个二 极管的阳极分别各自连接电源输入端和电源输出端，两个二极管的输出电压VCC作为控制 单元中电源模块的输入电压；所述驱动模块的第一驱动模块输出Vgl用于驱动外置的功率 M0S管，第二驱动模块输出Vg2用于驱动外置的开关管。这类控制单元都具有一个特性，便 是Vgl和Vg2输出的电压与控制单元的供电电压VCC正相关，即VCC越高则Vgl和Vg2输 出的电压也越高，这个特性是本发明技术方案的基础和前提，而本发明中所述的控制单元 的结构组成仅是一具体实施例，不同的控制单元可能具备不同的功能模块和具体的实现方 式，但是只要是同样具备上述特性的控制单元都能够运用在本发明中实现相通的目的。
[0027] 需要说明的是，针对上述升压电路结构，从降低现有技术的升压电路结构自身的 功率损耗出发考虑得出，通过降低功率M0S管的导通电阻是有效途径之一，而功率M0S管 的导通电阻与其栅极驱动电压Vgs有关，具体的：Vgs(绝对值）电压越大，则导通电阻越小 (对于NM0S，Vgs=Vgs;对于PM0S，Vgs=-Vgs;以下仅以NM0S为例说明）。因此，本发明 便是通过提高M0S管的栅极驱动电压来减小M0S管导通电阻，提高BOOST电路的转换效率。
[0028] 现有的BOOST电路中控制单元的输入VCC直接与电源输入端连接，即VCC=VIN， 由于VCC电压较低，所以控制单元的栅极驱动模块（即第一驱动模块和第二驱动模块）输 出的电压Vgl、Vg2也较低，则M0S管的导通电阻较大，引起的导通损耗较大，从而造成BOOST 电路的转换效率较低。而本发明所述的BOOST升压电路中利用了BOOST电路的输出电压高 于输入电压的基本属性，加上二极管的单向导通和自动切换，在电源输出电压V0UT大于电 源输入电压VIN时，控制单元的输入自动切换到V0UT，即有VCC=V0UT>VIN。VCC的提 高，也导致控制单元的栅极驱动模块输出的电压Vgl、Vg2的提高，从而降低M0S管的导通电 阻，减小其导通损耗，提高BOOST电路的转换效率。并且输出电压VOUT越高，转换效率相对 提升就越大。
[0029] 请参阅图3,上述方案的工作原理为：
[0030] 将二极管D1和二极管D2的阴极并联，并与控制单元的VCC相连；D1的阳极接电 源输入端VIN，D2的阳极接电源输出端V0UT。
[0031] 在初始状态下，本发明所述的BOOST电路的输入端VIN有电压，但输出V0UT为零， 此时二极管D1导通，二极管D2截止，则控制单元的输入电压VCC~电源的输入电压VIN; 此时控制单元的第一驱动模块和第二驱动模块输出的栅极驱动电压分别为Vgl和Vg2,这 种状态下开关管Q1和续流管Q2具有导通电阻Ronl和Ron2。
[0032] 电路开始运行后，电源输出电压VOUT慢慢上升，在VOUT<VIN时，同样是二极管 D1导通，二极管D2截止，控制单元的输入电压VCC~VIN，M0S管Q1和Q2导通电阻维持不 变（Ronl和Ron2)。当VOUT>VIN后，D1则截止，D2导通，此时VCC~VOUT>VIN，控制单 元的驱动模块输出的栅极驱动电压提高，则M0S管Q1和Q2导通电阻开始变小，并且随着电 源输出电压V0UT的升高，开关管和续流管导通电阻越变越小。
[0033] 当电路输出稳定后，电源输出电压V0UT达到最大值，且仍有VOUT>VIN， VCC~V0UT=最大值，所以开关管Q1和续流管Q2导通电阻最小。
[0034] 开关管的导通电阻最小，尽可能地降低了开关管导通时回路的阻抗，使电能尽可 能多地转化为磁能存储在电感L中；续流M0S管Q2导通电阻最小，尽可能地降低负载回路 的阻抗，使磁能尽可能多地转化为电能输出，同时使回路的损耗降到最低。因此，本发明所 述的BOOST电路的转化效率被尽可能地提高了。
