專利名稱：直流升壓轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源管理電路，尤其涉及一種直流升壓轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
隨著便攜式電子數(shù)碼產(chǎn)品的普及，如MP3/MP4,數(shù)碼相機(jī)，掌上電腦等，市場對能應(yīng) 用于中等功率的升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器需求非常高，但現(xiàn)在國內(nèi)大量使用的轉(zhuǎn)換器存在效率低、 噪聲大、帶帶負(fù)載能力弱、工作頻率低的問題。制造出性能優(yōu)良，價(jià)廉物美的升壓DC-DC 轉(zhuǎn)換器，是業(yè)內(nèi)急需解決的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型是要解決現(xiàn)有升壓轉(zhuǎn)換器效率低、噪聲大、帶帶負(fù)載能力弱、工作頻率低 的問題，提出一種高效率、低噪聲、高帶負(fù)載能力、高工作頻率的直流升壓轉(zhuǎn)換器。為解 決所述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案是 一種直流升壓轉(zhuǎn)換器，包括電源輸入 端， 一頭與電源輸入端連接的電感，電源輸出端，串接在電源輸出端與地之間的第一電容， 串聯(lián)在一起接在電源輸出端與地之間的第一電壓檢測電阻、第二電壓檢測電阻，其還包括 接在電源輸入端與電源輸出端之間的控制裝置，所述控制裝置包括與所述電源輸入端連接 的輸入端，與所述電源輸出端連接的輸出端，控制所述控制裝置啟/停的使能端，接第一 電壓檢測電阻與第二電壓檢測電阻公共點(diǎn)的電壓4企測端，連接所述電感另一頭的電感端， 和才妄地端。
所述控制裝置包括軟啟動(dòng)模塊，選擇模塊，工作振蕩信號(hào)發(fā)生模塊，輸出驅(qū)動(dòng)模塊； 其中，軟啟動(dòng)模塊，與所述的使能端連接，當(dāng)使能端為高電平且輸入端電平超過輸入閥值 時(shí)運(yùn)行軟啟動(dòng)模塊，向所述的選擇模塊輸送啟動(dòng)振蕩信號(hào)；選擇模塊，從所述的輸出端取 樣，分別連接所述的軟啟動(dòng)模塊、工作振蕩信號(hào)發(fā)生模塊與輸出驅(qū)動(dòng)模塊，當(dāng)控制裝置上 電時(shí)選通軟啟動(dòng)模塊向輸出驅(qū)動(dòng)模塊輸出的所述的啟動(dòng)振蕩信號(hào)，當(dāng)輸出端的電壓值超過 輸出閥值時(shí)選通工作振蕩信號(hào)發(fā)生模塊向輸出驅(qū)動(dòng)模塊輸出的工作振蕩信號(hào)。工作振蕩信 號(hào)發(fā)生模塊，與所述的選擇模塊連接，向其發(fā)出所述的工作振蕩信號(hào)；輸出驅(qū)動(dòng)模塊，分 別連接所述的輸出端與電感端，接收所述的選擇模塊送來的啟動(dòng)振蕩信號(hào)或工作振蕩信 號(hào)，使所述輸出端得到穩(wěn)定的電源輸出。
所述的軟啟動(dòng)模塊包括串接的緩沖模塊和啟動(dòng)振蕩器。
所述的選擇模塊包括彼此連接的電壓比較器和選擇器，所述的電壓比較器從所述的輸
出端取樣；所述的選擇器分別與所述的啟動(dòng)振蕩器和所述的工作振蕩信號(hào)發(fā)生模塊連接。
所述的工作振蕩信號(hào)發(fā)生才莫塊包括依次串接的脈沖寬度調(diào)節(jié)器、工作振蕩器、斜率補(bǔ)
償器、電流比較器、誤差放大器、基準(zhǔn)電源；其中，所述的工作振蕩器與所述的選擇器連接，向其發(fā)送所述的工作振蕩信號(hào)；所述的脈沖*寬度調(diào)節(jié)器與所述的'^流比較器連接，接 受電流比較信號(hào)，以調(diào)整脈沖寬度；所述的誤差放大器連接所述的電壓檢測端，用該端的
電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電源做對比進(jìn)行誤差計(jì)算，在將誤差計(jì)算結(jié)果送所述的電流比較器。 所述的輸出驅(qū)動(dòng)^f莫塊包括依次串接的主開關(guān)裝置、同步驅(qū)動(dòng)控制器、同步開關(guān)裝置，
