CN109842289A - 升压装置及升压方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种升压装置及升压方法，该升压装置可包括：升压预处理单元和第一升压单元，其中，电源、升压预处理单元、第一升压单元和负载依次串联。升压预处理单元用于在未检测到控制信号时，将输入的电源电压进行升压后输出第一电压；升压预处理单元还用于在检测到控制信号时，输出第二电压，第二电压小于第一电压；第一升压单元用于对升压预处理单元的输出电压进行升压，并将升压后的电压输出给负载；控制信号产生于第一升压单元启动完成的条件下。实施本申请，能够低压启动负载，并且可以减少功率消耗，提高电源效率。

Description

升压装置及升压方法

本申请要求于2017年11月28日提交中国专利局、申请号为201711211344.7、发明名称为“一种车载无线通讯终端低压启动的方法以及升压电路”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及电路技术领域，特别涉及升压装置及升压方法。

背景技术

车载终端是车辆内的关键设备，集成定位、通信、汽车行驶记录、短时紧急通话、报警等多项功能。在使用车辆期间，需要保证车载终端正常工作。

通常情况下，车载终端在车辆内的主电池供电下正常工作。但是，在车辆发生碰撞、熄火、损坏的情况下主电池可能无法正常供电，此时需要使用备份电池为车载终端供电，以保证车载终端正常工作。

锂电池容量大、技术成熟，日后使用锂电池作为车辆内的备份电池可能成为一种趋势。由于备份电池需要充电，因此，只能使用单节锂电池或者并联的多节锂电池作为备份电池，导致备份电池的输出电压较低。

在备份电池供电、输出较低电压的情况下，如何保证车载终端启动并正常工作是亟需解决的问题。

发明内容

本申请提供了一种升压装置及升压方法，能够低压启动负载，并且，能够减少功率消耗，提高电源效率。

第一方面，本申请提供了一种升压装置，包括：升压预处理单元和第一升压单元，其中，电源、升压预处理单元、第一升压单元和负载依次串联；；升压预处理单元用于在未检测到控制信号时，将输入的电源电压进行升压后输出第一电压，第一电压高于或等于第一升压单元的启动电压；升压预处理单元还用于在检测到控制信号时，输出第二电压，第二电压大于或等于电源电压，且第二电压小于第一电压；第一升压单元用于对升压预处理单元的输出电压进行升压，并将升压后的电压输出给负载；其中，控制信号产生于第一升压单元启动完成的条件下。

通过第一方面的升压装置，升压预处理单元首先对电源电压进行升压，并输出较大的第一电压以启动第一升压单元，在第一升压单元启动后输出较小的第二电压，以使第一升压单元正常工作并输出电压给负载。该升压装置能够低压启动负载，并且，能够减少功率消耗，提高电源效率。

本申请中，升压预处理单元有两种可能的实现方式，下面分别描述。

(一)升压预处理单元包括第二升压单元和选择单元。

在可选实施例中，升压预处理单元包括第二升压单元和选择单元，第二升压单元和电源、选择单元相连，选择单元和电源、第一升压单元相连。

本申请中，第一升压单元可包括至少一个升压电路，第二升压单元可包括至少一个升压电路。其中，由于内部的电路方案和/或器件参数的不同，第一升压单元的启动电压＞第二升压单元的启动电压。

本申请中，可通过以下两种方式来使得升压预处理单元在未检测到控制信号时输出第一电压，在检测到控制信号时输出第二电压。

(1)第二升压单元用于在未检测到控制信号时，将电源电压进行升压后输出给选择单元；第二升压单元在检测到控制信号时断开；选择单元用于接收第二升压单元的输出电压和电源电压，并输出第二升压单元的输出电压、电源电压中的较高电压。

在一个具体的实施例中，该选择单元可由第一二极管和第二二极管组成。第一二极管的第一端和电源相连，第一二极管的第二端和第一升压单元相连；第二二极管的第一端和第二升压单元相连，第二二极管的第二端和第一升压单元相连。

(2)第二升压单元用于将电源电压进行升压后输出给选择单元；选择单元用于在未检测到控制信号时输出第二升压单元的输出电压，在检测到控制信号时输出电源电压。

在一个具体的实施例中，该选择单元可由一个单刀双掷开关组成。在未检测到控制信号时，单刀双掷开关的动端连接第二升压单元，输出第一电压；检测到控制信号时，单刀双掷开关的动端连接电源，输出电源电压，即第二电压。

可选的，本申请中，控制信号在第一升压单元启动完成的条件下生成，可以有以下三种生成方式：

(1)控制信号由负载在启动完成的情况下发送给升压预处理单元。

(2)该升压装置还包括控制单元，控制单元和第一升压单元、升压预处理单元相连；控制单元用于接收第一升压单元的输出电压以及参考电压，在第一升压单元的输出电压大于参考电压时，向升压预处理单元发送控制信号。

在一个具体的实施例中，控制单元可实现为比较器；参考电压可以为第一升压单元的前级输出电压或者大地电压。

(3)该升压装置还包括控制单元，控制单元和第一升压单元、升压预处理单元相连；控制单元用于接收第一升压单元的输出电压、参考电压，在第一升压单元输出的电压高于参考电压，并且，控制单元接收到负载在启动完成的情况下发送的信号的情况下，控制单元向升压预处理单元发送控制信号。

