CN218217110U - 一种基于光耦隔离的boost电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于光耦隔离的BOOST电路，电路包括驱动模块以及升压模块，驱动模块包括第一滤波单元、光耦合器、三极管以及第二滤波单元，升压模块包括MOS管以及整流单元；第一滤波单元一端接收PWM信号输入，另一端与光耦合器的输入端口耦接；光耦合器的输出端口的正极接收驱动电压输入，输出端口的负极与三极管基极耦接；三极管集电极接收驱动电压输入，发射极与第二滤波单元一端耦接；第二滤波单元另一端与MOS管栅极耦接；MOS管漏极接收输入电压，MOS管源极与整流单元一端耦接，整流单元另一端输出电压。通过采用上述电路，避免BOOST电路中的驱动开关与PWM信号输入端直接相连，提高BOOST驱动开关的稳定性。

Description

一种基于光耦隔离的BOOST电路

技术领域

本申请涉及电压控制技术的领域，尤其是涉及一种基于光耦隔离的BOOST电路。

背景技术

DC/DC变换器能够将一种直流电源变换成另一种具有不同输出特性的直流电源，DC/DC变换器包括BOOST变换器。BOOST变换器的输出端的电压大于输入端的电压，但其输出电流小于于输入电流，BOOST变换器也称为升压变换器。当前，BOOST变换器的驱动开关常用PWM信号控制，PWM信号通过控制构成开关电源的MOS管的通断，进而控制BOOST变换器的输入。

在PWM信号直接与BOOST变化器的驱动开关相连接的情况下，由于MOS管的工作频率以及输入阻抗较高，导致MOS管容易受到干扰，影响BOOST电路的驱动开关的稳定运行。

因此，亟需一种基于光耦隔离的BOOST电路来解决上述问题。

实用新型内容

本申请提供一种基于光耦隔离的BOOST电路，以解决在PWM信号直接与BOOST变化器的驱动开关相连接的情况下，影响BOOST电路的驱动开关的正常控制。

本申请提供一种基于光耦隔离的BOOST电路，电路包括驱动模块以及升压模块，驱动模块包括第一滤波单元、光耦合器、三极管以及第二滤波单元，升压模块包括第三滤波单元以及升压整流单元，升压整流单元包括MOS管；第一滤波单元的一端接收PWM信号输入，另一端与光耦合器的输入端口耦接；光耦合器的输出端口的正极接收驱动电压输入，输出端口的负极与三极管的基极耦接；三极管的集电极接收驱动电压输入，发射极与第二滤波单元的一端耦接；第二滤波单元的另一端与MOS管的栅极耦接；MOS管的漏极与输入电压端耦接，MOS管的源极接地；升压整流单元的一端输出电压。升压整流单元的另一端接收输入电压。

在一种可能的实施方式中，第一滤波单元包括第一电阻以及第一电容；第一电阻的一端接收PWM信号输入，另一端与光耦合器的输入端口的正极耦接；第一电容的一端与第一电阻靠近光耦合器的输入端口正极的一端耦接，第一电容的另一端接地。

在一种可能的实施方式中，第二滤波单元包括第二电阻、第二电容以及第三电容；第二电阻的一端与三极管的发射极耦接，第二电阻的另一端与MOS管的漏极耦接；第二电容的一端与第二电阻的另一端耦接，第二电容的另一端接地；第三电容的一端与第二电阻远离第二电容的一端耦接，第三电容的另一端接地。

在一种可能的实施方式中，升压整流单元还包括第一二极管、第一电感以及第四电容；第一电感的一端接收电压输入，另一端与第一二极管的正极耦接，第一电感的另一端还与MOS管的漏极耦接；第一二极管的负极输出电压；第四电容的一端与第一二极管的负极耦接，另一端接地；

在一种可能的实施方式中，光耦合器为晶体管光耦合器。

在一种可能的实施方式中，三极管为双极性晶体管。

在一种可能的实施方式中，第一二极管为肖特基二极管。

在一种可能的实施方式中，电路还包括第三滤波单元，第三滤波单元包括第五电容以及第十电阻；第十电阻的一端接收电压输入，另一端与升压整流单元耦接；第五电容的一端与第十电阻的另一端耦接，第五电容的另一端接地。

与当前技术相比，本申请的有益效果是：通过采用上述电路，将PWM信号输入端与BOOST电路隔离，避免PWM信号直接输入BOOST电路的驱动开关中，提高了BOOST的驱动开关的稳定性。避免驱动开关受到PWM发生装置输出PWM信号时，产生的噪声信号，高频信号的干扰。采用三极管作为放大器，弥补了控制信号的损耗。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种基于光耦隔离的BOOST电路的结构示意图。

附图标记：10驱动模块，20升压模块，101第一滤波单元，102光耦合器，103三极管，104第二滤波单元，Q1 MOS管，201 升压整流单元，R1第一电阻，R2 第二电阻，R3 第三电阻，R4 第四电阻，R5 第五电阻，R6 第六电阻，R7第七电阻，R8 第八电阻，R9 第九电阻，R10 第十电阻，C1 第一电容，C2 第二电容，C3 第三电容，C4 第四电容，C5 第五电容，D1 第一二极管。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

