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      穩(wěn)定升壓電源裝置及其控制方法與流程

      文檔序號:40239558發(fā)布日期:2024-12-06 17:05閱讀:36來源:國知局
      穩(wěn)定升壓電源裝置及其控制方法與流程

      本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域,具體涉及一種穩(wěn)定升壓電源裝置及其控制方法。


      背景技術(shù):

      1、傳統(tǒng)boost電路(即升壓電路)的拓撲結(jié)構(gòu)如圖1~圖3所示,其主要器件包括mos管、電感、二極管各一顆(即圖1~圖3中的mos管q1、電感l(wèi)1和二極管d1),電容若干(即圖1~圖3中的電容c1和電容c2)。在mos管q1導通時,電流流向如圖2中的箭頭a1所示,電感l(wèi)1開始充電轉(zhuǎn)換為磁能,此時二極管d1反向截止,電源vin無法向輸出端負載供電,輸出端負載的能量僅由電容c2中所儲存的電能提供(如圖2中的箭頭a2所示)。在mos管q1關(guān)斷時,電流流向如圖3中的箭頭b1所示,電感l(wèi)1釋放能量,此時電感l(wèi)1就像一個電池和電源vin串聯(lián),共同為輸出端負載供電,同時為電容c2充電(如圖3中的箭頭b2所示),電容c2在充電過程中也向負載供電(如圖3中的箭頭b3所示)。

      2、因此,在傳統(tǒng)升壓電路中,只能在mos管導通期間由電源向負載供電,而無法在所有時間內(nèi)均由電源向負載供電,同時輸出端的電壓(即圖1~圖3中的vout)存在不相等的情況。因而該形式的升壓電路,存在電源效率低下、輸出電壓不穩(wěn)定的問題。

      3、因此亟需一種新的升壓電源方案,能實現(xiàn)更高的電源效率,并能保證輸出電壓穩(wěn)定。


      技術(shù)實現(xiàn)思路

      1、有鑒于此,本發(fā)明提供了一種穩(wěn)定升壓電源裝置及其控制方法,以解決采用現(xiàn)有升壓電路技術(shù)中電源效率低下、輸出電壓不穩(wěn)定的問題。

      2、本發(fā)明提供了一種穩(wěn)定升壓電源裝置,所述裝置包括:

      3、變壓器原邊電路,所述變壓器原邊電路的輸入端與外部的電源電連接,用于接入電源電壓;

      4、變壓器副邊電路,所述變壓器副邊電路的輸出端與外部的負載電連接,用于向所述負載輸出電壓;

      5、第一二極管電路,所述第一二極管電路的輸入端與所述變壓器原邊電路的輸出端耦合連接,所述第一二極管電路的輸出端通過所述變壓器副邊電路與外部的負載電連接;用于在導通時,將所述變壓器原邊電路輸出的電壓通過所述變壓器副邊電路傳輸至所述負載;

      6、第二二極管電路,所述第二二極管電路的輸入端與所述變壓器原邊電路的輸出端的負極電連接,所述第二二極管電路的輸出端通過所述變壓器副邊電路與外部的負載電連接;用于在導通時,將所述變壓器原邊電路輸出的電壓通過所述變壓器副邊電路傳輸至所述負載;

      7、開關(guān)管控制電路和開關(guān)管,所述開關(guān)管控制電路的輸出端與所述開關(guān)管的輸入端電連接,所述開關(guān)管的輸出端與所述變壓器原邊電路的輸出端的負極和所述第二二極管電路的輸入端均電連接;

      8、所述開關(guān)管控制電路用于向所述開關(guān)管提供控制信號,以控制開關(guān)管的導通與關(guān)斷;

      9、所述開關(guān)管用于在導通時,控制所述第一二極管電路導通;還用于在關(guān)斷時,控制所述第二二極管電路導通。

      10、可選地,所述變壓器原邊電路包括初級繞組、第一有極性電容c1和第一電容c2;

      11、所述初級繞組的同名端和非同名端均與第一二極管電路的輸入端耦合連接;

      12、所述初級繞組的同名端與外部的電源電連接,所述第一有極性電容c1的正極和所述第一電容c2的第一端均連接在所述初級繞組的同名端與外部的電源之間的公共連接端上,所述第一有極性電容c1的負極和所述第一電容c2的第二端均接地;