在一个具体的实施例中，控制单元可包括比较器和与门电路。比较器用于接收第二升压单元输出的电压、参考电压；与门电路用于接收比较器在第二升压单元输出的电压高于参考电压时输出的信号、负载在启动完成的情况下发送的信号，并输出控制信号。

(二)升压预处理单元包括N个级联的子升压预处理单元，子升压预处理单元包括第二升压单元和选择单元。

其中，第1个子升压预处理单元和电源相连，第N个子升压预处理单元和第一升压单元相连；N个子升压预处理单元对应多种升压能力。子升压预处理单元用于在未检测到控制信号时，对子升压预处理单元的输入电压进行升压后输出；子升压预处理单元还用于在检测到控制信号时，将子升压预处理单元的输入电压作为输出电压输出。

可理解的，第(二)种实现方式的升压预处理单元相当于级联了多个第(一)种实现方式中的升压预处理单元，其中，每个子升压预处理单元包括的第二升压单元和选择单元的功能及具体实现可参照上述第(一)种实现方式中的相关描述，在此不赘述。

在第二种实现方式中，该控制信号由负载在启动完成的情况下发送给至少一个子升压预处理单元，至少一个子升压预处理单元由负载根据第一升压单元的工作电压的需求确定。

第二方面，本申请提供了一种升压方法，应用于第一方面所述的升压装置。该升压方法可包括：升压装置接收电源电压；在未检测到控制信号时，升压装置对电源电压进行升压后输出第三电压给负载；在检测到控制信号时，升压装置输出第四电压给负载；其中，第三电压高于第四电压；控制信号产生于升压装置输出第三电压的条件下。

实施第二方面的方法，升压装置可低压启动负载，并且，在检测到控制信号后降低升压能力，减少功率消耗，提高电源效率。

结合第二方面，在可选实施例中，在检测到控制信号时，升压装置对电源电压进行升压后得到第一电压，对第一电压进行升压得到第三电压，并将第三电压输出给负载；在未检测到控制信号时，升压装置对电源电压进行处理后得到第二电压，对第二电压进行升压得到第四电压，并将第四电压输出给所述负载；其中，第二电压大于或等于电源电压，且第二电压小于第一电压。

本申请中，升压装置可通过以下两种方式对电源电压进行处理，并得到第一电压或第二电压。

(一)升压装置可包括第二升压单元和选择单元。在未检测到控制信号时，升压装置通过第二升压单元对电源电压进行升压，在电源电压和升压后的电源电压中，通过选择单元选择升压后的电源电压作为第一电压；在检测到控制信号时，升压装置通过选择单元选择电源电压作为第二电压。这里，第二升压单元和选择单元的功能和具体实现可参照第一方面的相关描述，在此不赘述。

结合第二方面，控制信号可以有以下三种生成方式，可参照第一方面的相关描述，在此不赘述。

(二)在未检测到控制信号时，升压装置对电源电压进行m级升压后得到第一电压；在检测到控制信号时，升压装置对电源电压进行v级升压后得到第二电压；其中，v＜m。

在第二种实现方式中，控制信号可由负载在启动完成的情况下发送给升压装置。

可理解的，第二方面的升压方法的各个步骤可参照第一方面升压装置功能的相关描述，在此不赘述。

实施本申请，升压装置在未检测到控制信号时将输入的电源电压进行升压后输出第一电压以使第一升压单元启动，在检测到控制信号时降低升压装置的升压能力输出第二电压以使第一升压单元在启动后的时间段正常工作。本申请可以低压启动负载，并且能够减少功率消耗，提高电源效率。

附图说明

图1为现有技术提供的车载终端启动示意图；

图2A为本申请提供的直流升压电路；

图2B－图2C为本申请提供的图2A的两种等效电路；

图3为本申请提供的一种升压电路的结构示意图；

图4A为本申请提供的第一升压单元启动示意图；

图4B为本申请提供的第一升压单元工作示意图；

图5为本申请提供的图3所示电路中一种升压预处理单元的结构示意图；

图6A－图6B为选择单元的结构示意图；

图7A－图7C为本申请提供的控制信号的生成示意图；

图8A－图8C为本申请提供的另一种控制信号的生成示意图；

图9为本申请提供的一种控制单元的结构示意图；

图10A－图10C为本申请提供的又一种控制信号的生成示意图；

图11为本申请提供的另一种控制单元的结构示意图；

图12为本申请提供的图3所示电路中另一种升压预处理单元的结构示意图；

图13为本申请提供的升压方法的流程示意图。

具体实施方式

本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。

参见图1，图1是现有技术中一种可能的启动车载终端的场景图。

如图1所示，车载终端内部可包括一个升压单元或多个串联的升压单元。图1中以升压单元A和升压单元B串联为例，升压单元A将输入的电源电压抬高后为升压单元B提供一个较高电压以使得升压单元B启动，升压单元B成功启动后继续抬高电压，为车载终端中的负载提供较高的电压，使得负载正常工作。

该方案具有以下两个缺点：

1.无法低压启动。

具体的，负载是实现车载终端各项功能的主要单元，负载的特点是：在开始工作时需要的功率较小，随着负载运行，之后需要较大的功率。由于图1以串联的形式为负载供电，为了保证负载正常工作，需要持续为负载提供高电压，以满足负载的大功率需求。

