一种以低压驱动控制的节能型升压电路制造技术

一种以低压驱动控制的节能型升压电路，包含：第一MOS管Q1的栅极输入外部信号，第一MOS管Q1的漏极与第一电阻R1的一端和第二MOS管Q2的栅极相连接，第一电阻R1的另一端与电源电压VCC、第二MOS管Q2的源极和电感L1的一端相连，第二MOS管Q2的漏极与第二电阻R2和第三MOS管Q3的栅极相连，电感L1的另一端与第三MOS管Q3的漏极、限流电阻R3的一端和整流二极管D1的正极相连，限流电阻R3的另一端与第三MOS管Q3的漏极串联，整流二极管D1的负极与电容C1相连，第三MOS管Q3的源极与电容C1的另一端相连，第一MOS管Q1的源极、第二电阻R2的一端、第三MOS管Q3的源极和电容C1的一端均与地相连。本实用新型专利技术降低了开启电压和整体功耗。新型降低了开启电压和整体功耗。新型降低了开启电压和整体功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种以低压驱动控制的节能型升压电路


[0001]本技术涉及电力电子
，尤其涉及一种以低压驱动控制的节能型升压电路。

技术介绍

[0002]斩波升压电路可以将较低的电压转换成较高的直流电压输出。常见的控制升压方式为使用电子开关控制电感回路进行振荡，产生高压，再进行整流、滤波输出。近年来，电子开关也朝着高频、高耐压和高效能的方向发展，为高能耗比、小体积的斩波升压电路的设计提供了更多的可能。斩波升压电路中主要使用的电子开关元器件主要有三极管、MOS管或集成驱动芯片等。传统方案中若开关元件选择晶体三极管，可以满足部分使用场景，其具有封装小、耐压高的特点，但是三极管作为一种电流型可控元件用作开关时，只有工作在饱和态才能有良好的导通性，通常三极管的导通驱动电流在1mA以上，导通时控制电流较大、驱动功耗较高。
[0003]若开关元器件选择集成驱动芯片，虽然同样可以达到控制的目的，开关速度快、耐压高，但是其价格较高，增加了物料成本，一般体积也较大，使得设计过程中，PCB布板空间主动性下降。
[0004]若开关元件选择MOS管，其作为一种电压型可控元件在升压控制中只需控制栅极电平，因此控制电流极小，在开启能耗上的性能表现优秀。但在使用MOS管控制升压电路进行工作时需要MOS管能抗住电感振荡产生的高压，因此需要较高的耐压能力；而一般耐压较高的MOS管，其开启电压也较高；这些使得其在低压控制使用场景中存在一定的限制，例如导通状态不好，影响电感振荡电流以及升压速度、大小。
[0005]然而在低压电子控制系统中低功耗将成为未来电子系统的发展趋势。常见的低功耗的电子控制系统中正压较低，比如3.3V甚至更低，因此，综上所述，选择MOS管更适合低功耗场景，但是在低压PWM信号驱动下的高耐压MOS管导通不良好，从而影响电感回路的电流，无法完成目标升压等。
[0006]因此，如何在较低功耗驱动的情况下，实现斩波升压的PWM信号转换成电平信号的电压值的同时满足升压需求成为了现在斩波升压电路亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0007]本技术的目的在于提供一种以低压驱动控制的节能型升压电路，解决了现有技术中电子开关升压电路中开启电压和整体功耗高的问题。
[0008]为了达到上述目的，本技术提供一种以低压驱动控制的节能型升压电路，其输入外部脉冲宽度调制信号PWM
in
，输出升高后的电压U
OC
，所述节能型升压电路包含：
[0009]第一MOS管Q1的栅极输入外部信号PWM
in
，第一MOS管Q1的漏极与第一电阻R1的一端和第二MOS管Q2的栅极相连接，第一电阻R1的另一端与电源电压VCC、第二MOS管Q2的源极和电感L1的一端相连，第二MOS管Q2的漏极与第二电阻R2和第三MOS管Q3的栅极相连，电感L1
的另一端与第三MOS管Q3的漏极、限流电阻R3的一端和整流二极管D1的正极相连，限流电阻R3的另一端与第三MOS管Q3的漏极串联，整流二极管D1的负极与电容C1相连，第三MOS管Q3的源极与电容C1的另一端相连，第一MOS管Q1的源极、第二电阻R2的一端、第三MOS管Q3的源极和电容C1的一端均与地相连。
[0010]所述第一MOS管Q1为低耐压低开启电压N沟道MOS管；所述第二MOS管Q2为低耐压低开启电压P沟道MOS管；所述第三MOS管Q3为高耐压高开启电压N沟道MOS管。
[0011]所述整流二极管D1采用快速恢复二极管。
