专利名称：一种具有恒流恒压输出的升压转换电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电源类集成电路，尤其涉及一种具有恒流恒压输出的升压转换电路。
背景技术：
现有技术中，不具有恒流功能的升压转换电路(BOOST)如图I所示，其输入电流的限制原理如下开关Ql的开关时间比例(占空比D)由两个环路共同控制，即由电压反馈环和电流反馈环共同控制。对于电流反馈环，开关电流峰值与输入平均电流成比例，在功率开关Ql打开时，用一个电阻采样开关电流，电阻两端的电压经电流放大器X15放大后的变成一个锯齿波电压(RAMP)，对RAMP和电压反馈环的误差放大器Al的输出电压(VCOMP)及开关电流限制电压(VCL)进行比较当VCOMP低于VCL时，RAMP的峰值等于误差放大器的输 出电压，电路工作在恒压模式；当VCOMP高于VCL时，RAMP的峰值等于VCL，电路工作在开关电流恒流模式。由于开关电流峰值和输入电流Iin成比例，因此输入电流Iin是恒定的。大部分的BOOST，是输入电流限制，即输入电流是恒定的，输出电流是变化的。这种BOOST没有恒流功能。目前升压转换电路的恒压恒流方案(如Linear公司的LT1618)是在BOOST输出端加输出电流采样电阻，使得负载电流流过采样电阻后产生一个电压差。当这个电压差不超过设定电压时，输出电压是恒定的，即工作在恒压模式。当负载变小到某一设定值后，采样电阻两端电压差将被限制在设定值，从而限制了输出电流，即工作在恒流模式。对于恒压恒流电源，其有两种工作状态，一种是恒压状态，按照恒压电源的特征工作；一种是恒流状态，按照恒流电源的特征工作。这种电源内部有两个控制单元，一个是稳压控制单元，在负载发生变化的情况下，其努力使输出电压保持稳定，前提是输出电流必须小于预先设定的恒流值。实际上，在恒压状态时，恒流控制单元处于休止状态，它不干扰输出电压和输出电流。当由于负载电阻逐步减小，使得负载电流增加到预先设定的恒流值时，恒流控制单元开始工作，它的任务是在负载电阻继续减小的情况下，努力使输出电流按预定的恒流值保持不变。为此需要使输出电压随着负载电阻的减小而随之降低，以保持输出电流的恒定。这些都是恒流部件的功能，在恒流部件工作时，恒压部件亦处于休止状态，它不再干预输出电压的高低。上述的这种既具有恒压控制部件，又具有恒流控制部件的电源就叫做恒压恒流电源。现有技术中的具有恒压恒流输出的升压转换电路如图2所示。由图可知，与不具备恒流模式的BOOST相比，现有技术中的恒压恒流输出升压转换电路要多两个输出电路采样管脚，即图2中的ISP和ISN。由于多了两个管脚，这种集成电路没法用S0T23-6封装，导致封装成本增高。另外，由于多了一个采样电阻，效率降低，系统也复杂了一些。
实用新型内容有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种没有两个输出电流采样管脚和采样电阻的恒压恒流输出的升压转换电路，与不具有恒流功能的BOOST相比，本实用新型仅仅多了恒流功能，从而可以方便的替换没有恒流功能的BOOST。为实现上述目的，本实用新型提供了一种具有恒流恒压输出的升压转换电路，其包括输入电容、电感、二极管、输出滤波电容、第一分压电阻、第二分压电阻、升压转换器芯片和负载电阻，其中，所述升压转换电路的输入端接所述输入电容和所述电感的一端，所述电感的另外一端接所述升压转换器芯片的功率开关管的漏极和所述二极管的正极，所述二极管的负极接所述升压转换电路的输出端，所述升压转换电路的输出端还连接所述输出滤波电容的正极和所述第二分压电阻的上端，所述输出滤波电容的负极和所述第一分压电阻的下端接地，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻相连的部分连接所述升压转换器芯片的反馈管脚，所述升压转换芯片内集成有恒流控制单元。