[实用新型]新型高效大电流升压器

说明书

技术领域

本实用新型属于一种大电流升压器。

背景技术

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。本实用新型高效可靠、体积小巧，完全实现了这一功能。

发明内容

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，本实用新型提供一种体积小巧、功耗低、效率高、延长使用寿命的高效大电流升压器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

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PWM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。

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MOS管的门极连接。

本实用新型的技术构思为：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，或者叫Step-up converter，是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。基本电路图见图1。

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MOS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。

本实用新型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。