一種可控升壓電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及開關電源，特別涉及利用工作電壓直接控制的非隔離式升壓開關電源。
【背景技術】
[0002]目前，升壓電路應用很廣，如目前極為流行的充電寶，就是把鋰電池的3.0V至4.2V電壓升至5V的兼容USB的標準電壓，對手機及其它移動設備充電。USB是英文Universal Serial Bus的縮寫，中文為通用串行總線。
[0003]電路都采用Boost變換器電路，當輸出的5V沒有負載時，電路的靜態工作電流可以低至IuA以下，接近或小于電池的自放電電流，故早期的充電寶都不設電源開關，后期的充電寶有部分產品設置電源開關，可以人為關斷5V輸出。
[0004]以下以常見的手機鋰電池為例，充電時，過充到電壓高于4.2V后，副作用很大。過充時電池的端電壓越高，危險性也越高。鋰電芯電壓高于4.2V后，正極材料內剩下的鋰原子數量不到一半，此時儲存格會被破壞，導致電池容量永久性下降。若繼續充電，由于負極的儲存格已經裝滿鋰原子，后續的鋰金屬會堆積于負極材料表面，負極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結晶。這些結晶會穿過隔膜紙，使正負極短路。有時在短路發生前電池已先爆炸，這是因為在過充過程，電解液等材料會分解產生氣體，使得電池外殼或壓力閥鼓漲破裂，讓氧氣進去與堆積在負極表面的鋰原子反應，進而爆炸。因此，鋰電池充電時，一定要設定電壓上限，才可以同時兼顧到電池的壽命、容量、和安全性。最理想的充電電壓上限為4.2V。
[0005]鋰電芯放電時也要有電壓下限。當電芯電壓低于2.4V時，部分材料會開始被破壞。又由于電池會自放電，放愈久電壓會愈低，因此，放電時最好不要放到2.4V才停止。鋰電池從3.0V放電到2.4V這段期間，所釋放出的能量只占電池容量的3%左右。因此，3.0V是一個理想的放電截止電壓。充放電時，除了電壓的限制，電流的限制也有其必要。電流過大時，鋰離子來不及進入儲存格，會聚集于材料表面而引起損壞。
[0006]所以，無論是手機鋰電池，還是充電寶用鋰電池，或是其它領域的鋰電池，單節使用時，都會加有保護板，作用是:當鋰電池的端電壓低于3.0V時，切斷電池對外回路；當端電壓超過4.20V時，切斷電池對外回路，確保電池和使用者的安全。電池或超級電容的品種不同，充電限制電壓是各不相同的，這一點，望注意。
[0007]很多如新能源的純電動汽車或混合動力型汽車場合，這種保護板并不能安裝，像特斯拉的電動車，其電池組等效為99節鋰電池串聯，若其中一個“電池對外回路”斷開，那么系統將不能工作。
[0008]鋰電池和超級電容在串聯使用時，出現多種均衡充電技術，中國申請號為201410459391.3的《一種均衡充電電路及電池組》中，以下簡稱為:所述專利A。在所述專利A中，給出了一種均衡充電電路，包括檢測電路和由檢測電路控制的反激式DC-DC變換器，特別強調了:檢測電路檢測到輸入端與輸入端之間的電壓大于設定值時，檢測電路的輸出端輸出占空比信號，控制N-MOS管工作在開關狀態；檢測電路檢測到輸入端與輸入端之間的電壓在設定值以下時，檢測電路的輸出端輸出低電平，讓N-MOS管截止。為了方便，所述的設定值，稱為第一預設值。
[0009]所述專利A的權利要求明確了所述的均衡充電電路是開環工作的一種反激開關電源，通過電路的識別，當單體電池的端電壓在4.20V及以上時，電路啟動反激開關電源，把充電電流抽走，來防止電池過充，顯然，4.20V就是第一預設值。由于工作電壓低，且與鋰電池或超級電容直接并聯使用，這就對所述專利A的電路靜態功耗提出要求，當電池電壓小于4.20V時，或動態均衡處于某個電壓值時，如3.60V，和低于該電壓的電池并聯的采用上述專利的單元電路，希望其靜態功耗越低越好，最好其靜態電流能小于10uA，降低對電池的影響。特別是汽車短期或較長時間不使用時，這時更希望采用上述專利的單元電路的靜態電流能在1uA以下，甚至在IuA以下，
[0010]到目前為止，還沒有一款現有技術的電路能夠實現上述的幾個功能，概括如下:
[0011]I)利用輸入電壓直接關斷或開啟，開啟后升壓至7.5V至15V之間；
[0012]所述專利A的單元電路的開環的反激開關電源，目前，反激的電路的控制芯片，SP脈寬調制控制器，其工作電壓都在7.5V以上，直接利用鋰電池或超級電容供電是不能工作的，需要把鋰電池或超級電容的電壓升至7.5V至15V之間；另一方面，反激開關電源中，需要用到MOS管，其柵極至源極的開啟電壓一般也在5V以上，這也決定了脈寬調制控制器的輸出PWM信號的高電平要超過5V，那么，脈寬調制控制器的工作電壓一定超過5V。
