[实用新型]升压-降压转换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种升压-降压转换器。

背景技术

在一些应用中，通常需要一种电压转换器，可以同时实现对输入电源的升压和降压功能。一个实际例子是，三节锂电池串联形成的电源，当锂电池充满时，每节电压为4.2V，当随着不断放电，其电压会下降至3V，这样每节电池电压范围为3～4.2V，三节串联则为9～12.6V，即输入电源电压在9V～12.6V之间变化；如果负载为3个串联的LED灯，每颗LED的导通电压为3.5V，则需要输入10.5V的电压才能正常驱动。因此，当电源电压为10.5～12.6V之间时，需要转换器工作在降压模式，将电源电压降到10.5V；当电源电压为9～10.5V之间时，需要转换器工作在升压模式，将电源电压升到10.5V。这样的应用需要一种转换器，既能工作在降压模式，也能工作在升压模式，从而保证辅助获得稳定的工作电压。

如图1所示，是一种现有技术的实现方式。负载Load1连接在输出节点VO与地电平之间，开关S1、电感L1和开关S4依次串联在电源输入节点VIN和输出节点VO之间，开关S2和开关S3分别有一端连接在电感L1的两端，而另一端都接地，所述开关S1、S2、S3、S4的控制端都分别连接控制信号端DV1、DV2、DV3、DV4。

工作时，通过控制信号端DV1、DV2、DV3、DV4控制开关S1、S2、S3、S4的开断，在第一时段，开关S1和S3同时导通，对电感L1进行储能；在第二时段，开关S2和S4同时导通，电感L1释放能量。如果定义开关S1和S3导通时间占整个周期的比例为占空比D，则输出电压与输入电压遵循：

UOUIN=D1-D.]]>

当占空比D小于1/2时，输出节点VO的输出电压UO小于电源输入节点VIN的输入电压UIN，转换器工作在降压模式；当D等于1/2时，输出节点VO的输出电压UO等于电源输入节点VIN的输入电压UIN；当D大于1/2时，输出节点VO的输出电压UO大于电源输入节点VIN的输入电压UIN，转换器工作在升压模式。

通过上述描述可知，现有的转换器中使用的四个开关器件来实现对电感的储能和释放的转换，然而多个开关器件却带来了电路结构复杂且成本较高的缺陷。同时，每个开关器件都存在导通电阻，电流流经开关器件会产生能量损耗。此外，通常开关S1和S4需由PMOS晶体管构成，因其导通电阻大，价格昂贵，也使得转换器具有更高的成本。

实用新型内容

本实用新型克服了上述缺点，提供了一种结构简单，成本低廉的升压-降压转换器。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种升压-降压转换器，包括电源输入节点、一个电感、一个输入电容和一个输出电容，所述输入电容连接在电源输入节点与地之间，还包括一个第一开关、一个阻断元件、输出正极节点和输出负极节点，所述电感连接在电源输入节点与输出正极节点之间，输出电容连接在输出正极节点和输出负极节点之间，所述第一开关连接在输出正极节点与地之间；所述阻断元件连接在电源输入节点与输出负极节点之间，所述阻断元件在所述电感储能时阻断从所述电源输入节点到输出负极节点之间的回路，在电感释能时导通。

所述阻断元件可为二极管，所述二极管的正极连接所述输出负极节点，负极连接所述电源输入节点。

所述阻断元件可为第二开关，且在第一开关导通时，第二开关断开；在第一开关断开时，第二开关导通。

所述第一开关的导通时段与第二开关的导通时段之间可具有一个短暂的死区时间，在所述死区时间内，第一开关与第二开关同时断开。

所述二极管可采用肖特基二极管。

所述第一开关可采用NMOS晶体管。

本实用新型利用更少的开关实现升压-降压的效果，不但可以减小成本，同时也减小了使用开关产生的导通损耗，从而提升了能量转换效率。此外，所述阻断元件可以采用较低导通压降的肖特基二极管或开关，可以实现更高的能量转换效率。

附图说明

图1为现有技术的电路原理图；

图2为本实用新型中实施例一的电路原理图；

图3为本实用新型中实施例二的电路原理图。