目前，常见的升压单元在正常工作时，输入的电压不能过低，才能成功输出高电压。结合图1中的方案，电源电压不能太低，一般情况下都在3.5V以上，才能使升压单元A正常工作并输出较高的电压以启动升压单元B，升压单元B继续抬高电压，从而为负载提供高电压。因此，图1所示的方案不适用于低电源电压启动的场景。

2.电源效率低。

具体的，在图1所示的低压启动车载终端的方案中，负载正常工作后，车载终端中的升压单元A会一直工作，持续为升压单元B输出较高的电压，该电压高于或等于升压单元B的启动电压。

由于升压单元B在成功启动后正常工作时，并不需要这么高的电压，因此，升压单元A在升压单元B成功启动后一直工作相当于额外消耗功率，导致电源效率降低。

为了解决低压启动问题，本申请提出了一种升压装置。本申请的升压装置不仅能够低压启动负载，还能够提高电源效率。

为了更好地理解本申请，首先对本申请涉及的名词或概念进行解释。

(一)直流升压电路。

本申请中的直流升压电路，可使得输出电压比输入电压高。

参见图2A，图2A示出了一种可能的直流升压电路的实现方式。如图2A所示，直流升压电路包括电感L、电容C、二极管D、开关SW。

首先，在开关SW闭合时，二极管D左边的电压低于右边的电压，由于二极管的单向导通性，二极管D相当于断开，此时直流升压电路等效于图2B所示的电路。这时，电流i从左向右流过电感L，由于输入的是直流电，所以电感L上的电流以一定的比率线性增加，该比率跟电感L的大小有关。随着电感电流增加，电感储存能量。

然后，在开关SW断开时，电感L的电流方向不能突变，所以电感L中的电流从左向右流动，二极管被导通，此时直流升压电路等效于如图2C所示的电路。由于电感L的电流保持特性，流经电感L的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。由于开关SW断开，电感L通过图2C所示电路放电，即电感L开始给电容C充电，同时电源也给电容C充电，电容C两端电压升高，此时输出电压已经高于输入电压了，升压完毕。

简单地说，上述升压过程就是一个电感能量传递的过程。开关SW闭合时，电感L吸收能量，开关SW断开时，电感L放出能量。开关SW重复通断的过程，就可以在电容C两端得到高于输入电压的输出电压。

不限于图2A所示的直流升压电路的实现方式，本申请中提到的直流升压电路还可以是其他形式的直流升压电路。

(二)升压能力η。

本申请中，升压能力衡量具有升压功能的电路或单元升高输入电压的程度。举例说明，假设升压电路或升压单元的输入电压为U₀，升压能力为η₀，则该升压电路或升压单元的输出电压为U₀×η₀。

本申请中，一个升压单元可以由多个升压电路级联组成，该升压单元对应的升压能力和其中工作的升压电路的数量相关。举例说明，升压单元由3个级联的升压电路组成，当3个升压电路都工作时，升压单元对应的升压能力为η₁×η₂×η3，当只有1个升压电路工作时，该升压单元对应的升压能力为η₁，当没有升压电路工作时，该升压单元对应的升压能力为1(即该升压单元将输入电压作为输出电压输出)。显然地，当升压单元的升压能力降低时，可看作升压单元中升压电路数量的减少，升压单元消耗的功率减少。

参见图3，图3为本申请提供的一种升压电路的结构示意图。该升压电路包括电源10、升压装置20和负载30。

本申请的升压装置20可应用于较低输入电压的场景中，例如，本申请的升压电路可应用于车载终端中，车载终端可在备份电池输出的较低电压下启动。此外，本申请的升压装置20还能够减少功率消耗，提高电源效率。

如图3所示，其中的升压装置20包括升压预处理单元201和第一升压单元202。其中，电源10、升压预处理单元201、第一升压单元202和负载30依次串联，电源电压经过升压预处理单元201和第一升压单元202的处理后提供给负载30。

其中，升压预处理单元201用于在未检测到控制信号时，将输入的电源电压进行升压后输出第一电压；升压预处理单元201还用于在检测到控制信号时，输出第二电压。其中，第一电压高于或等于第一升压单元202的启动电压；第二电压小于第一电压，且大于或等于电源电压。

本申请中，第一升压单元202可包括一个直流升压电路，也可以包括多个级联的直流升压电路。第一升压单元202有对应的启动电压和工作电压。第一升压单元202只有在输入电压高于或等于启动电压时才能启动，在启动之后，可在输入工作电压的情况下正常工作。可理解的，第一升压单元202的启动电压大于或等于工作电压。可理解的，第一升压单元202的启动电压和工作电压由第一升压单元202的内部结构决定。

其中，第一升压单元202用于对升压预处理单元201的输出电压进行升压，并将升压后的电压输出给负载30。控制信号产生于第一升压单元202启动完成的条件下。

具体的，根据时间先后顺序描述图3所示升压电路的工作原理，图3所示升压电路工作时可包括以下几个步骤：

1、为了使得如图3所示的电路导通，首先要通过升压预处理单元201将电源电压进行升压，输出第一电压，以使第一升压单元202启动。

2、第一升压单元202接收第一电压，由于第一电压高于或等于第一升压单元202的启动电压，因此，第一升压单元202可完成启动并对第一电压进行升压，将升压后的电压输出给负载30。

