Dc-dc升压转换装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种DC-DC升压转换装置，包括升压转换电路、采样电路、PWM产生电路、人机界面和驱动电路；升压转换电路与采样电路电连接，采样电路与PWM产生电路电连接，PWM产生电路与驱动电路电连接，驱动电路与升压转换电路电连接，人机界面与PWM产生电路通信连接；升压转换电路包括依次电连接的滤波电路、第一取样电路、第一储能电路、第一、第二开关电路、第二储能电路和第二取样电路。本实用新型具有能够确保输出电压稳定性和精度等优点。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种升压转换装置，具体涉及一种用于直流-直流的DC-DC升压 转换装置。 DC-DC升压转换装置
【背景技术】
[0002] 本实用新型所述的DC-DC升压转换装置，是涉及能够实现直流输入，直流输出的 装置，且输出的直流电压高于输入的直流电压。
[0003] 已有技术的DC-DC升压转换装置包括储能电感L、开关管M、二极管D和储能电容 C(如图3所示)，使用时，直流电源Uin的正极与储能电感L的一端电连接，直流电源Uin的 负极与开关管Μ相应的连接端电连接，负载Rout连接在储能电容C的两端；通过控制开关 管Μ的导通和截止，使得DC-DC升压转换装置工作；即开关管Μ导通时，二极管D反偏截止， 此时，直流电源Uin给储能电感L储能，不向负载Rout提供电能，由储能电容C向负载Rout 提供电能；开关管Μ截止时，二极管D导通，此时，直流电源Uin和储能电感L通过二极管D 给储能电容C充电储能，并向负载Rout提供电能。
[0004] 上述结构的升压转换装置，存在一定的缺点：第一，由于升压转换装置中元件动态 和非线性参数变化、开关动作引起的非线性变化，以及负载Rout变化，都会影响直流输出 电压的稳定性和精度要求。第二，由于控制开关管Μ导通和截止的信号在某些情况下引起 过流，如控制开关管Μ导通和截止的PWM波因控制开关管Μ处于保持导通的状态而引起过 流，会损毁开关管Μ及其相关电路中的储能电感L和直流电源Uin。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的是：提供一种能够确保输出电压稳定性和精度的DC-DC升压转 换装置，并且能够做到输出的直流电压随元件动态和非线性参数变化、开关动作引起的非 线性变化以及负载变化而能够稳定工作且保证精度要求，以确保输出电压稳定在预先设定 的电压值，从而克服现有技术的不足。
[0006] 为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种DC-DC升压转换装置，而其：
[0007] 包括升压转换电路、采样电路、PWM产生电路、人机界面和驱动电路；
[0008] 所述升压转换电路的输出端与采样电路相应的输入端电连接，采样电路的输出端 与PWM产生电路的输入端电连接，PWM产生电路的输出端与驱动电路的输入端电连接，驱动 电路的输出端与升压转换电路的输入端电连接，人机界面与PWM产生电路通信连接；
[0009] 所述升压转换电路包括依次电连接的滤波电路、第一取样电路、第一储能电路、第 一开关电路、第二开关电路、第二储能电路和第二取样电路，且第一开关电路和第二开关电 路分别与驱动电路相应的输出端电连接，第一取样电路和第二取样电路分别与采样电路相 应的连接端电连接；
[0010] 所述滤波电路的输入端与输入直流电压Uin电连接，第二取样电路的输出端与负 载电路电连接。
[0011] 在上述技术方案中，还包括过流保护电路，所述PWM产生电路的输出端经过流保 护电路与驱动电路的输入端电连接，采样电路的输出端与过流保护电路相应的输入端电连 接。
[0012] 在上述技术方案中，所述米样电路包括第一米样电路和第二米样电路；所述第一 取样电路的输出端与第一米样电路的输入端电连接，第一米样电路的输出端与PWM产生电 路相应的输入端电连接；所述第二取样电路的输出端与第二采样电路的输入端电连接，第 二采样电路的输出端与PWM产生电路相应的输入端电连接。
[0013] 在上述技术方案中，所述第一取样电路由电阻R1构成，所述电阻R1的一端与滤波 电路电连接，电阻R1的另一端与第一储能电路电连接，且电阻R1的两端还与采样电路相应 的输入端电连接。
[0014] 在上述技术方案中，所述第一储能电路由电感L构成，所述电感L的两端分别与第 一取样电路和第一开关电路电连接；所述第二储能电路由电容C2构成，所述电容C2的两端 分别与第二开关电路相应的连接端电连接。
[0015] 在上述技术方案中，所述第一开关电路由开关管Ml构成，所述第一储能电路、第 二开关电路和PWM产生电路分别与开关管Ml相应的连接端电连接；所述第二开关电路由开 关管M2构成，所述第一开关电路、第二储能电路和PWM产生电路分别与开关管M2相应的连 接端电连接。
