個二 極管的陽極分別各自連接電源輸入端和電源輸出端，兩個二極管的輸出電壓VCC作為控制 單元中電源模塊的輸入電壓；所述驅(qū)動模塊的第一驅(qū)動模塊輸出Vgl用于驅(qū)動外置的功率 M0S管，第二驅(qū)動模塊輸出Vg2用于驅(qū)動外置的開關(guān)管。這類控制單元都具有一個特性，便 是Vgl和Vg2輸出的電壓與控制單元的供電電壓VCC正相關(guān)，即VCC越高則Vgl和Vg2輸 出的電壓也越高，這個特性是本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)和前提，而本發(fā)明中所述的控制單元 的結(jié)構(gòu)組成僅是一具體實施例，不同的控制單元可能具備不同的功能模塊和具體的實現(xiàn)方 式，但是只要是同樣具備上述特性的控制單元都能夠運用在本發(fā)明中實現(xiàn)相通的目的。
[0027] 需要說明的是，針對上述升壓電路結(jié)構(gòu)，從降低現(xiàn)有技術(shù)的升壓電路結(jié)構(gòu)自身的 功率損耗出發(fā)考慮得出，通過降低功率M0S管的導(dǎo)通電阻是有效途徑之一，而功率M0S管 的導(dǎo)通電阻與其柵極驅(qū)動電壓Vgs有關(guān)，具體的：Vgs(絕對值）電壓越大，則導(dǎo)通電阻越小 (對于NM0S，Vgs=Vgs;對于PM0S，Vgs=-Vgs;以下僅以NM0S為例說明）。因此，本發(fā)明 便是通過提高M0S管的柵極驅(qū)動電壓來減小M0S管導(dǎo)通電阻，提高BOOST電路的轉(zhuǎn)換效率。
[0028] 現(xiàn)有的BOOST電路中控制單元的輸入VCC直接與電源輸入端連接，即VCC=VIN， 由于VCC電壓較低，所以控制單元的柵極驅(qū)動模塊（即第一驅(qū)動模塊和第二驅(qū)動模塊）輸 出的電壓Vgl、Vg2也較低，則M0S管的導(dǎo)通電阻較大，引起的導(dǎo)通損耗較大，從而造成BOOST 電路的轉(zhuǎn)換效率較低。而本發(fā)明所述的BOOST升壓電路中利用了BOOST電路的輸出電壓高 于輸入電壓的基本屬性，加上二極管的單向?qū)ê妥詣忧袚Q，在電源輸出電壓V0UT大于電 源輸入電壓VIN時，控制單元的輸入自動切換到V0UT，即有VCC=V0UT>VIN。VCC的提 高，也導(dǎo)致控制單元的柵極驅(qū)動模塊輸出的電壓Vgl、Vg2的提高，從而降低M0S管的導(dǎo)通電 阻，減小其導(dǎo)通損耗，提高BOOST電路的轉(zhuǎn)換效率。并且輸出電壓VOUT越高，轉(zhuǎn)換效率相對 提升就越大。
[0029] 請參閱圖3,上述方案的工作原理為：
[0030] 將二極管D1和二極管D2的陰極并聯(lián)，并與控制單元的VCC相連；D1的陽極接電 源輸入端VIN，D2的陽極接電源輸出端V0UT。
[0031] 在初始狀態(tài)下，本發(fā)明所述的BOOST電路的輸入端VIN有電壓，但輸出V0UT為零， 此時二極管D1導(dǎo)通，二極管D2截止，則控制單元的輸入電壓VCC~電源的輸入電壓VIN; 此時控制單元的第一驅(qū)動模塊和第二驅(qū)動模塊輸出的柵極驅(qū)動電壓分別為Vgl和Vg2,這 種狀態(tài)下開關(guān)管Q1和續(xù)流管Q2具有導(dǎo)通電阻Ronl和Ron2。
[0032] 電路開始運行后，電源輸出電壓VOUT慢慢上升，在VOUT<VIN時，同樣是二極管 D1導(dǎo)通，二極管D2截止，控制單元的輸入電壓VCC~VIN，M0S管Q1和Q2導(dǎo)通電阻維持不 變（Ronl和Ron2)。當(dāng)VOUT>VIN后，D1則截止，D2導(dǎo)通，此時VCC~VOUT>VIN，控制單 元的驅(qū)動模塊輸出的柵極驅(qū)動電壓提高，則M0S管Q1和Q2導(dǎo)通電阻開始變小，并且隨著電 源輸出電壓V0UT的升高，開關(guān)管和續(xù)流管導(dǎo)通電阻越變越小。
[0033] 當(dāng)電路輸出穩(wěn)定后，電源輸出電壓V0UT達到最大值，且仍有VOUT>VIN， VCC~V0UT=最大值，所以開關(guān)管Q1和續(xù)流管Q2導(dǎo)通電阻最小。
[0034] 開關(guān)管的導(dǎo)通電阻最小，盡可能地降低了開關(guān)管導(dǎo)通時回路的阻抗，使電能盡可 能多地轉(zhuǎn)化為磁能存儲在電感L中；續(xù)流M0S管Q2導(dǎo)通電阻最小，盡可能地降低負載回路 的阻抗，使磁能盡可能多地轉(zhuǎn)化為電能輸出，同時使回路的損耗降到最低。因此，本發(fā)明所 述的BOOST電路的轉(zhuǎn)化效率被盡可能地提高了。
[0035] 進一步的，所述控制單元包括電源模塊、PFM控制模塊和驅(qū)動模塊；所述電源模塊 分別與所述PFM控制模塊和驅(qū)動模塊連接，所述PFM控制模塊與所述驅(qū)動模塊連接；所述驅(qū) 動模塊與所述開關(guān)管的控制端連接。
