元还包括第六电容C3；

所述第六电容C3的第一端分别与所述第一电感L1的第一端、所述第五电容C4的第一端及所述电源输入端电连接，所述第六电容C3的第二端接地。

具体地，第六电容C3为电源输入的滤波电阻，保证电源输入的稳定性和可靠性。可以理解的是，电源输入模块1中的电阻数量可根据输入电压大小调节，在此不作具体限定。

作为一种优选地实施例，所述电源输入单元包括第五电阻R5及第七电容C10；

所述第五电阻R5的第一端与所述电源输入端电连接，所述第五电阻R5的第二端分别与所述第七电容C10的第一端及所述升压模块2的使能端电连接，所述第七电容C10的第二端接地。

具体地，第五电阻R5为分压电阻，第七电容为滤波电容。

具体地，在本实施例中，升压模块2的芯片型号为HT7179，在另一个优选地实施例中，升压模块2的芯片型号不作具体限定。

具体地，在本实施例中，控制器的BOOSTCTRL的基准电压3.3V，其中，第一电阻R1＝1K、第二电阻R2＝9.1K、第四电阻R3＝91K、第三电阻R4＝9.1K、第一电容C8＝0.1uF，本申请通过多次实验，得到以下数据：

PWM＝0/256时，V_PVCC＝24V；

PWM＝10/256时，V_PVCC＝23V；

PWM＝20/256时，V_PVCC＝22V；

PWM＝30/256时，V_PVCC＝21V；

PWM＝40/256时，V_PVCC＝20V；

PWM＝50/256时，V_PVCC＝19V；

PWM＝60/256时，V_PVCC＝18V；

PWM＝70/256时，V_PVCC＝17V；

本申请还提供了一种基于PWM的电压调节控制装置，包括所述的一种基于PWM的电压调节控制电路。

请参阅图4，图,4为本申请提供的一种基于PWM的电压调节方法的流程示意图。

本申请提供了一种基于PWM的电压调节方法，应用于所述的一种基于PWM的电压调节控制电路，所述调节方法包括：

S1、当所述PWM控制模块3配置为输出低电平时，控制所述升压模块2的反馈端对GND端的电阻为最小值；

S2、控制所述电源输出模块4的输出电压为最大值，依据所述最大值配置所述升压模块2的升压网络参数；

S3、当所述PWM控制模块3配置为PWM输出时，控制所述PWM控制模块3的PWM高占空比减小以使得升压电压升高，其中，所述PWM控制模块3的PWM高占空比为0时所述升压电压为最大值；

S4、控制所述PWM控制模块3的PWM高占空比增大以使得升压电压降低，其中，所述PWM控制模块3的PWM高占空比为100％时升压电压为最小值或者不升压。

对于本申请提供的一种基于PWM的电压调节控制电路的介绍，请参照上述实施例，本申请此处不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于PWM的电压调节控制电路，其特征在于，包括电源输入模块、升压模块、PWM控制模块及电源输出模块；

所述电源输入模块分别与所述升压模块的输入端、使能端及开关端电连接，所述电源输入模块与所述电源输出模块电连接，所述PWM控制模块与所述升压模块的反馈端电连接，所述电源输出模块与所述升压模块的输出端电连接；

所述电源输入模块用于提供电压输入网络，所述电源输出模块用于提供后级供电网络；

所述PWM控制模块用于调节PWM信号的占空比大小以调节所述升压模块的升压电压高低。

2.根据权利要求1所述的一种基于PWM的电压调节控制电路，其特征在于，所述PWM控制模块包括控制器、第一电阻、第二电阻、第三电阻及第一电容；

所述第一电阻的第一端与所述控制器电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端及所述第一电容的第一端电连接，所述第二电阻的第二端分别与所述升压模块的反馈端、所述电源输出模块及所述第三电阻的第一端电连接，所述第一电容的第二端接地，所述第三电阻的第二端接地。

3.根据权利要求1所述的一种基于PWM的电压调节控制电路，其特征在于，所述电源输出模块包括第一二极管、第四电阻及第二电容；

所述第一二极管的阳极分别与所述电源输入模块及所述升压模块的开关端电连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第二电容的第一端及负载电连接，所述第二电容的第二端接地，所述第四电阻的第一端与分别与所述PWM控制模块及所述升压模块的反馈端电连接，所述第四电阻的第二端分别与所述升压模块的反馈端及负载电连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于PWM的电压调节控制电路，其特征在于，所述电源输出模块还包括第三电容及第四电容；

所述第三电容的第一端分别与所述第一二极管的阴极及所述负载电连接，所述第四电容的第一端分别与所述第一二极管的阴极及所述负载电连接，所述第三电容的第二端接地，所述第四电容的第二端接地。

5.根据权利要求1所述的一种基于PWM的电压调节控制电路，其特征在于，所述电源输入模块包括电源输入单元及电源开关单元；

所述电源输入单元及所述电源开关单元均与电源输入端电连接，所述电源输入单元分别与所述升压模块的输入端及使能端电连接，所述电源开关单元与所述升压模块的开关端电连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于PWM的电压调节控制电路，其特征在于，所述电源开关单元包括第一电感及第五电容；

所述第一电感的第一端分别与所述第五电容的第一端及所述电源输入端电连接，所述第一电感的第二端接地，所述第五电容的第二端接地。

7.根据权利要求6所述的一种基于PWM的电压调节控制电路，其特征在于，电源开关单元还包括第六电容；

所述第六电容的第一端分别与所述第一电感的第一端、所述第五电容的第一端及所述电源输入端电连接，所述第六电容的第二端接地。

8.根据权利要求5所述的一种基于PWM的电压调节控制电路，其特征在于，所述电源输入单元包括第五电阻及第七电容；

所述第五电阻的第一端与所述电源输入端电连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第七电容的第一端及所述升压模块的使能端电连接，所述第七电容的第二端接地。

9.一种基于PWM的电压调节控制装置，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的一种基于PWM的电压调节控制电路。

10.一种基于PWM的电压调节方法，其特征在于，应用于权利要求1至8任一项所述的一种基于PWM的电压调节控制电路，所述调节方法包括：

当所述PWM控制模块配置为输出低电平时，控制所述升压模块的反馈端对GND端的电阻为最小值；

控制所述电源输出模块的输出电压为最大值，依据所述最大值配置所述升压模块的升压网络参数；

当所述PWM控制模块配置为PWM输出时，控制所述PWM控制模块的PWM高占空比减小以使得升压电压升高，其中，所述PWM控制模块的PWM高占空比为0时所述升压电压为最大值；

控制所述PWM控制模块的PWM高占空比增大以使得升压电压降低，其中，所述PWM控制模块的PWM高占空比为100％时升压电压为最小值或者不升压。

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