CN104868718B - 一种升压电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种升压电路，与PWM电路连接的第一电压采样电路由串联的第一电阻和数字电位器构成，并且该升压电路中还设置有第二电压采样电路和控制器，在升压电路运行过程中，控制器根据第二电压采样电路的输出确定储能电容的第一端的电压值，并根据升压电路的目标输出电压确定储能电容产生的压降，之后控制器根据该压降和升压电路的目标输出电压确定升压电路的目标设定电压，并利用该目标设定电压调整数字电位器的阻值，使得储能电容的第一端的电压能够达到该目标设定电压，从而使得升压电路的输出电压能够达到目标输出电压，保证了升压电路的升压能力在低温环境下仍能保持稳定。另外，本发明公开的升压电路实现了输出电压的无级调整。

Description

一种升压电路

技术领域

本发明属于供电技术领域，尤其涉及一种升压电路。

背景技术

在机动车的发动机中需要使用升压电路，升压电路的输出精度直接关系到发动机的运行性能。例如，发动机的喷油器中要设置升压电路，该升压电路的输出精度直接影响喷油器电磁阀的开启速度，从而影响喷油器的控制精度。

图1为一种现有的升压电路的结构示意图，该升压电路包括储能电感01、整流滤波电路02、储能电容03、功率开关04、PWM(脉冲宽度调制)电路05、电流采样电路06和电压反馈电路07。其中，储能电感01的第一端作为升压电路的输入端、与电源08的一端连接，储能电感01的第二端通过整流滤波电路02与储能电容03的第一端连接，储能电容03的第二端作为升压电路的输出端。功率开关04的输入端与储能电感01的第二端连接，功率开关04的输出端通过电流采样电路06与电源08的另一端连接，功率开关04的控制端与PWM电路05连接。电流采样电路06的输出端与PWM电路05的电流采样端口连接，电压反馈电路07的输出端与PWM电路05的电压采样端口连接，PWM电路05根据电流采样电路06和电压反馈电路07的输出控制功率开关04周期性导通和关断，从而使得升压电路输出预先设定电压的电能。

但是，现有的升压电路存在缺陷：当环境温度较低时，升压电路的升压能力下降，导致输出的电能的电压无法达到预先设定的电压值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种升压电路，其升压能力在环境温度较低时保持稳定，其输出的电能的电压值能够达到预先设定的电压值。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种升压电路，包括储能电感、整流滤波电路、储能电容、功率开关、PWM脉冲宽度调制电路、电流采样电路、第一电压采样电路、第二电压采样电路和控制器；

所述第一电压采样电路包括第一电阻和数字电位器，所述第一电阻和所述数字电位器串联之后连接在所述储能电容的第一端和接地端之间，所述第一电阻和所述数字电位器的公共端与所述PWM电路的电压采样端口连接，所述储能电容的第一端为所述升压电路的输出端；

所述第二电压采样电路用于对所述升压电路的输出电压进行采样；

所述控制器分别与所述第二电压采样电路和所述数字电位器连接，所述控制器根据所述升压电路的目标输出电压和所述升压电路的输出电压确定所述储能电容中等效串联电阻产生的压降，之后确定所述升压电路当前的目标设定电压，所述目标设定电压为所述目标输出电压和所述压降之和，根据所述目标设定电压确定所述数字电位器的目标阻值，之后将所述数字电位器的阻值调整至所述目标阻值。

优选的，上述升压电路中，所述第一电阻的第一端与所述储能电容的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述数字电位器的第一端连接，所述数字电位器的第二端与接地端连接。

优选的，上述升压电路中，所述控制器根据所述目标设定电压确定所述数字电位器的目标阻值，为：

依据公式计算所述数字电位器的目标阻值；

其中，R2为所述数字电位器的目标阻值，R1为所述第一电阻的阻值，U为所述目标设定电压，U_ref为所述PWM电路的基准电压。

优选的，上述升压电路中，所述数字电位器的第一端与所述储能电容的第一端连接，所述数字电位器的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与接地端连接。

