專利名稱：Dc-dc升壓電源輸出電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及DC-DC升壓電源領(lǐng)域，尤其涉及一種DC-DC升壓電源輸出電路。
背景技術(shù)：
隨著升壓電源技術(shù)的不斷發(fā)展，目前，在很多的電子產(chǎn)品中，采用了直流變換電源芯片，升壓DC-DC (直流電源到直流電源)的Boost電路可以將電壓較低的直流電轉(zhuǎn)變成電壓較高的直流電輸出，適用于只有低電壓輸入的電路，例如以5v或12v直流適配器作為電源的電路。升壓DC-DC的電路原理如圖I所示，電子開關(guān)T導(dǎo)通瞬間，二極管D反偏截止，電感L儲能，電容C給負(fù)載R提供能量；T斷開瞬間，二極管D導(dǎo)通，電感L通過二極管D給電容C充電，并向負(fù)載R提供能量。但是，該類電路的缺陷在于，當(dāng)負(fù)載R短路，電流io很大 的時候，為了獲得充足的電壓電流輸出，T會處于常閉狀態(tài)，L將磁飽和，成了一截導(dǎo)線的作用，這時候相當(dāng)于電源Ud長時間對地短路，這樣必然影響到前級電源，從而導(dǎo)致電源掉電。由于DC-DC升壓型電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了輸出短路保護(hù)這個功能無法用主動芯片來完成，目前市場上幾乎所有的升壓電源都不具備輸出短路保護(hù)功能，而這個功能是必要的，否則容易造成由輸出短路引起的電源損壞或燒毀等問題。2011年10月12日公開的申請?zhí)枮?01120059161. X的中國專利一種升壓DC-DC的短路保護(hù)電路，包括二極管Dl、三極管Ql、三極管Q2、三極管Q3、三極管Q4、M0S管Ml、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5，其中，所述二極管Dl的負(fù)極連接至升壓DC-DC高電壓輸出端和負(fù)載，所述二極管Dl的正極連接至三極管Ql的射極，所述三極管Ql的基極連接至通路開關(guān)0N/0FF，三極管Ql的集電極連接至三極管Q2的基極，所述三極管Q2的射極連接至電源VCC，三極管Q2的集電極連接至三極管Q3的基極，所述三極管Q3的射極接地，三極管Q3的集電極連接至三極管Q4的基極，所述三極管Q4的射極接地，三極管Q4的集電極連接至MOS管Ml的柵極，所述MOS管Ml的源極連接至前級電源，MOS管Ml的漏極連接至升壓DC-DC低電壓輸入端，所述通路開關(guān)0N/0FF連接至三極管Q4的基極，同時連接至三極管Ql的基極，所述三極管Q2的基極與三極管Ql的集電極之間設(shè)有電阻R1，所述三極管Q2的基極與三極管Q2的集電極之間設(shè)有電阻R2，所述三極管Q4的集電極與MOS管Ml的柵極之間設(shè)有電阻R3，所述MOS管Ml的柵極與MOS管Ml的源極之間設(shè)有電阻R4，所述升壓DC-DC輸出端通過電阻R5接地。上述電路雖然具有一定的短路保護(hù)功能，但其受限于電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，整個電路的維護(hù)難度大，元器件對電能的消耗較大，不利于與其它電路的集成等因素的影響，致使其應(yīng)用范圍較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要提供了一種DC-DC升壓電源輸出電路，解決現(xiàn)有技術(shù)中DC-DC升壓電源的短路保護(hù)電路的電路中，堆砌大量的電路元器件，而造成的整個電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，整個電路的維護(hù)難度大，元器件對電能的消耗較大，不利于與其它電路的集成等問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是提供一種DC-DC升壓電源輸出電路，包括升壓電路和短路保護(hù)電路；所述升壓電路包括第一電感、第一電容、整流管、第一 MOS管、用于外接電源的輸入正接線端子及輸入負(fù)接線端子、用于產(chǎn)生PWM脈沖的PWM控制芯片；所述第一電感的一端連接輸入正接線端子，其另一端連接整流管的正極端，所述第一電容的正極端連接整流管的負(fù)極端，所述第一電容的負(fù)極端連接輸入負(fù)接線端子；所述PWM控制芯片的輸入端連接輸入正接線端子，其輸出端連接第一 