一種升降壓型驅(qū)動電路的控制電路及控制方法
【專利摘要】一種升降壓型驅(qū)動電路，包括提供輸入電壓的輸入電壓源；與輸入電壓源耦接的能量傳輸單元，為負載電路提供電力；與能量傳輸單元耦接的開關(guān)電路；為能量傳輸單元提供續(xù)流的續(xù)流二極管和輸出電容；其特征在于，所述升降壓型驅(qū)動電路還包括一控制電路，用于控制與能量傳輸單元和輸入電壓源耦接的開關(guān)電路，從而控制流經(jīng)負載電路的電力。
【專利說明】一種升降壓型驅(qū)動電路的控制電路及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及驅(qū)動電路領(lǐng)域，尤其涉及一種升降壓型驅(qū)動電路的控制電路及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]常用的驅(qū)動電路包括恒壓型驅(qū)動電路，以及恒流型驅(qū)動電路。恒壓型驅(qū)動電路的目的是提供一個不隨輸入電源電壓和輸出負載電流變化的恒定電壓給負載電路；恒流型驅(qū)動電路的目的是提供一個不隨輸入電源電壓和輸出負載電壓變化的恒定電流給負載電路。常用的驅(qū)動電路根據(jù)輸入電壓源的電壓以及輸出負載的電壓的不同情況，可以采用升壓型(Boost)電路結(jié)構(gòu)、降壓型(Buck)電路結(jié)構(gòu)、升降壓型(Buck-boost)電路結(jié)構(gòu)。升壓型電路結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于，在整個負載電壓的范圍內(nèi)，輸出負載電壓都高于輸入電源電壓的情況；降壓型電路結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于，在整個負載電壓的范圍內(nèi)，輸出負載電壓都低于輸入電源電壓的情況；升降壓型電路結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于，在整個負載電壓的范圍內(nèi)，輸出負載電壓既可以低于輸入電源電壓，也可以高于輸入電源電壓的情況。所以，升降壓型電路結(jié)構(gòu)相比起升壓型電路結(jié)構(gòu)和降壓型電路結(jié)構(gòu)具有更廣泛的應(yīng)用范圍。但是由于升降壓型電路結(jié)構(gòu)的控制電路比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的升降壓型電路難以滿足負載電路對其輸出電壓精度或是輸出電流精度的要求，所以在實際工程電路中，升降壓型電路結(jié)構(gòu)并沒有得到較為廣泛的使用。
[0003]總結(jié)現(xiàn)有升降壓驅(qū)動電路的缺點是:驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出電流精度或是輸出電壓精度難以滿足應(yīng)用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有升降壓型驅(qū)動電路的缺點，本發(fā)明提出一種升降壓型驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)和控制電路，采用該方案的驅(qū)動電路的輸出電壓或是輸出電流可以得到較為精確的控制。依據(jù)本發(fā)明一實施例的一種 升降壓型驅(qū)動電路，包括提供輸入電壓的輸入電壓源；與輸入電壓源耦接的能量傳輸單元，為負載電路提供電力；與能量傳輸單元耦接的開關(guān)電路?’為能量傳輸單元提供續(xù)流的續(xù)流二極管和輸出電容；其特征在于，所述升降壓型驅(qū)動電路還包括一控制電路，用于控制與能量傳輸單元和輸入電壓源耦接的開關(guān)電路，從而控制流經(jīng)負載電路的電力。
[0005]優(yōu)選地，所述升降壓型驅(qū)動電路的控制電路包括:電流檢測電路，用于在所述開關(guān)電路接通和斷開時，均提供指示流經(jīng)所述開關(guān)電路的電流，并輸出電流檢測信號；取樣電路，與所述負載電路串聯(lián)耦接，并輸出與負載電路上電流相關(guān)的取樣信號；開關(guān)斷開控制電路，與所述電流檢測信號、取樣信號和第一參考電壓耦接，并輸出一復(fù)位信號；零電流檢測電路，檢測能量傳輸單元的零電流時刻點，并輸出一置位信號；脈沖寬度調(diào)制電路，與所述置位信號和復(fù)位信號耦接，并輸出一脈沖寬度調(diào)制信號控制開關(guān)電路接通和斷開，以維持負載電路上的電流恒定為設(shè)定的目標值；其中，升降壓型驅(qū)動電路的參考地和控制電路的參考地不是同一個參考地。[0006]優(yōu)選地，所述升降壓型驅(qū)動電路的控制電路包括:電流檢測電路，用于在所述開關(guān)電路接通和斷開時，均提供指示流經(jīng)所述開關(guān)電路的電流，并輸出電流檢測信號；取樣電路，與所述負載電路并聯(lián)耦接，并輸出與負載電路上電壓相關(guān)的取樣信號；開關(guān)斷開控制電路，與所述電流檢測信號、取樣信號和第一參考電壓耦接，并輸出一復(fù)位信號；零電流檢測電路，檢測能量傳輸單元的零電流時刻點，并輸出一置位信號；脈沖寬度調(diào)制電路，與所述置位信號和復(fù)位信號耦接，并輸出一脈沖寬度調(diào)制信號控制開關(guān)電路接通和斷開，以維持負載電路上的電壓恒定為設(shè)定的目標值；其中，升降壓型驅(qū)動電路的參考地和控制電路的參考地不是同一個參考地。