所述主開關(guān)裝置與同步開關(guān)裝置的公共端接所述電感端；所述同步開關(guān)裝置的另一端接所 述輸出端；所述同步驅(qū)動(dòng)控制器連接所述的選擇器，并接受所述的啟動(dòng)振蕩信號(hào)或工作振 蕩信號(hào)；所述同步驅(qū)動(dòng)控制器控制所述主開關(guān)裝置與同步開關(guān)裝置輪流導(dǎo)通，直流電源經(jīng) 所述電感向所述輸出端供電。
所述的主開關(guān)裝置為N型場效應(yīng)管NMOS，所述的同步開關(guān)裝置為P型場效應(yīng)管，所述 的同步驅(qū)動(dòng)控制器包括串接的死區(qū)控制器和雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，所述的死區(qū)控制器分別向 所述的NM0S管和PM0S管的柵極發(fā)出主驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)和同步驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。
所述的輸入閥值為直流0. 95伏，所述的輸出閥值為直流1. 8伏
本實(shí)用新型公開的直流升壓轉(zhuǎn)換器，噪聲低、帶負(fù)載能力高，綜合了國外同類電路的 優(yōu)良性能，結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)線，由于采用啟動(dòng)振蕩頻率與工作振蕩頻率這樣的雙工作頻率， 減小了啟動(dòng)沖擊，提高了工作時(shí)的頻率，使外接電感的體積減小，從而減少了電磁干擾， 轉(zhuǎn)換效率高達(dá)94%以上，節(jié)能環(huán)保。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作出詳細(xì)的說明，其中
圖1為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例電路示意圖2為控制裝置組成模塊示意圖3為工作振蕩器及時(shí)鐘電路圖；圖4為工作振蕩信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)波形圖5為輸出驅(qū)動(dòng)模塊電路圖6為同步驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序圖。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例電路示意圖，從圖中可以看出本實(shí)用新型包括電源輸入 端， 一頭與電源輸入端連接的電感Ll，電源輸出端，串接在電源輸出端與地之間的第一電 容C2,串聯(lián)在一起接在電源輸出端與地之間的第一電壓^f全測電阻Rl、第二電壓檢測電阻 R2,接在電源輸入端與電源輸出端之間的控制裝置，控制裝置包括與電源輸入端連接的輸 入端VIN,與電源輸出端連接的輸出端V0UT,控制控制裝置啟/停的使能端EN,接第一電 壓檢測電阻Rl與第二電壓檢測電阻R2公共點(diǎn)的電壓檢測端，連接電感Ll另一頭的電感 端SW，和接地端。當(dāng)使能端EN為高電平時(shí)，控制裝置啟動(dòng)工作，通過內(nèi)部的軟啟動(dòng)模塊， 使內(nèi)部的輸出模塊運(yùn)作，向輸出端V0UT輸出比輸入端VIN電壓高的直流電壓，電壓4t測 端FB反饋輸出電壓，經(jīng)內(nèi)部電路處理后，通過輸出端VOUT輸出穩(wěn)定的電壓電流。
圖2為控制裝置組成模塊示意圖，圖5為輸出驅(qū)動(dòng)模塊電路圖，從兩圖中可以看出控 制裝置包括軟啟動(dòng)模塊l、選擇模塊2、工作振蕩信號(hào)發(fā)生模塊3和輸出驅(qū)動(dòng)模塊4。軟啟動(dòng)模塊l包括緩沖模塊和啟動(dòng)振蕩器；選擇模塊包森電莊比'較器^選擇為；t作振蕩信號(hào)
發(fā)生模塊包括脈沖寬度調(diào)節(jié)器、工作振蕩器、斜率補(bǔ)償器、電流比較器、誤差放大器、基