MOS管的柵極，所述第一 MOS管的漏極連接至第一電感與整流管連接的公共接點，所述第一 MOS管的源極連接至輸入負(fù)接線端子；所述短路保護(hù)電路包括輸出正接線端子、輸出負(fù)接線端子、第一開關(guān)單元、第一采樣單元、第二開關(guān)單元和第二采樣單元；所述第一開關(guān)單元和第二開關(guān)單元均具有第一端、第二端和受控端；所述輸出正接線端子連接至所述整流管的負(fù)端；所述第一采樣單元串接于輸出負(fù)接線端子與輸入負(fù)接線端子之間，且與所述第一開關(guān)單元的受控端連接，用于控制第一開關(guān)單元第一端和第二端的導(dǎo)通或截止；所述第一開關(guān)單元的第一端連接至輸入負(fù)接線端子，所述第一開關(guān)單元的第二端連接至第二開關(guān)單元的受控端，所述第二開關(guān)單元的第一端連接至輸入負(fù)接線端子，所述第一開關(guān)單元的第二端連接輸出負(fù)接線 端子；所述第二采樣單元連接輸入負(fù)接線端子與輸出正接線端子，且與第二開關(guān)單元的受控端連接，用于控制第二開關(guān)單元第一端和第二端的導(dǎo)通或截止。其中，所述第一采樣單元包括第一電阻和第二電阻，所述第一電阻與第二電阻串接于輸出負(fù)接線端子與輸入負(fù)接線端子之間，所述第一開關(guān)的受控端連接至第一電阻與第二電阻連接的公共接點。其中，所述第二采樣單元包括第三電阻和第四電阻，所述第三電阻與第四電阻串接于輸出正接線端子與輸入負(fù)接線端子之間，所述第二開關(guān)的受控端連接至第三電阻與第四電阻連接的公共接點。其中，所述第二開關(guān)單元為第二 MOS管，所述第二 MOS管的柵極均與第二開關(guān)單元的第二端和第三電阻與第四電阻連接的公共接點連接，其漏極連接輸出負(fù)接線端子，其源極連接輸入負(fù)接線端子。其中，所述第一開關(guān)單元為第一三極管，所述第一三極管的基極連接第一電阻與第二電阻連接的公共接點，其集電極連接第二 MOS管的柵極，其發(fā)射極連接輸入負(fù)接線端子。其中，所述第一 MOS管與第二 MOS管均為增強(qiáng)型N溝道MOS管。其中，所述升壓電路還包括第五電阻和第六電阻，所述第五電阻和第六電阻串聯(lián)連接后與所述第一電容并聯(lián)，且所述第五電阻與第六電阻連接的公共接點與PWM控制芯片Ul連接。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中DC-DC升壓電源的短路保護(hù)電路的電路中，堆砌大量的電路元器件，而造成的整個電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，整個電路的維護(hù)難度大，元器件對電能的消耗較大，不利于與其它電路的集成等因素的影響，致使其應(yīng)用范圍較低的問題，本發(fā)明提供了一種DC-DC升壓電源輸出電路，通過采用將短路保護(hù)電路與升壓電路分成獨(dú)立的兩個電路，升壓電路對短路保護(hù)電路影響小，能夠減少短路保護(hù)電路的故障率，從而有利于充分保護(hù)電源。短路保護(hù)電路具體包括第一采樣單元、第二采樣單元、第一開關(guān)單元和第二開關(guān)單元，正常工作時，第二采樣單元正常采樣，并控制第二開關(guān)單元使其閉合狀態(tài)，而第一采樣單元電流或電壓值很小，使得第一開關(guān)單元斷開，第二開關(guān)單元的內(nèi)阻很小，對電能的消耗很低，幾乎不影響整個電路的輸出功率；當(dāng)電源輸出正接線端子OUT+與輸出負(fù)接線端子OUT-短接時，第二開關(guān)單元直接跨接于電源正極與地之間，第一采樣單元正常采樣，并使處于斷開狀態(tài)的第一開關(guān)單元閉合，第一開關(guān)單元閉合后第二開關(guān)單元斷開，從而使電源輸入正接線端子INPUT+與輸入負(fù)接線端子INPUT-處于斷開狀態(tài)，這樣就實現(xiàn)了短路保護(hù)的功能。本發(fā)明中的短路保護(hù)電路結(jié)構(gòu)簡單易集成于其他電路、生產(chǎn)成本低便于工業(yè)化成產(chǎn)，整個電路的故障率較低便于維護(hù)，元器件功率消耗低不會影響電源正常的輸出功率，特別是對于小功率的升壓電源，低消耗的短路保護(hù)電路必不可少，因而整個電路具有較佳的市場應(yīng)用前景。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)中升壓DC-DC電路原理