      13、所述初級繞組的非同名端與所述開關(guān)管的輸出端和所述第二二極管電路的輸入端均電連接;

      14、所述初級繞組用于在所述第一二極管電路導通時,通過所述第一二極管電路向所述負載輸出電壓;還用于在所述第二二極管電路導通時,通過所述第二二極管電路向所述負載輸出電壓。

      15、可選地,所述第一二極管電路包括次級繞組和第一二極管d1;

      16、所述次級繞組的同名端與所述初級繞組的同名端耦合連接,所述次級繞組的非同名端與所述初級繞組的非同名端耦合連接,所述次級繞組的非同名端還接地;

      17、所述次級繞組的同名端還通過所述第一二極管d1與所述變壓器副邊電路的輸入端電連接;

      18、所述次級繞組用于在所述第一二極管d1正向?qū)〞r,經(jīng)由所述變壓器副邊電路輸出所述初級繞組傳輸?shù)碾妷骸?/p>

      19、可選地,所述變壓器副邊電路包括第二有極性電容c6和第二電容c3;

      20、所述第二有極性電容c6的正極和所述第二電容c3的第一端均與所述負載電連接,所述第二有極性電容c6的負極和所述第二電容c3的第二端均接地;所述第一二極管d1的負極和所述第二二極管電路的輸出端均連接在所述第二有極性電容c6的正極與所述負載之間的公共連接端上。

      21、可選地,所述第二二極管電路包括第二二極管d2;

      22、所述第二二極管d2的正極與所述初級繞組的非同名端電連接,所述第二二極管d2的負極連接在所述第二有極性電容c6的正極與所述負載之間的公共連接端上;

      23、所述第二二極管d2用于在自身正向?qū)〞r,經(jīng)由所述變壓器副邊電路輸出所述初級繞組傳輸?shù)碾妷骸?/p>

      24、可選地,所述開關(guān)管具體為mos管q1;

      25、所述開關(guān)管控制電路包括單片機、驅(qū)動芯片u1和第一電阻r2;

      26、所述驅(qū)動芯片u1的信號輸入引腳in與所述單片機的pwm信號輸出引腳電連接,所述驅(qū)動芯片u1的正極電源引腳vcc與電路供電端電連接,所述驅(qū)動芯片u1的負極電源引腳vee接地;所述驅(qū)動芯片u1的源端輸出引腳source和漏端輸出引腳sink連接在一起,并通過所述第一電阻r2與所述mos管q1的柵極電連接;

      27、所述mos管q1的源極接地,所述mos管q1的漏極與所述變壓器原邊電路的輸出端的負極和所述第二二極管電路的輸入端均電連接;

      28、所述驅(qū)動芯片u1用于接收所述單片機的pwm信號輸出引腳輸出的pwm調(diào)制信號,根據(jù)所述pwm調(diào)制信號驅(qū)動所述mos管q1,控制所述mos管q1的占空比,以控制所述mos管q1的導通與關(guān)斷。

      29、可選地,所述裝置還包括:

      30、電壓采樣電路,所述電壓采樣電路的輸入端與所述變壓器副邊電路的輸出端電連接,所述電壓采樣電路的輸出端與所述開關(guān)管控制電路的第一信號輸入端電連接;

      31、所述電壓采樣電路,用于采集所述變壓器副邊電路向所述負載傳輸?shù)呢撦d電壓,根據(jù)所述負載電壓調(diào)節(jié)所述開關(guān)管控制電路向所述開關(guān)管傳輸?shù)乃隹刂菩盘?,以控制所述負載電壓穩(wěn)定在目標電壓上。

      32、可選地,所述電壓采樣電路包括第三電容c4、第二電阻r1、第三電阻r3和第四電阻r6;

      33、所述第二電阻r1的第一端與所述變壓器副邊電路的輸出端電連接,所述第二電阻r1的第二端通過所述第四電阻r6接地;所述第三電阻r3的第一端連接在所述第二電阻r1的第二端與所述第四電阻r6之間的公共連接端上,所述第三電阻r3的第二端與所述開關(guān)管控制電路的第一信號輸入端電連接;所述第三電容c4的第一端連接在所述第三電阻r3的第二端與所述開關(guān)管控制電路的第一信號輸入端之間的公共連接端上,所述第三電容c4的第二端接地。

