CN215646607U - 一种升压电路及开关电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种升压电路及开关电源，该升压电路包括依次电连接的电压输入端、第一滤波电路、升压单元、开关电路以及电压输出端；还包括与电压输入端和电压输出端电连接的保护电路；第一滤波电路用于对电压输入端的输入电压进行交流滤波；升压单元用于对滤波后的电压进行升压；开关电路用于根据升压后的电压控制与电压输出端的通断；电压输出端用于输出电压；保护电路用于减少浪涌电压对第一滤波电路和/或开关电路的冲击；其中，保护电路包括至少两正向串联的保护二极管、以及至少一保护电阻；电压输入端通过正向串联的保护二极管单向导通至电压输出端，保护电阻与保护二极管并联，各保护二极管两端的电压相等，令二极管串联平衡分压。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种升压电路及开关电源。
背景技术
二极管因其具有单向导电性的特点，所以自从二极管被发明后就成为了电路设计中应用最普遍最广泛的基础性元件，被广泛地应用于各种电路设计中。随着技术的发展，二极管形成了一个完善的体系，有普通二极管，快速二极管，肖特基二极管，还有发光二极管等等。而二极管的应用多种多样，但是始终都是围绕它的单向导通反向截止的特性而来的。
在电路设计中因不同电路节点设计需要，不能完全找到非常理想的单颗标准二极管器件，所以难免会出现二极管串联使用的情况，二极管串联的主要原因就是反向电压过高超出了单颗二极管的最高使用电压范围，或者是它的设计降额值无法满足电路的设计要求时就会使用两颗二极管串联来保证电路设计的可靠性。但是二极管的参数不能做到完全一致，所以两颗串联二极管在使用时会出现分压不均的情况，也就是一颗二极管分压高一颗低，尤其是在电压反向偏置时。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种升压电路及开关电源。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种升压电路，包括依次电连接的电压输入端、第一滤波电路、升压单元、开关电路以及电压输出端；还包括与所述电压输入端和所述电压输出端电连接的保护电路；
所述第一滤波电路用于对所述电压输入端的输入电压进行交流滤波；所述升压单元用于对滤波后的电压进行升压；所述开关电路用于根据升压后的电压控制与所述电压输出端的通断；所述保护电路用于减少浪涌电压对所述第一滤波电路和/或所述开关电路的冲击；
其中，所述保护电路包括至少两正向串联的保护二极管、以及至少一保护电阻；
所述电压输入端通过所述正向串联的保护二极管单向导通至所述电压输出端；所述保护电阻与所述保护二极管并联；各所述保护二极管两端的电压相等。
优选地，在本实用新型所述的升压电路中，所述保护电路包括正向串联的第一保护二极管D1和第二保护二极管D2、以及第一保护电阻R1和第二保护电阻R2；
所述第一保护电阻R1与所述第一保护二极管D1并联；所述第二保护电阻R2与所述第二保护二极管D2并联。
优选地，在本实用新型所述的升压电路中，所述第一保护电阻R1与所述第二保护电阻R2的阻值相等。
优选地，在本实用新型所述的升压电路中，所述第一滤波电路包括第一滤波电容CBB1和滤波电感L1；
所述电压输入端连接至所述滤波电感L1的第一端和所述第一滤波电容CBB1的第一端，所述滤波电感L1的第二端连接至所述升压单元，所述第一滤波电容CBB1的第二端接地。
优选地，在本实用新型所述的升压电路中，所述第一滤波电路还包括第二滤波电容CBB2；
所述第二滤波电容CBB2的第一端连接至所述滤波电感L1的第二端，所述第二滤波电容CBB2的第二端接地。
优选地，在本实用新型所述的升压电路中，所述升压单元包括第一FPC升压电感和第二FPC升压电感；
所述第一FPC电感的第一端连接至所述第一滤波电路，所述第二FPC电感的第一端接地，所述第一FPC电感的第二端和所述第二FPC电感的第二端连接至所述开关电路。
优选地，在本实用新型所述的升压电路中，所述开关电路包括驱动芯片、N沟道MOS管Q1、隔离电阻RS3和升压二极管D3；
