一种dc—dc升压器的制造方法
专利名称:一种dc—dc升压器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种DC—DC升压器，包括电压输入端和电压输出端，其特征在于电压输入端的正极通过电感与电子开关的一端连接，所述电子开关的一端与二级管的正极连接，所述二极管的负极与电容的一端连接，电容的另一端与电子开关的另一端以及电压输入端的负极连接，所述电容与一电阻并联连接，所述电阻的两端分别与电压输出端连接。本实用新型通过调节电子开关控制端的控制信号的占空比来调节电压输出端的电压。本实用新型的优点在于该升压器能输出恒定的输出电压。
【专利说明】
一种DC-DC升压器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及升压转换器，具体涉及一种DC-DC升压器。
【背景技术】
[0002] 升压转换器用于可再生能源系统中，将未经校准的直流电压逐步升高为更高的恒 定输出电压，用于电池和负载。升压电路的设计和开发主要与其效率、输出功率和设计的复 杂度相关。可再生能源如太阳能、风能都利用升压器作为能量传输的媒介，对电池和负载完 成能量的吸收及注入过程，如图1所示。DC-DC转换方式有多种，现有DC-DC升压器存在效 率低，纹波电压较大，输出电压不稳定等问题。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种可实现恒压输出的DC-DC升压器。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种DC-DC升压器，包括电压输 入端和电压输出端，其特征在于电压输入端的正极通过电感与电子开关的一端连接，所述 电子开关的一端与二级管的正极连接，所述二极管的负极与电容的一端连接，电容的另一 端与电子开关的另一端以及电压输入端的负极连接，所述电容与一电阻并联连接，所述电 阻的两端分别与电压输出端连接。
[0005] 所述控制单元为升压芯片MC34063,所述电子开关为场效应管IRFR3709。
[0006] 所述升压芯片的开关管发射极端与场效应管的栅极连接，所述升压芯片的开关管 集电极端与场效应管的漏极连接，场效应管的源极接地，所述升压芯片的定时电容端与第 四电容器的一端连接，第四电容器的另一端接地，所述升压芯片的驱动管集电极与第一电 阻的一端连接，第一电阻的另一端与检测电阻的第一端连接，检测电阻的第二端接输入电 压，检测电阻的第一端还与电感的一端连接，电感的另一端与升压芯片的开关管集电极端 连接，所述电感的另一端还与电源输出端连接，所述升压芯片的电流检测端与检测电阻的 第一端连接，输入电压与升压芯片的电压端连接，升压芯片的电压端通过第一电容接地，所 述升压芯片的比较器反向输入端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端接地，所述升 压芯片的比较器反向输入端与第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端接电压输出端，所 述电源输出端通过第二电容接地。
[0007] 本实用新型通过调节电子开关控制端的控制信号的占空比来调节电压输出端的 电压。本实用新型的优点在于该升压器能输出恒定的输出电压。本实用新型的升压器能从 变化的输入电压中产生恒定的24 V的输出电压，在设计中选取了功耗和成本均较低的微控 制器作为电压反馈控制技术，整体设计具有良好的性能，可广泛用于太阳能、光伏发电等相 关领域。
【附图说明】
[0008] 图1为DC-DC升压器的使用状态图。
[0009] 图2为本实用新型的电路图。
[0010] 图3为模式1的等效电路图。
[0011] 图4为模式2的等效电路图。
[0012] 图5为本实用新型一实施例的具体电路图。
【具体实施方式】
[0013] 下面详细结合附图描述本实用新型的工作原理。
[0014] 一种DC-DC升压器，包括电压输入端和电压输出端，其特征在于电压输入端的正 极通过电感与电子开关的一端连接，所述电子开关的一端与二级管的正极连接，所述二极 管的负极与电容的一端连接，电容的另一端与电子开关的另一端以及电压输入端的负极连 接，所述电容与一电阻并联连接，所述电阻的两端分别与电压输出端连接，所述电子开关的 控制端与控制单元连接，所述控制单元输出PWM信号。
[0015] 平均输出电压由电子开关的通断时间决定。在固定的开关频率下，调节通断时间 的方法称为脉冲宽度调制。占空比k被定义为导通时间与开关周期之比，不同的开关周期使 升压器工作在连续导通模式或非连续导通模式。
[0016] 在连续导通模式中，细分为两种模式。模式1开始于电子开关SW闭合时，如图3所 示，上升的输入电流流入电感L和开关SW，在这种模式中，能量被储存在电感中，模式2开始 于电子开关断开，通过开关的电流将流向电感L，二极管D，输出电感C和负载R，如图4所示。 电感电流直到下个周期开关导通才开始下降。为使DC-DC升压器工作在连续导通模式，电 感电流IL不为零，可计算电感L
[0018]式中，Lmin是最小电感值;k是占空比;R是输出电阻;f是SW的开关频率。