準(zhǔn)電源；輸出驅(qū)動(dòng)模塊包括依次串接的主開關(guān)裝置、同步驅(qū)動(dòng)控制器、同步開關(guān)裝置。在 較佳實(shí)施例中軟啟動(dòng)模塊中的緩沖模塊是上電電容，主開關(guān)裝置為N型場效應(yīng)管腿0S,同 步開關(guān)裝置為P型場效應(yīng)管PM0S。使能端控制電路的關(guān)斷，當(dāng)使能端為低電平時(shí)，整個(gè)電 路關(guān)斷，當(dāng)使能端為高電平時(shí)并且電源電壓大于輸入鬧值0. 95V時(shí)，轉(zhuǎn)換器開始工作。為 防止突然上電有突發(fā)電流，上電電流經(jīng)緩沖模塊連接啟動(dòng)振蕩器，啟動(dòng)振蕩器向選擇器輸 送一個(gè)約150Khz的啟動(dòng)振蕩信號(hào)，該信號(hào)頻率會(huì)隨著輸入電壓的變化而呈線性變化，選 擇器上電初期選通軟啟動(dòng)模塊1向輸出驅(qū)動(dòng)模塊4輸出的啟動(dòng)振蕩信號(hào)，該信號(hào)加到主開 關(guān)N型場效應(yīng)管麗0S 4冊極，主開關(guān)麗0S驅(qū)動(dòng)電感Ll,從而不斷抬高SW端的電平。這時(shí) 同步開關(guān)P型場效應(yīng)管PM0S等效于一個(gè)正向二極管，輸出電壓Vout=Vsw - 0.6V,Vout隨 Vsw升高也不斷升高，Vout同時(shí)也作為電源電壓給電路內(nèi)部除軟啟動(dòng)模塊1之外的其它模 塊供電。當(dāng)Vout大于1. 8V時(shí)，基準(zhǔn)電源開始為電路內(nèi)部提供恒定的電壓和電流，選擇器 選斷啟動(dòng)振蕩器啟動(dòng)振蕩信號(hào)，而選通工作振蕩器產(chǎn)生的頻率為1. 4Mhz的工作振蕩信號(hào)， 該信號(hào)頻率不會(huì)隨供電電壓和電路溫度變化，因而能保證電路能輸出電壓恒定和驅(qū)動(dòng)電流 恒定。主開關(guān)N型場效應(yīng)管NM0S的開關(guān)信號(hào)Ah24的頻率切換到1. 4Mhz, Ah24的脈沖寬 度由誤差放大器和電流比較器決定，當(dāng)Vout大于2. 3V時(shí)，同步開關(guān)PM0S管開始工作， 同步驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ah23和主開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ah24有著嚴(yán)格時(shí)序要求，使之不能同時(shí)導(dǎo)通，也要 控制不能引起電感太大的過沖，當(dāng)輸出電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，電路環(huán)路就能穩(wěn)定工作，能提 供穩(wěn)定的電壓和恒定的電流輸出。
圖3為工作振蕩器及時(shí)鐘電路圖，圖4為工作振蕩信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)波形圖，從圖中可 以看出工作振蕩器包括兩個(gè)PMOS管M0、 Ml組成的鏡像電流源、運(yùn)算放大器OPAMP、電阻 RT、電容CT 、 2個(gè)NM0S管M2、 M3。參看圖3,圖中最左邊的運(yùn)算放大器(OP AMP)的輸 入是Vref, Vref為基準(zhǔn)電壓輸出，是一恒定值，它在電阻&上產(chǎn)生一恒定電流II， 11 = Vref/RT, PM0S管M0、 Ml組成4竟像電流源，當(dāng)M0、 Ml完全對稱時(shí)，對電容(^的充電電流 為II,對電容CT的放電則由PM0S管M2決定，在這個(gè)設(shè)計(jì)中，放電電流I2 > > II， Vra即 的輸出即為一斜波信號(hào)，它的頻率Framp = I1/[(V -VJ RT]。同時(shí)，兩個(gè)運(yùn)算;j文大器和 RS觸發(fā)器組成了一個(gè)雙電平比較振蕩器，振蕩器的頻率Fosc = Vref / [ (VH - VJ RTCT], 因?yàn)镮I = Vref/RT,所以斜波信號(hào)和振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)是同步的，兩者波形可參看圖 4。
