[發(fā)明專(zhuān)利]一種升壓-降壓轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410613503.6
• 申請(qǐng)日: 2014-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104348361A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王釗
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 無(wú)錫中星微電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/155
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/155
• 代理公司: 北京同輝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 劉洪勛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種升壓-降壓轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

在一些應(yīng)用中，通常需要一種電壓轉(zhuǎn)換器，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電源的升壓和降壓功能。一個(gè)實(shí)際例子是，三節(jié)鋰電池串聯(lián)形成的電源，當(dāng)鋰電池充滿時(shí)，每節(jié)電壓為4.2V，當(dāng)隨著不斷放電，其電壓會(huì)下降至3V，這樣每節(jié)電池電壓范圍為3～4.2V，三節(jié)串聯(lián)則為9～12.6V，即輸入電源電壓在9V～12.6V之間變化；如果負(fù)載為3個(gè)串聯(lián)的LED燈，每顆LED的導(dǎo)通電壓為3.5V，則需要輸入10.5V的電壓才能正常驅(qū)動(dòng)。因此，當(dāng)電源電壓為10.5～12.6V之間時(shí)，需要轉(zhuǎn)換器工作在降壓模式，將電源電壓降到10.5V；當(dāng)電源電壓為9～10.5V之間時(shí)，需要轉(zhuǎn)換器工作在升壓模式，將電源電壓升到10.5V。這樣的應(yīng)用需要一種轉(zhuǎn)換器，既能工作在降壓模式，也能工作在升壓模式，從而保證輔助獲得穩(wěn)定的工作電壓。

如圖1所示，是一種現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式。負(fù)載Load1連接在輸出節(jié)點(diǎn)VO與地電平之間，開(kāi)關(guān)S1、電感L1和開(kāi)關(guān)S4依次串聯(lián)在電源輸入節(jié)點(diǎn)VIN和輸出節(jié)點(diǎn)VO之間，開(kāi)關(guān)S2和開(kāi)關(guān)S3分別有一端連接在電感L1的兩端，而另一端都接地，所述開(kāi)關(guān)S1、S2、S3、S4的控制端都分別連接控制信號(hào)端DV1、DV2、DV3、DV4。

工作時(shí)，通過(guò)控制信號(hào)端DV1、DV2、DV3、DV4控制開(kāi)關(guān)S1、S2、S3、S4的開(kāi)斷，在第一時(shí)段，開(kāi)關(guān)S1和S3同時(shí)導(dǎo)通，對(duì)電感L1進(jìn)行儲(chǔ)能；在第二時(shí)段，開(kāi)關(guān)S2和S4同時(shí)導(dǎo)通，電感L1釋放能量。如果定義開(kāi)關(guān)S1和S3導(dǎo)通時(shí)間占整個(gè)周期的比例為占空比D，則輸出電壓與輸入電壓遵循：

UOUIN=D1-D.]]>

當(dāng)占空比D小于1/2時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)VO的輸出電壓UO小于電源輸入節(jié)點(diǎn)VIN的輸入電壓UIN，轉(zhuǎn)換器工作在降壓模式；當(dāng)D等于1/2時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)VO的輸出電壓UO等于電源輸入節(jié)點(diǎn)VIN的輸入電壓UIN；當(dāng)D大于1/2時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)VO的輸出電壓UO大于電源輸入節(jié)點(diǎn)VIN的輸入電壓UIN，轉(zhuǎn)換器工作在升壓模式。

通過(guò)上述描述可知，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換器中使用的四個(gè)開(kāi)關(guān)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電感的儲(chǔ)能和釋放的轉(zhuǎn)換，然而多個(gè)開(kāi)關(guān)器件卻帶來(lái)了電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高的缺陷。同時(shí)，每個(gè)開(kāi)關(guān)器件都存在導(dǎo)通電阻，電流流經(jīng)開(kāi)關(guān)器件會(huì)產(chǎn)生能量損耗。此外，通常開(kāi)關(guān)S1和S4需由PMOS晶體管構(gòu)成，因其導(dǎo)通電阻大，價(jià)格昂貴，也使得轉(zhuǎn)換器具有更高的成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了上述缺點(diǎn)，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉的升壓-降壓轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：一種升壓-降壓轉(zhuǎn)換器，包括電源輸入節(jié)點(diǎn)、一個(gè)電感、一個(gè)輸入電容和一個(gè)輸出電容，所述輸入電容連接在電源輸入節(jié)點(diǎn)與地之間，還包括一個(gè)第一開(kāi)關(guān)、一個(gè)阻斷元件、輸出正極節(jié)點(diǎn)和輸出負(fù)極節(jié)點(diǎn)，所述電感連接在電源輸入節(jié)點(diǎn)與輸出正極節(jié)點(diǎn)之間，輸出電容連接在輸出正極節(jié)點(diǎn)和輸出負(fù)極節(jié)點(diǎn)之間，所述第一開(kāi)關(guān)連接在輸出正極節(jié)點(diǎn)與地之間；所述阻斷元件連接在電源輸入節(jié)點(diǎn)與輸出負(fù)極節(jié)點(diǎn)之間，所述阻斷元件在所述電感儲(chǔ)能時(shí)阻斷從所述電源輸入節(jié)點(diǎn)到輸出負(fù)極節(jié)點(diǎn)之間的回路，在電感釋能時(shí)導(dǎo)通。

所述阻斷元件可為二極管，所述二極管的正極連接所述輸出負(fù)極節(jié)點(diǎn)，負(fù)極連接所述電源輸入節(jié)點(diǎn)。

所述阻斷元件可為第二開(kāi)關(guān)，且在第一開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第二開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；在第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，第二開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。

所述第一開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)段與第二開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)段之間可具有一個(gè)短暫的死區(qū)時(shí)間，在所述死區(qū)時(shí)間內(nèi)，第一開(kāi)關(guān)與第二開(kāi)關(guān)同時(shí)斷開(kāi)。

所述二極管可采用肖特基二極管。

所述第一開(kāi)關(guān)可采用NMOS晶體管。

本發(fā)明利用更少的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)升壓-降壓的效果，不但可以減小成本，同時(shí)也減小了使用開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的導(dǎo)通損耗，從而提升了能量轉(zhuǎn)換效率。此外，所述阻斷元件可以采用較低導(dǎo)通壓降的肖特基二極管或開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)更高的能量轉(zhuǎn)換效率。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電路原理圖；

圖2為本發(fā)明中實(shí)施例一的電路原理圖；

圖3為本發(fā)明中實(shí)施例二的電路原理圖。

具體實(shí)施方式