申请/专利权人：广州金升阳科技有限公司

申请日：2018-02-12

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN108258905B

主分类号：H02M3/158

分类号：H02M3/158

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2018.07.31#实质审查的生效;2018.07.06#公开

摘要：本发明公开了一种升压电路及其控制方法，升压电路在现有BOOST升压电路中通过用N级串联的功率电路代替原有单个功率MOS管，并通过N级串联的均压电路、采样电路、比较控制电路、驱动电路、PWM控制电路，以及相应的控制方法实现BOOST升压电路在高压输入关断的时候通过多管串联分压，从而降低MOS管电压应力，以解决现有BOOST升压电路中的功率MOS管耐压高、成本高，选型困难的问题，并且易于设计，且可靠性高。

主权项：1.一种升压电路，包括控制升压电容C1充放电的开关电路，其特征在于：开关电路为N级串联的功率电路，N为≥2的自然数；还包括N级串联的均压电路、采样电路、比较控制电路、驱动电路和PWM控制电路；各级均压电路与各级开关电路并联；采样电路的一端连接升压电路的输入正端，采样电路的另一端连接升压电路的输入地；比较控制电路的输入端连接采样电路的输出端；比较控制电路的输出端连接PWM控制电路；驱动电路的输入端连接比较控制电路的输出端，驱动电路的输出端连接第2至第N级功率电路，PWM控制电路连接第一级功率电路；N级均压电路用于给N级功率电路均分电压；采样电路用于采样输入电压并输出采样信号至比较控制电路，比较控制电路用于将采样信号与设定值进行比较并输出控制信号至PWM控制电路和驱动电路，PWM控制电路依据控制信号产生第一PWM升压控制信号，驱动电路依据控制信号产生第二控制信号，第一级功率电路依据第一PWM升压控制信号执行是否驱动的动作，第2级至第N级功率电路依据第二控制信号执行是否驱动的动作；当所述采样电路检测到输入电压低于升压电路所设定的电压值时，所述第二控制信号控制所述第2至第N级功率电路持续开通，所述第一PWM升压控制信号通过控制所述第一级功率电路从而控制所述升压电路正常工作；当所述采样电路检测到输入电压高于所述升压电路所设定的电压值时，所述第二控制信号控制所述第2至第N级功率电路持续关闭，所述第一PWM升压控制信号被关闭从而停止驱动所述第一级功率电路，所述升压电路停止工作。