所述驱动芯片的电压检测端ZCD连接至所述第二FPC电感的第二端，所述驱动芯片的控制端DR连接至所述N沟道MOS管Q1的栅极；所述N沟道MOS管Q1的漏极的第一路连接至所述第一FPC电感的第二端，所述N沟道MOS管Q1的漏极的第二路连接至所述升压二极管D3的阳极，所述升压二极管D3的阴极连接至所述电压输出端；所述N沟道MOS管Q1的源极通过所述隔离电阻RS3接地。
优选地，在本实用新型所述的升压电路中，所述升压电路还包括与所述开关电路和所述电压输出端电连接的第二滤波电路，用于对输出电压进行直流滤波。
优选地，在本实用新型所述的升压电路中，所述第二滤波电路包括电解电容CE1；
所述电解电容CE1的正极连接至所述升压二极管D3的阴极，所述电解电容CE1的负极接地。
本实用新型还构造了一种开关电源，包括上述任一项所述的升压电路。
通过实施本实用新型，具有以下有益效果：
本实用新型通过设计保护电路包括至少两正向串联的保护二极管、以及至少一保护电阻，电压输入端通过正向串联的保护二极管单向导通至电压输出端，且保护电阻与保护二极管并联，保护二极管两端的电压相等，从而解决两颗保护二极管在串联时二极管工作在反向偏置状态出现的分压不平衡问题，令二极管串联平衡分压，提高二极管串联使用的稳定性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型的升压电路图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
实施例一：
如图1所示，本实用新型公开了一种升压电路，包括依次电连接的电压输入端S1、第一滤波电路、升压单元、开关电路以及电压输出端S2；还包括与电压输入端S1和电压输出端S2电连接的保护电路。
第一滤波电路用于对电压输入端S1的输入电压进行交流滤波；升压单元用于对滤波后的电压进行升压；开关电路用于根据升压后的电压控制与电压输出端S2的通断；保护电路用于减少浪涌电压对第一滤波电路和/或开关电路的冲击；
其中，保护电路包括至少两正向串联的保护二极管、以及至少一保护电阻。电压输入端S1通过正向串联的保护二极管单向导通至电压输出端S2，即电压输入端S1连接至串联第一端的保护二极管的阳极，电压输出端S2连接至串联第二端的保护二极管的阴极。保护电阻与保护二极管并联，各保护二极管两端的电压相等。
优选地，在本实施例中，保护电路包括正向串联的第一保护二极管D1和第二保护二极管D2、以及第一保护电阻R1和第二保护电阻R2。电压输入端S1通过正向串联的第一保护二极管D1和第二保护二极管D2单向导通至电压输出端S2。第一保护电阻R1与第一保护二极管D1并联，第二保护电阻R2与第二保护二极管D2并联，第一保护二极管D1两端的电压等于第二保护二极管D2两端的电压。且，第一保护电阻R1与第二保护电阻R2的阻值相等。
在另外一些实施例中，保护电路包括正向串联的第一保护二极管D1和第二保护二极管D2、以及一保护电阻。电压输入端S1通过正向串联的第一保护二极管D1和第二保护二极管D2单向导通至电压输出端S2。保护电阻与第一保护二极管D1或第二保护二极管D2并联，第一保护二极管D1两端的电压等于第二保护二极管D2两端的电压。
本实施例的优点是优化两颗保护二极管在串联时二极管工作在反向偏置状态出现的分压不平衡问题，提高保护二极管串联使用的稳定性。
在图1中，第一保护二极管D1和第二保护二极管D2是串联使用，其中第一保护电阻R1与第一保护二极管D1并联，第二保护电阻R2与第二保护二极管D2并联。在没有并联第一保护电阻R1和第二保护电阻R2时，当第一保护二极管D1和第二保护二极管D2工作在反向偏置状态下时，也就是电压输出端S2的电压高，电压输入端S1的电压低时，理想状态是第一保护二极管D1和第二保护二极管D2所承受的电压各一半，就是电压输出端S2二分之一的电压等于电压输入端S1的电压，但是两颗串联的第一保护二极管D1和第二保护二极管D2的反向漏电流和反向击穿电压不能做到完全一致，最主要有两点原因造成，第一就是材料问题，材料存在一定的离散性，晶元本身的纯度无法做到百分之百；第二就是生产工艺问题，不同批次不同时间生产的相同二极管始终做不到完全的一致。不完全一致的二极管漏电流就造成了串联二极管在使用中必然出现分压不平衡问题，一颗分压大，一颗分压小。如果分压大的那颗二极管刚好承受了接近击穿电压时的电压，而另一颗只承受了很小的一部分电压，那么长期工作在这种不平衡状态下的两颗二极管，在遇到瞬态冲击变化时很容易损坏分压大的那颗二极管造成两颗二极管全部损坏。