优选的，上述升压电路中，所述控制器根据所述目标设定电压确定所述数字电位器的目标阻值，为：

依据公式计算所述数字电位器的目标阻值；

其中，R2为所述数字电位器的目标阻值，R1为所述第一电阻的阻值，U为所述目标设定电压，U_ref为所述PWM电路的基准电压。

优选的，上述升压电路中，所述第二电压采样电路包括第三电阻和第四电阻；

所述第三电阻的第一端和所述储能电容的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端连接接地端；

所述控制器的电压采样端口与所述第三电阻和所述第四电阻的公共端连接，所述控制器根据所述第四电阻两端的电压确定所述储能电容的第一端的电压。

由此可见，本发明的有益效果为：本发明公开的升压电路中，与PWM电路连接的第一电压采样电路由串联的第一电阻和数字电位器构成，并且该升压电路中还设置有第二电压采样电路和控制器，在升压电路运行过程中，控制器根据第二电压采样电路的输出确定储能电容的第二端的电压值，并根据升压电路的目标输出电压确定储能电容产生的压降，之后控制器根据该压降和升压电路的目标输出电压确定升压电路的目标设定电压，并利用该目标设定电压调整数字电位器的阻值，使得储能电容的第一端的电压能够达到该目标设定电压，从而使得升压电路的输出电压能够达到目标输出电压，保证了升压电路的升压能力在低温环境下仍能保持稳定。另外，本发明公开的升压电路，可以通过调整数字电位器的阻值来调整输出电压，实现了输出电压的无级调整。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为一种现有的升压电路的结构示意图；

图2为本发明公开的一种升压电路的结构示意图；

图3为本发明公开的另一种升压电路的结构示意图；

图4为本发明公开的另一种升压电路的结构示意图。

具体实施方式

申请人发现：受制造工艺和材料的限制，电容等效为串联的电容和电阻，该电阻可看作电容的等效串联电阻。随着温度的降低，该等效串联电阻的阻值会相应增大，在低温环境下，该等效串联电阻可以达到几欧姆，在电容两端产生一个较大的压降，这就导致升压电路的输出电压低于设定的目标输出电压。升压电路的目标输出电压指的是：***所设定的升压电路的理想输出电压。

本发明公开一种升压电路，该升压电路的升压能力在环境温度较低时保持稳定，其输出的电能的电压值能够达到预先设定的电压值。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图2，图2为本发明公开的一种升压电路的结构示意图。该升压电路包括储能电感1、整流滤波电路2、储能电容3、功率开关4、PWM电路5、电流采样电路6、第一电压采样电路7、第二电压采样电路8和控制器9。

其中：

储能电感1的第一端作为升压电路的输入端、与电源10的一端连接，储能电感1的第二端通过整流滤波电路2与储能电容3的第一端连接，储能电容3的第二端作为升压电路的输出端。

功率开关4的输入端与储能电感1的第二端连接，功率开关4的输出端通过电流采样电路6与电源10的另一端连接，功率开关4的控制端与PWM电路5连接。电流采样电路6的输出端与PWM电路5的电流采样端口连接。

第一电压采样电路7包括第一电阻R1和数字电位器R2。具体的，第一电阻R1和数字电位器R2串联之后连接在储能电容3的第一端和接地端之间，第一电阻R1和数字电位器R2的公共端与PWM电路5的电压采样端口连接，储能电容2的第二端为升压电路的输出端。

在图1所示升压电路中，第一电阻R1的第一端与储能电容3的第一端连接，第一电阻R1的第二端与数字电位器R2的第一端连接，数字电位器R2的第二端与接地端连接。

PWM电路5的电压采样端口与第一电阻R1和数字电位器R2的公共端连接，PWM电路5的电流采样端口与电流采样电路6的输出端连接，PWM电路5根据第一电压采样电路7和电流采样电路6的输出控制功率开关4周期性导通和关断。