如上述的具有恒流恒压输出的升压转换电路，其中，所述升压转换芯片包含开关电流反馈环路，恒流控制单元集成在开关电流反馈环路，所述升压转换芯片包括功率开关，开关电流采样电阻，电流放大器，振荡器，锯齿波发生器，恒流控制单元，比较器，触发器，驱动电路；所述功率开关的源端连接所述开关电流采样电阻的一端，所述开关电流采样电阻··的另一端连接到地，所述电流放大器的正极连接所述开关电流采样电阻和所述功率开关相连的一端，所述电流放大器的负极接地，所述电流放大器的输出端和所述锯齿波发生器的输出端相连后连接所述比较器的正极；所述比较器有两个负极，一个负极连接电压反馈环路的输出端，另一个负极连接所述恒流控制单元的输出端；所述比较器的输出端接所述触发器，所述恒流控制单元的输入端连接到所述触发器的输出端，所述触发器的输出端连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接所述功率开关的栅极。因此，本实用新型的具有恒流恒压输出的升压转换电路的负载电流采样电阻即可实现恒流恒压功能，且芯片的封装管脚少，可以封装在S0T23-6，封装成本较低，芯片小巧；相比传统BOOST，封装管脚，电气参数，系统设计都一样，仅是增加输出恒流功能，可以方便的替代传统BOOST ;同时，外围器件变少，可以节省方案空间。
图I是现有技术中不具有恒压恒流输出的升压转换电路的结构示意图；图2是现有技术中恒压恒流输出的升压转换电路的结构示意图；图3是本实用新型的升压转换芯片的电路结构示意图；图4是本实用新型的具有恒压恒流输出的升压转换电路的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。图2是现有技术的恒压恒流模式原理图。输出电流转换成一个电流采样电压，这个电压和反馈电压选择其一与参考电压比较。当电流采样电压低于反馈电压时，反馈电压工作，电路工作在电压模式；当电流采样电压高于反馈电压，电流采样电压工作，电路工作在电流模式。这种恒流模式是在电压反馈环路中完成的，本实用新型的恒流模式是在电流反馈环完成的。可见，现有技术中的恒压恒流模式原理与本实用新型的原理明显不同。本实用新型的具有恒压恒流输出的升压转换电路中电流采样原理和不具有恒流功能的BOOST —样。图4为本实用新型的具有恒流恒压输出的升压转换电路的结构示意图。由图可知，其包括输入电容Cin、电感LI、二极管、输出滤波电容Cout、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、升压转换器芯片和负载电阻R，其中，升压转换电路的输入端接输入电容Cin和电感LI的一端，电感LI的另外一端接升压转换器芯片的功率开关管的漏极和二极管的正极，二极管的负极接升压转换电路的输出端，升压转换电路的输出端还连接输出滤波电容的正极Cout和第二分压电阻R2的上端，输出滤波电容Cout的负极和第一分压电阻Rl的下端接地，第一分压电阻Rl和第二分压电阻R2相连的部分连接升压转换器芯片的反馈管脚，升压转换芯片内集成有恒流控制单元。由于恒压恒流输出的BOOST要求输出电流Io是恒定的，根据能量守恒原理，Io=Vin*Iin/Vo=Iin* (I-D)，其中，Iin为输入电流，Io为输出电流，Vin为输入电压，Vo为输出电压，D为占空比。设定电流限制电压VCL=K/ (I-D)，其中，K为常数，则Iin=Icon/ (I-D)， Icon 为常数。因此,输出电流 Io= (I-D) *Iin= (1_D) *Icon/(1_D) =Icon,为恒定值。本实用新型新增加了一个实现VCL=K/ (I-D)的电路模块，该模块集成在恒流控制单元内，从而使BOOST具有恒压恒流输出功能。由于K/(I-D)是一个除法电路，在模拟集成电路中不容易实现，可以利用一些数学上的方法来拟合，使之变成模拟集成电路容易实现的加、减和乘法电路。如在本实用新型中，K/(l-D)拟合成K(l+D+2. 3D*D)。当然，K/(1_D)也可以拟合成K(l+D+4. 5D*D*D)。类似的拟合方法还有很多，这里不一一列举。图3是本实用新型的升压转换芯片的结构示意图。升压转换芯片包含开关电流反馈环路，由图可知，恒流控制单元集成在开关电流反馈环路中。