專利名稱：一種具有恒流恒壓輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源類集成電路，尤其涉及一種具有恒流恒壓輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，不具有恒流功能的升壓轉(zhuǎn)換電路(BOOST)如圖I所示，其輸入電流的限制原理如下開關(guān)Ql的開關(guān)時(shí)間比例(占空比D)由兩個(gè)環(huán)路共同控制，即由電壓反饋環(huán)和電流反饋環(huán)共同控制。對于電流反饋環(huán)，開關(guān)電流峰值與輸入平均電流成比例，在功率開關(guān)Ql打開時(shí)，用一個(gè)電阻采樣開關(guān)電流，電阻兩端的電壓經(jīng)電流放大器X15放大后的變成一個(gè)鋸齒波電壓(RAMP)，對RAMP和電壓反饋環(huán)的誤差放大器Al的輸出電壓(VCOMP)及開關(guān)電流限制電壓(VCL)進(jìn)行比較當(dāng)VCOMP低于VCL時(shí)，RAMP的峰值等于誤差放大器的輸 出電壓，電路工作在恒壓模式；當(dāng)VCOMP高于VCL時(shí)，RAMP的峰值等于VCL，電路工作在開關(guān)電流恒流模式。由于開關(guān)電流峰值和輸入電流Iin成比例，因此輸入電流Iin是恒定的。大部分的BOOST，是輸入電流限制，即輸入電流是恒定的，輸出電流是變化的。這種BOOST沒有恒流功能。目前升壓轉(zhuǎn)換電路的恒壓恒流方案(如Linear公司的LT1618)是在BOOST輸出端加輸出電流采樣電阻，使得負(fù)載電流流過采樣電阻后產(chǎn)生一個(gè)電壓差。當(dāng)這個(gè)電壓差不超過設(shè)定電壓時(shí)，輸出電壓是恒定的，即工作在恒壓模式。當(dāng)負(fù)載變小到某一設(shè)定值后，采樣電阻兩端電壓差將被限制在設(shè)定值，從而限制了輸出電流，即工作在恒流模式。對于恒壓恒流電源，其有兩種工作狀態(tài)，一種是恒壓狀態(tài)，按照恒壓電源的特征工作；一種是恒流狀態(tài)，按照恒流電源的特征工作。這種電源內(nèi)部有兩個(gè)控制單元，一個(gè)是穩(wěn)壓控制單元，在負(fù)載發(fā)生變化的情況下，其努力使輸出電壓保持穩(wěn)定，前提是輸出電流必須小于預(yù)先設(shè)定的恒流值。實(shí)際上，在恒壓狀態(tài)時(shí)，恒流控制單元處于休止?fàn)顟B(tài)，它不干擾輸出電壓和輸出電流。當(dāng)由于負(fù)載電阻逐步減小，使得負(fù)載電流增加到預(yù)先設(shè)定的恒流值時(shí)，恒流控制單元開始工作，它的任務(wù)是在負(fù)載電阻繼續(xù)減小的情況下，努力使輸出電流按預(yù)定的恒流值保持不變。為此需要使輸出電壓隨著負(fù)載電阻的減小而隨之降低，以保持輸出電流的恒定。這些都是恒流部件的功能，在恒流部件工作時(shí)，恒壓部件亦處于休止?fàn)顟B(tài)，它不再干預(yù)輸出電壓的高低。上述的這種既具有恒壓控制部件，又具有恒流控制部件的電源就叫做恒壓恒流電源?，F(xiàn)有技術(shù)中的具有恒壓恒流輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。由圖可知，與不具備恒流模式的BOOST相比，現(xiàn)有技術(shù)中的恒壓恒流輸出升壓轉(zhuǎn)換電路要多兩個(gè)輸出電路采樣管腳，即圖2中的ISP和ISN。由于多了兩個(gè)管腳，這種集成電路沒法用S0T23-6封裝，導(dǎo)致封裝成本增高。另外，由于多了一個(gè)采樣電阻，效率降低，系統(tǒng)也復(fù)雜了一些。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種沒有兩個(gè)輸出電流采樣管腳和采樣電阻的恒壓恒流輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路，與不具有恒流功能的BOOST相比，本實(shí)用新型僅僅多了恒流功能，從而可以方便的替換沒有恒流功能的BOOST。