稳定升压电源装置及其控制方法与流程

本发明涉及电源领域，具体涉及一种稳定升压电源装置及其控制方法。

背景技术：

1、传统boost电路(即升压电路)的拓扑结构如图1～图3所示，其主要器件包括mos管、电感、二极管各一颗(即图1～图3中的mos管q1、电感l1和二极管d1)，电容若干(即图1～图3中的电容c1和电容c2)。在mos管q1导通时，电流流向如图2中的箭头a1所示，电感l1开始充电转换为磁能，此时二极管d1反向截止，电源vin无法向输出端负载供电，输出端负载的能量仅由电容c2中所储存的电能提供(如图2中的箭头a2所示)。在mos管q1关断时，电流流向如图3中的箭头b1所示，电感l1释放能量，此时电感l1就像一个电池和电源vin串联，共同为输出端负载供电，同时为电容c2充电(如图3中的箭头b2所示)，电容c2在充电过程中也向负载供电(如图3中的箭头b3所示)。

2、因此，在传统升压电路中，只能在mos管导通期间由电源向负载供电，而无法在所有时间内均由电源向负载供电，同时输出端的电压(即图1～图3中的vout)存在不相等的情况。因而该形式的升压电路，存在电源效率低下、输出电压不稳定的问题。

3、因此亟需一种新的升压电源方案，能实现更高的电源效率，并能保证输出电压稳定。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种稳定升压电源装置及其控制方法，以解决采用现有升压电路技术中电源效率低下、输出电压不稳定的问题。

2、本发明提供了一种稳定升压电源装置，所述装置包括：

3、变压器原边电路，所述变压器原边电路的输入端与外部的电源电连接，用于接入电源电压；

4、变压器副边电路，所述变压器副边电路的输出端与外部的负载电连接，用于向所述负载输出电压；

5、第一二极管电路，所述第一二极管电路的输入端与所述变压器原边电路的输出端耦合连接，所述第一二极管电路的输出端通过所述变压器副边电路与外部的负载电连接；用于在导通时，将所述变压器原边电路输出的电压通过所述变压器副边电路传输至所述负载；

6、第二二极管电路，所述第二二极管电路的输入端与所述变压器原边电路的输出端的负极电连接，所述第二二极管电路的输出端通过所述变压器副边电路与外部的负载电连接；用于在导通时，将所述变压器原边电路输出的电压通过所述变压器副边电路传输至所述负载；

7、开关管控制电路和开关管，所述开关管控制电路的输出端与所述开关管的输入端电连接，所述开关管的输出端与所述变压器原边电路的输出端的负极和所述第二二极管电路的输入端均电连接；

8、所述开关管控制电路用于向所述开关管提供控制信号，以控制开关管的导通与关断；

9、所述开关管用于在导通时，控制所述第一二极管电路导通；还用于在关断时，控制所述第二二极管电路导通。

10、可选地，所述变压器原边电路包括初级绕组、第一有极性电容c1和第一电容c2；

11、所述初级绕组的同名端和非同名端均与第一二极管电路的输入端耦合连接；

12、所述初级绕组的同名端与外部的电源电连接，所述第一有极性电容c1的正极和所述第一电容c2的第一端均连接在所述初级绕组的同名端与外部的电源之间的公共连接端上，所述第一有极性电容c1的负极和所述第一电容c2的第二端均接地；

13、所述初级绕组的非同名端与所述开关管的输出端和所述第二二极管电路的输入端均电连接；

14、所述初级绕组用于在所述第一二极管电路导通时，通过所述第一二极管电路向所述负载输出电压；还用于在所述第二二极管电路导通时，通过所述第二二极管电路向所述负载输出电压。

15、可选地，所述第一二极管电路包括次级绕组和第一二极管d1；

16、所述次级绕组的同名端与所述初级绕组的同名端耦合连接，所述次级绕组的非同名端与所述初级绕组的非同名端耦合连接，所述次级绕组的非同名端还接地；

17、所述次级绕组的同名端还通过所述第一二极管d1与所述变压器副边电路的输入端电连接；

18、所述次级绕组用于在所述第一二极管d1正向导通时，经由所述变压器副边电路输出所述初级绕组传输的电压。

19、可选地，所述变压器副边电路包括第二有极性电容c6和第二电容c3；

20、所述第二有极性电容c6的正极和所述第二电容c3的第一端均与所述负载电连接，所述第二有极性电容c6的负极和所述第二电容c3的第二端均接地；所述第一二极管d1的负极和所述第二二极管电路的输出端均连接在所述第二有极性电容c6的正极与所述负载之间的公共连接端上。