此外，本申请的说明书中的术语“第一”、 “第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序，可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”或“耦接”应做广义理解，例如，“相连”、 “连接”或“耦接”除了可以是指物理上的连接，还可以是指电连接或信号连接，例如，可以是直接相连，即物理连接，也可以通过中间至少一个元件间接相连，只要达到电路相通即可，还可以是两个元件内部的连通；信号连接除了可以通过电路进行信号连接外，也可以是指通过媒体介质进行信号连接，例如，无线电波。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请实施例中将MOS管作为BOOST电路中的驱动开关使用，应当理解的是，驱动开关的实际设计可以不限于使用单个MOS管。

本申请实施例提供一种基于光耦隔离的BOOST电路，如图1所示，电路包括驱动模块10以及升压模块20，驱动模块10包括第一滤波单元101、光耦合器102、三极管103以及第二滤波单元104，升压模块20包括及升压整流单元201，升压整流单元201包括MOS管QA。驱动模块10接收PWM信号输入，并输出控制信号至升压模块20的MOS管Q1的栅极，当MOS管Q1的栅极接收到高电位的控制信号时，整个升压模块20导通，升压整流单元201充电。当MOS管Q1的栅极接收到低电位的控制信号时，整个升压模块20关断，升压整流单元201放电。通过上述控制过程，实现BOOST电路的升压功能。

如图1所示，第一滤波单元101的一端接收PWM信号输入，另一端与光耦合器102的输入端口耦接。

在一种可能的实施方式中，如图1所示，第一滤波单元101包括第一电阻R1以及第一电容C1；第一电阻R1的一端接收PWM信号输入，另一端与光耦合器102的输入端口的正极耦接；第一电容C1的一端与第一电阻R1的另一端耦接，另一端接地。PWM信号输入第一电阻R1后，其中的高频交流成分的信号经第一电容C1流入接地端，使得PWM信号中的高频交流成分的信号被过滤掉，第一电阻R1与第一电容C1共同构成第一滤波单元101中的RC滤波电路，消除输出至光耦合器102的输入端正极的PWM信号中的噪声信号。

光耦合器102的输出端口的正极接收驱动电压+Vcc输入，输出端口的负极与三极管103基极耦接；三极管103的集电极接收驱动电压+Vcc输入，发射极与第二滤波单元104的一端耦接；第二滤波单元104的另一端与MOS管Q1的栅极耦接。

举例来说，如图1所示，驱动电压+Vcc端经电阻R8向光耦合器102的输出端口的正极供电，同时经电阻R5向三极管103的集电极供电。当光耦合器102的输入端口接收高电位的控制信号时导通，同时光耦合器输出端口导通，光耦合器102的输出端的负极经电阻R3向三极管103的基极发出高电位信号，三极管103的集电极和发射极导通，经过电阻R7向第二滤波单元104输出控制信号。经第二滤波单元104滤波后的控制信号经电阻R9输出至MOS管Q1的栅极。

需要说明的是，因为PWM信号经第一滤波单元101以及光耦合器会产生损耗，所以设置三极管103起到放大器的作用，以弥补损耗。具体三极管103的参数设置不在本实施例中具体阐述。

在一种可能的实施方式中，如图1所示，第二滤波单元104包括第二电阻R2、第二电容C2以及第三电容C3；第二电阻R2的一端与三极管103的发射极耦接，另一端与MOS管Q1的漏极耦接；第二电容C2的一端与第二电阻R2的另一端耦接，第二电容C2的另一端接地；第三电容C3的一端与第二电阻R2的一端耦接，第三电容C3的另一端接地。第二滤波单元104与第一滤波单元101同样都起到滤波降噪的功能，控制信号经过三极管103后需要重新进行一次滤波，以达到降噪的目的，其原理可参见上述的关于第一滤波单元101的描述。

MOS管Q1的漏极接收输入电压Vin+，MOS管Q1的源极与升压整流单元201的一端耦接，升压整流单元201的另一端输出电压Vout+。

举例来说，如图1所示，经电阻R9输出的控制信号输入至MOS管Q1的栅极，当控制信号为高电位时，MOS管Q1的漏极与源极导通，输入电压Vin+经MOS管Q1输出至升压整流单元201。

在一种可能的实施方式中，如图1所示，电路还包括第三滤波单元202，第三滤波单元202包括第五电容C5以及第十电阻R10；第十电阻R10的一端接收电压输入Vin+，另一端与升压整流单元201耦接；第五电容C5的一端与第十电阻R10的另一端耦接，第五电容C5的另一端接地。第五电容C5与第十电阻R10组成滤波器，当第十电阻R10的一端接收电压输入Vin+时，为了防止输入升压模块20中的电压存在高频谐波，在整个升压模块20的电压输入Vin+端口设置第三滤波单元，消除电压中的高频交流分量，从而提高升压模块输出电压的质量。