3、负载30接收第一升压单元202输出的电压，并启动。

4、第一升压单元202在启动完成时，升压预处理单元201接收到控制信号。其中，控制信号的发送方以及控制信号的产生过程可参照后续描述，在此不赘述。

这里，步骤4中升压预处理单元201接收到控制信号，可发生在步骤2之后，步骤3之前，即步骤4可发生在第一升压单元202输出电压之后、负载30正常工作之前；步骤4也可发生步骤3之后。

5、升压预处理单元201接收到控制信号，对电源电压进行升压后输出第二电压，或者直接以电源电压作为第二电压输出。显然地，第二电压大于或等于电源电压，且第二电压小于第一电压。

这里，第二电压小于第一电压，说明升压预处理单元201在步骤5中，相较于步骤1来说降低了升压能力。在降低了升压能力的情况下，升压预处理单元201消耗的功率更小。

6、第一升压单元202接收第二电压，对第二电压进行升压，将升压后的电压输出给负载30。可理解的，第二电压高于或等于第一升压单元202的工作电压。

7、负载30接收第一升压单元202输出的电压，并正常工作。

根据上述步骤可知，图3所示的电路在工作时，主要分为两个时间段：第一升压单元202的启动阶段，以及，第一升压单元202启动之后的工作阶段。可参照图4A及图4B，图4A示出了第一升压单元202在升压预处理单元201提供的第一电压下启动的示意图，图4B示出了第一升压单元202启动之后，在升压预处理单元201提供的第二电压下工作的示意图。

通过上述步骤，升压预处理单元201首先对电源电压进行升压，并输出较大的第一电压以启动第一升压单元202，在第一升压单元202启动后输出较小的第二电压，以使第一升压单元202正常工作并输出电压给负载30。图3所示的升压装置20能够在较低的输入电压(电源电压)下输出电压给负载30，并且，在第一升压单元202启动后，升压预处理单元201降低升压能力，减少了升压预处理单元201消耗的功率，能够将更多的功率提供给负载30，提高电源10效率。即，图3所示的升压装置20能够低压启动，并且，能够减少功率消耗，提高电源10效率。

可选的，升压预处理单元201有两种可能的实现方式，下面分别描述。

(一)升压预处理单元包括第二升压单元和选择单元。

参见图5，升压预处理单元201可包括第二升压单元2011和选择单元2012。如图5所示，第二升压单元2011和电源10、选择单元2012相连，选择单元2012和电源10、第一升压单元30相连。

下面通过两个实施例详细描述升压预处理单元201包括第二升压单元2011和选择单元2012时，如何在未检测到控制信号时输出第一电压，在检测到控制信号时输出第二电压。

这里，第二升压单元可包括一个直流升压电路，也可以包括多个级联的直流升压电路。第二升压单元有对应的启动电压，第二升压单元在输入电压高于或等于启动电压时才能启动。

可理解的，不同的升压单元由于内部的电路方案和/或器件参数的不同，会导致启动电压不同。在本申请中，第一升压单元的启动电压＞第二升压单元的启动电压。

(1)实施例1

在本实施例中，第二升压单元2011用于在未检测到控制信号时，将电源电压进行升压后输出给选择单元2012；第二升压单元2011在检测到控制信号时断开。

在本实施例中，选择单元2012用于接收第二升压单元2011的输出电压和电源电压，并输出第二升压单元2011的输出电压、电源电压中的较高电压。

具体的，在任意时刻，选择单元2012都接收第二升压单元2011的输出电压和电源电压，并比较两个电压的大小，输出两个电压中的较高电压。

首先，当升压预处理单元201未检测到控制信号时，第二升压单元2011对电源电压进行升压并输出。此时，选择单元2012接收到两个电压：第二升压单元2011的输出电压、电源电压。此时，由于第二升压单元2011的输出电压＞电源电压，选择单元2012选择较大的第二升压单元2011的输出电压输出，即，选择单元2012输出第一电压。

其次，当升压预处理单元201检测到控制信号时，第二升压单元2011被断开，即第二升压单元2011的没有输出电压，可看作第二升压单元2011输出的电压为0V。此时，选择单元2012接收到两个电压：第二升压单元2011的输出电压、电源电压。此时，由于第二升压单元2011的输出电压＜电源电压，选择单元2012选择较大的电源电压输出。即，选择单元2012输出第二电压。

本实施例中，选择单元2012的功能是选择较大电压输出。可选的，在一种具体的实施方案中，选择单元2012可以为一个输出较高电压的逻辑门。参见图6A，选择单元2012可由第一二极管D1、第二二极管D2组成，第一二极管D1的第一端(阳极)和电源相连，第一二极管D1的第二端(阴极)和负载相连，第二二极管D2的第一端(阳极)和第二升压单元2011相连，第二二极管D2的第二端(阴极)和负载相连。不限于图6A所示的选择单元2012的结构，本实施例中还可以利用其他结构实现的选择单元2012的功能。