21、可选地，所述第二二极管电路包括第二二极管d2；

22、所述第二二极管d2的正极与所述初级绕组的非同名端电连接，所述第二二极管d2的负极连接在所述第二有极性电容c6的正极与所述负载之间的公共连接端上；

23、所述第二二极管d2用于在自身正向导通时，经由所述变压器副边电路输出所述初级绕组传输的电压。

24、可选地，所述开关管具体为mos管q1；

25、所述开关管控制电路包括单片机、驱动芯片u1和第一电阻r2；

26、所述驱动芯片u1的信号输入引脚in与所述单片机的pwm信号输出引脚电连接，所述驱动芯片u1的正极电源引脚vcc与电路供电端电连接，所述驱动芯片u1的负极电源引脚vee接地；所述驱动芯片u1的源端输出引脚source和漏端输出引脚sink连接在一起，并通过所述第一电阻r2与所述mos管q1的栅极电连接；

27、所述mos管q1的源极接地，所述mos管q1的漏极与所述变压器原边电路的输出端的负极和所述第二二极管电路的输入端均电连接；

28、所述驱动芯片u1用于接收所述单片机的pwm信号输出引脚输出的pwm调制信号，根据所述pwm调制信号驱动所述mos管q1，控制所述mos管q1的占空比，以控制所述mos管q1的导通与关断。

29、可选地，所述装置还包括：

30、电压采样电路，所述电压采样电路的输入端与所述变压器副边电路的输出端电连接，所述电压采样电路的输出端与所述开关管控制电路的第一信号输入端电连接；

31、所述电压采样电路，用于采集所述变压器副边电路向所述负载传输的负载电压，根据所述负载电压调节所述开关管控制电路向所述开关管传输的所述控制信号，以控制所述负载电压稳定在目标电压上。

32、可选地，所述电压采样电路包括第三电容c4、第二电阻r1、第三电阻r3和第四电阻r6；

33、所述第二电阻r1的第一端与所述变压器副边电路的输出端电连接，所述第二电阻r1的第二端通过所述第四电阻r6接地；所述第三电阻r3的第一端连接在所述第二电阻r1的第二端与所述第四电阻r6之间的公共连接端上，所述第三电阻r3的第二端与所述开关管控制电路的第一信号输入端电连接；所述第三电容c4的第一端连接在所述第三电阻r3的第二端与所述开关管控制电路的第一信号输入端之间的公共连接端上，所述第三电容c4的第二端接地。

34、可选地，所述装置还包括：

35、电流采样电路，所述电流采样电路的输入端与所述开关管的输出端电连接，所述电流采样电路的输出端与所述开关管控制电路的第二信号输入端电连接；

36、所述电流采样电路，用于采集经过所述开关管的开关电流，根据所述开关电流调节所述开关管控制电路向所述开关管传输的所述控制信号，以保护所述装置。

37、可选地，所述电流采样电路包括第四电容c5、第五电阻r4和第六电阻r5；

38、所述第六电阻r5的第一端与所述开关管的输出端电连接，所述第六电阻r5的第二端接地；所述第五电阻r4的第一端连接在所述第六电阻r5的第一端与所述开关管的输出端之间的公共连接端上，所述第五电阻r4的第二端与所述开关管控制电路的第二信号输入端电连接；所述第四电容c5的第一端连接在所述第五电阻r4的第二端与所述开关管控制电路的第二信号输入端之间的公共连接端上，所述第四电容c5的第二端接地。

39、此外，本发明还提供一种稳定升压电源装置的控制方法，采用前述的稳压升压电源装置向外部的负载稳定输出电压，所述稳压升压电源装置包括变压器原边电路、变压器副边电路、第一二极管电路、第二二极管电路、开关管控制电路和开关管；所述变压器原边电路的输入端与外部的电源电连接，所述变压器副边电路的输出端与外部的负载电连接，所述第一二极管电路的输入端与所述变压器原边电路的输出端耦合连接，所述第一二极管电路的输出端通过所述变压器副边电路与外部的负载电连接；所述第二二极管电路的输入端与所述变压器原边电路的输出端的负极电连接，所述第二二极管电路的输出端通过所述变压器副边电路与外部的负载电连接；所述开关管控制电路的输出端与所述开关管的输入端电连接，所述开关管的输出端与所述变压器原边电路的输出端的负极和所述第二二极管电路的输入端均电连接；