全文数据：一种升压电路及其控制方法技术领域[0001]本发明涉及一种开关电源升压电路，特别涉及一种由两个或两个以上的多M0S管串连构成的BOOST升压电路，适用于高电压、超宽输入范围的应用场合。背景技术[0002]近年来，随着光伏发电、超高压输电等电力行业的迅速发展，对超宽输入范围的电源需要越来越多，单级电源变换器已经很难通过设计出合适的功率器件来满足这么宽范围的输入电压。[0003]现有技术中对于超宽输入范围的电源，往往通过在单级电源变换器的前级再增加一级BOOST升压电路，如图1所示，现有的BOOST升压电路由升压电感L1、升压二极管D1、升压电容C1和控制升压电容C1充放电的开关电路组成，其中控制升压电容C1充放电的开关电路为M0S管Q1。在输入电压较低的时候，通过前级升压电路升压到输入电压范围的中间电压值，在输入电压高于中间电压值的时候，前级BOOST升压电路停止工作，通过这样的方法来减小前后两级变换器的输入电压范围，从而减小前后两级变换器功率器件的应力。[0004]现有技术中的BOOST升压电路虽然只是在输入电压较低时才工作，但是在输入高压的时候，BOOST升压电路的功率M0S管依然承受高输入电压，因此工程师在设计的时候，仍然需要选用耐压很高的M0S管，对于最高输入电压只有1KV的电源来说，市面上还有M0S管可选，对于最高输入几千伏甚至更高输入电压的电源来说，就束手无策了，高耐压M0S管不仅选型困难，而且价格昂贵。[0005]因此，有必要对现有技术进行改进。发明内容[0006]有鉴于此，本发明要解决的技术问题之一为提供一种升压电路，以解决现有BOOST升压电路中的功率M0S管耐压高、成本高，选型困难的问题；同时，本发明还提供一种该升压电路对应的控制方法，此为本发明要解决的技术问题之二。[0007]为解决上述第一个技术问题，本发明通过以下技术措施实现：[0008]一种升压电路，包括控制升压电容Cl充放电的开关电路，其特征在于:开关电路为N级串联的功率电路，N为多2的自然数;还包括N级串联的均压电路、采样电路、比较控制电路、驱动电路和PWM控制电路;各级均压电路与各级开关电路并联;采样电路的一端连接升压电路的输入正端，采样电路的另一端连接升压电路的输入地；比较控制电路的输入端连接采样电路的输出端;比较控制电路的输出端连接PWM控制电路;驱动电路的输入端连接比较控制电路的输出端，驱动电路的输出端连接第2至第N级功率电路，PWM控制电路连接第一级功率电路;N级均压电路用于给N级功率电路均分电压;采样电路用于采样输入电压并输出采样信号至比较控制电路，比较控制电路用于将采样信号与设定值进行比较并输出控制信号至PWM控制电路和驱动电路，PWM控制电路依据控制信号产生第一PWM升压控制信号，驱动电路依据控制信号产生第二控制信号，第一级功率电路依据第一PWM升压控制信号执行是伢泄功的动作，弟2级芏弟in绒叨半电坭弟二控制信号执行是否驱动的动作。[0009]作为上述各级均压电路的具体实施方式，由电阻或由电阻和电容并联组成。[0010]作为上述米样电路的具体头施方式，由多个电阻串联组成，其中一个串联点为采样电路的输出端。_1]作为上述比较控制电路的-种具体的实施方式，由比较器组成，比较器的同相输入端连接基准电压，比较器的反相输入端为比较控制电路的输入端，比较器的输出端为比较控制电路的输出端。[0012]作为上述驱动电路的一种具体的实施方式，由电阻或驱动变压器或驱动芯片组成。[0013]作为上述PWM控制电路的一种具体的实施方式，由控制芯片组成。[0014]为解决上述第二个技术问题，本发明通过以下技术措施实现：[0015]—种上述升压电路的控制方法，比较控制电路将采样信号与设定值进行比较，当采样信号低于设定值时，比较控制电路输出控制信号至PWM控制电路和驱动电路，PWM控制电路产生第一PWM升压控制信号，驱动电路产生第二控制信号，第一PWM升压控制信号驱动第一级功率电路工作，第二控制信号驱动第2级至第N级功率电路工作，此时升压电路正常工作；当采样信号高于设定值时，比较控制电路输出控制信号至pWM控制电路和驱动电路，PWM控制电路产生第一PWM升压控制信号，驱动电路产生第二控制信号，第一p丽升压控制信号停止驱动第一级功率电路工作，第二控制信号停止驱动第2级至第N级功率电路工作，此时升压电路停止工作。[0016]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：[0017]本方案同样可实现BOOST升压电路功能；[0018]本方案功率器件耐压低，选型容易，且成本更低；[0019]本发明易于设计，且可靠性高。附图说明[0020]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。[0021]图1为现有方案BOOST升压电路图；[0022]图2为本发明实施例一的电路原理图；[0023]图3为本发明实施例二的电路原理图。具体实施方式[0024]为了使本发明更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0025]具体实施方式一[0026]如图2所示为本发明第一实施例的电路原理图，本实施例升压电路为两级功率电路，其电路组成如下：[0027]两级功率电路为:M0S管Q1、Q2;[0028]两级均压电路为：电阻R1、R2;[0029]采样电路为：电阻R3、R4;[0030]比较控制电路为:比较器U1、基准电压Ref;[0031]驱动电路为：电阻R5;[0032]PWM控制电路为:控制芯片；[0033]本实施例完整的连接关系为:升压电感L1与升压二极管D1的阳极连接，相连的点依次经MOS管Q1的漏极、MOS管Q1的源极、MOS管Q2的漏极、MOS管Q2的源极连接至升压电路的输入地;升压电感L1与升压二极管D1的连接点还依次经电阻R1、R2连接至升压电路的输入地;M0S管Q1、Q2的串连点与电阻R1、R2的串连点相连;采样电阻R3、R4相串连的一端连接升压电路的输入正端，另一端连接升压电路的输入地，串连点为采样电路的输出端;比较器U1的反相输入端连接采样电路的输出端，同相输入端连接基准电压Ref，输出端为比较控制电路的输出端;比较控制电路的输出端连接PWM控制电路;驱动电阻R5的一端连接比较控制电路的输出端，另一端连接M0S管Q2的驱动脚，PWM控制电路产生的第一PWM升压控制信号连接M0S管Q1的驱动脚。[0034]本发明的工作原理如下：[0035]输入电压经采样电路中的分压电阻分压后与比较电路中的基准电压进行比较，当检测到输入电压低于升压电路所设定的电压值时，比较控制电路输出控制信号经驱动电路的驱动电阻R5输出第二控制信号，控制打开M0S管Q2，同时比较控制电路输出的控制信号控制PWM升压控制电路并开启第一PWM升压控制信号，开始驱动MOS管Q1，此时升压电路正常工作，当检测到输入电压高于升压电路所设定的电压值时，比较控制电路输出控制信号经驱动电路的驱动电阻R5输出第二控制信号，控制并闭MOS管Q2,同时比较控制电路输出的控制信号控制PWM升压控制电路并关闭第一PWM升压控制信号，停止驱动M0S管Q1，B00ST升压电路停止工作，此时输入电压经均压电路的均压电阻给M0S管Q1、Q2均分输入电压，以致于保护M0S管不被高压击穿。[0036]具体实施方式二[0037]如图3所示为本发明第二实施例的电路原理图，与图2不同之处在于功率电路由N级组成、均压电路由N级组成、驱动电路用于同时驱动控制第2级至第N级功率电路;工作原理同具体实施方式一，在此不赘述。[0038]本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明中具体实施电路还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