(2)实施例2

在本实施例中，第二升压单元2011用于将电源电压进行升压后输出给选择单元2012。

在本实施例中，选择单元2012用于在未检测到控制信号时输出第二升压单元2011的输出电压，即第一电压，在检测到控制信号时输出电源电压，即第二电压。

具体的，选择单元2012的功能是在检测到控制信号和未检测到控制信号时分别输出不同的电压。可选的，在一种具体的实施方案中，参见图6B，选择单元2012可由一个单刀双掷开关S组成。在未检测到控制信号时，单刀双掷开关S的动端连接第二升压单元2011，此时，选择单元2012输出第二升压单元2011的输出电压，即第一电压；检测到控制信号时，单刀双掷开关S的动端连接电源，此时，选择单元输出电源电压，即第二电压。不限于图6B所示的选择单元2012的结构，本实施例中还可以利用其他结构实现选择单元2012的功能。

本申请中，控制信号在第一升压单元202启动完成的条件下生成。第一升压单元202启动完成表示第一升压单元202在之后的时间段在输入工作电压的情况下可以正常工作。因此，第一升压单元202在启动完成后，控制信号可使得升压预处理单元201降低升压能力。升压预处理单元201降低升压能力后消耗的功率也减少，因此能够提高电源效率。

下面详细描述生成控制信号的过程。本申请中，控制信号可以有三种生成方式。

(1)控制信号由负载30在启动完成的情况下发送给升压预处理单元201。

参见图7A，图7A示出了可能的负载发送控制信号的示意图。具体的，参照上述图3所示升压电路工作步骤，在步骤3中，负载30启动完成后发送控制信号给升压预处理单元201。

本申请中，在第一升压单元202启动完成的情况下，第一升压单元202才能为负载30提供电压，以使负载启动。因此，在负载30启动的情况下，第一升压单元202显然也已经启动。

进一步的，升压预处理单元201有不同的实现形式，下面结合上述升压预处理单元201的实施例1和实施例2描述控制信号的控制功能。

(a)在实施例1中，控制信号控制升压预处理单元201中的第二升压单元2011。

参见图7B，图7B为升压预处理单元201实现为实施例1中的形式时，控制信号的生成示意图。如图所示，负载在启动完成后，向第二升压单元2011发送控制信号，控制信号用于控制第二升压单元2011断开。

(b)在实施例2中，控制信号控制升压预处理单元201中的选择单元2012。

参见图7C，图7C为升压预处理单元201实现为实施例2中的形式时，控制信号的生成示意图。如图所示，负载在启动完成后，向选择单元2012发送控制信号，控制信号用于控制选择单元2012将单刀双掷开关S的动端从连接第二升压单元2011，转换到连接电源10。

(2)升压装置20还包括控制单元203，控制信号由控制单元203在第一升压单元202的输出电压大于参考电压时，发送给升压预处理单元201。

参见图8A，图8A示出了控制单元203发送控制信号的示意图。

其中，控制单元203和第一升压单元202、升压预处理单元201相连。控制单元203用于接收第一升压单元202的输出电压以及参考电压，在第一升压单元202的输出电压大于参考电压时，向升压预处理单元201发送控制信号。

这里，参考电压可以是大地电压，也可以是第一升压单元202的前级电路的输出电压。当第一升压单元202的输出电压大于参考电压时，说明第一升压单元202已经启动成功。

进一步的，升压预处理单元201有不同的实现形式，下面结合上述升压预处理单元201的实施例1和实施例2描述控制信号的控制功能。

(a)在实施例1中，控制信号控制升压预处理单元201中的第二升压单元2011。

参见图8B，图8B为升压预处理单元201实现为实施例1中的形式时，控制信号的生成示意图。如图所示，第一升压单元202在启动完成后，输出的电压高于参考电压，控制单元203生成控制信号，并向第二升压单元2011发送该控制信号。该控制信号用于控制第二升压单元2011断开。

(b)在实施例2中，控制信号控制升压预处理单元201中的选择单元2012。

参见图8C，图8C为升压预处理单元201实现为实施例2中的形式时，控制信号的生成示意图。如图所示，第一升压单元202在启动完成后，输出的电压高于参考电压，控制单元203生成控制信号，并向选择单元2012发送该控制信号。该控制信号用于控制选择单元2012将单刀双掷开关S的动端从连接第二升压单元2011，转换到连接电源30。

可选的，在一种具体的实施方案中，控制单元203可实现为比较器。参见图9，图9示出了控制单元203的一种可能的实现方式。如图9所示，比较器的“+”端用于接收第一升压单元202的输出电压，“－”端用于接收参考电压，当第一升压单元202的输出电压高于参考电压时，比较器的输出端输出二进制信号“1”，即控制信号。可理解的，图9仅为示例，不限于图9所示的控制单元203的结构，本申请中的控制单元203还可以实现为其他结构。

(3)升压装置20还包括控制单元203，控制信号由控制单元203在第一升压单元202的输出电压大于参考电压，且在控制单元203接收到负载30在启动完成的情况下发送的信号的情况下，发送给升压预处理单元201。

参见图10A，图10A示出了可能的控制单元203发送控制信号的示意图。

其中，控制单元203和第一升压单元202、升压预处理单元201以及负载30相连。控制单元203用于接收第一升压单元202的输出电压以及参考电压，在第一升压单元202输出的电压高于参考电压，并且，在控制单元203接收到负载30在启动完成的情况下发送的信号的时，控制单元203向升压预处理单元201发送控制信号。

这里，参考电压可以是大地电压，也可以是第一升压单元202的前级电路的输出电压。当第一升压单元202的输出电压大于参考电压，并且，负载30启动完成发送信号的情况下，说明第一升压单元202已经启动成功。