40、所述控制方法包括：

41、所述变压器原边电路接入电源电压；

42、所述开关管控制电路向所述开关管提供控制信号，以控制开关管的导通与关断；

43、所述开关管在导通时，控制所述第一二极管电路导通，将所述变压器原边电路输出的电压通过所述变压器副边电路传输至所述负载；所述开关管在关断时，控制所述第二二极管电路导通，将所述变压器原边电路输出的电压通过所述变压器副边电路传输至所述负载。

44、本发明的有益效果：通过开关管控制电路向开关管输出控制信号，控制开关管的导通与关断，在开关管的导通期间，控制第一二极管电路导通，并经由变压器副边电路向负载输出变压器原边电路接入的电源电压，实现了在开关管导通期间由电源向负载的供电；而在开关管的关断期间，控制第二二极管电路导通，并经由变压器副边电路负载输出变压器原边电路接入的电源电压，实现了在开关管关断期间也由电源向负载的供电；本发明的稳定升压电源装置及其控制方法，能确保在开关管导通与关断的整个期间内均接入电源电压，并向外部的负载供电，实现了更高的电源效率；同时，由于开关管导通与关断的整个期间内均接入了电源电压，能更好地稳定传输至负载的电压，使得输出电压更加稳定。

技术特征：

1.一种稳定升压电源装置，其特征在于，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的稳定升压电源装置，其特征在于，所述变压器原边电路包括初级绕组、第一有极性电容c1和第一电容c2；

3.根据权利要求2所述的稳定升压电源装置，其特征在于，所述第一二极管电路包括次级绕组和第一二极管d1；

4.根据权利要求3所述的稳定升压电源装置，其特征在于，所述变压器副边电路包括第二有极性电容c6和第二电容c3；

5.根据权利要求4所述的稳定升压电源装置，其特征在于，所述第二二极管电路包括第二二极管d2；

6.根据权利要求1所述的稳定升压电源装置，其特征在于，所述开关管具体为mos管q1；

7.根据权利要求1所述的稳定升压电源装置，其特征在于，所述装置还包括：

8.根据权利要求7所述的稳定升压电源装置，其特征在于，所述电压采样电路包括第三电容c4、第二电阻r1、第三电阻r3和第四电阻r6；

9.根据权利要求1所述的稳定升压电源装置，其特征在于，所述装置还包括：

10.根据权利要求9所述的稳定升压电源装置，其特征在于，所述电流采样电路包括第四电容c5、第五电阻r4和第六电阻r5；

11.一种稳定升压电源装置的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1至10任一项所述的稳压升压电源装置向外部的负载稳定输出电压，所述稳压升压电源装置包括变压器原边电路、变压器副边电路、第一二极管电路、第二二极管电路、开关管控制电路和开关管；所述变压器原边电路的输入端与外部的电源电连接，所述变压器副边电路的输出端与外部的负载电连接，所述第一二极管电路的输入端与所述变压器原边电路的输出端耦合连接，所述第一二极管电路的输出端通过所述变压器副边电路与外部的负载电连接；所述第二二极管电路的输入端与所述变压器原边电路的输出端的负极电连接，所述第二二极管电路的输出端通过所述变压器副边电路与外部的负载电连接；所述开关管控制电路的输出端与所述开关管的输入端电连接，所述开关管的输出端与所述变压器原边电路的输出端的负极和所述第二二极管电路的输入端均电连接；

技术总结
本发明公开了一种稳定升压电源装置及其控制方法，装置包括变压器原边电路、变压器副边电路、第一二极管电路、第二二极管电路、开关管控制电路和开关管；变压器原边电路接入电源电压；开关管控制电路向开关管提供控制信号，以控制开关管的导通与关断；开关管在导通时，控制第一二极管电路导通，将变压器原边电路输出的电压通过变压器副边电路传输至负载；开关管在关断时，控制第二二极管电路导通，将变压器原边电路输出的电压通过变压器副边电路传输至负载。本发明能确保在开关管导通与关断的整个期间内均接入电源电压，并向外部的负载供电，实现了更高的电源效率；能更好地稳定传输至负载的电压，使得输出电压更加稳定。

技术研发人员：周荣,吴金炳,王庆伟
受保护的技术使用者：苏州路之遥科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5