從圖5中可以看出輸出驅(qū)動(dòng)模塊包括主開關(guān)管NM0S、同步開關(guān)管PM0S、死區(qū)控制 器dead-time和雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器RS f lip-flop。主開關(guān)管NMOS與同步開關(guān)管PMOS對電 感充電，這兩個(gè)開關(guān)管的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)ah23和ah24使兩個(gè)開關(guān)管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，兩管導(dǎo) 通期之間存在一個(gè)兩管都不導(dǎo)通的死區(qū)，這樣既保證主開關(guān)麗0S管關(guān)斷一定時(shí)間后同步 開關(guān)PM0S管才打開，同樣同步開關(guān)PM0S管關(guān)斷一定時(shí)間后才打開NMOS管。圖6示出了 主開關(guān)信號(hào)ah24、同步開關(guān)信號(hào)ah23、電感端SW三者的時(shí)序關(guān)系。
本使用新型用于適用于MP3、 MP4、 DVD、機(jī)頂盒、GPS、數(shù)碼相框、數(shù)碼相機(jī)等便 攜式電子產(chǎn)品，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)9權(quán)利要求1、一種直流升壓轉(zhuǎn)換器，包括電源輸入端，一頭與電源輸入端連接的電感，電源輸出端，串接在電源輸出端與地之間的第一電容，串聯(lián)在一起接在電源輸出端與地之間的第一電壓檢測電阻、第二電壓檢測電阻，其特征在于還包括接在電源輸入端與電源輸出端之間的控制裝置，所述控制裝置包括與所述電源輸入端連接的輸入端，與所述電源輸出端連接的輸出端，控制所述控制裝置啟/停的使能端，接第一電壓檢測電阻與第二電壓檢測電阻公共點(diǎn)的電壓檢測端，連接所述電感另一頭的電感端，和接地端。
2、 如權(quán)利要求1所述的直流升壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述控制裝置包括軟啟動(dòng) 模塊(l)，選擇模塊(2),工作振蕩信號(hào)發(fā)生模塊(3),輸出驅(qū)動(dòng)模塊(4);其中，軟啟動(dòng)模塊(l),與所述的使能端連接，當(dāng)使能端為高電平且輸入端電平超過輸 入閥值時(shí)運(yùn)行軟啟動(dòng)模塊，向所述的選擇模塊(2)輸送啟動(dòng)振蕩信號(hào)；選捧模塊(2),從所述的輸出端取樣，分別連接所述的軟啟動(dòng)模塊(1 )、工作振 蕩信號(hào)發(fā)生模塊(3 )與輸出驅(qū)動(dòng)模塊(4 ),當(dāng)控制裝置上電時(shí)選通軟啟動(dòng)模塊(1 )向輸 出驅(qū)動(dòng)模塊(4)輸出的所述的啟動(dòng)振蕩信號(hào)，當(dāng)輸出端的電壓值超過輸出閥值時(shí)選通工 作振蕩信號(hào)發(fā)生模塊(3)向輸出驅(qū)動(dòng)模塊(4)輸出的工作振蕩信號(hào)。工作振蕩信號(hào)發(fā)生模塊(3),與所述的選擇模塊(2)連接，向其發(fā)出所述的工作 振蕩信號(hào)；輸出驅(qū)動(dòng)模塊(4),分別連接所述的輸出端與電感端，接收所述的選擇模塊(2) 送來的啟動(dòng)振蕩信號(hào)或工作振蕩信號(hào)，使所述輸出端得到穩(wěn)定的電源輸出。
3、 如權(quán)利要求2所述的直流升壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的軟啟動(dòng)模塊包括串接 的緩沖模塊和啟動(dòng)振蕩器。
4、 如權(quán)利要求3所述的直流升壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的選擇模塊包括彼此連 接的電壓比較器和選擇器，所述的電壓比較器從所述的輸出端取樣；所述的選擇器分別與 所述的啟動(dòng)振蕩器和所述的工作振蕩信號(hào)發(fā)生模塊連接。