为了解决此问题，本实施例在两个二极管上各并联一颗高阻抗电阻，例如大于一千欧，使用电阻去平衡漏电流问题，从而平衡二极管在反向工作时的分压不均的情况，具体的原理就如同电阻并联一样，将反向工作的两颗二极管等效为两颗电阻，这两颗等效电阻流过的电流就等效为二极管的反向漏电流，不同漏电流导致了等效电阻的分压不同，但是串联二极管流过的漏电流是一样的，所以也可以等效为两个等效串联电阻的阻值不同，一个大一个小，所以一个分压大一个分压小；那么给这两个很大等效阻值的电阻并联一个比它小两三倍的电阻，那么二极管与电阻并联的分压主要由并联的第一保护电阻R1和第二保护电阻R2所决定，而第一保护电阻R1和第二保护电阻R2的阻值相等。一般二极管的漏电流为几十到几百纳安培级，可以根据此电流大小计算出合理的第一保护电阻R1和第二保护电阻R2的阻值即可，从而有效地解决二极管串联分压不平衡的问题。
在本实施例中，该第一滤波电路包括第一滤波电容CBB1和滤波电感L1。其中，电压输入端S1连接至滤波电感L1的第一端和第一滤波电容CBB1的第一端，滤波电感L1的第二端连接至升压单元，第一滤波电容CBB1的第二端接地。在另外一些实施例中，第一滤波电路还可包括第二滤波电容CBB2。第二滤波电容CBB2的第一端连接至滤波电感L1的第二端，第二滤波电容CBB2的第二端接地。其中，滤波电感L1为带双铁心的线圈。
该升压单元包括第一FPC升压电感和第二FPC升压电感。第一FPC电感的第一端连接至第一滤波电路，第二FPC电感的第一端接地，第一FPC电感的第二端和第二FPC电感的第二端连接至开关电路。其中，第一FPC升压电感和第二FPC升压电感分别为带铁芯的线圈，并列设置。在此需要说明的是，该升压电路优选为FPC升压电路。
该开关电路包括驱动芯片(未图示)、N沟道MOS管Q1、隔离电阻RS3和升压二极管D3。其中，驱动芯片的电压检测端ZCD连接至第二FPC电感的第二端，驱动芯片的控制端DR连接至N沟道MOS管Q1的栅极；N沟道MOS管Q1的漏极的第一路连接至第一FPC电感的第二端，N沟道MOS管Q1的漏极的第二路连接至升压二极管D3的阳极，升压二极管D3的阴极连接至电压输出端S2；N沟道MOS管Q1的源极通过隔离电阻RS3接地。
该升压电路还包括与开关电路和电压输出端S2电连接的第二滤波电路，用于对输出电压进行直流滤波。具体地，该第二滤波电路包括电解电容CE1。电解电容CE1的正极连接至升压二极管D3的阴极，电解电容CE1的负极接地。
实施例二：
本实用新型还公开了一种开关电源，包括实施例一任一项所述的升压电路，在此不再赘述。
通过实施本实用新型，具有以下有益效果：
本实用新型通过设计保护电路包括至少两正向串联的保护二极管、以及至少一保护电阻，电压输入端通过正向串联的保护二极管单向导通至电压输出端，且保护电阻与保护二极管并联，保护二极管两端的电压相等，从而解决两颗保护二极管在串联时二极管工作在反向偏置状态出现的分压不平衡问题，令二极管串联平衡分压，提高二极管串联使用的稳定性。
可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种升压电路，其特征在于，包括依次电连接的电压输入端、第一滤波电路、升压单元、开关电路以及电压输出端；还包括与所述电压输入端和所述电压输出端电连接的保护电路；
所述第一滤波电路用于对所述电压输入端的输入电压进行交流滤波；所述升压单元用于对滤波后的电压进行升压；所述开关电路用于根据升压后的电压控制与所述电压输出端的通断；所述保护电路用于减少浪涌电压对所述第一滤波电路和/或所述开关电路的冲击；
其中，所述保护电路包括至少两正向串联的保护二极管、以及至少一保护电阻；
