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1、(10)申请公布号 CN 103036426 A (43)申请公布日 2013.04.10 CN 103036426 A *CN103036426A* (21)申请号 201210564338.0 (22)申请日 2012.12.11 H02M 3/10(2006.01) H02M 1/14(2006.01) (71)申请人 青岛联盟电子仪器有限公司 地址 266000 山东省青岛市李沧区郑佛路 17 号 (72)发明人 王玲 (54) 发明名称 一种峰值电流渐变的同步升压电路 (57) 摘要 本发明提出一种峰值电流渐变的同步升压电 路, 解决了现有同步升压电路轻载状态下流过输 入电感器的电流。
2、纹波大的问题。一种峰值电流渐 变的同步升压电路, 包括 : 输入端口、 输出端口、 第一功率开关、 第二功率开关、 输出电感器、 输出 电容器、 采样电阻器、 运算放大器、 反馈组件、 电压 比较器、 误差放大器、 箝位器、 第一逻辑开关、 第二 逻辑开关、 电流比较器和控制及驱动电路。 本发明 能够减小同步升压电路在轻载状态下的流过输入 电感器的电流纹波。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种峰值电流渐变的同步升压电路,。
3、 其特征在于, 包括 : 输入端口, 接收输入电压 ; 输出端口, 提供输出电压 ; 中间节点 ; 输入电感器和采样电阻器, 串联耦接在输入端口和中间节点之间 ; 第一功率开关, 耦接在中间节点和参考地之间 ; 第二功率开关, 耦接在中间节点和输出端口之间 ; 输出电容器, 耦接在输出端口和参考地之间 ; 运算放大器, 具有第一输入端子、 第二输入端子和输出端子, 其第一输入端子和第二输 入端子跨接在采样电阻器两端, 其输出端子产生电流采样信号 ; 反馈组件, 耦接至输出端口接收输出电压, 并产生反映输出电压的反馈电压 ; 电压比较器, 具有同相输入端、 反相输入端和输出端子, 其反相输入端接。
4、收门限电压, 其同相输入端耦接至反馈组件接收反馈电压, 其输出端子产生电压比较信号 ; 误差比较器, 具有同相输入端、 反相输入端和输出端子, 其同相输入端接收参考电压, 其反相输入端耦接至反馈组件接收反馈电压, 其输出端子产生误差放大信号 ; 箝位器, 耦接在误差放大器的输出端子和参考地之间 ; 第一逻辑开关, 具有第一端子、 第二端子和控制端子, 其第一端子耦接至误差放大器 的输出端子接收误差放大信号, 其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信 号 ; 第二逻辑开关, 具有第一端子、 第二端子和控制端子, 其第一端子耦接电流峰值信号, 其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压。
5、比较信号 ; 电流比较器, 具有同相输入端、 反相输入端和输出端子, 其同相输入端耦接至运算放大 器的输出端子接收电流采样信号, 其反相输入端耦接至第一逻辑开关的第二端子和第二逻 辑开关的第二端子, 其输出端子产生电流比较信号 ; 控制及驱动电路, 耦接至电流比较器的输出端子接收电流比较信号, 并基于电流比较 信号, 产生两路功率开关驱动信号, 以控制第一功率开关和第二功率开关的通断。 2. 如权利要求 1 所述的峰值电流渐变的同步升压电路, 其特征在于, 还包括 : 第一补偿电容器, 耦接在运算放大器的输出端子和参考地之间。 3. 如权利要求 1 所述的峰值电流渐变的同步升压电路, 其特征在。
6、于, 还包括 : 第二补偿 电容器, 耦接在误差放大器的输出端子和反相输入端之间。 4. 如权利要求 1 所述的峰值电流渐变的同步升压电路, 其特征在于, 所述反馈组件包 括串联耦接在输出端口和参考地之间的第一电阻和第二电阻, 其中反馈电压在第一电阻和 第二电阻的串联耦接节点处产生。 5. 如权利要求 1 所述的峰值电流渐变的同步升压电路, 其特征在于, 所述箝位器包括 齐纳二极管。 6. 如权利要求 1 所述的峰值电流渐变的同步降压电路, 其特征在于, 其中所述第一逻 辑开关为高电平导通, 第二逻辑开关为低电平导通。 权 利 要 求 书 CN 103036426 A 2 1/4 页 3 一种。