[0019] DC-DC升压器工作在连续导通模式，为使波动的输入电压逐步提升为更高的24 V 的恒定输出电压。由于寄生效应的存在，占空比在〇~0.75之间。为得到恒定的输出电压，采 用电压反馈控制系统。该控制系统中，测量得到的输出电压与参考电压相比较，差值用来生 成脉冲宽度调制信号。输出电压的任何变动都会引起PWM信号的占空比的变化。
[0020] 电子开关的选择
[0021] 电子开关SW的选择依据电压与电流额定值，其值应高于最大输入电压值和电流 值。根据本实用新型的优选实施例，该电子开关的额定功率为1〇〇 W，输入电压范围时6~23 V。
[0022]电感的选择
[0023]升压器工作在连续时间模式的最小电感值，因此选择的电感值应高于计算值。推 荐使用铁氧体磁芯或等同的的电感器。
[0024]二极管的选择
[0025]二极管反向电压额定值是选择时首要考虑的目标。其他需要考虑的因素诸如，防 止二极管进入截止状态的能力和具有足够大的峰值及合适的平均电流，快速开关特性，低 反向恢复电流，低正向电压降等。
[0026] 电容的选择
[0027]计算的纹波电压的最小电容值，选取电容的大小应高于计算值。另一个重要考虑 因素是等效电阻。因为低电容可得到更好的性能。
[0028]根据本实用新型的优选实施例，所述控制单元为升压芯片MC34063,所述电子开关 为场效应管IRFR3709。
[0029]根据本实用新型的优选实施例，所述升压芯片U1的开关管发射极端Switch Col lector与场效应管Q1的栅极连接，所述升压芯片U1的开关管集电极端Switch Emitter 与场效应管Q1的漏极连接，场效应管Q1的源极接地，所述升压芯片U1的开关管集电极端 Switch Emitter还通过第二电阻接地，所述升压芯片的定时电容端Timing Capacitor与第 四电容器C4的一端连接，第四电容器C4的另一端接地，所述升压芯片U1的驱动管集电极端 Driver Col lector与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与检测电阻Rsc的第一 端连接，检测电阻Rsc的第二端接输入电压Vin，检测电阻Rsc的第一端还与电感L1的一端连 接，电感L1的另一端与升压芯片U1的开关管集电极端Switch Emitter连接，所述电感L1的 另一端还通过二极管D与电源输出端Vout连接，所述升压芯片U1的电流检测端Sense与检测 电阻Rsc的第一端连接，输入电压与升压芯片U1的电压端Vcc连接，升压芯片U1的电压端通 过第一电容C1接地，所述升压芯片U1的比较器反向输入端Comparator Inverting Input与 第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端接地，所述升压芯片U1的比较器反向输入端 Comparator Inverting Input与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端接电压输出 端Vout，所述电源输出端Vout通过第二电容C2接地。
[0030]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能 认定本实用新型具体实施只局限于上述这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当 视为属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种DC-DC升压器，包括电压输入端和电压输出端，其特征在于电压输入端的正极 通过电感与电子开关的一端连接，所述电子开关的一端与二极管的正极连接，所述二极管 的负极与电容的一端连接，电容的另一端与电子开关的另一端以及电压输入端的负极连 接，所述电容与一电阻并联连接，所述电阻的两端分别与电压输出端连接。2. 如权利要求1所述的DC-DC升压器，其特征在于所述电子开关为场效应管IRFR3709。3. 如权利要求2所述的DC-DC升压器，其特征在于所述升压芯片的开关管发射极端与 场效应管的栅极连接，所述升压芯片的开关管集电极端与场效应管的漏极连接，场效应管 的源极接地，所述升压芯片的定时电容端与第四电容器的一端连接，第四电容器的另一端 接地，所述升压芯片的驱动管集电极与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端与检测电 阻的第一端连接，检测电阻的第二端接输入电压，检测电阻的第一端还与电感的一端连接， 电感的另一端与升压芯片的开关管集电极端连接，所述电感的另一端还与电源输出端连 接，所述升压芯片的电流检测端与检测电阻的第一端连接，输入电压与升压芯片的电压端 连接，升压芯片的电压端通过第一电容接地，所述升压芯片的比较器反向输入端与第三电 阻的一端连接，第三电阻的另一端接地，所述升压芯片的比较器反向输入端与第四电阻的 一端连接，第四电阻的另一端接电压输出端，所述电源输出端通过第二电容接地。
【文档编号】H02M3/156GK205725454SQ201620315593
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】赖真华, 周林海, 卢林康
【申请人】东大检测（上海）有限公司