[0007]優(yōu)選地，所述升降壓型驅(qū)動電路的輸入電壓源提供的輸入電壓包括:交流-直流轉(zhuǎn)換器輸出的直流電壓、直流-直流轉(zhuǎn)換器輸出的直流電壓、或是交流電壓直接經(jīng)過整流橋以后的直流電壓。
[0008]優(yōu)選地，所述升降壓型驅(qū)動電路的開關(guān)電路的開關(guān)由場效應(yīng)晶體管(FET)或是雙極型晶體管(BJT)組成。
[0009]優(yōu)選地，所述升降壓型驅(qū)動電路的能量傳輸單元為一電感或一變壓器。
[0010]優(yōu)選地，所述升降壓型驅(qū)動電路的開關(guān)電路第一端與輸入電壓源耦接，第二端與電流檢測電路耦接，第三端與控制電路輸出的脈沖寬度調(diào)制信號耦接；電流檢測電路的另一端與能量傳輸單元、輸出電容、取樣電路的公共結(jié)點耦接；所述公共結(jié)點也為控制電路的參考地；能量傳輸單元的另一端與續(xù)流二極管耦接，能量傳輸單元與續(xù)流二極管的公共結(jié)點為所述升降壓型驅(qū)動電路的參考地；續(xù)流二極管的另一端與輸出電容、負載電路的公共端耦接；負載電路的另一端與取樣電路耦接。
[0011]優(yōu)選地，所述升降壓型驅(qū)動電路的開關(guān)電路第一端與輸入電壓源耦接，第二端與電流檢測電路耦接，第三端與控制電路輸出的脈沖寬度調(diào)制信號耦接；電流檢測電路的另一端與能量傳輸單元、輸出電容、取樣電路、負載電路的公共結(jié)點耦接；所述公共結(jié)點也為控制電路的參考地；能量傳輸單元的另一端與續(xù)流二極管耦接，能量傳輸單元與續(xù)流二極管的公共結(jié)點為所述升降壓型驅(qū)動電路的參考地；續(xù)流二極管的另一端與輸出電容、負載電路、取樣電路的公共端耦接。
[0012]優(yōu)選地，所述控制電路的參考地為能量傳輸單元和電流檢測電路的公共結(jié)點，或是電流檢測電路與開關(guān)電路的公共結(jié)點。
[0013]優(yōu)選地，所述控制電路的電流檢測電路串聯(lián)稱接在開關(guān)電路的電流通路上，其一端與開關(guān)電路耦接，另一端與能量傳輸單元耦接，包括，
一電流檢測電阻，流過開關(guān)電路的電流流過所述電阻，并在所述電流檢測電阻上輸出指示開關(guān)電路瞬時電流的電流檢測信號。
[0014]優(yōu)選地，所述控制電路的取樣電路與負載電路串聯(lián)耦接，包括
第一取樣電阻，流過負載電路的負載電流流過所述第一取樣電阻，并且在所述第一取樣電阻上輸出指示負載電路瞬時電流和平均電流的取樣信號。
[0015]優(yōu)選地，所述控制電路的取樣電路與負載電路并聯(lián)耦接，包括
第二取樣電阻和第三取樣電阻，第二取樣電阻和第三取樣電阻比例取樣負載電路上的負載電壓，并且在第二取樣電阻和第三取樣電阻的公共結(jié)點上，輸出指示負載電路瞬時電壓和平均電壓的取樣信號。[0016]優(yōu)選地，所述控制電路的開關(guān)斷開控制電路包括，
平均值電路，與所述取樣信號和第一參考電壓耦接，并輸出平均值信號；
比較電路，與所述電流檢測信號和平均值信號耦接，并輸出復(fù)位信號。
[0017]優(yōu)選地，所述開關(guān)斷開控制電路的平均值電路包括誤差放大器，和其輸出端的誤差積分電容，所述誤差放大器的同相輸入端與第一參考電壓耦接，反相輸入端與所述取樣信號耦接，其輸出為平均值信號；誤差積分電容一端與誤差放大器的輸出端耦接，另一端與控制電路的參考地耦接。
[0018]優(yōu)選地，所述開關(guān)斷開控制電路的比較電路包括第一比較器，其同相輸入端與電流檢測電路輸出的電流檢測信號耦接，反相輸入端與所述平均值信號耦接，輸出端輸出復(fù)位信號，當(dāng)所述電流檢測信號大于等于平均值信號時，復(fù)位信號為邏輯高電平，反之，為邏輯低電平。
[0019]優(yōu)選地，所述控制電路的開關(guān)斷開控制電路包括，
平均值電路，與所述取樣信號和第一參考電壓耦接，并輸出平均值信號；
鋸齒波產(chǎn)生電路，輸出一固定頻率的鋸齒波信號；
比較電路，與所述鋸齒波信號和平均值信號耦接，并輸出一預(yù)復(fù)位信號；
過流保護電路，與所述電流檢測信號和第二參考電壓耦接，并輸出一過流保護信號； 一或門，與所述預(yù)復(fù)位信號和過流保護信號耦接，并輸出一復(fù)位信號。
[0020]優(yōu)選地，所述開關(guān)斷開控制電路的平均值電路包括誤差放大器，和其輸出端的誤差積分電容，所述誤差放大器的同相輸入端與第一參考電壓耦接，反相輸入端與所述取樣信號耦接，其輸出為平均值信號；誤差積分電容一端與誤差放大器的輸出端耦接，另一端與控制電路的參考地耦接。
[0021]優(yōu)選地，所述開關(guān)斷開控制電路的比較電路包括第一比較器，其同相輸入端與鋸齒波產(chǎn)生電路輸出鋸齒波信號耦接，反相輸入端與所述平均值信號耦接，輸出端輸出預(yù)復(fù)位信號，當(dāng)所述鋸齒波信號大于等于平均值信號時，預(yù)復(fù)位信號為邏輯高電平，反之，為邏輯低電平。