7、峰值电流渐变的同步升压电路 技术领域 0001 本发明涉及电子技术领域, 特别涉及一种峰值电流渐变的同步升压电路。 背景技术 0002 同步升压电路通常应用于当所需电压比供电电源的电压高的场合。 该同步升压电 路包括如图所示耦接的输入电感器L、 第一功率开关S1、 第二功率开关S2和输出电容器Co。 现有同步升压电路通常采用峰值电流模式控制, 使流过输入电感器的电流峰值被调节至一 固定峰值。 然而使用该控制方式, 同步升压电路无论处于重载状态还是轻载状态, 流过输入 电感器的电流峰值都被调节至同一个峰值。 使得变换器在轻载状态下流过输入电感器的电 流纹波很大。 发明内容 0003 本发明提出一。
8、种峰值电流渐变的同步升压电路, 解决了现有同步升压电路在轻载 状态下纹波大的问题。 0004 本发明的技术方案是这样实现的 : 0005 一种峰值电流渐变的同步升压电路, 包括 : 输入端口, 接收输入电压 ; 输出端口, 提供输出电压 ; 中间节点 ; 输入电感器和采样电阻器, 串联耦接在输入端口和中间节点之 间 ; 第一功率开关, 耦接在中间节点和参考地之间 ; 第二功率开关, 耦接在中间节点和输出 端口之间 ; 输出电容器, 耦接在输出端口和参考地之间 ; 运算放大器, 具有第一输入端子、 第二输入端子和输出端子, 其第一输入端子和第二输入端子跨接在采样电阻器两端, 其输 出端子产生电流。
9、采样信号 ; 反馈组件, 耦接至输出端口接收输出电压, 并产生反映输出电压 的反馈电压 ; 电压比较器, 具有同相输入端、 反相输入端和输出端子, 其反相输入端接收门 限电压, 其同相输入端耦接至反馈组件接收反馈电压, 其输出端子产生电压比较信号 ; 误差 比较器, 具有同相输入端、 反相输入端和输出端子, 其同相输入端接收参考电压, 其反相输 入端耦接至反馈组件接收反馈电压, 其输出端子产生误差放大信号 ; 箝位器, 耦接在误差放 大器的输出端子和参考地之间 ; 第一逻辑开关, 具有第一端子、 第二端子和控制端子, 其第 一端子耦接至误差放大器的输出端子接收误差放大信号, 其控制端子耦接至电。
10、压比较器的 输出端子接收电压比较信号 ; 第二逻辑开关, 具有第一端子、 第二端子和控制端子, 其第一 端子耦接电流峰值信号, 其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号 ; 电 流比较器, 具有同相输入端、 反相输入端和输出端子, 其同相输入端耦接至运算放大器的输 出端子接收电流采样信号, 其反相输入端耦接至第一逻辑开关的第二端子和第二逻辑开关 的第二端子, 其输出端子产生电流比较信号 ; 控制及驱动电路, 耦接至电流比较器的输出端 子接收电流比较信号, 并基于电流比较信号, 产生两路功率开关驱动信号, 以控制第一功率 开关和第二功率开关的通断。 0006 可选地, 所述反馈组件包。
11、括串联耦接在输出端口和参考地之间的第一电阻和第二 电阻, 其中反馈电压在第一电阻和第二电阻的串联耦接节点处产生。 说 明 书 CN 103036426 A 3 2/4 页 4 0007 可选地, 所述第一逻辑开关为高电平导通, 第二逻辑开关为低电平导通。 0008 可选地, 所述箝位器包括齐纳二极管。 0009 可选地, 所述同步升压电路进一步包括 : 第一补偿电容器, 耦接在运算放大器的输 出端子和参考地之间。 0010 可选地, 所述同步升压电路进一步包括 : 第二补偿电容器, 耦接在误差放大器的输 出端子和反相输入端之间。 0011 本发明的有益效果是 : 能够减小同步升压电路在轻载状态。