【专利摘要】本实用新型公开了一种DC—DC升压器，包括电压输入端和电压输出端，其特征在于电压输入端的正极通过电感与电子开关的一端连接，所述电子开关的一端与二级管的正极连接，所述二极管的负极与电容的一端连接，电容的另一端与电子开关的另一端以及电压输入端的负极连接，所述电容与一电阻并联连接，所述电阻的两端分别与电压输出端连接。本实用新型通过调节电子开关控制端的控制信号的占空比来调节电压输出端的电压。本实用新型的优点在于该升压器能输出恒定的输出电压。
【专利说明】
一种DC-DC升压器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及升压转换器，具体涉及一种DC-DC升压器。
【背景技术】
[0002] 升压转换器用于可再生能源系统中，将未经校准的直流电压逐步升高为更高的恒 定输出电压，用于电池和负载。升压电路的设计和开发主要与其效率、输出功率和设计的复 杂度相关。可再生能源如太阳能、风能都利用升压器作为能量传输的媒介，对电池和负载完 成能量的吸收及注入过程，如图1所示。DC-DC转换方式有多种，现有DC-DC升压器存在效 率低，纹波电压较大，输出电压不稳定等问题。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种可实现恒压输出的DC-DC升压器。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种DC-DC升压器，包括电压输 入端和电压输出端，其特征在于电压输入端的正极通过电感与电子开关的一端连接，所述 电子开关的一端与二级管的正极连接，所述二极管的负极与电容的一端连接，电容的另一 端与电子开关的另一端以及电压输入端的负极连接，所述电容与一电阻并联连接，所述电 阻的两端分别与电压输出端连接。
[0005] 所述控制单元为升压芯片MC34063,所述电子开关为场效应管IRFR3709。
[0006] 所述升压芯片的开关管发射极端与场效应管的栅极连接，所述升压芯片的开关管 集电极端与场效应管的漏极连接，场效应管的源极接地，所述升压芯片的定时电容端与第 四电容器的一端连接，第四电容器的另一端接地，所述升压芯片的驱动管集电极与第一电 阻的一端连接，第一电阻的另一端与检测电阻的第一端连接，检测电阻的第二端接输入电 压，检测电阻的第一端还与电感的一端连接，电感的另一端与升压芯片的开关管集电极端 连接，所述电感的另一端还与电源输出端连接，所述升压芯片的电流检测端与检测电阻的 第一端连接，输入电压与升压芯片的电压端连接，升压芯片的电压端通过第一电容接地，所 述升压芯片的比较器反向输入端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端接地，所述升 压芯片的比较器反向输入端与第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端接电压输出端，所 述电源输出端通过第二电容接地。
[0007] 本实用新型通过调节电子开关控制端的控制信号的占空比来调节电压输出端的 电压。本实用新型的优点在于该升压器能输出恒定的输出电压。本实用新型的升压器能从 变化的输入电压中产生恒定的24 V的输出电压，在设计中选取了功耗和成本均较低的微控 制器作为电压反馈控制技术，整体设计具有良好的性能，可广泛用于太阳能、光伏发电等相 关领域。
【附图说明】
[0008] 图1为DC-DC升压器的使用状态图。
[0009] 图2为本实用新型的电路图。
[0010] 图3为模式1的等效电路图。
[0011] 图4为模式2的等效电路图。
[0012] 图5为本实用新型一实施例的具体电路图。
【具体实施方式】
[0013] 下面详细结合附图描述本实用新型的工作原理。
[0014] 一种DC-DC升压器，包括电压输入端和电压输出端，其特征在于电压输入端的正 极通过电感与电子开关的一端连接，所述电子开关的一端与二级管的正极连接，所述二极 管的负极与电容的一端连接，电容的另一端与电子开关的另一端以及电压输入端的负极连 接，所述电容与一电阻并联连接，所述电阻的两端分别与电压输出端连接，所述电子开关的 控制端与控制单元连接，所述控制单元输出PWM信号。
[0015] 平均输出电压由电子开关的通断时间决定。在固定的开关频率下，调节通断时间 的方法称为脉冲宽度调制。占空比k被定义为导通时间与开关周期之比，不同的开关周期使 升压器工作在连续导通模式或非连续导通模式。
[0016] 在连续导通模式中，细分为两种模式。模式1开始于电子开关SW闭合时，如图3所 示，上升的输入电流流入电感L和开关SW，在这种模式中，能量被储存在电感中，模式2开始 于电子开关断开，通过开关的电流将流向电感L，二极管D，输出电感C和负载R，如图4所示。 电感电流直到下个周期开关导通才开始下降。为使DC-DC升压器工作在连续导通模式，电 感电流IL不为零，可计算电感L
[0018]式中，Lmin是最小电感值;k是占空比;R是输出电阻;f是SW的开关频率。
[0019] DC-DC升压器工作在连续导通模式，为使波动的输入电压逐步提升为更高的24 V 的恒定输出电压。由于寄生效应的存在，占空比在〇~0.75之间。为得到恒定的输出电压，采 用电压反馈控制系统。该控制系统中，测量得到的输出电压与参考电压相比较，差值用来生 成脉冲宽度调制信号。输出电压的任何变动都会引起PWM信号的占空比的变化。
