CN103036429A - 一种同步升压转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种同步升压转换器，解决了现有同步升压转换器轻载状态下流过输入电感器的电流纹波大的问题。一种同步升压转换器，包括：输入端口、输出端口、中间节点、输入电感器、第一开关、第二开关、输出电容器、采样电阻器、运算放大器、反馈组件、电压比较器、选择开关、电流比较器和控制及驱动电路。本发明能够减小同步升压转换器在轻载状态下流过输入电感器的电流纹波。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种同步升压转换器。
背景技术
同步升压转换器通常应用于当所需电压比供电电源的电压高的场合。该同步升压转换器包括如图1所示耦接的输入电感器L、第一开关S1、第二开关S2和输出电容器Co。现有同步升压转换器通常采用峰值电流模式控制，使流过输入电感器的电流峰值被调节至一固定峰值。然而使用该控制方式，同步升压转换器无论处于重载状态还是轻载状态，流过输入电感器的电流峰值都被调节至同一个峰值。使得同步升压转换器在轻载状态下流过输入电感器的电流纹波很大。
发明内容
本发明提出一种同步升压转换器，解决了现有同步升压转换器在轻载状态下纹波大的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种同步升压转换器，包括：输入端口，接收输入电压；输出端口，提供输出电压；中间节点；输入电感器和采样电阻器，串联耦接在输入端口和中间节点之间；第一开关，耦接在中间节点和参考地之间；第二开关，耦接在中间节点和输出端口之间；输出电容器，耦接在输出端口和参考地之间；运算放大器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子和第二输入端子跨接在采样电阻器两端，其输出端子产生电感电流采样信号；反馈组件，耦接至输出端口接收输出电压，并产生反映输出电压的反馈电压；电压比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端接收参考电压，其反相输入端耦接至反馈组件接收反馈电压，其输出端子产生电压比较信号；选择开关，具有第一端子、第二端子、第三端子和控制端子，其第一端子耦接第一电流峰值，其第二端子耦接第二电流峰值，其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号；电流比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端耦接至运算放大器的输出端子接收电感电流采样信号，其反相输入端耦接至选择开关的第三端子，其输出端子产生电流比较信号；控制及驱动电路，耦接至电流比较器的输出端子接收电流比较信号，并基于电流比较信号，产生两路开关驱动信号，以控制第一开关和第二开关的通断。
可选地，所述反馈组件包括串联耦接在输出端口和参考地之间的第一电阻和第二电阻，其中反馈电压在第一电阻和第二电阻的串联耦接节点处产生。
可选地，在电压比较信号为高电平时，选择开关的第三端子被连接至其第一端子，使得电流比较器的反相输入端接收第一电流峰值；在电压比较信号为低电平时，选择开关的第三端子被连接至其第二端子，使得电流比较器的反相输入端接收第二电流峰值。
可选地，所述第一电流峰值大于第二电流峰值。
可选地，所述同步升压转换器进一步包括：补偿电容器，耦接在运算放大器的输出端子和参考地之间。
本发明的有益效果是：能够减小同步升压转换器在轻载状态下的流过输入电感器的电流纹波。
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有同步升压转换器的典型电路结构示意图；
图2为本发明一种同步升压转换器100的电路结构示意图。
具体实施方式
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付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。
如图2所示，本发明的同步升压转换器100包括：输入端口101，接收输入电压Vin；输出端口102，提供输出电压Vo；中间节点103；输入电感器104和采样电阻器105，串联耦接在输入端口101和中间节点103之间；第一开关106，耦接在中间节点103和参考地之间；第二开关107，耦接在中间节点103和输出端口102之间；输出电容器108，耦接在输出端口102和参考地之间；运算放大器109，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子和第二输入端子跨接在采样电阻器105两端，其输出端子产生电感电流采样信号Isen；反馈组件110，耦接至输出端口102接收输出电压Vo，并产生反映输出电压Vo的反馈电压Vfb；电压比较器111，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端接收参考电压Vref，其反相输入端耦接至反馈组件110接收反馈电压Vfb，其输出端子产生电压比较信号；选择开关112，具有第一端子、第二端子、第三端子和控制端子，其第一端子耦接第一电流峰值Ilim1，其第二端子耦接第二电流峰值Ilim2，其控制端子耦接至电压比较器111的输出端子接收电压比较信号；电流比较器113，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端耦接至运算放大器109的输出端子接收电感电流采样信号Isen，其反相输入端耦接至选择开关112的第三端子，其输出端子产生电流比较信号；控制及驱动电路114，耦接至电流比较器113的输出端子接收电流比较信号，并基于电流比较信号，产生两路开关驱动信号，以控制第一开关106和第二开关107的通断。