[0035] 进一步的，所述控制单元包括电源模块、PFM控制模块和驱动模块；所述电源模块 分别与所述PFM控制模块和驱动模块连接，所述PFM控制模块与所述驱动模块连接；所述驱 动模块与所述开关管的控制端连接。
[0036] 进一步的，所述续流管为功率M0S管，所述功率M0S管的源极与所述电感L连接， 所述功率M0S管的漏极与电源输出端连接，所述功率M0S管的栅极与所述控制单元的输出 端连接。
[0037] 进一步的，两个所述二极管阴极并联的封装在一个封装体内。将两个二极管封装 成一个元件连接在电路中，能够减少电路的占用体积，缩小电路连接线。
[0038] 本发明所述的升压电路只需花费相对低廉的成本，就可以在原有BOOST电路的基 础上获得更高的转换效率，本发明与现有技术的BOOST电路的转换效率对比如下表：
[0039] 以3. 3V转7. 5V升压，输出电流1. 5A为例：
[0040]
【主权项】
1. 一种升压电路，其特征在于，包括电容C、电感L、控制单元、开关管、续流管和两个二 极管；电感L的一端连接电源输入端，另一端连接所述续流管的输入端，所述续流管的输出 端为电源输出端； 一个所述二极管的阳极端连接电源输入端，另一个所述二极管的阳极端连接电源输出 端，两个所述二极管的共阴极端连接所述控制单元的电源输入端；所述控制单元的输出端 连接所述开关管的控制端，所述开关管串联在所述续流管的输入端和接地端之间；所述电 容C的一端连接电源输入端，另一端接地。
2. 根据权利要求1所述的一种升压电路，其特征在于，所述控制单元包括电源模块、 PWM控制模块和驱动模块；所述电源模块分别与所述PWM控制模块和驱动模块连接，所述 PWM控制模块与所述驱动模块连接；所述驱动模块与所述开关管的控制端连接。
3. 根据权利要求2所述的一种升压电路，其特征在于，所述驱动模块包括第一驱动模 块和第二驱动模块； 所述续流管为功率MOS管；所述功率MOS管的源极与所述电感L连接，所述功率MOS管 的漏极与电源输出端连接，所述功率MOS管的栅极与所述第二驱动模块连接； 所述第一驱动模块与所述开关管的控制端连接。
4. 根据权利要求1所述的一种升压电路，其特征在于，所述控制单元包括电源模块、 PFM控制模块和驱动模块；所述电源模块分别与所述PFM控制模块和驱动模块连接，所述 PFM控制模块与所述驱动模块连接；所述驱动模块与所述开关管的控制端连接。
5. 根据权利要求2至4任意一项所述的一种升压电路，其特征在于，所述续流管为功率 MOS管，所述功率MOS管的源极与所述电感L连接，所述功率MOS管的漏极与电源输出端连 接，所述功率MOS管的栅极与所述控制单元的输出端连接。
6. 根据权利要求1所述的一种升压电路，其特征在于，两个所述二极管阴极并联的封 装在一个封装体内。
【专利摘要】本发明提供一种升压电路，包括电容C、电感L、控制单元、开关管、续流管和两个二极管；电感L的一端连接电源输入端，另一端连接所述续流管的输入端，所述续流管的输出端为电源输出端；一个所述二极管的阳极端连接电源输入端，另一个所述二极管的阳极端连接电源输出端，两个所述二极管的共阴极端连接所述控制单元的电源输入端；所述控制单元的输出端连接所述开关管的控制端，所述开关管串联在所述续流管的输入端和接地端之间；所述电容C的一端连接电源输入端，另一端接地。本发明不仅降低了续流管和开关管的导通损耗，减少升压电路的整体损耗，进而提升升压电路的整体转换率；而且同时兼具低成本、高可靠性、易实现和易推广的优势。
【IPC分类】H02M3-155
【公开号】CN104578772
【申请号】CN201410829328
【发明人】李聪华, 曾德炎, 胡长发, 苏龙
【申请人】福建联迪商用设备有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月26日