5、 如權(quán)利要求4所述的直流升壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的工作振蕩信號(hào)發(fā)生模 塊包括依次串接的脈沖寬度調(diào)節(jié)器、工作振蕩器、斜率補(bǔ)償器、電流比較器、誤差放大器、 基準(zhǔn)電源；其中，所述的工作振蕩器與所述的選擇器連接，向其發(fā)送所述的工作振蕩信號(hào)； 所述的脈沖寬度調(diào)節(jié)器與所述的電流比較器連接，接受電流比較信號(hào)，以調(diào)整脈沖寬度；所述的誤差放大器連接所述的電壓檢測端，用該端的電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電源做對比 進(jìn)行誤差計(jì)算，在將誤差計(jì)算結(jié)果送所述的電流比較器。
6、 如權(quán)利要求5所述的直流升壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的輸出驅(qū)動(dòng)模塊包括依 次串接的主開關(guān)裝置、同步驅(qū)動(dòng)控制器、同步開關(guān)裝置，所述主開關(guān)裝置與同步開關(guān)裝置 的公共端接所述電感端；所述同步開關(guān)裝置的另一端接所述輸出端；所述同步驅(qū)動(dòng)控制器 連接所述的選擇器，并接受所述的啟動(dòng)振蕩信號(hào)或工作振蕩信號(hào)；所述同步驅(qū)動(dòng)控制器控 制所述主開關(guān)裝置與同步開關(guān)裝置輪流導(dǎo)通，直流電源經(jīng)所述電感向所述輸出端供電。
7、 如權(quán)利要求6所述的直流升壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的主開關(guān)裝置為N型場 效應(yīng)管麗0S,所述的同步開關(guān)裝置為P型場效應(yīng)管，所述的同步驅(qū)動(dòng)控制器包括串接的死 區(qū)控制器和雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，所述的死區(qū)控制器分別向所述的NM0S管和PM0S管的柵極 發(fā)出主驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)和同步驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。
8、 如權(quán)利要求1所述的直流升壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述的輸入閥值為直流0.95 伏，所述的輸出閥值為直流1. 8伏。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種直流升壓轉(zhuǎn)換器，包括電源輸入端，一頭與電源輸入端連接的電感，電源輸出端，串接在電源輸出端與地之間的第一電容，串聯(lián)在一起接在電源輸出端與地之間的第一電壓檢測電阻、第二電壓檢測電阻，還包括接在電源輸入端與電源輸出端之間的控制裝置。本實(shí)用新型噪聲低、帶負(fù)載能力高，綜合了國外同類電路的優(yōu)良性能，結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)線，由于采用啟動(dòng)振蕩頻率與工作振蕩頻率這樣的雙工作頻率，減小了啟動(dòng)沖擊，提高了工作時(shí)的頻率，使外接電感的體積減小，從而減少了電磁干擾，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)94％以上，節(jié)能環(huán)保。
文檔編號(hào)H02M1/44GK201409085SQ200920130320
公開日2010年2月17日 申請日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者洪旭彬, 立 陳 申請人:深圳市歐美亞實(shí)業(yè)有限公司