进一步的，升压预处理单元201有不同的实现形式，下面结合上述升压预处理单元201的实施例1和实施例2描述控制信号的控制功能。

(a)参见图10B，图10B为升压预处理单元201实现为实施例1中的形式时，控制信号的生成示意图。如图所示，第一升压单元202在启动完成后，第一升压单元202输出的电压高于参考电压，负载30成功启动后发送信号给控制单元203。此时，控制单元203生成控制信号，并向第二升压单元2011发送该控制信号。该控制信号用于控制第二升压单元2011断开。

(b)参见图10C，图10C为升压预处理单元201实现为实施例2中的形式时，控制信号的生成示意图。如图所示，第一升压单元202在启动完成后，此时第一升压单元202输出的电压高于参考电压，负载30成功启动后发送信号给控制单元203。此时，控制单元203生成控制信号，并向选择单元2012发送该控制信号。该控制信号用于控制选择单元2012将单刀双掷开关S的动端从连接第二升压单元2011，转换到连接电源30。

可选的，在一种具体的实施方案中，控制单元203可实现为比较器和与门电路。参见图11，图11示出了控制单元203的一种可能的实现方式。其中，比较器的“+”端用于接收第一升压单元202的输出电压，“－”端用于接收参考电压。与门电路包括两个接收端，一个接收端用于接收比较器的输出信号，另一个接收端用于接收负载在启动完成的情况下发送的信号，并输出运算结果。其中，与门电路可使用CMOS逻辑门、NMOS逻辑门、PMOS逻辑门或者二极管实现，图11以两个二极管实现与门电路为例。

具体的，当第一升压单元202的输出电压高于参考电压时，比较器输出二进制信号“1”给与门电路，与门电路接收比较器输出的二进制信号“1”，且，在接收到负载启动完成的情况下发送的二进制信号“1”时，输出二进制信号“1”，即控制信号。可理解的，图9仅为示例，不限于图9所示的控制单元203的结构，本申请中的控制单元203还可以实现为其他结构。

上述描述了升压预处理单元201的一种可能的实施方式，下面描述升压预处理单元201的另一种实现方式。

(二)升压预处理单元201包括N个级联的子升压预处理单元，每个子升压预处理单元都包括第二升压单元和选择单元。

参见图12，升压预处理单元201可包括N个级联的子升压预处理单元，N为正整数。

其中，每个子升压预处理单元都包括第二升压单元和选择单元，第1个子升压预处理单元和电源相连，第N个子升压预处理单元和第一升压单元相连。

具体的，N个子升压预处理单元对应多种升压能力，即，每个子升压预处理单元的升压能力可以相同，也可以不同，本申请不做任何限制。每个子升压预处理单元中，第二升压单元和选择单元的实现和功能可参照图5及前文相关描述，在此不赘述。

其中，每个子升压预处理单元用于在未检测到控制信号时，对子升压预处理单元的输入电压进行升压后输出；子升压预处理单元还用于在检测到所述控制信号时，将子升压预处理单元的输入电压作为输出电压输出。

具体的，根据时间先后顺序描述图12所示升压电路的工作原理，图12所示升压电路工作时可包括以下几个步骤：

1、为了使得如图12所示的电路导通，首先要通过N个子升压预处理单元将电源电压进行升压，输出第一电压，以使第一升压单元202启动。

这里，可通过N个子升压预处理单元中的M个子升压预处理单元中的第二升压单元对电源电压进行升压，M个子升压预处理单元中的第二升压单元的升压能力满足第一升压单元202的启动电压的需求。

具体的，应用该升压电路的装置在步骤1中，首先要确定M个子升压预处理单元。该装置可根据电源电压、第一升压单元202的启动电压以及每个子升压预处理单元的升压能力来确定在N个子升压预处理单元中选择哪几个子升压预处理单元来对电源电压进行升压。

举例说明，N个子升压预处理单元的升压能力可如下表所示：

表1

其中，假设在步骤1中选中了前M(M＝3)个子升压预处理单元，则该3个子升压预处理单元满足条件：电源电压×η₁×η₂×η₃≥第一升压单元202的启动电压。

本申请中，如果使用不同的电源，输入不同的电源电压，可选择不同数量的子升压预处理单元，或选择不同升压能力的子升压预处理单元，以实现步骤1中启动第一升压单元202的目的。即，本申请的升压装置适用于不同的电源电压。

2、第一升压单元202接收第一电压，由于第一电压高于或等于第一升压单元202的启动电压，因此，第一升压单元202可完成启动并对第一电压进行升压，将升压后的电压输出给负载30。

3、负载30接收第一升压单元202输出的电压，并启动。

4、第一升压单元202在启动完成的条件下时，升压预处理单元201接收到控制信号，控制信号由所述负载在启动完成的情况下发送给至少一个子升压预处理单元。

这里，升压预处理单元201中的至少一个子升压预处理单元可接收到控制信号。其中，控制信号可由负载在启动完成后生成并发送，控制信号的生成过程以及控制信号的控制作用可参照前文控制信号的生成方式(一)的相关描述，可参照图11，在此不赘述。