      34、可選地,所述裝置還包括:

      35、電流采樣電路,所述電流采樣電路的輸入端與所述開關(guān)管的輸出端電連接,所述電流采樣電路的輸出端與所述開關(guān)管控制電路的第二信號輸入端電連接;

      36、所述電流采樣電路,用于采集經(jīng)過所述開關(guān)管的開關(guān)電流,根據(jù)所述開關(guān)電流調(diào)節(jié)所述開關(guān)管控制電路向所述開關(guān)管傳輸?shù)乃隹刂菩盘?,以保護所述裝置。

      37、可選地,所述電流采樣電路包括第四電容c5、第五電阻r4和第六電阻r5;

      38、所述第六電阻r5的第一端與所述開關(guān)管的輸出端電連接,所述第六電阻r5的第二端接地;所述第五電阻r4的第一端連接在所述第六電阻r5的第一端與所述開關(guān)管的輸出端之間的公共連接端上,所述第五電阻r4的第二端與所述開關(guān)管控制電路的第二信號輸入端電連接;所述第四電容c5的第一端連接在所述第五電阻r4的第二端與所述開關(guān)管控制電路的第二信號輸入端之間的公共連接端上,所述第四電容c5的第二端接地。

      39、此外,本發(fā)明還提供一種穩(wěn)定升壓電源裝置的控制方法,采用前述的穩(wěn)壓升壓電源裝置向外部的負載穩(wěn)定輸出電壓,所述穩(wěn)壓升壓電源裝置包括變壓器原邊電路、變壓器副邊電路、第一二極管電路、第二二極管電路、開關(guān)管控制電路和開關(guān)管;所述變壓器原邊電路的輸入端與外部的電源電連接,所述變壓器副邊電路的輸出端與外部的負載電連接,所述第一二極管電路的輸入端與所述變壓器原邊電路的輸出端耦合連接,所述第一二極管電路的輸出端通過所述變壓器副邊電路與外部的負載電連接;所述第二二極管電路的輸入端與所述變壓器原邊電路的輸出端的負極電連接,所述第二二極管電路的輸出端通過所述變壓器副邊電路與外部的負載電連接;所述開關(guān)管控制電路的輸出端與所述開關(guān)管的輸入端電連接,所述開關(guān)管的輸出端與所述變壓器原邊電路的輸出端的負極和所述第二二極管電路的輸入端均電連接;

      40、所述控制方法包括:

      41、所述變壓器原邊電路接入電源電壓;

      42、所述開關(guān)管控制電路向所述開關(guān)管提供控制信號,以控制開關(guān)管的導通與關(guān)斷;

      43、所述開關(guān)管在導通時,控制所述第一二極管電路導通,將所述變壓器原邊電路輸出的電壓通過所述變壓器副邊電路傳輸至所述負載;所述開關(guān)管在關(guān)斷時,控制所述第二二極管電路導通,將所述變壓器原邊電路輸出的電壓通過所述變壓器副邊電路傳輸至所述負載。

      44、本發(fā)明的有益效果:通過開關(guān)管控制電路向開關(guān)管輸出控制信號,控制開關(guān)管的導通與關(guān)斷,在開關(guān)管的導通期間,控制第一二極管電路導通,并經(jīng)由變壓器副邊電路向負載輸出變壓器原邊電路接入的電源電壓,實現(xiàn)了在開關(guān)管導通期間由電源向負載的供電;而在開關(guān)管的關(guān)斷期間,控制第二二極管電路導通,并經(jīng)由變壓器副邊電路負載輸出變壓器原邊電路接入的電源電壓,實現(xiàn)了在開關(guān)管關(guān)斷期間也由電源向負載的供電;本發(fā)明的穩(wěn)定升壓電源裝置及其控制方法,能確保在開關(guān)管導通與關(guān)斷的整個期間內(nèi)均接入電源電壓,并向外部的負載供電,實現(xiàn)了更高的電源效率;同時,由于開關(guān)管導通與關(guān)斷的整個期間內(nèi)均接入了電源電壓,能更好地穩(wěn)定傳輸至負載的電壓,使得輸出電壓更加穩(wěn)定。

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