[0016] 在上述技术方案中，所述第二取样电路是由电阻R2和电阻R3串联后构成的串联 电路，所述第二储能电路和采样电路分别与该串联电路相应的连接端电连接。
[0017] 本实用新型所具有的积极效果是：由于采用上述DC-DC升压转换装置，使用时，通 过实时取样及采样处理，取得第一储能电路流过的电流和第二储能电路的电压，以状态反 馈方法自动调节PWM产生电路产生的PWM波的占空比，控制第一开关电路和第二开关电路 的导通和截止，保证输出的直流电压不随元件动态和非线性参数变化、开关电路的开关动 作而引起的非线性变化以及负载电路负载变化的影响，从而确保直流输出电压的稳定性和 精度要求，同时，本实用新型还具有保护开关管及其相关电路不因过流而损毁的优点。从而 实现了本实用新型的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是本实用新型一种【具体实施方式】的电路原理方框图；
[0019] 图2是本实用新型一种【具体实施方式】的电路原理图；
[0020] 图3是已有技术中DC-DC升压转换装置的电路原理图。
【具体实施方式】
[0021] 以下结合附图以及给出的实施例，对本实用新型作进一步的说明，但并不局限于 此。
[0022] 如图1、2所示，一种DC-DC升压转换装置，
[0023] 包括升压转换电路1、采样电路2、PWM产生电路3、人机界面4和驱动电路5 ;
[0024] 所述升压转换电路1的输出端与采样电路2相应的输入端电连接，采样电路2的 输出端与PWM产生电路3的输入端电连接，PWM产生电路3的输出端与驱动电路5的输入 端电连接，驱动电路5的输出端与升压转换电路1的输入端电连接，人机界面4与PWM产生 电路3通信连接；
[0025] 所述升压转换电路1包括依次电连接的滤波电路1-1、第一取样电路1-2、第一储 能电路1-3、第一开关电路1-4、第二开关电路1-5、第二储能电路1-6和第二取样电路1-7， 且第一开关电路1-4和第二开关电路1-5分别与驱动电路5相应的输出端电连接，第一取 样电路1-2和第二取样电路1-7分别与采样电路2相应的连接端电连接；
[0026] 所述滤波电路1-1的输入端与输入直流电压Uin电连接，第二取样电路1-7的输 出端与负载电路7电连接。
[0027] 如图1、2所示，为了确保本实用新型在工况下，第一开关电路1-4及其相关的第一 储能电路1-3和直流电源Uin不因过流而损坏，还包括过流保护电路6,所述PWM产生电路 3的输出端经过流保护电路6与驱动电路5的输入端电连接，采样电路2的输出端与过流保 护电路6相应的输入端电连接。
[0028] 如图1、2所示，所述采样电路2包括第一采样电路2-1和第二采样电路2-2 ;所述 第一取样电路1-2的输出端与第一采样电路2-1的输入端电连接，第一采样电路2-1的输 出端与PWM产生电路3相应的输入端电连接；所述第二取样电路1-7的输出端与第二采样 电路2-2的输入端电连接，第二采样电路2-2的输出端与PWM产生电路3相应的输入端电 连接。
[0029] 如图2所示，所述第一取样电路1-2由电阻R1构成，所述电阻R1的一端与滤波电 路1-1电连接，电阻R1的另一端与第一储能电路1-3电连接，且电阻R1的两端还与采样电 路2相应的输入端电连接。当然，取样电路并不局限于此，也可以由多个电阻串并联构成。
[0030] 如图2所示，所述第一储能电路1-3由电感L构成，所述电感L的两端分别与第一 取样电路1-2和第一开关电路1-4电连接；所述第二储能电路1-6由电容C2构成，所述电 容C2的两端分别与第二开关电路1-5相应的连接端电连接。当然，并不局限于此，第一储 能电路1-3也可以由电感和电阻串联构成；第二储能电路1-6也可以由电容和电阻串联构 成；本实用新型所述第一储能电路1-3优先选用的技术方案是由电感L构成的，第二储能电 路1-6优先选用的技术方案是由电容C2构成的，这样，储能电路不会消耗功率，起到节能目 的。
[0031] 如图2所示，所述第一开关电路1-4由开关管Ml构成，所述第一储能电路1-3、第 二开关电路1-5和PWM产生电路3分别与开关管Ml相应的连接端电连接；所述第二开关电 路1-5由开关管M2构成，所述第一开关电路1-4、第二储能电路1-6和PWM产生电路3分别 与开关管M2相应的连接端电连接。本实用新型的开关电路优先选用功率场效应管M0SFET 管，当然，并不局限于此，开关电路也可以选用绝缘栅双极晶体管IGBT管。
[0032] 如图2所示，所述第二取样电路1-7是由电阻R2和电阻R3串联后构成的串联电 路，所述第二储能电路1-6和采样电路2分别与该串联电路相应的连接端电连接。当然，取 样电路并不局限于此，也可以由多个电阻串并联构成。
[0033] 本实用新型PWM产生电路3的优先技术方案是采用由美国德州仪器（TI :TexaS Instruments)公司生产的DSP集成芯片，型号为TMS320F28335,及其外围电路构成的电路， 且TMS320F28335集成芯片能够产生PWM波，当然，并不局限于此，也可以选用其它公司的微 处理器产生PWM波。