这里，至少一个子升压预处理单元可由负载根据第一升压单元202的工作电压的需求确定。具体的，负载中可存储N个子升压预处理单元的升压能力。在步骤1中M个子升压预处理单元将电源电压进行升压后，负载启动，此时，负载可根据第一升压单元202的工作电压、N个子升压预处理单元的升压能力，确定向哪几个子升压预处理单元发送控制信号。其中，M个子升压预处理单元中除该至少一个子升压预处理单元外的子升压预处理单元的升压能力满足第一升压单元202的工作电压。

举例说明，步骤1中子升压预处理单元1、2、3将电源电压进行升压，负载启动后，子升压预处理单元3接收到控制信号，那么，电源电压×η₁×η₂≥第一升压单元202的工作电压。

5、升压预处理单元201接收到控制信号，对电源电压进行升压后输出第二电压，或者直接以电源电压作为第二电压输出。第二电压大于或等于电源电压，且第二电压小于第一电压。

6、第一升压单元202接收第二电压，对第二电压进行升压，将升压后的电压输出给负载30。

7、负载30接收第一升压单元202输出的电压，并正常工作。

通过上述步骤，子升压预处理单元201中可包括多个子升压预处理单元，在输入不同的电源电压的情况下，可选择不同的子升压预处理单元对电源电压进行升压，以启动第一升压单元。启动第一升压单元后，可降低对电源电压进行升压的子升压预处理单元的数量。可知，图12中所示的升压装置，不仅能够实现低压启动、启动后减少额外的功率消耗、提高电源效率，还能够适用于不同的电源电压。

上述详细描述了本申请的升压装置，其中，升压装置在未检测到控制信号时将输入的电源电压进行升压后输出第一电压以使第一升压单元启动，在检测到控制信号时降低升压装置的升压能力输出第二电压以使第一升压单元在启动后的时间段正常工作。简单地说，升压装置首先输出第一电压以启动第一升压单元，之后输出低于第一电压的第二电压就能使第一升压单元正常工作，减少功率消耗，提高电源效率。

可理解的，本申请还可中的升压装置还可以实现为：升压装置在检测到控制信号时将输入的电源电压进行升压后输出第一电压以使第一升压单元启动，在未检测到控制信号时降低升压装置的升压能力输出第二电压以使第一升压单元在启动后的时间段正常工作。该方案和上述方案的不同之处在于，控制信号在第一升压单元未启动或者未工作的情况下。即，在该方案中，升压装置首先输出第一电压以启动第一升压单元，之后输出低于第一电压的第二电压就能使第一升压单元正常工作，减少功率消耗，提高电源效率。

参见图13，本申请还提供了一种升压方法，应用于本申请的升压装置，该升压方法可包括以下步骤：

S101、升压装置接收电源电压。

S102、升压装置在未检测到控制信号时，对电源电压进行升压后输出第三电压给负载。

S103、升压装置在检测到控制信号时，输出第四电压给负载；其中，第三电压高于第四电压；控制信号产生于升压装置输出第三电压的条件下。

在可选实施例中，在检测到控制信号时，升压装置对电源电压进行升压后得到第一电压，对第一电压进行升压得到第三电压，并将第三电压输出给负载；在未检测到控制信号时，升压装置对电源电压进行处理后得到第二电压，对第二电压进行升压得到第四电压，并将第四电压输出给所述负载；其中，第二电压大于或等于电源电压，且第二电压小于第一电压。

可理解的，该升压方法中的升压装置可实现为上述3－图12中所示的升压装置。

具体的，升压装置在未检测到控制信号时，可通过升压预处理单元对电源电压进行升压，得到第一电压，并通过第一升压单元再次对第一电压进行升压，得到第三电压，并将第三电压输出给负载；升压装置在检测到控制信号时，可通过升压预处理单元对电源电压进行处理(升压或者直接将电源电压输出)，得到第二电压，并通过第一升压单元再次对第二电压进行升压，得到第四电压，并将第四电压输出给负载。

其中，升压预处理单元的实现以及功能可参照前文升压装置中的相关描述，控制信号的生成也可参照前文升压装置中的相关描述，在此不赘述。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidStateDisk)等。

Claims (20)

1.一种升压装置，其特征在于，包括：升压预处理单元和第一升压单元，其中，电源、所述升压预处理单元、所述第一升压单元和负载依次串联；

所述升压预处理单元用于在未检测到控制信号时，将输入的电源电压进行升压后输出第一电压，所述第一电压高于或等于所述第一升压单元的启动电压；

所述升压预处理单元还用于在检测到所述控制信号时，输出第二电压，所述第二电压大于或等于所述电源电压，且所述第二电压小于所述第一电压；

所述第一升压单元用于对所述升压预处理单元的输出电压进行升压，并将升压后的电压输出给所述负载；

其中，所述控制信号产生于所述第一升压单元启动完成的条件下。

2.如权利要求1所述的升压装置，其特征在于，所述升压预处理单元包括第二升压单元和选择单元，所述第二升压单元和所述电源、所述选择单元相连，所述选择单元和所述电源、所述第一升压单元相连；

所述第二升压单元用于在未检测到控制信号时，将所述电源电压进行升压后输出给所述选择单元；所述第二升压单元在检测到控制信号时断开；

所述选择单元用于接收所述第二升压单元的输出电压和所述电源电压，并输出所述第二升压单元的输出电压、所述电源电压中的较高电压。

3.如权利要求2所述的升压装置，其特征在于，所述选择单元由第一二极管和第二二极管组成，

所述第一二极管的第一端和所述电源相连，所述第一二极管的第二端和所述第一升压单元相连；

所述第二二极管的第一端和所述第二升压单元相连，所述第二二极管的第二端和所述第一升压单元相连。

4.如权利要求1所述的升压装置，其特征在于，所述升压预处理单元包括第二升压单元和选择单元，所述第二升压单元和所述电源、所述选择单元相连，所述选择单元和所述电源、所述第一升压单元相连；