[0012]所述电容C1采用高耐压储能电容且耐压值大于目标输出电压。
[0013]所述限流电阻R3选用阻值0～100Ω的功率电阻。
[0014]所述外部脉冲宽度调制信号PWM
in
信号高电平大于等于第一MOS管Q1的开启电压，且小于电源电压VCC。
[0015]本技术降低了开启电压和整体功耗，适用于类似电子打火、高压电击这类需要短时间快速升压、低功耗的应用场景。
附图说明
[0016]图1是本技术提供的一种以低压驱动控制的节能型升压电路的电路图。
具体实施方式
[0017]以下根据图1具体说明本技术的较佳实施例。
[0018]如图1所示，本技术提供一种以低压驱动控制的节能型升压电路，其输入外部脉冲宽度调制信号PWM
in
，输出升高后的电压U
OC
，所述节能型升压电路包含：第一MOS管Q1的栅极输入外部信号PWM
in
，第一MOS管Q1的漏极与第一电阻R1的一端和第二MOS管Q2的栅极相连接，第一电阻R1的另一端与电源电压VCC、第二MOS管Q2的源极和电感L1的一端相连，第二MOS管Q2的漏极与第二电阻R2和第三MOS管Q3的栅极相连，电感L1的另一端与第三MOS管Q3的漏极、限流电阻R3的一端和整流二极管D1的正极相连，限流电阻R3的另一端与第三MOS管Q3的漏极串联，整流二极管D1的负极与电容C1相连，第三MOS管Q3的源极与电容C1的另一端相连，第一MOS管Q1的源极、第二电阻R2的一端、第三MOS管Q3的源极和电容C1的一端均与地相连。
[0019]其中，第一MOS管Q1为低耐压低开启电压N沟道MOS管；第二MOS管Q2为低耐压低开启电压P沟道MOS管；第三MOS管Q3为高耐压高开启电压N沟道MOS管。
[0020]本技术采用PMOS管和NMOS管组合使用来达到控制关断和升压时降低功耗的作用，关于MOS管的选择主要从以下几点考虑：
[0021]1、本技术不采用三极管的主要原因是耐高压的三极管的体积虽然和同等级的MOS管类似，但是三极管作为电子开关在导通时需要至少1mA以上的电流才能到达较好的饱和状态，而MOS管为电压驱动元件控制过程中消耗的能量较小，在如图1所示的电路中，第一电阻R1和第二电阻R2所在支路的导通电流的总和，甚至不到使用三极管的开启导通电流的1/5，导通时消耗的电流较小、驱动功耗较低，电路整体较为节能。
[0022]2、大功率的MOS管为了更好的散热，会采用较大封装，不适合在小型集成电路中使用，本技术选择中小型封装MOS管，如SOT23甚至更小，可在满足设计需求的前提下控制
体积、满足承载电流以及能抗住电感振荡产生的高压。
[0023]3、为了能够使用低压控制信号来良好的控制电路，所以使用多级MOS管联合工作，由输入信号控制第一级MOS管的导通，再由第一级导通的斩波升压电源电压VCC来控制第二级的MOS管导通，进而完成低压PWM到高电平驱动的电平转换的要求。
[0024]所述整流二极管D1采用快速恢复二极管，以确保反向恢复时间短，对电路进行整流的同时避免产生的高压被结电容吸收，在系统高速开关时仍能很好的达到升压效果。
[0025]所述电容C1采用高耐压储能电容且耐压值大于目标输出电压Uoc。
[0026]整流二极管D1二极管主要起整流作用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以低压驱动控制的节能型升压电路，其输入外部脉冲宽度调制信号PWM
in
，输出升高后的电压U
OC
，其特征在于，所述节能型升压电路包含：第一MOS管Q1的栅极输入外部信号PWM
in
，第一MOS管Q1的漏极与第一电阻R1的一端和第二MOS管Q2的栅极相连接，第一电阻R1的另一端与电源电压VCC、第二MOS管Q2的源极和电感L1的一端相连，第二MOS管Q2的漏极与第二电阻R2和第三MOS管Q3的栅极相连，电感L1的另一端与第三MOS管Q3的漏极、限流电阻R3的一端和整流二极管D1的正极相连，限流电阻R3的另一端与第三MOS管Q3的漏极串联，整流二极管D1的负极与电容C1相连，第三MOS管Q3的源极与电容C1的另一端相连，第一MOS管Q1的源极、第二电阻R2的一端、第三MOS管Q3的源极和电容C1的一端均与地相连。...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐燕舞，张晓阳，
申请(专利权)人：河南莱荣电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：