权利要求：1.一种升压电路，包括控制升压电容Cl充放电的开关电路，其特征在于:开关电路为N级串联的功率电路，N为多2的自然数;还包括N级串联的均压电路、采样电路、比较控制电路、驱动电路和PWM控制电路;各级均压电路与各级开关电路并联;采样电路的一端连接升压电路的输入正端，采样电路的另一端连接升压电路的输入地;比较控制电路的输入端连接采样电路的输出端;比较控制电路的输出端连接PWM控制电路;驱动电路的输入端连接比较控制电路的输出端，驱动电路的输出端连接第2至第N级功率电路，PWM控制电路连接第一级功率电路;N级均压电路用于给N级功率电路均分电压;采样电路用于采样输入电压并输出采样信号至比较控制电路，比较控制电路用于将采样信号与设定值进行比较并输出控制信号至PWM控制电路和驱动电路，pWM控制电路依据控制信号产生第一PWM升压控制信号，驱动电路依据控制信号产生第二控制信号，第一级功率电路依据第一PWM升压控制信号执行是否驱动的动作，第2级至第N级功率电路依据第二控制信号执行是否驱动的动作。2.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于:各级均压电路由电阻或由电阻和电容并联组成。3.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于:采样电路由多个电阻串联组成，其中一个串联点为采样电路的输出端。4.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于：比较控制电路由比较器组成，比较器的同相输入端连接基准电压，比较器的反相输入端为比较控制电路的输入端，比较器的输出端为比较控制电路的输出端。5.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于:驱动电路由电阻或驱动变压器或驱动芯片组成。6.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于:PWM控制电路由控制芯片组成。7.—种权利要求1至6任一所述的升压电路的控制方法，其特征在于：比较控制电路将采样信号与设定值进行比较，当采样信号低于设定值时，比较控制电路输出控制信号至PWM控制电路和驱动电路，PWM控制电路产生第一PWM升压控制信号，驱动电路产生第二控制信号，第一PWM升压控制信号驱动第一级功率电路工作，第二控制信号驱动第2级至第N级功率电路工作，此时升压电路正常工作；当采样信号高于设定值时，比较控制电路输出控制信号至PWM控制电路和驱动电路，PWM控制电路产生第一PWM升压控制信号，驱动电路产生第二控制信号，第一PWM升压控制信号停止驱动第一级功率电路工作，第二控制信号停止驱动第2级至第N级功率电路工作，此时升压电路停止工作。

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