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種具有恒流恒壓輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路，其包括輸入電容、電感、二極管、輸出濾波電容、第一分壓電阻、第二分壓電阻、升壓轉(zhuǎn)換器芯片和負(fù)載電阻，其中，所述升壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端接所述輸入電容和所述電感的一端，所述電感的另外一端接所述升壓轉(zhuǎn)換器芯片的功率開關(guān)管的漏極和所述二極管的正極，所述二極管的負(fù)極接所述升壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端，所述升壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端還連接所述輸出濾波電容的正極和所述第二分壓電阻的上端，所述輸出濾波電容的負(fù)極和所述第一分壓電阻的下端接地，所述第一分壓電阻和所述第二分壓電阻相連的部分連接所述升壓轉(zhuǎn)換器芯片的反饋管腳，所述升壓轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)集成有恒流控制單元。如上述的具有恒流恒壓輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路，其中，所述升壓轉(zhuǎn)換芯片包含開關(guān)電流反饋環(huán)路，恒流控制單元集成在開關(guān)電流反饋環(huán)路，所述升壓轉(zhuǎn)換芯片包括功率開關(guān)，開關(guān)電流采樣電阻，電流放大器，振蕩器，鋸齒波發(fā)生器，恒流控制單元，比較器，觸發(fā)器，驅(qū)動電路；所述功率開關(guān)的源端連接所述開關(guān)電流采樣電阻的一端，所述開關(guān)電流采樣電阻··的另一端連接到地，所述電流放大器的正極連接所述開關(guān)電流采樣電阻和所述功率開關(guān)相連的一端，所述電流放大器的負(fù)極接地，所述電流放大器的輸出端和所述鋸齒波發(fā)生器的輸出端相連后連接所述比較器的正極；所述比較器有兩個(gè)負(fù)極，一個(gè)負(fù)極連接電壓反饋環(huán)路的輸出端，另一個(gè)負(fù)極連接所述恒流控制單元的輸出端；所述比較器的輸出端接所述觸發(fā)器，所述恒流控制單元的輸入端連接到所述觸發(fā)器的輸出端，所述觸發(fā)器的輸出端連接所述驅(qū)動電路的輸入端，所述驅(qū)動電路的輸出端連接所述功率開關(guān)的柵極。因此，本實(shí)用新型的具有恒流恒壓輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路的負(fù)載電流采樣電阻即可實(shí)現(xiàn)恒流恒壓功能，且芯片的封裝管腳少，可以封裝在S0T23-6，封裝成本較低，芯片小巧；相比傳統(tǒng)BOOST，封裝管腳，電氣參數(shù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)都一樣，僅是增加輸出恒流功能，可以方便的替代傳統(tǒng)BOOST ;同時(shí)，外圍器件變少，可以節(jié)省方案空間。

圖I是現(xiàn)有技術(shù)中不具有恒壓恒流輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中恒壓恒流輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的升壓轉(zhuǎn)換芯片的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型的具有恒壓恒流輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的恒壓恒流模式原理圖。輸出電流轉(zhuǎn)換成一個(gè)電流采樣電壓，這個(gè)電壓和反饋電壓選擇其一與參考電壓比較。當(dāng)電流采樣電壓低于反饋電壓時(shí)，反饋電壓工作，電路工作在電壓模式；當(dāng)電流采樣電壓高于反饋電壓，電流采樣電壓工作，電路工作在電流模式。這種恒流模式是在電壓反饋環(huán)路中完成的，本實(shí)用新型的恒流模式是在電流反饋環(huán)完成的?？梢?，現(xiàn)有技術(shù)中的恒壓恒流模式原理與本實(shí)用新型的原理明顯不同。本實(shí)用新型的具有恒壓恒流輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路中電流采樣原理和不具有恒流功能的BOOST —樣。