具体地，升压转换芯片包括功率开关Ql，开关电流采样电阻Rs，电流放大器X15，振荡器，锯齿波发生器，恒流控制单元，比较器A2，触发器，驱动电路；功率开关Ql的源端连接所述开关电流采样电阻Rs的一端，开关电流采样电阻Rs的另一端连接到地，电流放大器X15的正极连接开关电流采样电阻Rs和功率开关Ql相连的一端，电流放大器X15的负极接地，电流放大器X15的输出端和锯齿波发生器的输出端相连后连接比较器A2的正极；比较器A2有两个负极，一个负极连接电压反馈环路的输出端，另一个负极连接恒流控制单元的输出端；比较器A2的输出端接触发器，恒流控制单元的输入端连接到触发器的输出端，触发器的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端连接功率开关Ql的栅极。在本实用新型中，恒流控制单元的基准电压与触发器输出端的占空比成正比例关系O参见下表，仿真结果表明当输出电压为5V，输入电压2. 7V到4. 5V时，本实用新型的恒压恒流输出的BOOST的输出电流为I. 21A到I. 25A之间，基本上实现了恒压恒流的输出。
输入电压(V) |2. 7 |3 |3·6 |3·6 |3· 9 |4· 2 |4· 5 '
占空比O. 42 0Γ36" O. 31 0Γ25 O. 19 O. 13_
lout (A)| · 21 | · 25 | · 25 | · 25 | · 23 | · 22 | · 21~以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确 定的保护范围内。
权利要求1.一种具有恒流恒压输出的升压转换电路，其特征在于，包括输入电容、电感、二极管、输出滤波电容、第一分压电阻、第二分压电阻、升压转换器芯片和负载电阻，其中，所述升压转换电路的输入端接所述输入电容和所述电感的一端，所述电感的另外一端接所述升压转换器芯片的功率开关管的漏极和所述二极管的正极，所述二极管的负极接所述升压转换电路的输出端，所述升压转换电路的输出端还连接所述输出滤波电容的正极和所述第二分压电阻的上端，所述输出滤波电容的负极和所述第一分压电阻的下端接地，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻相连的部分连接所述升压转换器芯片的反馈管脚，所述升压转换芯片内集成有恒流控制单元。
2.如权利要求I所述的具有恒流恒压输出的升压转换电路，其特征在于，所述升压转换芯片包含开关电流反馈环路，恒流控制单元集成在开关电流反馈环路中，所述升压转换芯片包括功率开关，开关电流采样电阻，电流放大器，振荡器，锯齿波发生器，恒流控制单元，比较器，触发器，驱动电路；所述功率开关的源端连接所述开关电流采样电阻的一端，所述开关电流采样电阻的另一端连接到地，所述电流放大器的正极连接所述开关电流采样电阻和所述功率开关相连的一端，所述电流放大器的负极接地，所述电流放大器的输出端和所述锯齿波发生器的输出端相连后连接所述比较器的正极；所述比较器有两个负极，一个负极连接电压反馈环路的输出端，另一个负极连接所述恒流控制单元的输出端；所述比较器的输出端接所述触发器，所述恒流控制单元的输入端连接到所述触发器的输出端，所述触发器的输出端连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接所述功率开关的栅极。
专利摘要本实用新型公开了一种具有恒流恒压输出的升压转换电路，其包括输入电容、电感、二极管、输出滤波电容、第一分压电阻、第二分压电阻、升压转换器芯片和负载电阻。本实用新型的具有恒流恒压输出的升压转换电路的负载电流采样电阻即可实现恒流恒压功能，且芯片的封装管脚少，可以封装在SOT23-6，封装成本较低，芯片小巧；相比传统BOOST，封装管脚，电气参数，系统设计都一样，仅是增加输出恒流功能，可以方便的替代传统BOOST；同时，外围器件变少，可以节省方案空间。
文档编号H02M3/10GK202750011SQ20122034246
公开日2013年2月20日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者李茂登 申请人:上海山小电子科技有限公司