在一种可能的实施方式中，如图1所示，升压整流单元201还包括第一二极管D1、第一电感L1以及第四电容C4；第一电感L1的一端接收电压输入Vin+，另一端与第一二极管D1的正极耦接，第一电感L1的另一端还与MOS管Q1的漏极耦接；第一二极管D1的负极输出电压Vout+；第四电容C4的一端与第一二极管D1的负极耦接，另一端接地；

举例来说，如图1所示，MOS管Q1接收的控制信号为高电位时，MOS管Q1导通，第一电感L1充磁，并经过第一电感L1输出电压Vout+，同时第四电容C4充电；MOS管Q1接收的控制信号为低电位时，MOS管Q1截止，第一电感L1上的电流随升压整流单元201的时间常数下降，同时第四电容C4放电，以维持输出电压Vout+。当MOS管Q1接收的控制信号为低电位时，第一二极管D1，用于防止此时升压整流单元201中输出端电压高于输入端电压，产生电流倒灌，起到反向截止的作用。

在一种可能的实施方式中，光耦合器102为晶体管光耦合器。

在一种可能的实施方式中，三极管103为双极性晶体管。

在一种可能的实施方式中，第一二极管D1为肖特基二极管。

在一种可能的实施方式中，升压整流单元201还包括第二二极管D2。

第二二极管D2的正极与第一电感L1的另一端耦接，第二二极管D2的负极输出电压Vout+。

通过上述实施例中的电路，本实用新型的申请能够产生以下有益效果。将PWM信号输入端与BOOST电路隔离，避免PWM信号直接输入BOOST电路的驱动开关中，提高了BOOST的驱动开关的稳定性。避免驱动开关受到PWM发生装置输出PWM信号时，产生的噪声信号，高频信号的干扰。采用三极管作为放大器，弥补了控制信号的损耗。通过在BOOST输出端设置具有反向截止功能的二极管，避免BOOST在控制信号位于低电位时，产生电流逆流，对电路造成损坏。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种基于光耦隔离的BOOST电路，其特征在于，所述电路包括驱动模块（10）以及升压模块（20），所述驱动模块包括第一滤波单元（101）、光耦合器（102）、三极管（103）以及第二滤波单元（104），所述升压模块（20）包括第三滤波单元（202）以及升压整流单元（201）；所述升压整流单元（201）包括MOS管(Q1)；

所述第一滤波单元（101）的一端接收PWM信号输入，另一端与所述光耦合器（102）的输入端口耦接；

所述光耦合器（102）的输出端口的正极接收驱动电压（+Vcc）输入，输出端口的负极与所述三极管（103）的基极耦接；

所述三极管（103）的集电极接收所述驱动电压（+Vcc）输入，发射极与所述第二滤波单元（104）的一端耦接；

所述第二滤波单元（104）的另一端与所述MOS管（Q1）的栅极耦接；

所述MOS管（Q1）的漏极与输入电压（Vin+）端耦接，所述MOS管（Q1）的源极接地；

所述升压整流单元（201）的一端输出电压（Vout+），所述升压整流单元（201）的另一端接收输入电压（Vin+）。

2.根据权利要求1所述电路，其特征在于，所述第一滤波单元（101）包括第一电阻（R1）以及第一电容（C1）；

所述第一电阻（R1）的一端接收PWM信号输入，另一端与所述光耦合器（102）的输入端口的正极耦接；

所述第一电容（C1）的一端与所述第一电阻（R1）靠近光耦合器(102)的输入端口正极的一端耦接，所述第一电容（C1）的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二滤波单元（104）包括第二电阻（R2）、第二电容（C2）以及第三电容（C3）；

所述第二电阻（R2）的一端与所述三极管（103）的发射极耦接，所述第二电阻（R2）的另一端与所述MOS管（Q1）的漏极耦接；

所述第二电容（C2）的一端与所述第二电阻（R2）的另一端耦接，所述第二电容（C2）的另一端接地；

所述第三电容（C3）的一端与所述第二电阻（R2）远离所述第二电容（C2）的一端耦接，所述第三电容（C3）的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述升压整流单元（201）还包括第一二极管（D1）、第一电感（L1）以及第四电容（C4）；

所述第一电感（L1）的一端接收电压输入（Vin+），另一端与所述第一二极管（D1）的正极耦接，所述第一电感（L1）的另一端还与所述MOS管（Q1）的漏极耦接；

所述第一二极管（D1）的负极输出电压（Vout+）；

所述第四电容（C4）的一端与所述第一二极管（D1）的负极耦接，另一端接地。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述光耦合器（102）为晶体管光耦合器。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述三极管为双极性晶体管。

7.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一二极管（D1）为肖特基二极管。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括第三滤波单元（202），所述第三滤波单元（202）包括第五电容（C5）以及第十电阻（R10）；

所述第十电阻的一端接收电压输入（Vin+），另一端与所述升压整流单元（201）耦接；

所述第五电容（C5）的一端与所述第十电阻的另一端耦接，所述第五电容（C5）的另一端接地。

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