[0022]優(yōu)選地，所述開關(guān)斷開控制電路的過流保護電路包括第二比較器，其同相輸入端與電流檢測電路輸出的電流檢測信號耦接，反相輸入端與第二參考電壓耦接，輸出端輸出一過流保護信號；當(dāng)所述電流檢測信號大于等于第二參考電壓時，過流保護信號為邏輯高電平，反之，為邏輯低電平。
[0023]優(yōu)選地，所述控制電路的零電流檢測電路可以通過電感與電流檢測電路的公共結(jié)點，或是開關(guān)電路與電流檢測電路的公共結(jié)點的LC振蕩，檢測電感電流為零的時刻點。
[0024]優(yōu)選地，所述控制電路的零電流檢測電路可以通過變壓器主級繞組與電流檢測電路的公共結(jié)點，或是通過變壓器輔助繞組一端的LC振蕩，檢測變壓器電流為零的時刻點。
[0025]優(yōu)選地，所述控制電路的零電流檢測電路可以通過開關(guān)電路的場效應(yīng)管開關(guān)(FET)的Cgd電容或是Cgs電容的充放電檢測能量傳輸單元電流為零的時刻點。
[0026]優(yōu)選地，所述控制電路的脈沖寬度調(diào)制電路包括一 RS觸發(fā)器，其復(fù)位端與所述復(fù)位信號耦接，置位端與所述置位信號耦接，Q輸出端為脈沖寬度調(diào)制信號，輸出的脈沖寬度調(diào)制信號用于控制和變壓器耦接的開關(guān)電路接通和斷開，以維持負載電路的電壓或是電流恒定為設(shè)定的目標值。[0027]依據(jù)本發(fā)明的實施例，還提出一種升降壓型驅(qū)動電路的控制方法，采用所述控制方法的升降壓型驅(qū)動電路至少包括開關(guān)電路和耦接至所述開關(guān)電路的電感或變壓器，隨著開關(guān)電路的接通和斷開，所述電感或變壓器存儲和輸出能量，所述控制方法包括以下步驟:
A.開關(guān)電流檢測步驟:在開關(guān)電路接通期間，檢測流過所述開關(guān)電路的電流，得到一電流檢測信號；
B.負載信號取樣步驟:取樣負載電路的負載信號，得到一與負載電路相關(guān)的取樣信
號;
C.平均值運算步驟:將取樣信號和參考電壓進行平均值運算，得到一平均值信號；
D.開關(guān)電路斷開控制步驟:用平均值信號和電流檢測信號相比較，當(dāng)電流檢測信號大于或等于平均值信號時，將開關(guān)電路斷開；
E.開關(guān)電路接通控制步驟，零電流檢測電路檢測到電感或變壓器的零電流時刻點后，輸出一置位信號，將開關(guān)電路接通；
F.步驟A-E構(gòu)成運行周期，在所述升降壓型驅(qū)動電路工作期間，步驟A-E重復(fù)循環(huán)運行，使升降壓型驅(qū)動電路的輸出為設(shè)定的目標值。
[0028]優(yōu)選地，所述控制方法的負載信號取樣步驟，取樣電路與負載電路串聯(lián)耦接，取樣電路輸出與負載電路的負載電流相關(guān)的取樣信號。
[0029]優(yōu)選地，所述控制方法的負載信號取樣步驟，取樣電路與負載電路并聯(lián)耦接，取樣電路輸出與負載電路的負載電壓相關(guān)的取樣信號。
[0030]依據(jù)本發(fā)明的實施例，還提出一種升降壓型驅(qū)動電路的控制方法，采用所述控制方法的升降壓型驅(qū)動電路至少包括開關(guān)電路和耦接至所述開關(guān)電路的電感或變壓器，隨著開關(guān)電路的接通和斷開，所述電感或變壓器存儲和輸出能量，所述控制方法包括以下步驟:
A.開關(guān)電流檢測步驟:在開關(guān)電路接通期間，檢測流過所述開關(guān)電路的電流，得到一電流檢測信號；
B.負載信號取樣步驟:取樣負載電路的負載信號，得到一與負載電路相關(guān)的取樣信
號;
C.平均值運算步驟:將取樣信號和參考電壓進行平均值運算，得到一平均值信號；
D.開關(guān)電路斷開控制步驟:用平均值信號和一固定頻率鋸齒波信號相比較，當(dāng)所述鋸齒波信號大于或等于平均值信號時，輸出一預(yù)復(fù)位信號，將開關(guān)電路斷開；
E.開關(guān)電路接通控制步驟，零電流檢測電路檢測到電感或變壓器的零電流時刻點后，輸出一置位信號，將開關(guān)電路接通；
F.步驟A-E構(gòu)成運行周期，在所述升降壓型驅(qū)動電路工作期間，步驟A-E重復(fù)循環(huán)運行，使升降壓型驅(qū)動電路的輸出為設(shè)定的目標值。
[0031]優(yōu)選地，所述控制方法的負載信號取樣步驟，取樣電路與負載電路串聯(lián)耦接，取樣電路輸出與負載電路的負載電流相關(guān)的取樣信號。
[0032]優(yōu)選地，所述控制方法的負載信號取樣步驟，取樣電路與負載電路并聯(lián)耦接，取樣電路輸出與負載電路的負載電壓相關(guān)的取樣信號。
[0033]優(yōu)選地，所述控制方法的開關(guān)電路斷開控制步驟，還包括預(yù)復(fù)位信號與過流保護電路輸出的過流保護信號相或的子步驟，當(dāng)所述電流檢測信號大于或等于第二參考電壓時，過流保護電路輸出過流保護信號，將開關(guān)電路斷開。
[0034]優(yōu)選地，所述控制方法中的升降壓型驅(qū)動電路還包括輸入電壓源、續(xù)流二極管、輸出電容、負載電路、電流檢測電路和取樣電路；所述開關(guān)電路第一端與輸入電壓源耦接，第二端與電流檢測電路耦接，第三端與控制電路輸出的脈沖寬度調(diào)制信號耦接；電流檢測電路的另一端與電感或變壓器的主級繞組、輸出電容、取樣電路的公共結(jié)點耦接；所述公共結(jié)點也為控制電路的參考地；電感或變壓器主級繞組的另一端與續(xù)流二極管耦接，電感或變壓器主級繞組與續(xù)流二極管的公共結(jié)點為所述升降壓型驅(qū)動電路的參考地；續(xù)流二極管的另一端與輸出電容、負載電路的公共端耦接；負載電路的另一端與取樣電路耦接。