[0020] 电子开关的选择
[0021] 电子开关SW的选择依据电压与电流额定值，其值应高于最大输入电压值和电流 值。根据本实用新型的优选实施例，该电子开关的额定功率为1〇〇 W，输入电压范围时6~23 V。
[0022]电感的选择
[0023]升压器工作在连续时间模式的最小电感值，因此选择的电感值应高于计算值。推 荐使用铁氧体磁芯或等同的的电感器。
[0024]二极管的选择
[0025]二极管反向电压额定值是选择时首要考虑的目标。其他需要考虑的因素诸如，防 止二极管进入截止状态的能力和具有足够大的峰值及合适的平均电流，快速开关特性，低 反向恢复电流，低正向电压降等。
[0026] 电容的选择
[0027]计算的纹波电压的最小电容值，选取电容的大小应高于计算值。另一个重要考虑 因素是等效电阻。因为低电容可得到更好的性能。
[0028]根据本实用新型的优选实施例，所述控制单元为升压芯片MC34063,所述电子开关 为场效应管IRFR3709。
[0029]根据本实用新型的优选实施例，所述升压芯片U1的开关管发射极端Switch Col lector与场效应管Q1的栅极连接，所述升压芯片U1的开关管集电极端Switch Emitter 与场效应管Q1的漏极连接，场效应管Q1的源极接地，所述升压芯片U1的开关管集电极端 Switch Emitter还通过第二电阻接地，所述升压芯片的定时电容端Timing Capacitor与第 四电容器C4的一端连接，第四电容器C4的另一端接地，所述升压芯片U1的驱动管集电极端 Driver Col lector与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与检测电阻Rsc的第一 端连接，检测电阻Rsc的第二端接输入电压Vin，检测电阻Rsc的第一端还与电感L1的一端连 接，电感L1的另一端与升压芯片U1的开关管集电极端Switch Emitter连接，所述电感L1的 另一端还通过二极管D与电源输出端Vout连接，所述升压芯片U1的电流检测端Sense与检测 电阻Rsc的第一端连接，输入电压与升压芯片U1的电压端Vcc连接，升压芯片U1的电压端通 过第一电容C1接地，所述升压芯片U1的比较器反向输入端Comparator Inverting Input与 第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端接地，所述升压芯片U1的比较器反向输入端 Comparator Inverting Input与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端接电压输出 端Vout，所述电源输出端Vout通过第二电容C2接地。
[0030]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能 认定本实用新型具体实施只局限于上述这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当 视为属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种DC-DC升压器，包括电压输入端和电压输出端，其特征在于电压输入端的正极 通过电感与电子开关的一端连接，所述电子开关的一端与二极管的正极连接，所述二极管 的负极与电容的一端连接，电容的另一端与电子开关的另一端以及电压输入端的负极连 接，所述电容与一电阻并联连接，所述电阻的两端分别与电压输出端连接。2. 如权利要求1所述的DC-DC升压器，其特征在于所述电子开关为场效应管IRFR3709。3. 如权利要求2所述的DC-DC升压器，其特征在于所述升压芯片的开关管发射极端与 场效应管的栅极连接，所述升压芯片的开关管集电极端与场效应管的漏极连接，场效应管 的源极接地，所述升压芯片的定时电容端与第四电容器的一端连接，第四电容器的另一端 接地，所述升压芯片的驱动管集电极与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端与检测电 阻的第一端连接，检测电阻的第二端接输入电压，检测电阻的第一端还与电感的一端连接， 电感的另一端与升压芯片的开关管集电极端连接，所述电感的另一端还与电源输出端连 接，所述升压芯片的电流检测端与检测电阻的第一端连接，输入电压与升压芯片的电压端 连接，升压芯片的电压端通过第一电容接地，所述升压芯片的比较器反向输入端与第三电 阻的一端连接，第三电阻的另一端接地，所述升压芯片的比较器反向输入端与第四电阻的 一端连接，第四电阻的另一端接电压输出端，所述电源输出端通过第二电容接地。
【文档编号】H02M3/156GK205725454SQ201620315593
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】赖真华, 周林海, 卢林康
【申请人】东大检测（上海）有限公司
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