12、下的流过输入电感器的 电流纹波。 附图说明 0012 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案, 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍, 显而易见地, 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例, 对于本领域普通技术人员来讲, 在不付出创造性劳动性的前提下, 还可 以根据这些附图获得其他的附图。 0013 图 1 为现有同步升压电路的典型电路结构示意图 ; 0014 图 2 为本发明一种峰值电流渐变的同步升压电路 100 的电路结构示意图。 具体实施方式 0015 下面将结合本发明实施例中的附图, 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述, 显然, 。
13、所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例, 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例, 本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例, 都属于本发明保护的范围。 0016 如图 2 所示, 本发明的峰值电流渐变的同步升压电路 100 包括 : 输入端口 101, 接 收输入电压 Vin ; 输出端口 102, 提供输出电压 Vo ; 中间节点 103 ; 输入电感器 104 和采样电 阻器 105, 串联耦接在输入端口 101 和中间节点 103 之间 ; 第一功率开关 106, 耦接在中间 节点 103 和参考地之间 ; 第二功率开关 107, 耦接在中间节点 103。
14、 和输出端口 102 之间 ; 输 出电容器 108, 耦接在输出端口 102 和参考地之间 ; 运算放大器 109, 具有第一输入端子、 第 二输入端子和输出端子, 其第一输入端子和第二输入端子跨接在采样电阻器 105 两端, 其 输出端子产生电流采样信号 Isen ; 反馈组件 110, 耦接至输出端口 102 接收输出电压 Vo, 并 产生反映输出电压 Vo 的反馈电压 Vfb ; 电压比较器 111, 具有同相输入端、 反相输入端和输 出端子, 其反相输入端接收门限电压 Vth, 其同相输入端耦接至反馈组件 110 接收反馈电压 Vfb, 其输出端子产生电压比较信号 ; 误差比较器 1。
15、19, 具有同相输入端、 反相输入端和输出 端子, 其同相输入端接收参考电压 Vref, 其反相输入端耦接至反馈组件 110 接收反馈电压 Vfb, 其输出端子产生误差放大信号Vc ; 箝位器112, 耦接在误差放大器119的输出端子和参 考地之间 ; 第一逻辑开关 113, 具有第一端子、 第二端子和控制端子, 其第一端子耦接至误 差放大器 119 的输出端子接收误差放大信号 Vc, 其控制端子耦接至电压比较器 111 的输出 端子接收电压比较信号 ; 第二逻辑开关 114, 具有第一端子、 第二端子和控制端子, 其第一 端子耦接电流峰值信号 Ilim, 其控制端子耦接至电压比较器 111 。
16、的输出端子接收电压比较 信号 ; 电流比较器 115, 具有同相输入端、 反相输入端和输出端子, 其同相输入端耦接至运 说 明 书 CN 103036426 A 4 3/4 页 5 算放大器 109 的输出端子接收电流采样信号 Isen, 其反相输入端耦接至第一逻辑开关 113 的第二端子和第二逻辑开关 114 的第二端子, 其输出端子产生电流比较信号 ; 控制及驱动 电路 116, 耦接至电流比较器 115 的输出端子接收电流比较信号, 并基于电流比较信号, 产 生两路功率开关驱动信号, 以控制第一功率开关 106 和第二功率开关 107 的通断。 0017 优选地, 所述峰值电流渐变的同步。
17、升压电路 100 还包括 : 第一补偿电容器 117, 耦 接在运算放大器 109 的输出端子和参考地之间。 0018 优选地, 所述峰值电流渐变的同步升压电路 100 还包括 : 第二补偿电容器 118, 耦 接在误差放大器 119 的输出端子和反相输入端之间。 0019 优选地, 反馈组件 110 包括串联耦接在输出端口 102 和参考地之间的第一电阻和 第二电阻, 其中反馈电压 Vfb 在第一电阻和第二电阻的串联节点处产生。 0020 优选地, 箝位器 112 包括齐纳二极管, 且具有箝位电压 Vz。 0021 优选地, 第一逻辑开关 113 为高电平导通, 第二逻辑开关 114 为低电。