[0035]優(yōu)選地，所述控制方法中的升降壓型驅(qū)動電路還包括輸入電壓源、續(xù)流二極管、輸出電容、負載電路、電流檢測電路和取樣電路；所述開關(guān)電路第一端與輸入電壓源耦接，第二端與電流檢測電路耦接，第三端與控制電路輸出的脈沖寬度調(diào)制信號耦接；電流檢測電路的另一端與電感或變壓器主級繞組、輸出電容、取樣電路、負載電路的公共結(jié)點耦接；所述公共結(jié)點也為控制電路的參考地；電感或變壓器主級繞組的另一端與續(xù)流二極管耦接，電感或變壓器主級繞組與續(xù)流二極管的公共結(jié)點為所述升降壓型驅(qū)動電路的參考地；續(xù)流二極管的另一端與輸出電容、負載電路、取樣電路的公共端耦接。
[0036]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供技術(shù)的有益性效果是:LED的平均電流將會更精準，且不會受到輸入壓、電感量、以及LED正向電壓降的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1所示為依據(jù)本發(fā)明升降壓型驅(qū)動電路的第一實施例的原理圖。
[0038]圖2所示為依據(jù)本發(fā)明升降壓型驅(qū)動電路的部分控制電路原理圖。
[0039]圖3所示為依據(jù)本發(fā)明升降壓型驅(qū)動電路的部分控制電路原理圖。
[0040]圖4所示為依據(jù)本發(fā)明升降壓型驅(qū)動電路的第二實施例的原理圖。
[0041]附圖標號
100驅(qū)動電路第一實施例；101控制電路第一實施例；110輸入電壓源；111輸出電容；112續(xù)流二極管；113負載電路；120開關(guān)電路；121開關(guān)；130取樣電路；131第一取樣電阻；140能量傳輸單元；141電感；150電流檢測電路；151電流檢測電阻；160零電流檢測電路；170開關(guān)斷開控制電路；180脈沖寬度調(diào)制電路；200控制電路第二實施例；220平均值電路；221誤差積分電容；222誤差放大器；230比較電路；231第一比較器；250脈沖寬度調(diào)制電路；300控制電路第二實施例；310鋸齒波產(chǎn)生電路；350過流保護電路；351第二比較器；360或門；400驅(qū)動電路第二實施例；401控制電路第三實施例；432第二取樣電阻；433第三取樣電阻
【具體實施方式】
[0042]下面將詳細描述本發(fā)明的具體實施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特定細節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是:不必采用這些特定細節(jié)來實行本發(fā)明。在其他實施例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。[0043]在整個說明書中，對“ 一個實施例”、“實施例”、“ 一個示例”或“示例”的提及意味著:結(jié)合該實施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，被包含在本發(fā)明至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性，組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱元件“連接”、“連接到”或“耦接”、“耦接到”另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出的項目的任何和所有組合。
[0044]參考圖1，所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的一種升降壓型驅(qū)動電路100，包括提供輸入電壓VIN的輸入電壓源110;與輸入電壓源VIN耦接的能量傳輸單元140，為負載電路113提供電力；與能量傳輸單元140耦接的開關(guān)電路120 ;為能量傳輸單元140提供續(xù)流的續(xù)流二極管112和輸出電容111。在一個實施例中，所述升降壓型驅(qū)動電路100還包括一控制電路101，用于控制與能量傳輸單元140和輸入電壓源110耦接的開關(guān)電路120，從而控制流經(jīng)負載電路113的電力。
[0045]在一個實施例中，所述升降壓型驅(qū)動電路100的控制電路101包括:電流檢測電路150，用于在所述開關(guān)電路120接通和斷開時，均提供指示流經(jīng)所述開關(guān)電路120的電流，并輸出電流檢測信號Vcs ;取樣電路130，與所述負載電路113串聯(lián)耦接，并輸出與負載電路113上電流相關(guān)的取樣信號VFB ;開關(guān)斷開控制電路170，與所述電流檢測信號Vcs、取樣信號VFB和第一參考電壓VRl耦接，并輸出一復(fù)位信號Rst ;零電流檢測電路160，檢測能量傳輸單元140的零電流時刻點，并輸出一置位信號Set ;脈沖寬度調(diào)制電路180，與所述置位信號Set和復(fù)位信號Rst耦接，并輸出一脈沖寬度調(diào)制信號PWM控制開關(guān)電路120接通和斷開，以維持負載電路113上的電流恒定為設(shè)定的目標值；其中，升降壓型驅(qū)動電路100的參考地和控制電路101的參考地不是同一個參考地。