[0036] 進一步的，所述續(xù)流管為功率M0S管，所述功率M0S管的源極與所述電感L連接， 所述功率M0S管的漏極與電源輸出端連接，所述功率M0S管的柵極與所述控制單元的輸出 端連接。
[0037] 進一步的，兩個所述二極管陰極并聯(lián)的封裝在一個封裝體內(nèi)。將兩個二極管封裝 成一個元件連接在電路中，能夠減少電路的占用體積，縮小電路連接線。
[0038] 本發(fā)明所述的升壓電路只需花費相對低廉的成本，就可以在原有BOOST電路的基 礎(chǔ)上獲得更高的轉(zhuǎn)換效率，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的BOOST電路的轉(zhuǎn)換效率對比如下表：
[0039] 以3. 3V轉(zhuǎn)7. 5V升壓，輸出電流1. 5A為例：
[0040]
【主權(quán)項】
1. 一種升壓電路，其特征在于，包括電容C、電感L、控制單元、開關(guān)管、續(xù)流管和兩個二 極管；電感L的一端連接電源輸入端，另一端連接所述續(xù)流管的輸入端，所述續(xù)流管的輸出 端為電源輸出端； 一個所述二極管的陽極端連接電源輸入端，另一個所述二極管的陽極端連接電源輸出 端，兩個所述二極管的共陰極端連接所述控制單元的電源輸入端；所述控制單元的輸出端 連接所述開關(guān)管的控制端，所述開關(guān)管串聯(lián)在所述續(xù)流管的輸入端和接地端之間；所述電 容C的一端連接電源輸入端，另一端接地。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種升壓電路，其特征在于，所述控制單元包括電源模塊、 PWM控制模塊和驅(qū)動模塊；所述電源模塊分別與所述PWM控制模塊和驅(qū)動模塊連接，所述 PWM控制模塊與所述驅(qū)動模塊連接；所述驅(qū)動模塊與所述開關(guān)管的控制端連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種升壓電路，其特征在于，所述驅(qū)動模塊包括第一驅(qū)動模 塊和第二驅(qū)動模塊； 所述續(xù)流管為功率MOS管；所述功率MOS管的源極與所述電感L連接，所述功率MOS管 的漏極與電源輸出端連接，所述功率MOS管的柵極與所述第二驅(qū)動模塊連接； 所述第一驅(qū)動模塊與所述開關(guān)管的控制端連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種升壓電路，其特征在于，所述控制單元包括電源模塊、 PFM控制模塊和驅(qū)動模塊；所述電源模塊分別與所述PFM控制模塊和驅(qū)動模塊連接，所述 PFM控制模塊與所述驅(qū)動模塊連接；所述驅(qū)動模塊與所述開關(guān)管的控制端連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4任意一項所述的一種升壓電路，其特征在于，所述續(xù)流管為功率 MOS管，所述功率MOS管的源極與所述電感L連接，所述功率MOS管的漏極與電源輸出端連 接，所述功率MOS管的柵極與所述控制單元的輸出端連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種升壓電路，其特征在于，兩個所述二極管陰極并聯(lián)的封 裝在一個封裝體內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種升壓電路，包括電容C、電感L、控制單元、開關(guān)管、續(xù)流管和兩個二極管；電感L的一端連接電源輸入端，另一端連接所述續(xù)流管的輸入端，所述續(xù)流管的輸出端為電源輸出端；一個所述二極管的陽極端連接電源輸入端，另一個所述二極管的陽極端連接電源輸出端，兩個所述二極管的共陰極端連接所述控制單元的電源輸入端；所述控制單元的輸出端連接所述開關(guān)管的控制端，所述開關(guān)管串聯(lián)在所述續(xù)流管的輸入端和接地端之間；所述電容C的一端連接電源輸入端，另一端接地。本發(fā)明不僅降低了續(xù)流管和開關(guān)管的導(dǎo)通損耗，減少升壓電路的整體損耗，進而提升升壓電路的整體轉(zhuǎn)換率；而且同時兼具低成本、高可靠性、易實現(xiàn)和易推廣的優(yōu)勢。
【IPC分類】H02M3-155
【公開號】CN104578772
【申請?zhí)枴緾N201410829328
【發(fā)明人】李聰華, 曾德炎, 胡長發(fā), 蘇龍
【申請人】福建聯(lián)迪商用設(shè)備有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月26日