圖2是本發(fā)明DC-DC升壓電源輸出電路的電路結(jié)構(gòu)圖。標(biāo)號說明INPUT+-輸入正接線端子，INPUT—輸入負(fù)接線端子，Rl-第一電阻，R2-第二電阻，R3-第三電阻，R4-第四電阻，R5-第五電阻，R6-第六電阻，LI-第一電感，Cl-第一電容，Dl-整流管，Ql-第一 MOS管，Q2-第二 MOS管，Q3-第一三極管，OUT+-輸出正接線端子，OUT—輸出負(fù)接線端子，Ul-PWM控制芯片。
具體實施例方式為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖詳予說明。請參閱圖2，本實施例中提供了一種DC-DC升壓電源輸出電路，包括升壓電路和短路保護(hù)電路；其中，所述升壓電路包括第一電感LI、第一電容Cl、整流管Dl、第一 MOS管Ql、用于外接電源的輸入正接線端子INPUT+及輸入負(fù)接線端子INPUT-、用于產(chǎn)生PWM脈沖的PWM控制芯片Ul ;所述第一電感LI的一端連接輸入正接線端子INPUT+，其另一端連接整流管Dl的正極端，所述第一電容Cl的正極端連接整流管Dl的負(fù)極端，所述第一電容Cl的負(fù)極端連接輸入負(fù)接線端子INPUT-;所述PWM控制芯片Ul的輸入端連接輸入正接線端子INPUT+，其輸出端連接第一 MOS管Ql的柵極，所述第一 MOS管Ql的漏極連接至第一電感LI與整流管Dl連接的公共接點，所述第一 MOS管Ql的源極連接至輸入負(fù)接線端子INPUT-。所述短路保護(hù)電路包括輸出正接線端子OUT+、輸出負(fù)接線端子OUT-、第一開關(guān)單元、第一采樣單元、第二開關(guān)單元和第二采樣單元；所述第一開關(guān)單元和第二開關(guān)單元均具有第一端、第二端和受控端。所述輸出正接線端子OUT+連接至所述整流管Dl的負(fù)端；所述第一采樣單元串接于輸出負(fù)接線端子OUT-與輸入負(fù)接線端子INPUT-之間，且第一采樣單元與所述第一開關(guān)單元的受控端連接，用于控制第一開關(guān)單元第一端和第二端的導(dǎo)通或截止；所述第一開關(guān)單元的第一端連接至輸入負(fù)接線端子INPUT-，所述第一開關(guān)單元的第二端連接至第二開關(guān)單元的受控端，所述第二開關(guān)單元的第一端連接至輸入負(fù)接線端子INPUT-，所述第二開關(guān)單元的第二端連接輸出負(fù)接線端子OUT-;所述第二采樣單元連接于輸入負(fù)接線端子INPUT-與輸出正接線端子OUT+之間，且第二采樣單元與第二開關(guān)單元的受控端連接，用于控制第二開關(guān)單元第一端和第二端的導(dǎo)通或截止。在一優(yōu)選的實施例中，所述第一采樣單元包括第一電阻Rl和第二電阻R2，所述第一電阻Rl與第二電阻R2串接于輸出負(fù)接線端子OUT-與輸入負(fù)接線端子INPUT-之間，所述第一開關(guān)的受控端連接至第一電阻Rl與第二電阻R2連接的公共接點。所述第二采樣單元包括第三電阻R3和第四電阻R4，所述第三電阻R3與第四電阻R4連接于輸出正接線端子OUT+與輸入負(fù)接線端子INPUT-之間。所述第二開關(guān)的受控端連接至第三電阻R3與第四電阻R4連接的公共接點。所述第二開關(guān)單元為第二 MOS管Q2，所述第一開關(guān)單元為第一三極管Q3，所述第二 MOS管Q2的柵極連接第一三極管Q3的集電極，并且該柵極還和第三電阻R3與第四電阻R4連接的公共接點連接，第二 MOS管Q2漏極連接輸出負(fù)接線端子0UT-，第二 MOS管Q2源極連接輸入負(fù)接線端子INPUT-。所述第一三極管Q3的基極連接第一電阻Rl與第二電阻R2連接的公共接點，第一三極管Q3集電極連接第二 MOS管Q2的柵極，第一三極管Q3發(fā)射極連接輸入負(fù)接線端子INPUT-。其中，第一開關(guān)單元與第二開關(guān)單元也可為其他類型的場效應(yīng)管，只要滿足在電路正常時第二開關(guān)單元處于導(dǎo)通狀態(tài)，第一開關(guān)單元處于截止?fàn)顟B(tài)，電源輸出短接時，第一開關(guān)單元處于導(dǎo)通狀態(tài)而使第二開關(guān)單元處于截 止?fàn)顟B(tài)的條件，均為本實施例的可執(zhí)行方案。