[0046]在一個實施例中，所述升降壓型驅(qū)動電路400的控制電路401包括:電流檢測電路150，用于在所述開關(guān)電路120接通和斷開時，均提供指示流經(jīng)所述開關(guān)電路120的電流，并輸出電流檢測信號Vcs ;取樣電路130，與所述負載電路113并聯(lián)耦接，并輸出與負載電路113上電壓相關(guān)的取樣信號；開關(guān)斷開控制電路170，與所述電流檢測信號Vcs、取樣信號VFB和第一參考電壓VRl耦接，并輸出一復(fù)位信號Rst ;零電流檢測電路160，檢測能量傳輸單元140的零電流時刻點，并輸出一置位信號Set ;脈沖寬度調(diào)制電路180，與所述置位信號Set和復(fù)位信號Rst耦接，并輸出一脈沖寬度調(diào)制信號PWM控制開關(guān)電路120接通和斷開，以維持負載電路113上的電壓恒定為設(shè)定的目標值；其中，升降壓型驅(qū)動電路400的參考地和控制電路401的參考地不是同一個參考地。
[0047]在一個實施例中，所述輸入電壓源110提供的輸入電壓VIN包括:交流-直流轉(zhuǎn)換器輸出的直流電壓、直流-直流轉(zhuǎn)換器輸出的直流電壓、或是交流電壓直接經(jīng)過整流橋以后的直流電壓。在一個實施例中，所述開關(guān)電路120的開關(guān)121由場效應(yīng)晶體管(FET)或是雙極型晶體管(BJT)組成。在一個實施例總，所述升降壓型驅(qū)動電路100的能量傳輸單兀140為一電感141或一變壓器。在一個實施例中，所述控制電路101的參考地為能量傳輸單元140和電流檢測電路150的公共結(jié)點，或是電流檢測電路150與開關(guān)電路120的公
共結(jié)點。
[0048]在一個實施例中，如圖1所示的升降壓型驅(qū)動電路100的開關(guān)電路120第一端與輸入電壓源Iio耦接，第二端與電流檢測電路150耦接，第三端與控制電路101輸出的脈沖寬度調(diào)制信號PWM耦接；電流檢測電路150的另一端與能量傳輸單元140、輸出電容111、取樣電路130的公共結(jié)點耦接；所述公共結(jié)點也為控制電路101的參考地；能量傳輸單元140的另一端與續(xù)流二極管112耦接，能量傳輸單元140與續(xù)流二極管112的公共結(jié)點為所述升降壓型驅(qū)動電路100的參考地；續(xù)流二極管112的另一端與輸出電容111、負載電路113的公共端耦接；負載電路113的另一端與取樣電路130耦接。
[0049]在一個實施例中，如圖4所示的升降壓型驅(qū)動電路400的開關(guān)電路120第一端與輸入電壓源Iio耦接，第二端與電流檢測電路150耦接，第三端與控制電路401輸出的脈沖寬度調(diào)制信號PWM耦接；電流檢測電路150的另一端與能量傳輸單元140、輸出電容111、取樣電路130、負載電路113的公共結(jié)點耦接；所述公共結(jié)點也為控制電路401的參考地；能量傳輸單元140的另一端與續(xù)流二極管112耦接，能量傳輸單元140與續(xù)流二極管112的公共結(jié)點為所述升降壓型驅(qū)動電路400的參考地；續(xù)流二極管112的另一端與輸出電容111、負載電路113、取樣電路130的公共端耦接。
[0050]在一個實施例中，如圖1所示控制電路101的電流檢測電路150串聯(lián)耦接在開關(guān)電路120的電流通路上，其一端與開關(guān)電路120耦接，另一端與能量傳輸單元140耦接，包括，一電流檢測電阻151，流過開關(guān)電路120的電流流過所述電阻，并在所述電流檢測電阻151上輸出指示開關(guān)電路120瞬時電流的電流檢測信號Vcs。
[0051]在一個實施例中，如圖1所示控制電路101的取樣電路130與負載電路113串聯(lián)耦接，包括第一取樣電阻131，流過負載電路113的負載電流流過所述第一取樣電阻131，并且在所述第一取樣電阻131上輸出指示負載電路113瞬時電流和平均電流的取樣信號VFB。
[0052]在一個實施例中，如圖4所示控制電路401的取樣電路130與負載電路113并聯(lián)耦接，包括第二取樣電阻432和第三取樣電阻433，第二取樣電阻432和第三取樣電阻433比例取樣負載電路113上的負載電壓，并且在第二取樣電阻432和第三取樣電阻433的公共結(jié)點上，輸出指示負載電路113瞬時電壓和平均電壓的取樣信號VFB。
[0053]在一個實施例中，如圖2所示部分控制電路200的開關(guān)斷開控制電路170包括，平均值電路220，與所述取樣信號VFB和第一參考電壓VRl耦接，并輸出平均值信號Veao ；比較電路230，與所述電流檢測信號Vcs和平均值信號Veao耦接，并輸出復(fù)位信號Rst ;在一個實施例中，所述開關(guān)斷開控制電路170的平均值電路220包括誤差放大器222，和其輸出端的誤差積分電容221，所述誤差放大器222的同相輸入端與第一參考電壓VRl耦接，反相輸入端與所述取樣信號VFB f禹接,其輸出為平均值信號Veao ;誤差積分電容221 —端與誤差放大器222的輸出端耦接，另一端與控制電路101的參考地耦接。在一個實施例中，所述開關(guān)斷開控制電路170的比較電路230包括第一比較器231，其同相輸入端與電流檢測電路150輸出的電流檢測信號Vcs耦接，反相輸入端與所述平均值信號Veao耦接，輸出端輸出復(fù)位信號Rst，當(dāng)所述電流檢測信號Vcs大于等于平均值信號Veao時，復(fù)位信號Rst為邏輯高電平，反之，為邏輯低電平。