PWM电路5控制功率开关4导通后，电流经过电源10-储能电感1-功率开关4-电流采样电路6-电源10形成回路，储能电感1开始储能，在此过程中，电流采样电路6检测电感储能回路中的能量，当电感储能回路中的能量达到预定值之后，PWM电路5控制功率开关4关断，完成储能电感1的储能过程。在PWM电路5控制功率开关4关断之后，储能电感1通过整流滤波电路2为储能电容3充电。储能电感1放电结束之后，PWM电路5控制功率开关导通，开始下一个充放电循环。储能电容3作为电源输出给相应的负载。

第二电压采样电路8用于对储能电容3的第二端的电压值进行采样，也就是对升压电路的输出电压进行采样。

控制器9分别与第二电压采样电路8和数字电位器R2连接。控制器9根据升压电路的目标输出电压和储能电容3的第二端的电压确定储能电容3产生的压降，之后确定升压电路当前的目标设定电压。其中，目标设定电压为目标输出电压和该压降的和。之后，控制器9根据目标设定电压确定数字电位器R2的目标阻值，之后将数字电位器R2的阻值调整至该目标阻值。

控制器9与第二电压采样电路8连接，能够根据第二电压采样电路8的输出确定储能电容3的第二端的电压值。控制器9根据升压电路的目标输出电压和储能电容3的第二端的电压，就可以确定当前环境下储能电容3产生的压降，之后控制器9利用该压降和升压电路的目标输出电压确定升压电路当前的目标设定电压，利用该目标设定电压调整数字电位器R2的阻值，使得储能电容3的第一端的电压能够达到该目标设定电压，从而使得升压电路的输出电压能够达到目标输出电压。

本发明公开的升压电路中，与PWM电路连接的第一电压采样电路由串联的第一电阻和数字电位器构成，并且该升压电路中还设置有第二电压采样电路和控制器，在升压电路运行过程中，控制器根据第二电压采样电路的输出确定储能电容的第二端的电压值，并根据升压电路的目标输出电压确定储能电容产生的压降，之后控制器根据该压降和升压电路的目标输出电压确定升压电路的目标设定电压，并利用该目标设定电压调整数字电位器的阻值，使得储能电容的第一端的电压能够达到该目标设定电压，从而使得升压电路的输出电压能够达到目标输出电压，保证了升压电路的升压能力在低温环境下仍能保持稳定。另外，本发明公开的升压电路，可以通过调整数字电位器的阻值来调整输出电压，实现了输出电压的无级调整。

当第一电压采样电路7采用图2中所示结构时，控制器9根据目标设定电压确定数字电位器的目标阻值，可以采用公式1：

其中，R2为数字电位器的目标阻值，R1为第一电阻的阻值，U为目标设定电压，U_ref为PWM电路5的基准电压。

下面进行简要说明：

经过PWM电路5的控制，升压电路进入稳定状态，第一电阻R1和数字电位器R2的公共端的电压值与PWM电路5的基准电压U_ref相同。此时储能电感3的第一端的电压值(也就是升压电路的目标设定电压U)满足公式2：

U＝(R1+R2)/R2★U_ref (公式2)

在公式2中，第一电阻R1的阻值、PWM电路5的基准电压U_ref和升压电路的目标设定电压都为已知量，从而就可以确定数字电位器的目标阻值。

另外，第一电压采样电路7还可以采用图3中所示的结构。

参见图3，图3为本发明公开的另一种升压电路的结构示意图。该升压电路包括储能电感1、整流滤波电路2、储能电容3、功率开关4、PWM电路5、电流采样电路6、第一电压采样电路7、第二电压采样电路8和控制器9。这里着重对第一电压采样电路7进行说明，其他部分请参见前文描述。

第一电压采样电路7包括第一电阻R1和数字电位器R2。具体的，数字电位器R2的第一端与储能电容3的第一端连接，数字电位器的第二端与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端与接地端连接。