所述第二升压单元用于将所述电源电压进行升压后输出给所述选择单元；

所述选择单元用于在未检测到控制信号时输出所述第二升压单元的输出电压，在检测到控制信号时输出所述电源电压。

5.如权利要求2－4任一项所述的升压装置，其特征在于，所述第二升压单元包括至少一个升压电路。

6.如权利要求1－5任一项所述的升压装置，其特征在于，所述第一升压单元包括至少一个升压电路。

7.如权利要求1－6任一项所述的升压装置，其特征在于，所述控制信号由所述负载在启动完成的情况下发送给所述升压预处理单元。

8.如权利要求1－6任一项所述的升压装置，其特征在于，所述升压装置还包括控制单元，所述控制单元和所述第一升压单元、所述升压预处理单元相连；

所述控制单元用于接收所述第一升压单元的输出电压以及参考电压，在所述第一升压单元的输出电压大于所述参考电压时，向所述升压预处理单元发送所述控制信号。

9.如权利要求8所述的升压装置，其特征在于，所述控制单元为比较器。

10.如权利要求1－6任一项所述的升压装置，其特征在于，所述升压装置还包括控制单元，所述控制单元和所述第一升压单元、所述升压预处理单元相连；

所述控制单元用于接收所述第一升压单元的输出电压、参考电压，在所述第一升压单元输出的电压高于所述参考电压，并且，所述控制单元接收到所述负载在启动完成的情况下发送的信号的情况下，所述控制单元向所述升压预处理单元发送所述控制信号。

11.如权利要求10所述的升压装置，其特征在于，所述控制单元包括比较器和与门电路，

所述比较器用于接收所述第二升压单元输出的电压、参考电压；

所述与门电路用于接收所述比较器在所述第二升压单元输出的电压高于所述参考电压时输出的信号、所述负载在启动完成的情况下发送的信号，并输出所述控制信号。

12.如权利要求1所述的升压装置，其特征在于，所述升压预处理单元包括N个级联的子升压预处理单元，所述子升压预处理单元包括第二升压单元和选择单元；其中，第1个子升压预处理单元和所述电源相连，第N个子升压预处理单元和所述第一升压单元相连；所述N个子升压预处理单元对应多种升压能力；

所述子升压预处理单元用于在未检测到所述控制信号时，对所述子升压预处理单元的输入电压进行升压后输出；

所述子升压预处理单元还用于在检测到所述控制信号时，将所述子升压预处理单元的输入电压作为输出电压输出。

13.如权利要求12所述的升压装置，其特征在于，所述控制信号由所述负载在启动完成的情况下发送给至少一个所述子升压预处理单元，所述至少一个子升压预处理单元由所述负载根据所述第一升压单元的工作电压的需求确定。

14.一种升压方法，其特征在于，包括：

升压装置接收电源电压；

在未检测到控制信号时，所述升压装置对所述电源电压进行升压后输出第三电压给负载；

在检测到所述控制信号时，所述升压装置输出第四电压给所述负载；

其中，所述第三电压高于所述第四电压；所述控制信号产生于所述升压装置输出所述第三电压的条件下。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，

在未检测到控制信号时，所述升压装置对所述电源电压进行升压后得到第一电压，对所述第一电压进行升压得到所述第三电压，并将所述第三电压输出给所述负载；

在未检测到控制信号时，所述升压装置对所述电源电压进行处理后得到第二电压，对所述第二电压进行升压得到所述第四电压，并将所述第四电压输出给所述负载；

其中，所述第二电压大于或等于所述电源电压，且所述第二电压小于所述第一电压。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述升压装置包括第二升压单元和选择单元；

在未检测到控制信号时，所述升压装置对所述电源电压进行升压后得到第一电压，包括：所述升压装置通过所述第二升压单元对所述电源电压进行升压，在所述电源电压和升压后的电源电压中，通过所述选择单元选择所述升压后的电源电压作为所述第一电压；

在检测到控制信号时，所述升压装置对所述电源电压进行处理后得到第二电压，包括：所述升压装置通过所述选择单元选择所述电源电压作为所述第二电压。

17.如权利要求14－16任一项所述的方法，其特征在于，所述在检测到控制信号时具体为：在接收到所述负载在启动完成的情况下发送的控制信号时。

18.如权利要求14－16任一项所述的方法，其特征在于，所述在检测到控制信号时具体为：在检测到所述第三电压高于参考电压时。

19.如权利要求14－16任一项所述的方法，其特征在于，所述在检测到控制信号时具体为：在接收到所述负载在启动完成的情况下发送的控制信号时，且，在检测到所述第三电压高于参考电压时。

20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，

在未检测到控制信号时，所述升压装置对所述电源电压进行m级升压后得到所述第一电压；

在检测到控制信号时，所述升压装置对所述电源电压进行v级升压后得到所述第二电压；

其中，v＜m，所述控制信号由所述负载在启动完成的情况下发送给所述升压装置。