[0013]2)利用輸入電壓直接關斷后，靜態電流能在1uA以下，甚至在IuA以下；
[0014]3)開啟的設定值可以固定在某個值上，進一步地，可以通過數據端口連續可調。
[0015]充電寶里的電路也可以視為一種可控升壓電路，但不能實現上述的三點要求。

【發明內容】

[0016]有鑒于此，本發明要解決現有可控升壓電路的不足，本發明提供可控升壓電路，能實現上述的三點要求，且成本低。
[0017]本發明的目的是這樣實現的，一種可控升壓器電路，包括:輸入端1，輸出端3，接地端2，以及電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4，電壓檢測芯片ICl、BOOST控制芯片IC2、電感L1、二極管Dl、電容Cl和N型開關管TRl、N型開關管TR2 ;電壓檢測芯片ICl至少包括四個引腳:接地腳1、輸出腳2、輸入腳3，電源腳4 ;B00ST控制芯片IC2至少包括五個引腳:0N/0FF、EXT、VDD, Vss, Vout ;其連接關系為:輸入端I依次經電阻Rl和電阻R2后至接地端2 ；電壓檢測芯片ICl的接地腳I連接接地端2，電壓檢測芯片ICl的輸出腳2連接BOOST控制芯片IC2的0N/0FF腳，電壓檢測芯片ICl輸入腳3連接在電阻Rl和電阻R2的連接點上，電壓檢測芯片ICl電源腳4接輸入端I ;輸入端I還經電感LI后連接至開關管TRl的集電極，開關管TRl的發射極連接至開關管TR2的漏極，開關管TRl的基級連接至BOOST控制芯片IC2的EXT腳；二極管Dl的陽極連接至開關管TRl的集電極、二極管Dl的陰極依此經電阻R3和電阻R4后至接地端2 ；B00ST控制芯片IC2的VDD腳連接至輸入端1、Vss腳連接至開關管TR2的漏極、Vout腳連接至電阻R3和電阻R4的連接點上；輸出端3串接電容Cl至開關管TR2的漏極，開關管TR2的柵極連接至電壓檢測芯片ICl的輸出腳2，開關管TR2的源極連接至接地端2。
[0018]優選地，開關管TR2為N溝道MOS管。
[0019]優選地，電壓檢測芯片ICl還包括一個參考電壓腳，對外提供高精度的電壓基準。
[0020]優選地，電壓檢測芯片ICl還包括一個信號輸入腳，其特征是:信號輸入腳收到約定的信號，其內部的電壓基準和對外提供高精度的電壓基準按約定改變。
[0021]更優地，可控升壓器電路還包括啟動延時電路，使得電壓檢測芯片ICl先工作，然后再讓BOOST控制芯片IC2工作。
[0022]優選地，啟動延時電路包括電阻R5和電容C2，電阻R5的一端連接于開關管TR2的柵極，電阻R5的另一端連接于開關管TR2的柵極和BOOST控制芯片IC2的0N/0FF腳的連接點，電容C2連接于BOOST控制芯片IC2的0N/0FF腳和Vss腳之間。
[0023]電壓檢測芯片ICl的輸出腳2若為低電平有效，那么，本發明提供另一套等效的技術方案:
[0024]一種可控升壓器電路，包括:輸入端1，輸出端3，接地端2，以及電阻R1、R2、R3、R4，電壓檢測芯片ICl、B00ST控制芯片IC2、電感L1、二極管Dl、電容Cl和N型開關管TRl，P型開關管TR2 ;電壓檢測芯片ICl至少包括四個引腳:接地腳1、輸出腳2、輸入腳3，電源腳4 ;BOOST控制芯片IC2至少包括五個引腳:0N/0FF、EXT、Vdd、Vss、Vout ;其連接關系為:輸入端I依次經電阻Rl和電阻R2后至接地端2 ；電壓檢測芯片ICl的接地腳I連接接地端2，電壓檢測芯片ICl的輸出腳2連接BOOST控制芯片IC2的0N/0FF腳，電壓檢測芯片ICl輸入腳3連接在電阻Rl和電阻R2的連接點上，電壓檢測芯片ICl電源腳4接輸入端I ;輸入端I連接開關管TR2的源極，開關管TR2的漏極連接電感LI，電感LI另一端連接至開關管TRl的集電極，開關管TRl的發射極連接至接地端2，開關管TRl的基級連接至BOOST控制芯片IC2的EXT腳；二極管Dl的陽極連接至開關管TRl的集電極、二極管Dl的陰極依此經電阻R3和電阻R4后至接地端2 ；B00ST控制芯片IC2的VDD腳連接至開關管TR2的漏極、Vss腳連接至接地端2、Vout腳連接至電阻R3和電阻R4的連接點上；輸出端3串接電容Cl至接地端2。
[0025]優選地，開關管TR2為P溝道MOS管。
[0026]優選地，電壓檢測芯片ICl還包括一個參考電壓腳，對外提供高精度的電壓基準。
[0027]優選地，電壓檢測芯片ICl還包括一個信號輸入腳，其特征是:信號輸入腳收到約定的信號，其內部的電壓基準和