新型高效大电流升压器制造技术

一种新型高效大电流升压器，包括升压支路和用以控制ＭＯＳ管的通断频率的数字控制芯片，所述升压支路包括ＭＯＳ管、电感、二极管和储能电容，输入电源连接所述电感的一端，所述电感另一端的连接节点同时与ＭＯＳ管的漏极和二极管连接，所述二极管与所述储能电容的正极连接；所述ＭＯＳ管的门极与所述数字控制芯片的数字控制输出端连接，所述ＭＯＳ管的源极通过一个取样电阻与所述储能电容的负极连接；所述储能电容的正极与电源输出端连接。本实用新型专利技术提供一种体积小巧、功耗小、效率高的新型高效大电流升压器。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种大电流升压器。
技术介绍
随着蓄电池的普及，蓄电池供电的应用领域越来越多。电池的寿命和三大因素有 关系，一是电池本身的品质问题(极板的配方和焊接工艺)，二是科学合理的使用方法(充 放电电流大小和深度)，三是配组问题，这三大因素前两个基本上都比较容易解决，但是最 难的还是第三个的配组问题，这始终是任何电池厂家都很难解决的难题。 事实上也正是如此，大多数串联使用的电池最终都是出现一至两个提前衰退的现 象，很少有多个电池同时老化，多数提前衰退的电池就是因为串联使用的结果，因为电池串 联使用到后期会使电池的一致性迅速变差，其主要体现在个别电池因过度放电(这在串联 电路当中是永远无法避免的)而硫酸盐化，而个别电池在充电时因经常性过充电(这也是 在串联电路当中永远无法避免的)而失水直至充鼓。 所以，串联电路会因电池的一致性问题导致部分电池因过放电、过充电、欠充电而提前损坏，将串联改为并联可以完全忽视电池的一致性问题，因其并联后端电压全都一样，绝对不会出现过放电、过充电、欠充电的现象，工作时会根据各个电池的内阻自动取得平衡。但并联后端电压比串联要低，所以在应用中还要用升压器进行升压才能使用。 针对以上问题，国内也曾开发过类似的升压器。但采用变压器体积过大、效率过低、可靠性差等缺点没有解决根本问题，得不到广泛应用。本技术高效可靠、体积小巧，完全实现了这一功能。
技术实现思路
为了克服已有的升压器体积大、空载功耗过高、效率低、使用寿命短的不足，本技术提供一种体积小巧、功耗低、效率高、延长使用寿命的高效大电流升压器。 本技术解决其技术问题所采用的技术方案是 —种高效大电流升压器，包括输入电源，所述升压器还包括升压支路和用以控制 MOS管的通断频率的数字控制芯片，所述升压支路包括MOS管、电感、二极管和储能电容，输 入电源连接所述电感的一端，所述电感另一端的连接节点同时与MOS管的漏极和二极管连 接，所述二极管与所述储能电容的正极连接；所述MOS管的门极与所述数字控制芯片的数 字控制输出端连接，所述MOS管的源极通过一个取样电阻与所述储能电容的负极连接；所 述储能电容的正极与电源输出端连接。 作为优秀的一种方案所述取样电阻与所述储能电容的连接节点接地。 更进一步，所述的数字控制输出端为P丽控制端。 所述MOS管的源极还通过附加电阻与所述数字控制芯片的电压反馈信号端连接。采样电阻的阻值较小，所述电压反馈信号端用以检测取样电阻上的承受电压。 所述储能电容与备用电容并联。3 再进一步，所述数字控制芯片的数字控制输出端有两个，两个数字控制输出端分 别与一个升压支路的M0S管的门极连接。 本技术的技术构思为将高效大电流直流升压电路引用到蓄电池供电系统 中，相对于现有技术中的变压器升压，具有体积小、功耗小、效率高的优点，蓄电池并联供电 能够大大延长使用寿命，具有良好的实用性。 The boost converter,或者口L] St印一up converter,是一禾中开关直流升压电路，它 可以是输出电压比输入电压高。基本电路图见图l。 假定那个开关(三极管或者MOS管)已经断开了很长时间，所有的元件都处于理 想状态，电容电压等于输入电压。下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路。 充电过程在充电过程中，开关闭合(三极管或者M0S管导通)，等效电路如图2， 开关(三极管或者MOS管)处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对 地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大 小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。 放电过程如图3，这是当开关断开(三极管或者MOS管截止)时的等效电路。