[0054]結(jié)合圖1和圖2可以進入一步明確本發(fā)明的工作原理，在開關(guān)電路120接通期間，輸入電壓源Iio通過開關(guān)電路120對能量傳輸單元140充電。在此期間，輸出電容111提供負載電路113所需電流；在開關(guān)電路120斷開期間，能量傳輸單元140對輸出電容111和負載電路113充電；在整個開關(guān)周期內(nèi)，取樣電路130取樣負載電路113流過的電流信號，并輸出取樣信號VFB ;平均值電路220中的誤差放大器222與所述取樣信號VFB和第一參考電壓VRl耦接，并將取樣信號VFB和第一參考電壓VRl的平均值誤差累積在誤差積分電容221中，輸出平均值信號Veao ;當(dāng)取樣信號VFB的平均值小于第一參考電壓VRl的平均值時，平均值信號Veao的電平將增加，比較電路230輸出的復(fù)位信號Rst將延遲，脈沖寬度調(diào)制電路180輸出的脈沖寬度調(diào)制信號PWM占空比將增加，開關(guān)電路120接通的時間會同步增加，因此，傳遞給負載電路113的電流也會增加，取樣信號VFB的平均值也將增加，最終等于第一參考電壓VRl的平均值，反之亦然。
[0055]在一個實施例中，如圖3所示控制電路300的開關(guān)斷開控制電路170包括，平均值電路220，與所述取樣信號VFB和第一參考電壓VRl耦接，并輸出平均值信號Veao ;鋸齒波產(chǎn)生電路310，輸出一固定頻率的鋸齒波信號Vsaw ;比較電路230，與所述鋸齒波信號Vsaw和平均值信號Veao耦接，并輸出一預(yù)復(fù)位信號Prst ;過流保護電路350，與所述電流檢測信號Vcs和第二參考電壓VR2耦接，并輸出一過流保護信號OCP ;—或門360，與所述預(yù)復(fù)位信號Prst和過流保護信號OCP耦接，并輸出一復(fù)位信號Rst。在一個實施例中，所述開關(guān)斷開控制電路170的平均值電路220包括誤差放大器222，和其輸出端的誤差積分電容221，所述誤差放大器222的同相輸入端與第一參考電壓VRl耦接，反相輸入端與所述取樣信號VFB耦接，其輸出為平均值信號Veao ;誤差積分電容221 —端與誤差放大器222的輸出端耦接，另一端與控制電路101的參考地耦接。在一個實施例中，所述開關(guān)斷開控制電路170的比較電路230包括第一比較器231，其同相輸入端與鋸齒波產(chǎn)生電路310輸出鋸齒波信號Vsaw耦接，反相輸入端與所述平均值信號Veao耦接，輸出端輸出預(yù)復(fù)位信號Prst，當(dāng)所述鋸齒波信號Vsaw大于等于平均值信號Veao時，預(yù)復(fù)位信號Prst為邏輯高電平，反之，為邏輯低電平。在一個實施例中，所述開關(guān)斷開控制電路170的過流保護電路350包括第二比較器351,其同相輸入端與電流檢測電路150輸出的電流檢測信號Vcs稱接,反相輸入端與第二參考電壓VR2耦接，輸出端輸出一過流保護信號OCP ;當(dāng)所述電流檢測信號Vcs大于等于第二參考電壓VR2時，過流保護信號OCP為邏輯高電平，反之，為邏輯低電平。
[0056]在一個實施例中，所述零電流檢測電路160可以通過電感141與電流檢測電路150的公共結(jié)點，或是開關(guān)電路120與電流檢測電路150的公共結(jié)點的LC振蕩，檢測電感141電流為零的時刻點。在一個實施例中，所述零電流檢測電路160可以通過變壓器主級繞組與電流檢測電路150的公共結(jié)點，或是通過變壓器輔助繞組一端的LC振蕩，檢測變壓器電流為零的時刻點。在一個實施例中，所述零電流檢測電路160可以通過開關(guān)電路120的場效應(yīng)管開關(guān)(FET)的Cgd電容或是Cgs電容的充放電，檢測能量傳輸單元140電流為零的時刻點。
[0057]在一個實施例中，所述脈沖寬度調(diào)制電路180包括一 RS觸發(fā)器250，其復(fù)位端與所述復(fù)位信號Rst耦接，置位端與所述置位信號Set耦接，Q輸出端為脈沖寬度調(diào)制信號PWM，輸出的脈沖寬度調(diào)制信號PWM用于控制和變壓器耦接的開關(guān)電路120接通和斷開，以維持負載電路113的電壓或是電流恒定為設(shè)定的目標值。
[0058]依據(jù)本發(fā)明的實施例，還提出一種升降壓型驅(qū)動電路的控制方法，采用所述控制方法的升降壓型驅(qū)動電路至少包括開關(guān)電路和耦接至所述開關(guān)電路的電感或變壓器，隨著開關(guān)電路的接通和斷開，所述電感或變壓器存儲和輸出能量，所述控制方法包括以下步驟:
A.開關(guān)電流檢測步驟:在開關(guān)電路接通期間，檢測流過所述開關(guān)電路的電流，得到一電流檢測信號；
B.負載信號取樣步驟:取樣負載電路的負載信號，得到一與負載電路相關(guān)的取樣信
號;
C.平均值運算步驟:將取樣信號和參考電壓進行平均值運算，得到一平均值信號；
