一种可控升压电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关电源，特别涉及利用工作电压直接控制的非隔离式升压开关电源。
【背景技术】
[0002]目前，升压电路应用很广，如目前极为流行的充电宝，就是把锂电池的3.0V至4.2V电压升至5V的兼容USB的标准电压，对手机及其它移动设备充电。USB是英文Universal Serial Bus的缩写，中文为通用串行总线。
[0003]电路都采用Boost变换器电路，当输出的5V没有负载时，电路的静态工作电流可以低至IuA以下，接近或小于电池的自放电电流，故早期的充电宝都不设电源开关，后期的充电宝有部分产品设置电源开关，可以人为关断5V输出。
[0004]以下以常见的手机锂电池为例，充电时，过充到电压高于4.2V后，副作用很大。过充时电池的端电压越高，危险性也越高。锂电芯电压高于4.2V后，正极材料内剩下的锂原子数量不到一半，此时储存格会被破坏，导致电池容量永久性下降。若继续充电，由于负极的储存格已经装满锂原子，后续的锂金属会堆积于负极材料表面，负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些结晶会穿过隔膜纸，使正负极短路。有时在短路发生前电池已先爆炸，这是因为在过充过程，电解液等材料会分解产生气体，使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂，让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应，进而爆炸。因此，锂电池充电时，一定要设定电压上限，才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为4.2V。
[0005]锂电芯放电时也要有电压下限。当电芯电压低于2.4V时，部分材料会开始被破坏。又由于电池会自放电，放愈久电压会愈低，因此，放电时最好不要放到2.4V才停止。锂电池从3.0V放电到2.4V这段期间，所释放出的能量只占电池容量的3%左右。因此，3.0V是一个理想的放电截止电压。充放电时，除了电压的限制，电流的限制也有其必要。电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集于材料表面而引起损坏。
[0006]所以，无论是手机锂电池，还是充电宝用锂电池，或是其它领域的锂电池，单节使用时，都会加有保护板，作用是:当锂电池的端电压低于3.0V时，切断电池对外回路；当端电压超过4.20V时，切断电池对外回路，确保电池和使用者的安全。电池或超级电容的品种不同，充电限制电压是各不相同的，这一点，望注意。
[0007]很多如新能源的纯电动汽车或混合动力型汽车场合，这种保护板并不能安装，像特斯拉的电动车，其电池组等效为99节锂电池串联，若其中一个“电池对外回路”断开，那么系统将不能工作。
[0008]锂电池和超级电容在串联使用时，出现多种均衡充电技术，中国申请号为201410459391.3的《一种均衡充电电路及电池组》中，以下简称为:所述专利A。在所述专利A中，给出了一种均衡充电电路，包括检测电路和由检测电路控制的反激式DC-DC变换器，特别强调了:检测电路检测到输入端与输入端之间的电压大于设定值时，检测电路的输出端输出占空比信号，控制N-MOS管工作在开关状态；检测电路检测到输入端与输入端之间的电压在设定值以下时，检测电路的输出端输出低电平，让N-MOS管截止。为了方便，所述的设定值，称为第一预设值。
[0009]所述专利A的权利要求明确了所述的均衡充电电路是开环工作的一种反激开关电源，通过电路的识别，当单体电池的端电压在4.20V及以上时，电路启动反激开关电源，把充电电流抽走，来防止电池过充，显然，4.20V就是第一预设值。由于工作电压低，且与锂电池或超级电容直接并联使用，这就对所述专利A的电路静态功耗提出要求，当电池电压小于4.20V时，或动态均衡处于某个电压值时，如3.60V，和低于该电压的电池并联的采用上述专利的单元电路，希望其静态功耗越低越好，最好其静态电流能小于10uA，降低对电池的影响。特别是汽车短期或较长时间不使用时，这时更希望采用上述专利的单元电路的静态电流能在1uA以下，甚至在IuA以下，
[0010]到目前为止，还没有一款现有技术的电路能够实现上述的几个功能，概括如下:
[0011]I)利用输入电压直接关断或开启，开启后升压至7.5V至15V之间；