当 开关断开(三极管或者MOS管截止)时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马 上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过 新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了， 升压完毕。 如图4，电感电流(Inductor current)在充放电过程形成的锯齿波，其实升压过 程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。如果电容 量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。如果这个通断的过程 不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。 本技术的有益效果主要表现在1、体积小巧、功耗小、效率高、延长使用寿命； 2、实用性好。附图说明图1是BOOST电路的基本形式示意图； 图2是充电过程等效电路图； 图3是放电过程等效电路图； 图4是电感上的电流波形示意图； 图5是本技术的高效大电流升压器的电路图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步描述。 参照图5，一种高效大电流升压器，包括输入电源，所述升压器还包括升压支路和 用以控制M0S管的通断频率的数字控制芯片，所述升压支路包括M0S管、电感、二极管和储 能电容，输入电源连接所述电感的一端，所述电感另一端的连接节点同时与MOS管的漏极 和二极管连接，所述二极管与所述储能电容的正极连接；所述M0S管的门极与所述数字控 制芯片的数字控制输出端连接，所述MOS管的源极与所述储能电容的负极连接；所述储能4 所述取样电阻与所述储能电容的连接节点接地。所述的数字控制输出端为P丽控 制端。所述MOS管的源极还通过附加电阻与所述数字控制芯片的电压反馈信号端连接。所 述储能电容与备用电容并联。 所述数字控制芯片的数字控制输出端有两个，两个数字控制输出端分别与一个升 压支路的MOS管的门极连接。 同理，所述电压反馈信号端也有两个，分别与一个升压支路的附加电阻连接。 第一升压支路包括第一 M0S管Ql、第一电感Ll、第一二极管Dl、第一储能电容 C13、第一备用电容C23、第一电阻R16和第二电阻R12 ;第二升压支路包括第二 M0S管Q2、 第二电感L2、第二二极管D2和第二储能电容C14、第二备用电容C34、第三电阻R17和第四 电阻R13 ; 数字控制芯片的24引脚和13引脚均为P丽控制端。数字控制芯片的23引脚和 14引脚为SENSE引脚，即为电压反馈信号端，电阳R12与引脚23连接、电阻R13与引脚14 连接是为了采集电压信号，并增加可靠性。 本实例的工作过程为 (1)、确定输入、输出电压，输出电流本技术在DC4V-DC36V的输入电压下都可以正常工作。考虑到实际应用的工作条件为输入12V，输出48V/10A。为考虑到在10. 5-13. 5V的输入电压下都可以正常工作，所以设计时输入电压下限为IOV。 (2)、工作频率的设定本技术的工作频率可以从75KHZ-500KHZ范围内工作，不同的工作频率由芯片相应引脚的外接电阻决定，为了减少PCB布局的难度，所以频率选用300K左右。 根据实际要求计算主要器件参数Boost升压电路，可以工作在电流断续工作模 式(DCM)和电流连续工作模式(CCM)。 CCM工作模式适合大功率输出电路，考虑到负载达到 10%以上时，电感电流需保持连续状态，因此，按CCM工作模式来进行特性分析。 由BOOST升压电路基本波形可知ton时，开关管S为导通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型高效大电流升压器，其特征在于：所述升压器包括升压支路和用以控制ＭＯＳ管的通断频率的数字控制芯片，所述升压支路包括ＭＯＳ管、电感、二极管和储能电容，输入电源连接所述电感的一端，所述电感另一端的连接节点同时与ＭＯＳ管的漏极和二极管连接，所述二极管与所述储能电容的正极连接；所述ＭＯＳ管的门极与所述数字控制芯片的数字控制输出端连接，所述ＭＯＳ管的源极通过一个取样电阻与所述储能电容的负极连接；所述储能电容的正极与电源输出端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈建良，严关荣，
申请(专利权)人：沈建良，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]