优选地，所述同步升压转换器100还包括：补偿电容器115，耦接在运算放大器109的输出端子和参考地之间。
优选地，反馈组件110包括串联耦接在输出端口102和参考地之间的第一电阻和第二电阻，其中反馈电压Vfb在第一电阻和第二电阻的串联节点处产生。
优选地，在电压比较信号为高电平时，选择开关112的第三端子被连接至其第一端子，使得电流比较器113的反相输入端接收第一电流峰值Ilim1；在电压比较信号为低电平时，选择开关112的第三端子被连接至其第二端子，使得电流比较器113的反相输入端接收第二电流峰值Ilim2。
优选地，第一电流峰值Ilim1大于第二电流峰值Ilim2。
在同步升压转换器100正常运行时，当第一开关106被导通、第二开关107被断开，输入电压Vin经由输入电感器104、采样电阻器105和第一开关106至参考地。此时输入电感器104开始储存能量，流过输入电感器104的电流即为流过采样电阻器105的电流。该电流开始增大。则运算放大器109输出的电感电流采样信号Isen也开始增大。当其增大至电流比较器113反相输入端的信号时，电流比较器113输出的电流比较信号翻转电平。相应的，控制及驱动电路114输出的两路驱动信号翻转电平，使得第一开关106被断开，第二开关107被导通。随后输入电压Vin、输入电感器104、采样电阻器105、第二开关107和输出电容器108形成电流通路。输入电压Vin和输入电感器104存储的能量被传送并被转换成输出电压Vo。
在同步升压转换器100的负载相对较重时，输出电压Vo相对较小，则反馈电压Vfb也相对较小。此时反馈电压Vfb小于参考电压Vref，电压比较器111输出的电压比较信号为高电平。则选择开关112的第三端子被连接至其第一端子，使得电流比较器113的反相输入端接收第一电流峰值Ilim1。即在重载状态下，当电感电流采样信号达到第一电流峰值Ilim1时，电流比较器113输出的电流比较信号翻转电平，进而经由控制及驱动电路114后将第一开关106断开、将第二开关107导通。
在同步升压转换器100的负载相对较轻时，输出电压Vo相对较大，则反馈电压Vfb也相对较大。此时反馈电压Vfb大于参考电压Vref，电压比较器111输出的电压比较信号为低电平。则选择开关112的第三端子被连接至其第二端子，使得电流比较器113的反相输入端接收第二电流峰值Ilim2。即在轻载状态下，当电感电流采样信号达到第二电流峰值Ilim2时，电流比较器113输出的电流比较信号翻转电平，进而经由控制及驱动电路114后将第一开关106断开、将第二开关107导通。
如前所述，第一电流峰值Ilim1大于第二电流峰值Ilim2，使得同步升压转换器100在轻载状态下流过输入电感器的电流峰值小于其重载状态下流过输入电感器的电流峰值，从而减小了其轻载状态下流过输入电感器的电流纹波。
本发明的同步升压转换器100减小了同步升压转换器在轻载状态下流过输入电感器的电流纹波。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种同步升压转换器，其特征在于，包括：
输入端口，接收输入电压；
输出端口，提供输出电压；
中间节点；
输入电感器和采样电阻器，串联耦接在输入端口和中间节点之间；
第一开关，耦接在中间节点和参考地之间；
第二开关，耦接在中间节点和输出端口之间；
输出电容器，耦接在输出端口和参考地之间；
运算放大器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子和第二输入端子跨接在采样电阻器两端，其输出端子产生电感电流采样信号；
反馈组件，耦接至输出端口接收输出电压，并产生反映输出电压的反馈电压；
电压比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端接收参考电压，其反相输入端耦接至反馈组件接收反馈电压，其输出端子产生电压比较信号；
选择开关，具有第一端子、第二端子、第三端子和控制端子，其第一端子耦接第一电流峰值，其第二端子耦接第二电流峰值，其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号；
电流比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端耦接至运算放大器的输出端子接收电感电流采样信号，其反相输入端耦接至选择开关的第三端子，其输出端子产生电流比较信号；
控制及驱动电路，耦接至电流比较器的输出端子接收电流比较信号，并基于电流比较信号，产生两路开关驱动信号，以控制第一开关和第二开关的通断。
2.如权利要求1所述的峰值电流跳变的同步升压转换器，其特征在于，其中
在电压比较信号为高电平时，选择开关的第三端子被连接至其第一端子，使得电流比较器的反相输入端接收第一电流峰值；
在电压比较信号为低电平时，选择开关的第三端子被连接至其第二端子，使得电流比较器的反相输入端接收第二电流峰值。
3.如权利要求1所述的峰值电流跳变的同步升压转换器，其特征在于，所述第一电流峰值大于第二电流峰值。
4.如权利要求1所述的峰值电流跳变的同步升压转换器，其特征在于，所述反馈组件包括串联耦接在输出端口和参考地之间的第一电阻和第二电阻，其中反馈电压在第一电阻和第二电阻的串联耦接节点处产生。
5.如权利要求1所述的峰值电流跳变的同步升压转换器，其特征在于，所述同步升压转换器进一步包括：
补偿电容器，耦接在运算放大器的输出端子和参考地之间。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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Application publication date: 20130410 |