[0012]所述专利A的单元电路的开环的反激开关电源，目前，反激的电路的控制芯片，SP脉宽调制控制器，其工作电压都在7.5V以上，直接利用锂电池或超级电容供电是不能工作的，需要把锂电池或超级电容的电压升至7.5V至15V之间；另一方面，反激开关电源中，需要用到MOS管，其栅极至源极的开启电压一般也在5V以上，这也决定了脉宽调制控制器的输出PWM信号的高电平要超过5V，那么，脉宽调制控制器的工作电压一定超过5V。
[0013]2)利用输入电压直接关断后，静态电流能在1uA以下，甚至在IuA以下；
[0014]3)开启的设定值可以固定在某个值上，进一步地，可以通过数据端口连续可调。
[0015]充电宝里的电路也可以视为一种可控升压电路，但不能实现上述的三点要求。
【发明内容】
[0016]有鉴于此，本发明要解决现有可控升压电路的不足，本发明提供可控升压电路，能实现上述的三点要求，且成本低。
[0017]本发明的目的是这样实现的，一种可控升压器电路，包括:输入端1，输出端3，接地端2，以及电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，电压检测芯片ICl、BOOST控制芯片IC2、电感L1、二极管Dl、电容Cl和N型开关管TRl、N型开关管TR2 ;电压检测芯片ICl至少包括四个引脚:接地脚1、输出脚2、输入脚3，电源脚4 ;B00ST控制芯片IC2至少包括五个引脚:0N/0FF、EXT、VDD, Vss, Vout ;其连接关系为:输入端I依次经电阻Rl和电阻R2后至接地端2 ；电压检测芯片ICl的接地脚I连接接地端2，电压检测芯片ICl的输出脚2连接BOOST控制芯片IC2的0N/0FF脚，电压检测芯片ICl输入脚3连接在电阻Rl和电阻R2的连接点上，电压检测芯片ICl电源脚4接输入端I ;输入端I还经电感LI后连接至开关管TRl的集电极，开关管TRl的发射极连接至开关管TR2的漏极，开关管TRl的基级连接至BOOST控制芯片IC2的EXT脚；二极管Dl的阳极连接至开关管TRl的集电极、二极管Dl的阴极依此经电阻R3和电阻R4后至接地端2 ；B00ST控制芯片IC2的VDD脚连接至输入端1、Vss脚连接至开关管TR2的漏极、Vout脚连接至电阻R3和电阻R4的连接点上；输出端3串接电容Cl至开关管TR2的漏极，开关管TR2的栅极连接至电压检测芯片ICl的输出脚2，开关管TR2的源极连接至接地端2。
[0018]优选地，开关管TR2为N沟道MOS管。
[0019]优选地，电压检测芯片ICl还包括一个参考电压脚，对外提供高精度的电压基准。
[0020]优选地，电压检测芯片ICl还包括一个信号输入脚，其特征是:信号输入脚收到约定的信号，其内部的电压基准和对外提供高精度的电压基准按约定改变。
[0021]更优地，可控升压器电路还包括启动延时电路，使得电压检测芯片ICl先工作，然后再让BOOST控制芯片IC2工作。
[0022]优选地，启动延时电路包括电阻R5和电容C2，电阻R5的一端连接于开关管TR2的栅极，电阻R5的另一端连接于开关管TR2的栅极和BOOST控制芯片IC2的0N/0FF脚的连接点，电容C2连接于BOOST控制芯片IC2的0N/0FF脚和Vss脚之间。
[0023]电压检测芯片ICl的输出脚2若为低电平有效，那么，本发明提供另一套等效的技术方案:
[0024]一种可控升压器电路，包括:输入端1，输出端3，接地端2，以及电阻R1、R2、R3、R4，电压检测芯片ICl、B00ST控制芯片IC2、电感L1、二极管Dl、电容Cl和N型开关管TRl，P型开关管TR2 ;电压检测芯片ICl至少包括四个引脚:接地脚1、输出脚2、输入脚3，电源脚4 ;BOOST控制芯片IC2至少包括五个引脚:0N/0FF、EXT、Vdd、Vss、Vout ;其连接关系为:输入端I依次经电阻Rl和电阻R2后至接地端2 ；电压检测芯片ICl的接地脚I连接接地端2，电压检测芯片ICl的输出脚2连接BOOST控制芯片IC2的0N/0FF脚，电压检测芯片ICl输入脚3连接在电阻Rl和电阻R2的连接点上，电压检测芯片ICl电源脚4接输入端I ;输入端I连接开关管TR2的源极，开关管TR2的漏极连接电感LI，电感LI另一端连接至开关管TRl的集电极，开关管TRl的发射极连接至接地端2，开关管TRl的基级连接至BOOST控制芯片IC2的EXT脚；二极管Dl的阳极连接至开关管TRl的集电极、二极管Dl的阴极依此经电阻R3和电阻R4后至接地端2 ；B00ST控制芯片IC2的VDD脚连接至开关管TR2的漏极、Vss脚连接至接地端2、Vout脚连接至电阻R3和电阻R4的连接点上；输出端3串接电容Cl至接地端2。
[0025]优选地，开关管TR2为P沟道MOS管。
[0026]优选地，电压检测芯片ICl还包括一个参考电压脚，对外提供高精度的电压基准。
[0027]优选地，电压检测芯片ICl还包括一个信号输入脚，其特征是:信号输入脚收到约定的信号，其内部的电压基准和