D.開關(guān)電路斷開控制步驟:用平均值信號和電流檢測信號相比較，當(dāng)電流檢測信號大于或等于平均值信號時，將開關(guān)電路斷開；
E.開關(guān)電路接通控制步驟，零電流檢測電路檢測到電感或變壓器的零電流時刻點后，輸出一置位信號，將開關(guān)電路接通；
F.步驟A-E構(gòu)成運行周期，在所述升降壓型驅(qū)動電路工作期間，步驟A-E重復(fù)循環(huán)運行，使升降壓型驅(qū)動電路的輸出為設(shè)定的目標值。
[0059]在一個實施例中，所述控制方法的負載信號取樣步驟，取樣電路與負載電路串聯(lián)耦接，取樣電路輸出與負載電路的負載電流相關(guān)的取樣信號。
[0060]在一個實施例中，所述控制方法的負載信號取樣步驟，取樣電路與負載電路并聯(lián)耦接，取樣電路輸出與負載電路的負載電壓相關(guān)的取樣信號。
[0061]依據(jù)本發(fā)明的實施例，還提出一種升降壓型驅(qū)動電路的控制方法，采用所述控制方法的升降壓型驅(qū)動電路至少包括開關(guān)電路和耦接至所述開關(guān)電路的電感或變壓器，隨著開關(guān)電路的接通和斷開，所述電感或變壓器存儲和輸出能量，所述控制方法包括以下步驟:
A.開關(guān)電流檢測步驟:在開關(guān)電路接通期間，檢測流過所述開關(guān)電路的電流，得到一電流檢測信號；
B.負載信號取樣步驟:取樣負載電路的負載信號，得到一與負載電路相關(guān)的取樣信
號;
C.平均值運算步驟:將取樣信號和參考電壓進行平均值運算，得到一平均值信號；
D.開關(guān)電路斷開控制步驟:用平均值信號和一固定頻率鋸齒波信號相比較，當(dāng)所述鋸齒波信號大于或等于平均值信號時，輸出一預(yù)復(fù)位信號，將開關(guān)電路斷開；
E.開關(guān)電路接通控制步驟，零電流檢測電路檢測到電感或變壓器的零電流時刻點后，輸出一置位信號，將開關(guān)電路接通；
F.步驟A-E構(gòu)成運行周期，在所述升降壓型驅(qū)動電路工作期間，步驟A-E重復(fù)循環(huán)運行，使升降壓型驅(qū)動電路的輸出為設(shè)定的目標值。
[0062]在一個實施例中，所述控制方法的負載信號取樣步驟，取樣電路與負載電路串聯(lián)耦接，取樣電路輸出與負載電路的負載電流相關(guān)的取樣信號。
[0063]在一個實施例中，所述控制方法的負載信號取樣步驟，取樣電路與負載電路并聯(lián)耦接，取樣電路輸出與負載電路的負載電壓相關(guān)的取樣信號。
[0064]在一個實施例中，所述控制方法的開關(guān)電路斷開控制步驟，還包括預(yù)復(fù)位信號與過流保護電路輸出的過流保護信號相或的子步驟，當(dāng)所述電流檢測信號大于或等于第二參考電壓時，過流保護電路輸出過流保護信號，將開關(guān)電路斷開。
[0065]在一個實施例中，所述控制方法中的升降壓型驅(qū)動電路還包括輸入電壓源、續(xù)流二極管、輸出電容、負載電路、電流檢測電路和取樣電路；所述開關(guān)電路第一端與輸入電壓源耦接，第二端與電流檢測電路耦接，第三端與控制電路輸出的脈沖寬度調(diào)制信號耦接；電流檢測電路的另一端與電感或變壓器的主級繞組、輸出電容、取樣電路的公共結(jié)點耦接；所述公共結(jié)點也為控制電路的參考地；電感或變壓器主級繞組的另一端與續(xù)流二極管耦接，電感或變壓器主級繞組與續(xù)流二極管的公共結(jié)點為所述升降壓型驅(qū)動電路的參考地；續(xù)流二極管的另一端與輸出電容、負載電路的公共端耦接；負載電路的另一端與取樣電路耦接。
[0066]在一個實施例中，所述控制方法中的升降壓型驅(qū)動電路還包括輸入電壓源、續(xù)流二極管、輸出電容、負載電路、電流檢測電路和取樣電路；所述開關(guān)電路第一端與輸入電壓源耦接，第二端與電流檢測電路耦接，第三端與控制電路輸出的脈沖寬度調(diào)制信號耦接；電流檢測電路的另一端與電感或變壓器主級繞組、輸出電容、取樣電路、負載電路的公共結(jié)點耦接；所述公共結(jié)點也為控制電路的參考地；電感或變壓器主級繞組的另一端與續(xù)流二極管耦接，電感或變壓器主級繞組與續(xù)流二極管的公共結(jié)點為所述升降壓型驅(qū)動電路的參考地；續(xù)流二極管的另一端與輸出電容、負載電路、取樣電路的公共端耦接。
[0067]雖然已參照幾個典型實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實施例不限于任何前述的細節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所覆蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種升降壓型驅(qū)動電路，包括提供輸入電壓的輸入電壓源；與輸入電壓源耦接的能量傳輸單元，為負載電路提供電力；與能量傳輸單元耦接的開關(guān)電路；為能量傳輸單元提供續(xù)流的續(xù)流二極管和輸出電容；其特征在于，所述升降壓型驅(qū)動電路還包括一控制電路，用于控制與能量傳輸單元和輸入電壓源耦接的開關(guān)電路，從而控制流經(jīng)負載電路的電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降壓型驅(qū)動電路，其特征在于，所述升降壓型驅(qū)動電路的控制電路包括: 