上述實施例中，第一電阻Rl與第二電阻R2為分壓電阻，當(dāng)輸出正接線端子OUT+與輸出負(fù)接線端子OUT-短接時，第一電阻Rl與第二電阻R2能夠給第一三極管Q3的基極提供第一啟動電壓，第一啟動電壓大于O. 7v,使截止?fàn)顟B(tài)的第一三極管Q3處于導(dǎo)通狀態(tài)，進(jìn)而使第二 MOS管Q2的柵極接地而處于截止?fàn)顟B(tài)，避免輸入正接線端子INPUT+與輸入負(fù)接線端子INPUT-的短接而燒壞電源，上述第一電阻Rl及第二電阻R2均可為多個串接的電阻。上述實施例中，第三電阻R3與第四電阻R4也為分壓電阻，電路正常工作時，第三電阻R3與第四電阻R4能夠給第二 MOS管Q2的柵極提供第二啟動電壓，第二啟動電壓處于4v-12v之間，使第二 MOS管Q2處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，上述第三電阻R3及第四電阻R4均可為多個串接的電阻。上述實施例中，升壓電路還包括第五電阻R5和第六電阻R6，所述第五電阻R5和第六電阻R6串聯(lián)連接后與所述第一電容Cl并聯(lián)，且所述第五電阻R5與第六電阻R6連接的公共接點與PWM控制芯片Ul連接，所述第五電阻R5與第六電阻R6起著保護(hù)電容的作用。上述的電路中的第一 MOS管Ql與第二 MOS管Q2均為增強(qiáng)型N溝道MOS管，當(dāng)然，其他類型的MOS管或場效應(yīng)管能滿足在輸出正接線端子OUT+與輸出負(fù)接線端子短接時截止，在其正常工作時導(dǎo)通，均為可實施的方案。本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中DC-DC升壓電源的短路保護(hù)電路的電路中，堆砌大量的電路元器件，而造成的整個電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，整個電路的維護(hù)難度大，元器件對電能的消耗較大，不利于與其它電路的集成等因素的影響，致使其應(yīng)用范圍較低的問題，本發(fā)明提供了一種DC-DC升壓電源輸出電路，通過采用將短路保護(hù)電路與升壓電路分成獨(dú)立的兩個電路，升壓電路對短路保護(hù)電路影響小，能夠減少短路保護(hù)電路的故障率，從而有利于充分保護(hù)電源。短路保護(hù)電路具體包括第一采樣單元、第二采樣單元、第一開關(guān)單元和第二開關(guān)單元，正常工作時，第二采樣單元正常采樣，并控制第二開關(guān)單元使其閉合狀態(tài)，而第一采樣單元電流或電壓值很小，使得第一開關(guān)單元斷開，第二開關(guān)單元的內(nèi)阻很小，對電能的消耗很低，幾乎不影響整個電路的輸出功率；當(dāng)電源輸出正接線端子OUT+與輸出負(fù)接線端子OUT-短接時，第二開關(guān)單元直接跨接于電源正極與地之間，第一采樣單元正常采樣，并使處于斷開狀態(tài)的第一開關(guān)單元閉合，第一開關(guān)單元閉合后第二開關(guān)單元斷開，從而使電源輸入正接線端子INPUT+與輸入負(fù)接線端子INPUT-處于斷開狀態(tài)，這樣就實現(xiàn)了短路保護(hù)的功能。本發(fā)明中的短路保護(hù)電路結(jié)構(gòu)簡單易集成于其他電路、生產(chǎn)成本低便于工業(yè)化成產(chǎn)，整個電路的故障率較低便于維護(hù)，元器件功率消耗低不會影響電源正常的輸出功率，特別是對于小功率的升壓電源，低消耗的短路保護(hù)電路必不可少，因而整個電路具有較佳的市場應(yīng)用前景。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種DC-DC升壓電源輸出電路，其特征在于，包括升壓電路和短路保護(hù)電路； 所述升壓電路包括第一電感、第一電容、整流管、第一 MOS管、用于外接電源的輸入正接線端子及輸入負(fù)接線端子、用于產(chǎn)生PWM脈沖的PWM控制芯片；所述第一電感的一端連接輸入正接線端子，其另一端連接整流管的正極端，所述第一電容的正極端連接整流管的負(fù)極端，所述第一電容的負(fù)極端連接輸入負(fù)接線端子；所述PWM控制芯片的輸入端連接輸入正接線端子，其輸出端連接第一 MOS管的柵極，所述第一 MOS管的漏極連接至第一電感與整流管連接的公共接點，所述第一 