一种DC-DC转换器

1.一种DC-DC转换器，包括：
第一和第二输入端，用以输入一直流电源；
一输出端，用以输出转换后电源；
一输出电容，具有第一端和第二端，其第一端接地，第二端与所述输出端连接；
其特征在于，该转换器还包括：
一电感，具有第一端和第二端，其第一端与所述第一输入端连接；
第一二极管和第二二极管，第一、第二二极管的阴极均接入所述输出电容的第二端与输出端之间的连线，第一二极管的阳极与所述电感的第二端连接，第二二极管的阳极与所述第二输入端连接；
第一开关装置和第二开关装置，所述第一、第二开关装置具有第一端和第二端，第一开关装置的第一端、第二开关装置的第一端均接地，第一开关装置的第二端接入第一二极管的阳极与所述电感的第二端之间的连线，第二开关装置的第二端接入第二二极管的阳极与所述第二输入端之间的连线。
2.如权利要求1所述DC-DC转换器，其特征在于，所述开关装置为MOSFET。
3.一种权利要求1所述DC-DC转换器的控制装置，所述控制装置包含分别对所述第一和第二输入端的电压进行采样的两个采样电路，以及接收采样电路的信号并控制所述DC-DC转换器的控制电路，其特征在于，所述RC滤波采样电路包括一电阻、一电容及一二极管；所述电阻的一端与要采样的输入端连接，另一端与所述二极管的阳极连接；所述电容的一端接地，另一端接入所述电阻与所述二极管的阳极之间的连线。

一种DC-DC转换器\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种DC-DC转换器，尤其涉及一种具有输入防反接功能的升压型（Boost）DC-DC转换器及其控制方法。\n背景技术\n[0002] DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。DC/DC转换器广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。\n[0003] 目前大部分DC/DC转换器具有输入防反接功能。实现此功能的方法常用的主要有两种，一种如图1所示，采用一个输入防反接电路实现，该输入防反接电路由保险丝F和二极管D1组成，设置在输入起始端，二极管D1正极接地，负极与输入端正极相连。当输入反接时，二极管D1快速导通，使保险丝熔断，从而保护负载。另一种如图2所示，电源VCC通过电阻R1提供MOS管G1栅极的阈值电压，而串接R1起限流的作用：当电源正常输入时，MOS管导通，电路形成回路，正常工作；当电源输入反接时，MOS管的漏极电压远大于源极，MOS管截止，起到保护作用。\n[0004] 采用上述两种方式，当输入反接时，直接使保险丝熔断或MOS管关断来保护电路。\n这样虽然能够保护电路，但输入一旦反接，整个回路则被关断，产品无法工作。\n实用新型内容\n[0005] 本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术所存在的当输入反接时，整个回路被关断从而导致产品无法正常工作的问题，提供一种在输入反接时能够正常工作的DC-DC转换器及其控制方法。\n[0006] 本实用新型的DC-DC转换器包括：\n[0007] 第一和第二输入端，用以输入一直流电源；\n[0008] 一输出端，用以输出转换后电源；\n[0009] 一输出电容，具有第一端和第二端，其第一端接地，第二端与所述输出端连接；\n[0010] 该转换器还包括：\n[0011] 一电感，具有第一端和第二端，其第一端与所述第一输入端连接；\n[0012] 第一二极管和第二二极管，第一、第二二极管的阴极均接入所述输出电容的第二端与输出端之间的连线，第一二极管的阳极与所述电感的第二端连接，第二二极管的阳极与所述第二输入端连接；\n[0013] 第一开关装置和第二开关装置，所述第一、第二开关装置具有第一端和第二端，第一开关装置的第一端、第二开关装置的第一端均接地，第一开关装置的第二端接入第一二极管的阳极与所述电感的第二端之间的连线，第二开关装置的第二端接入第二二极管的阳极与所述第二输入端之间的连线。\n[0014] 一种如上述DC-DC转换器的控制方法，包括以下各步骤，\n[0015] 对所述第一和第二输入端的电压进行采样，并比较其有效值电压；\n[0016] 当第一输入端的有效值电压大于第二输入端的有效值电压时，通过控制电路控制所\n[0017] 述第一开关装置进入PWM状态，控制所述第二开关装置恒导通；\n[0018] 当第一输入端的有效值电压小于第二输入端的有效值电压时，通过控制电路控制\n[0019] 所述第二开关装置进入PWM状态，控制所述第一开关装置恒导通。\n[0020] 一种如上述DC-DC转换器的控制装置，所述控制装置包含分别对所述第一和第二输入端的电压进行采样的两个采样电路，以及接收采样电路的信号并控制所述DC-DC转换器的控制电路，所述RC滤波采样电路包括一电阻、一电容及一二极管；所述电阻的一端与要采样的输入端连接，另一端与所述二极管的阳极连接；所述电容的一端接地，另一端接入所述电阻与所述二极管的阳极之间的连线。\n[0021] 本实用新型的DC-DC转换器由两个输入并联、输出串联的Boost电路构成，工作时，首先对输入端电压进行采样判断，然后通过控制两个开关装置的工作状态，使两个Boost电路分别工作在不同的输入状态下，不论在输入正接或反接时，均能完成DC-DC转换，从而解决了现有技术存在的输入反接时，产品不能正常工作的问题。