[0034] 本实用新型的驱动电路5的优先技术方案是采用由美国国际整流器公司（IR: International Rectifier)公司生产的半桥驱动集成芯片，型号为IR2109,及其外围电路构 成的电路，当然，并不局限于此，也可以选用其它公司的驱动集成芯片。
[0035] 本实用新型的过流保护电路6的优先技术方案是采用LM339电压比较器及7432 或门构成的电路，当然，并不局限于此，也可以选用其它型号的电压比较器及或门集成芯 片。
[0036] 本实用新型的采样电路2的优先技术方案是采用AD712运算放大器及其构成的电 路，当然，并不局限于此，也可以选用其它型号的运算放大器集成芯片。
[0037] 本实用新型的DC-DC升压转换装置，通过实时取样及采样处理，取得第一储能电 路1-3流过的电流和第二储能电路1-6电压，以状态反馈方法自动调节PWM产生电路3产 生的PWM波的占空比，控制第一开关电路1-4和第二开关电路1-5的导通和截止，保证输出 的直流电压不随元件动态和非线性参数变化，开关电路的开关动作而引起的非线性变化以 及负载电路负载变化的影响，从而确保直流输出电压的稳定性和精度要求。同时，本实用新 型的DC-DC升压转换装置，提供了一种过流保护电路，保护开关管及其相关电路不因过流 而损毁。
[0038] 本实用新型试验效果显示，其升压直流电压的稳定性和精度效果，以及过流保护 效果是十分满意的。
【权利要求】
1. 一种DC-DC升压转换装置，其特征在于： 包括升压转换电路（1)、采样电路（2)、PWM产生电路（3)、人机界面（4)和驱动电路 (5) ； 所述升压转换电路（1)的输出端与采样电路（2)相应的输入端电连接，采样电路（2)的 输出端与PWM产生电路（3 )的输入端电连接，PWM产生电路（3 )的输出端与驱动电路（5 )的 输入端电连接，驱动电路（5)的输出端与升压转换电路（1)的输入端电连接，人机界面（4) 与PWM产生电路（3)通信连接； 所述升压转换电路（1)包括依次电连接的滤波电路（1-1)、第一取样电路（1-2)、第一 储能电路（1-3)、第一开关电路（1-4)、第二开关电路（1-5)、第二储能电路（1-6)和第二取 样电路（1-7)，且第一开关电路（1-4)和第二开关电路（1-5)分别与驱动电路（5)相应的输 出端电连接，第一取样电路（1-2)和第二取样电路（1-7)分别与采样电路（2)相应的连接端 电连接； 所述滤波电路（1-1)的输入端与输入直流电压Uin电连接，第二取样电路（1-7)的输出 端与负载电路（7)电连接。
2. 根据权利要求1所述的DC-DC升压转换装置，其特征在于：还包括过流保护电路 (6) ，所述PWM产生电路（3)的输出端经过流保护电路（6)与驱动电路（5)的输入端电连接， 采样电路（2)的输出端与过流保护电路（6)相应的输入端电连接。
3. 根据权利要求1所述的DC-DC升压转换装置，其特征在于：所述采样电路（2)包括第 一米样电路（2-1)和第二米样电路（2-2);所述第一取样电路（1-2)的输出端与第一米样电 路（2-1)的输入端电连接，第一采样电路（2-1)的输出端与PWM产生电路（3)相应的输入端 电连接；所述第二取样电路（1-7)的输出端与第二采样电路（2-2)的输入端电连接，第二采 样电路（2-2 )的输出端与PWM产生电路（3 )相应的输入端电连接。
4. 根据权利要求1所述的DC-DC升压转换装置，其特征在于：所述第一取样电路（1-2) 由电阻R1构成，所述电阻R1的一端与滤波电路（1-1)电连接，电阻R1的另一端与第一储 能电路（1-3)电连接，且电阻R1的两端还与采样电路（2)相应的输入端电连接。
5. 根据权利要求1所述的DC-DC升压转换装置，其特征在于：所述第一储能电路（1-3) 由电感L构成，所述电感L的两端分别与第一取样电路（1-2)和第一开关电路（1-4)电 连接；所述第二储能电路（1-6)由电容C2构成，所述电容C2的两端分别与第二开关电路 (1-5)相应的连接端电连接。
6. 根据权利要求1所述的DC-DC升压转换装置，其特征在于：所述第一开关电路（1-4) 由开关管Ml构成，所述第一储能电路（1-3)、第二开关电路（1-5)和PWM产生电路（3)分别 与开关管Ml相应的连接端电连接；所述第二开关电路（1-5)由开关管M2构成，所述第一开 关电路（1-4)、第二储能电路（1-6)和PWM产生电路（3)分别与开关管M2相应的连接端电 连接。
7. 根据权利要求1所述的DC-DC升压转换装置，其特征在于：所述第二取样电路（1-7) 是由电阻R2和电阻R3串联后构成的串联电路，所述第二储能电路（1-6)和采样电路（2)分 别与该串联电路相应的连接端电连接。
【文档编号】H02M3/156GK203883676SQ201420218560
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】姚立波, 杨晓云, 江笑文 申请人:常州信息职业技术学院