圖4為本實(shí)用新型的具有恒流恒壓輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，其包括輸入電容Cin、電感LI、二極管、輸出濾波電容Cout、第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、升壓轉(zhuǎn)換器芯片和負(fù)載電阻R，其中，升壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端接輸入電容Cin和電感LI的一端，電感LI的另外一端接升壓轉(zhuǎn)換器芯片的功率開關(guān)管的漏極和二極管的正極，二極管的負(fù)極接升壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端，升壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端還連接輸出濾波電容的正極Cout和第二分壓電阻R2的上端，輸出濾波電容Cout的負(fù)極和第一分壓電阻Rl的下端接地，第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2相連的部分連接升壓轉(zhuǎn)換器芯片的反饋管腳，升壓轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)集成有恒流控制單元。由于恒壓恒流輸出的BOOST要求輸出電流Io是恒定的，根據(jù)能量守恒原理，Io=Vin*Iin/Vo=Iin* (I-D)，其中，Iin為輸入電流，Io為輸出電流，Vin為輸入電壓，Vo為輸出電壓，D為占空比。設(shè)定電流限制電壓VCL=K/ (I-D)，其中，K為常數(shù)，則Iin=Icon/ (I-D)， Icon 為常數(shù)。因此,輸出電流 Io= (I-D) *Iin= (1_D) *Icon/(1_D) =Icon,為恒定值。本實(shí)用新型新增加了一個(gè)實(shí)現(xiàn)VCL=K/ (I-D)的電路模塊，該模塊集成在恒流控制單元內(nèi)，從而使BOOST具有恒壓恒流輸出功能。由于K/(I-D)是一個(gè)除法電路，在模擬集成電路中不容易實(shí)現(xiàn)，可以利用一些數(shù)學(xué)上的方法來擬合，使之變成模擬集成電路容易實(shí)現(xiàn)的加、減和乘法電路。如在本實(shí)用新型中，K/(l-D)擬合成K(l+D+2. 3D*D)。當(dāng)然，K/(1_D)也可以擬合成K(l+D+4. 5D*D*D)。類似的擬合方法還有很多，這里不一一列舉。圖3是本實(shí)用新型的升壓轉(zhuǎn)換芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。升壓轉(zhuǎn)換芯片包含開關(guān)電流反饋環(huán)路，由圖可知，恒流控制單元集成在開關(guān)電流反饋環(huán)路中。具體地，升壓轉(zhuǎn)換芯片包括功率開關(guān)Ql，開關(guān)電流采樣電阻Rs，電流放大器X15，振蕩器，鋸齒波發(fā)生器，恒流控制單元，比較器A2，觸發(fā)器，驅(qū)動電路；功率開關(guān)Ql的源端連接所述開關(guān)電流采樣電阻Rs的一端，開關(guān)電流采樣電阻Rs的另一端連接到地，電流放大器X15的正極連接開關(guān)電流采樣電阻Rs和功率開關(guān)Ql相連的一端，電流放大器X15的負(fù)極接地，電流放大器X15的輸出端和鋸齒波發(fā)生器的輸出端相連后連接比較器A2的正極；比較器A2有兩個(gè)負(fù)極，一個(gè)負(fù)極連接電壓反饋環(huán)路的輸出端，另一個(gè)負(fù)極連接恒流控制單元的輸出端；比較器A2的輸出端接觸發(fā)器，恒流控制單元的輸入端連接到觸發(fā)器的輸出端，觸發(fā)器的輸出端連接驅(qū)動電路的輸入端，驅(qū)動電路的輸出端連接功率開關(guān)Ql的柵極。在本實(shí)用新型中，恒流控制單元的基準(zhǔn)電壓與觸發(fā)器輸出端的占空比成正比例關(guān)系O參見下表，仿真結(jié)果表明當(dāng)輸出電壓為5V，輸入電壓2. 7V到4. 5V時(shí)，本實(shí)用新型的恒壓恒流輸出的BOOST的輸出電流為I. 21A到I. 25A之間，基本上實(shí)現(xiàn)了恒壓恒流的輸出。