\n附图说明\n[0022] 图1为一种现有DC-DC转换器的输入防反接电路图；\n[0023] 图2为另一种现有DC-DC转换器的电路图；\n[0024] 图3为本实用新型的DC-DC转换器的电路图；\n[0025] 图4为本实用新型的DC-DC转换器在Vdc1为正，Vdc2为负时的工作状态示意图，其中图（a）为Q1导通、Q2导通时的工作状态，图（b）为Q1关断、Q2导通时的工作状态；\n[0026] 图5为本实用新型的DC-DC转换器在Vdc1为负，Vdc2为正时的工作状态示意图，其中图（a）为Q1导通、Q2导通时的工作状态，图（b）为Q1导通、Q2关断时的工作状态；\n[0027] 图6为本实用新型的DC-DC转换器的控制方法的实现框图；\n[0028] 图7为现有的电压采样电路；\n[0029] 图8为本实用新型的DC-DC转换器的控制方法中所使用的RC滤波采样电路（图中虚线框中部分）\n[0030] 图9为本实用新型的DC-DC转换器的控制流程图。\n具体实施方式\n[0031] 下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明：\n[0032] 本实用新型的DC-DC转换器如附图3所示，包括用于输入一个直流电源的两个输入端Vdc1、Vdc2，一个输出端，电容C1，电感L1，二极管D1、D2，以及开关装置Q1、Q2。电容C1的一端接地，另一端与输出端连接；电感L1的一端与输入端Vdc1连接，另一端与二极管D1的阳极连接；二极管D1、D2的阴极均接入电容C1与输入端之间的连线，二极管D2的阳极与输入端Vdc2连接；开关装置Q1、Q2均具有第一端和第二端，Q1、Q2的第一端均接地，Q1的第二端接入电感L1与二极管D1阳极之间的连线，Q2的第二端接入输入端Vdc2与二极管D2之间的连线。\n[0033] 本实用新型所述的开关装置可以是任何可根据控制要求在导通和关断之间转换的装置，例如常用的晶体管,MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化层-半导体-场效晶体管），IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）等。图3所示的实施方式中Q1、Q2均采用了MOSFET。下面对本实用新型的DC-DC转换器的工作状态及原理进行详细说明。\n[0034] 当输入端Vdc1为正，Vdc2为负，控制Q1处于PWM状态，Q2恒导通；此时L1，Q1，D1，C1组成一个Boost电路，Q1处于PWM工作状态：Q1导通期间，L1储能，电感电流 增大，D1截止，电流通路如图 4(a)所示；Q1关断期间，D1导通，电容C1充电，其电流通路如图 (b)所示。\n[0035] 当输入端Vdc1为负，Vdc2为正（即输入电源反接），控制Q2处于PWM状态，Q1恒导通；此时L1，Q2，D2，C1组成一个Boost电路，Q2处于PWM工作状态：Q2导通期间，L1储能，电感电流 增大，D2截止，电流通路如图5（a）所示；Q2关断期间，D2导通，电容C1充电，电流通路如图5（b）所示。\n[0036] 这样，不论输入端如何接入，本实用新型的DC-DC转换器均可正常工作。\n[0037] 本实用新型的DC-DC转换器的控制方法，包括以下各步骤，\n[0038] 对所述第一和第二输入端的电压进行采样，并比较其有效值电压；\n[0039] 当第一输入端的有效值电压大于第二输入端的有效值电压时，通过控制电路控制所\n[0040] 述第一开关装置进入PWM状态，控制所述第二开关装置恒导通；\n[0041] 当第一输入端的有效值电压小于第二输入端的有效值电压时，通过控制电路控制\n[0042] 所述第二开关装置进入PWM状态，控制所述第一开关装置恒导通。\n[0043] 如附图6所示，本实用新型的控制装置包括两个电压采样电路和控制电路。电压采样电路分别对输入端Vdc1、Vdc2的电压进行采样，并将两者的有效值电压传送给控制电路，控制电路对两者的有效值电压进行比较，根据比较的结果控制开关装置Q1、Q2的工作状态：当Vdc1的有效值电压大于Vdc2的有效值电压时，控制Q1进入开关状态，Q2恒导通；\n当Vdc1的有效值电压小于Vdc2的有效值电压时，控制Q2进入开关状态，Q1恒导通。\n[0044] 上述控制电路可使用现有成熟技术。现有常用的电压采样电路通常如附图7所示，这样的电路只适合在电压源很稳定的情况下采样，当电压源不是直流时，则采样过来的电压信号和电压源波形不一致，导致采样不稳定。\n[0045] 为解决此问题，本实用新型分别利用一RC滤波采样电路对所述第一和第二输入端的电压进行采样，所述RC滤波采样电路包括一电阻、一电容及一二极管；所述电阻的一端与要采样的输入端连接，另一端与所述二极管的阳极连接；所述电容的一端接地，另一端接入所述电阻与所述二极管的阳极之间的连线。本实用新型采用两个上述的RC滤波采样电路分别对Vdc1、Vdc2进行电压采样，如附图8所示，电阻R1、电容C2、二极管D3组成的RC滤波采样电路对Vdc1的电压进行采样，并将采样后的有效值电压通过二极管D3的阴极输出给控制电路；电阻R2、电容C3、二极管D4组成的RC滤波采样电路对Vdc2的电压进行采样，并将采样后的有效值电压通过二极管D4的阴极输出给控制电路。采用上述采样电路，不论输入电源是否直流、其波形如何，经过RC滤波后都会变为平稳的电压，这样采样得到的Vdc1_rms及Vdc2_rms电压为稳定的输入电压有效值。整个控制流程如附图9所示。