電流檢測電路，用于在所述開關(guān)電路接通和斷開時，均提供指示流經(jīng)所述開關(guān)電路的電流，并輸出電流檢測信號； 取樣電路，與所述負載電路串聯(lián)耦接，并輸出與負載電路上電流相關(guān)的取樣信號；開關(guān)斷開控制電路，與所述電流檢測信號、取樣信號和第一參考電壓耦接，并輸出一復(fù)位信號； 零電流檢測電路，檢測能量傳輸單元的零電流時刻點，并輸出一置位信號； 脈沖寬度調(diào)制電路，與所述置位信號和復(fù)位信號耦接，并輸出一脈沖寬度調(diào)制信號控制開關(guān)電路接通和斷開，以維持負載電路上的電流恒定為設(shè)定的目標值； 其中，升降壓型驅(qū)動電路的參考地和控制電路的參考地不是同一個參考地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降壓型驅(qū)動電路，其特征在于，所述升降壓型驅(qū)動電路的控制電路包括: 電流檢測電路，用于在所述開關(guān)電路接通和斷開時，均提供指示流經(jīng)所述開關(guān)電路的電流，并輸出電流檢測信號； 取樣電路，與所述負載電路并聯(lián)耦接，并輸出與負載電路上電壓相關(guān)的取樣信號；開關(guān)斷開控制電路，與所 述電流檢測信號、取樣信號和第一參考電壓耦接，并輸出一復(fù)位信號； 零電流檢測電路，檢測能量傳輸單元的零電流時刻點，并輸出一置位信號； 脈沖寬度調(diào)制電路，與所述置位信號和復(fù)位信號耦接，并輸出一脈沖寬度調(diào)制信號控制開關(guān)電路接通和斷開，以維持負載電路上的電壓恒定為設(shè)定的目標值； 其中，升降壓型驅(qū)動電路的參考地和控制電路的參考地不是同一個參考地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降壓型驅(qū)動電路，其特征在于，所述升降壓型驅(qū)動電路的輸入電壓源提供的輸入電壓包括:交流-直流轉(zhuǎn)換器輸出的直流電壓、直流-直流轉(zhuǎn)換器輸出的直流電壓、或是交流電壓直接經(jīng)過整流橋以后的直流電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降壓型驅(qū)動電路，其特征在于，所述升降壓型驅(qū)動電路的開關(guān)電路的開關(guān)由場效應(yīng)晶體管(FET)或是雙極型晶體管(BJT)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降壓型驅(qū)動電路，其特征在于，所述升降壓型驅(qū)動電路的能量傳輸單兀為一電感或一變壓器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降壓型驅(qū)動電路，其特征在于，所述升降壓型驅(qū)動電路的開關(guān)電路第一端與輸入電壓源耦接，第二端與電流檢測電路耦接，第三端與控制電路輸出的脈沖寬度調(diào)制信號耦接；電流檢測電路的另一端與能量傳輸單元、輸出電容、取樣電路的公共結(jié)點耦接；所述公共結(jié)點也為控制電路的參考地；能量傳輸單元的另一端與續(xù)流二極管耦接，能量傳輸單元與續(xù)流二極管的公共結(jié)點為所述升降壓型驅(qū)動電路的參考地；續(xù)流二極管的另一端與輸出電容、負載電路的公共端耦接；負載電路的另一端與取樣電路耦接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降壓型驅(qū)動電路，其特征在于，所述升降壓型驅(qū)動電路的開關(guān)電路第一端與輸入電壓源耦接，第二端與電流檢測電路耦接，第三端與控制電路輸出的脈沖寬度調(diào)制信號耦接；電流檢測電路的另一端與能量傳輸單元、輸出電容、取樣電路、負載電路的公共結(jié)點耦接；所述公共結(jié)點也為控制電路的參考地；能量傳輸單元的另一端與續(xù)流二極管耦接，能量傳輸單元與續(xù)流二極管的公共結(jié)點為所述升降壓型驅(qū)動電路的參考地；續(xù)流二極管的另一端與輸出電容、負載電路、取樣電路的公共端耦接。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的升降壓型驅(qū)動電路，其特征在于，所述控制電路的參考地為能量傳輸單元和電流檢測電路的公共結(jié)點，或是電流檢測電路與開關(guān)電路的公共結(jié)點。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的升降壓型驅(qū)動電路，其特征在于，所述控制電路的電流檢測電路串聯(lián)耦接在開關(guān)電路的電流通路上，其一端與開關(guān)電路耦接，另一端與能量傳輸單元稱接，包括， 一電流檢測電阻，流過開關(guān)電路的電流流過所述電阻，并在所述電流檢測電阻上輸出指示開關(guān)電路瞬時電流的電流檢 測信號。
【文檔編號】H02M3/156GK103427643SQ201310402370
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年9月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月7日
【發(fā)明者】鄭儒富 申請人:鄭儒富