所述电压输入端通过所述正向串联的保护二极管单向导通至所述电压输出端；所述保护电阻与所述保护二极管并联；各所述保护二极管两端的电压相等。
2.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，所述保护电路包括正向串联的第一保护二极管D1和第二保护二极管D2、以及第一保护电阻R1和第二保护电阻R2；
所述第一保护电阻R1与所述第一保护二极管D1并联；所述第二保护电阻R2与所述第二保护二极管D2并联。
3.根据权利要求2所述的升压电路，其特征在于，所述第一保护电阻R1与所述第二保护电阻R2的阻值相等。
4.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括第一滤波电容CBB1和滤波电感L1；
所述电压输入端连接至所述滤波电感L1的第一端和所述第一滤波电容CBB1的第一端，所述滤波电感L1的第二端连接至所述升压单元，所述第一滤波电容CBB1的第二端接地。
5.根据权利要求4所述的升压电路，其特征在于，所述第一滤波电路还包括第二滤波电容CBB2；
所述第二滤波电容CBB2的第一端连接至所述滤波电感L1的第二端，所述第二滤波电容CBB2的第二端接地。
6.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，所述升压单元包括第一FPC升压电感和第二FPC升压电感；
所述第一FPC电感的第一端连接至所述第一滤波电路，所述第二FPC电感的第一端接地，所述第一FPC电感的第二端和所述第二FPC电感的第二端连接至所述开关电路。
7.根据权利要求6所述的升压电路，其特征在于，所述开关电路包括驱动芯片、N沟道MOS管Q1、隔离电阻RS3和升压二极管D3；
所述驱动芯片的电压检测端ZCD连接至所述第二FPC电感的第二端，所述驱动芯片的控制端DR连接至所述N沟道MOS管Q1的栅极；所述N沟道MOS管Q1的漏极的第一路连接至所述第一FPC电感的第二端，所述N沟道MOS管Q1的漏极的第二路连接至所述升压二极管D3的阳极，所述升压二极管D3的阴极连接至所述电压输出端；所述N沟道MOS管Q1的源极通过所述隔离电阻RS3接地。
8.根据权利要求7所述的升压电路，其特征在于，所述升压电路还包括与所述开关电路和所述电压输出端电连接的第二滤波电路，用于对输出电压进行直流滤波。
9.根据权利要求8所述的升压电路，其特征在于，所述第二滤波电路包括电解电容CE1；
所述电解电容CE1的正极连接至所述升压二极管D3的阴极，所述电解电容CE1的负极接地。
10.一种开关电源，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的升压电路。
Priority Applications (1)
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| CN202121086334.7U CN215646607U (zh) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | 一种升压电路及开关电源 |
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| CN215646607U true CN215646607U (zh) | 2022-01-25 |
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Family Applications (1)
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| CN202121086334.7U Active CN215646607U (zh) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | 一种升压电路及开关电源 |
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