輸入電壓(V) |2. 7 |3 |3·6 |3·6 |3· 9 |4· 2 |4· 5 '
占空比O. 42 0Γ36" O. 31 0Γ25 O. 19 O. 13_
lout (A)| · 21 | · 25 | · 25 | · 25 | · 23 | · 22 | · 21~以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確 定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有恒流恒壓輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，包括輸入電容、電感、二極管、輸出濾波電容、第一分壓電阻、第二分壓電阻、升壓轉(zhuǎn)換器芯片和負(fù)載電阻，其中，所述升壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端接所述輸入電容和所述電感的一端，所述電感的另外一端接所述升壓轉(zhuǎn)換器芯片的功率開關(guān)管的漏極和所述二極管的正極，所述二極管的負(fù)極接所述升壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端，所述升壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端還連接所述輸出濾波電容的正極和所述第二分壓電阻的上端，所述輸出濾波電容的負(fù)極和所述第一分壓電阻的下端接地，所述第一分壓電阻和所述第二分壓電阻相連的部分連接所述升壓轉(zhuǎn)換器芯片的反饋管腳，所述升壓轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)集成有恒流控制單元。
2.如權(quán)利要求I所述的具有恒流恒壓輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述升壓轉(zhuǎn)換芯片包含開關(guān)電流反饋環(huán)路，恒流控制單元集成在開關(guān)電流反饋環(huán)路中，所述升壓轉(zhuǎn)換芯片包括功率開關(guān)，開關(guān)電流采樣電阻，電流放大器，振蕩器，鋸齒波發(fā)生器，恒流控制單元，比較器，觸發(fā)器，驅(qū)動電路；所述功率開關(guān)的源端連接所述開關(guān)電流采樣電阻的一端，所述開關(guān)電流采樣電阻的另一端連接到地，所述電流放大器的正極連接所述開關(guān)電流采樣電阻和所述功率開關(guān)相連的一端，所述電流放大器的負(fù)極接地，所述電流放大器的輸出端和所述鋸齒波發(fā)生器的輸出端相連后連接所述比較器的正極；所述比較器有兩個(gè)負(fù)極，一個(gè)負(fù)極連接電壓反饋環(huán)路的輸出端，另一個(gè)負(fù)極連接所述恒流控制單元的輸出端；所述比較器的輸出端接所述觸發(fā)器，所述恒流控制單元的輸入端連接到所述觸發(fā)器的輸出端，所述觸發(fā)器的輸出端連接所述驅(qū)動電路的輸入端，所述驅(qū)動電路的輸出端連接所述功率開關(guān)的柵極。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有恒流恒壓輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路，其包括輸入電容、電感、二極管、輸出濾波電容、第一分壓電阻、第二分壓電阻、升壓轉(zhuǎn)換器芯片和負(fù)載電阻。本實(shí)用新型的具有恒流恒壓輸出的升壓轉(zhuǎn)換電路的負(fù)載電流采樣電阻即可實(shí)現(xiàn)恒流恒壓功能，且芯片的封裝管腳少，可以封裝在SOT23-6，封裝成本較低，芯片小巧；相比傳統(tǒng)BOOST，封裝管腳，電氣參數(shù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)都一樣，僅是增加輸出恒流功能，可以方便的替代傳統(tǒng)BOOST；同時(shí)，外圍器件變少，可以節(jié)省方案空間。
文檔編號H02M3/10GK202750011SQ20122034246
公開日2013年2月20日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者李茂登 申請人:上海山小電子科技有限公司