控制器9根据目标设定电压确定数字电位器的目标阻值，可以采用公式3：

其中，R2为数字电位器的目标阻值，R1为第一电阻的阻值，U为目标设定电压，U_ref为PWM电路5的基准电压。

下面进行简要说明：

经过PWM电路5的控制，升压电路进入稳定状态，第一电阻R1和数字电位器R2的公共端的电压值与PWM电路5的基准电压U_ref相同。此时储能电感3的第一端的电压值(也就是升压电路的目标设定电压U)满足公式4：

U＝(R1+R2)/R1★U_ref (公式4)

在公式2中，第一电阻R1的阻值、PWM电路5的基准电压U_ref和升压电路的目标设定电压都为已知量，从而就可以确定数字电位器的目标阻值。

另外，在本发明上述公开的升压电路中，第二电压采样电路8可以采用如图4所示的结构。具体的：

第二电压采样电路8包括第三电阻R3和第四电阻R4。其中，第三电阻R3的第一端和储能电容3的第二端连接，第三电阻R3的第二端与第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端连接接地端。

控制器9的电压采样端口与第三电阻R3和第四电阻R4的公共端连接，控制器9根据第四电阻R4两端的电压确定储能电容3的第二端的电压。控制器9在确定第四电阻R4两端的电压之后，就可以确定流经第三电阻R3和第四电阻R4的电流，之后就可以确定储能电容3的第二端的电压。

需要说明的是，控制器9可以采用具有模数转换功能的芯片，在这种情况下，将该芯片的相应管脚与第三电阻R3和第四电阻R4的公共端连接即可。

当然，控制器9也可以采用不具备模数转换功能的其他芯片，在这种情况下，控制器9包括一芯片和一模数转换器，该模数转换器的输入端连接至第三电阻R3和第四电阻R4的公共端，该模数转换器的输出端连接至该芯片的相应管脚。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种升压电路，包括储能电感、整流滤波电路、储能电容、功率开关、PWM脉冲宽度调制电路和电流采样电路，其特征在于，所述升压电路还包括第一电压采样电路、第二电压采样电路和控制器；

所述第一电压采样电路包括第一电阻和数字电位器，所述第一电阻和所述数字电位器串联之后连接在所述储能电容的第一端和接地端之间，所述第一电阻和所述数字电位器的公共端与所述PWM电路的电压采样端口连接，所述储能电容的第一端为所述升压电路的输出端；

所述第二电压采样电路用于对所述升压电路的输出电压进行采样；

所述控制器分别与所述第二电压采样电路和所述数字电位器连接，所述控制器根据所述升压电路的目标输出电压和所述升压电路的输出电压确定所述储能电容中等效串联电阻产生的压降，之后确定所述升压电路当前的目标设定电压，所述目标设定电压为所述目标输出电压和所述压降之和，根据所述目标设定电压确定所述数字电位器的目标阻值，之后将所述数字电位器的阻值调整至所述目标阻值。

2.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，所述第一电阻的第一端与所述储能电容的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述数字电位器的第一端连接，所述数字电位器的第二端与接地端连接。

3.根据权利要求2所述的升压电路，其特征在于，所述控制器根据所述目标设定电压确定所述数字电位器的目标阻值，为：

依据公式计算所述数字电位器的目标阻值；

其中，R2为所述数字电位器的目标阻值，R1为所述第一电阻的阻值，U为所述目标设定电压，U_ref为所述PWM电路的基准电压。

4.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，所述数字电位器的第一端与所述储能电容的第一端连接，所述数字电位器的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与接地端连接。

5.根据权利要求4所述的升压电路，其特征在于，所述控制器根据所述目标设定电压确定所述数字电位器的目标阻值，为：

依据公式计算所述数字电位器的目标阻值；

其中，R2为所述数字电位器的目标阻值，R1为所述第一电阻的阻值，U为所述目标设定电压，U_ref为所述PWM电路的基准电压。

6.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，所述第二电压采样电路包括第三电阻和第四电阻；

所述第三电阻的第一端和所述储能电容的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端连接接地端；

所述控制器的电压采样端口与所述第三电阻和所述第四电阻的公共端连接，所述控制器根据所述第四电阻两端的电压确定所述储能电容的第一端的电压。