MOS管的源極連接至輸入負(fù)接線端子； 所述短路保護(hù)電路包括輸出正接線端子、輸出負(fù)接線端子、第一開關(guān)單元、第一采樣單元、第二開關(guān)單元和第二采樣單元；所述第一開關(guān)單元和第二開關(guān)單元均具有第一端、第二端和受控端；所述輸出正接線端子連接至所述整流管的負(fù)端；所述第一采樣單元串接于輸出負(fù)接線端子與輸入負(fù)接線端子之間，且與所述第一開關(guān)單元的受控端連接，用于控制第一開關(guān)單元第一端和第二端的導(dǎo)通或截止；所述第一開關(guān)單元的第一端連接至輸入負(fù)接線端子，所述第一開關(guān)單元的第二端連接至第二開關(guān)單元的受控端，所述第二開關(guān)單元的第一端連接至輸入負(fù)接線端子，所述第二開關(guān)單元的第二端連接輸出負(fù)接線端子；所述第二采樣單元連接輸入負(fù)接線端子與輸出正接線端子，且與第二開關(guān)單元的受控端連接，用于控制第二開關(guān)單元第一端和第二端的導(dǎo)通或截止。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的DC-DC升壓電源輸出電路，其特征在于，所述第一采樣單元包括第一電阻和第二電阻，所述第一電阻與第二電阻串接于輸出負(fù)接線端子與輸入負(fù)接線端子之間，所述第一開關(guān)的受控端連接至第一電阻與第二電阻連接的公共接點。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的DC-DC升壓電源輸出電路，其特征在于，所述第二采樣單元包括第三電阻和第四電阻，所述第三電阻與第四電阻串接于輸出正接線端子與輸入負(fù)接線端子之間，所述第二開關(guān)的受控端連接至第三電阻與第四電阻連接的公共接點。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的DC-DC升壓電源輸出電路，其特征在于，所述第二開關(guān)單元為第二 MOS管，所述第二 MOS管的柵極均與第二開關(guān)單元的第二端和第三電阻與第四電阻連接的公共接點連接，其漏極連接輸出負(fù)接線端子，其源極連接輸入負(fù)接線端子。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項所述的DC-DC升壓電源輸出電路，其特征在于，所述第一開關(guān)單元為第一三極管，所述第一三極管的基極連接第一電阻與第二電阻連接的公共接點，其集電極連接第二 MOS管的柵極，其發(fā)射極連接輸入負(fù)接線端子。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的DC-DC升壓電源輸出電路，其特征在于，所述第一MOS管與第ニ MOS管均為增強(qiáng)型N溝道MOS管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的DC-DC升壓電源輸出電路，其特征在于，所述升壓電路還包括第五電阻和第六電阻，所述第五電阻和第六電阻串聯(lián)連接后與所述第一電容并聯(lián)，且所述第五電阻與第六電阻連接的公共接點與PWM控制芯片Ul連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種DC-DC升壓電源輸出電路，包括升壓電路和短路保護(hù)電路；所述升壓電路包括第一電感、第一電容、整流管、第一MOS管、用于外接電源的輸入正接線端子及輸入負(fù)接線端子、用于產(chǎn)生PWM脈沖的PWM控制芯片；所述短路保護(hù)電路包括輸出正接線端子、輸出負(fù)接線端子、第一開關(guān)單元、第一采樣單元、第二開關(guān)單元和第二采樣單元，本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單易集成于其他電路、生產(chǎn)成本低便于工業(yè)化成產(chǎn)，整個電路的故障率較低便于維護(hù)，元器件功率消耗低不會影響電源正常的輸出功率，特別是對于小功率的升壓電源，低消耗的短路保護(hù)電路必不可少，整個電路具有較佳的市場應(yīng)用前景。
文檔編號H02H7/10GK102769270SQ201210225279
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者戴輝 申請人:李冬