18、平导通。也就 是说, 当反馈电压Vfb大于门限电压Vth时, 电压比较信号为高电平, 此时第一逻辑开关113 被导通、 第二逻辑开关114被断开, 使得电流比较器115的反相输入端接收耦接至误差比较 器 119 的输出端子接收误差放大信号 Vc ; 当反馈电压 Vfb 小于门限电压 Vth 时, 电压比较 信号为低电平, 此时第一逻辑开关 113 被断开、 第二逻辑开关 114 被导通, 使得电流比较器 115 的反相输入端接收电流峰值信号 Ilim。 0022 在峰值电流渐变的同步升压电路100正常运行时, 当第一功率开关106被导通、 第 二功率开关 107 被断开, 输入电压 Vin 经。
19、由输入电感器 104、 采样电阻器 105 和第一功率开 关 106 至参考地。此时输入电感器 104 开始储存能量, 流过输入电感器 104 的电流即为流 过采样电阻器 105 的电流。该电流开始增大。则运算放大器 109 输出的电流采样信号 Isen 也开始增大。当其增大至电流比较器 115 反相输入端的信号时, 电流比较器 115 输出的电 流比较信号翻转电平。相应的, 控制及驱动电路 116 输出的两路驱动信号翻转电平, 使得第 一功率开关 106 被断开, 第二功率开关 107 被导通。随后输入电压 Vin、 输入电感器 104、 采 样电阻器 105、 第二功率开关 107 和输出。
20、电容器 108 形成电流通路。输入电压 Vin 和输入电 感器 104 存储的能量被传送并被转换成输出电压 Vo。 0023 在峰值电流渐变的同步升压电路 100 的负载相对较重时, 输出电压 Vo 相对较小, 则反馈电压 Vfb 也相对较小。此时反馈电压 Vfb 小于门限电压 Vth, 电压比较器 111 输出的 电压比较信号为高电平。则第一逻辑开关 113 被断开、 第二逻辑开关 114 被导通, 使得电流 比较器 115 的反相输入端接收电流峰值信号 Ilim。即在重载状态下, 当电流采样信号达到 电流峰值信号 Ilim 时, 电流比较器 115 输出的电流比较信号翻转电平, 进而经由控。
21、制及驱 动电路 116 后将第一功率开关 106 断开、 将第二功率开关 107 导通。 0024 在峰值电流渐变的同步升压电路 100 的负载相对较轻时, 输出电压 Vo 相对较大, 则反馈电压 Vfb 也相对较大。此时反馈电压 Vfb 大于门限电压 Vth, 电压比较器 111 输出的 电压比较信号为低电平。则第一逻辑开关 113 被导通、 第二逻辑开关 114 被断开, , 使得电 流比较器 115 的反相输入端接收误差放大信号 Vc。即在轻载状态下, 当电流采样信号 Isen 达到误差放大信号 Vc 时, 电流比较器 115 输出的电流比较信号翻转电平, 进而经由控制及 驱动电路 11。
22、6 后将第一功率开关 106 断开、 将第二功率开关 107 导通。而误差放大信号 Vc 是反馈电压 Vfb 和参考电压 Vref 差值的积分。该误差放大信号 Vc 随着反馈电压 Vfb 的变 说 明 书 CN 103036426 A 5 4/4 页 6 化而缓慢变化。当反馈电压 Vfb 缓慢增大, 误差放大信号 Vc 也缓慢变大。当其增大到箝位 器 112 的箝位电压 Vz 时, 误差放大信号 Vc 被箝位在箝位电压 Vz 处。 0025 因此, 峰值电流渐变的同步升压电路 100 在轻载状态下, 其电感电流峰值缓慢变 化, 且其最大值被箝位在箝位电压 Vz 处, 从而减小了其轻载状态下的电感电流纹波。 0026 本发明的峰值电流渐变的同步升压电路 100 减小了同步升压电路在轻载状态下 流过输入电感器的电流纹波。 0027 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已, 并不用以限制本发明, 凡在本发明的精 神和原则之内, 所作的任何修改、 等同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103036426 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103036426 A 7 。