本實(shí)用新型涉及電源模塊技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊。

背景技術(shù)：

隨著電子產(chǎn)品市場的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，其電源系統(tǒng)需用的DC/DC電源模塊越來越多，對(duì)其性能要求越來越高，除去常規(guī)電性能指標(biāo)以外，對(duì)其體積要求越來越小，也就是對(duì)其功率密度的要求越來越高，對(duì)轉(zhuǎn)換效率要求也越來越高，也即發(fā)熱越來越小。這樣其平均無故障工作時(shí)間才越來越長，可靠性越來越高。因此如何開發(fā)設(shè)計(jì)更高功率密度、更高轉(zhuǎn)換效率、更低成本更高性能的DC/DC電源模塊成為近幾十年電力電子技術(shù)工程師追求的目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊。

本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊，包括光耦U1、輸入正端串聯(lián)一只P溝道的開關(guān)管Q1、開關(guān)管Q2、控制芯片IC1、儲(chǔ)能電感L1，其特征在于：所述光耦U1的三極管的發(fā)射極與開關(guān)管Q1的柵極相連接，開關(guān)管Q1的漏極和光耦U1的三極管的集電極、電源輸入端+Vin相連接，電源輸入端+Vin經(jīng)電阻R1與光耦U1的發(fā)光二極管的負(fù)極相連接，光耦U1的發(fā)光二極管的正極與輸入端INH相連接，開關(guān)管Q1的源極經(jīng)儲(chǔ)能電感L1、二極管D2與輸出端+Vo相連接，電源輸入端+Vin經(jīng)電阻R2、R3與公共端相連接，電阻R2、R3之間的線路與開關(guān)管Q1的柵極相連接，二極管D1與電阻R2并聯(lián)，控制芯片IC1的OUT引腳與開關(guān)管Q2的柵極相連接，儲(chǔ)能電感L1、二極管D2之間的線路與開關(guān)管Q2的漏極相連接，開關(guān)管Q2的源極經(jīng)電阻R8、電容C3與控制芯片IC1的GND引腳相連接，控制芯片IC1的FB引腳與Vin引腳之間連接電容C7，電容C7與電阻R11、電容C6串聯(lián)的電路并聯(lián)。

優(yōu)選的，所述輸出端+Vo與公共端之間連接電容C5。

優(yōu)選的，所述控制芯片IC1的FB引腳與電阻R9、R10之間的線路相連接，電阻R9、R10串聯(lián)后連接于輸出端+Vo和公共端之間。

優(yōu)選的，所述控制芯片IC1為LM5022型控制芯片。

本實(shí)用新型的工作原理是：

由于電源模塊輸入端與輸出端不隔離，通過儲(chǔ)能電感L1、控制芯片IC1、開關(guān)管Q2和二極管D2外圍元器件實(shí)現(xiàn)輸入與輸出能量的傳遞，所以傳統(tǒng)控制開關(guān)管Q2不工作不能實(shí)現(xiàn)輸出的可控功能，只有將輸入端關(guān)斷才能實(shí)現(xiàn)控制輸出有無功能，特此在輸入正端串聯(lián)一只P溝道的開關(guān)管Q1，當(dāng)輸入端INH懸空時(shí)，通過分壓電阻R2和R3分的壓給P溝道開關(guān)管Q1的柵極一個(gè)電壓，開關(guān)管Q1導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)輸入與輸出能量傳遞，有輸出電壓；當(dāng)輸入端INH與GND短接時(shí)，光耦內(nèi)部發(fā)光二極管導(dǎo)通，即另一段三極管也導(dǎo)通將分壓電阻R2短接，P溝道的開關(guān)管Q1柵極端電壓為輸入電壓，P溝道的開關(guān)管Q1不導(dǎo)通，即輸入正端斷開，輸入與輸出無法能量傳遞，即電源模塊無輸出，所以實(shí)現(xiàn)了電源模塊輸出電壓的可控。

電源模塊采用LM5022型控制芯片作為控制芯片，控制開關(guān)管Q2開關(guān)，當(dāng)開關(guān)管Q2導(dǎo)通時(shí)，電源電壓Vin全部加到升壓電感L1上，電感電流iL1線形增長，二極管D2截止，負(fù)載由電容C5供電。當(dāng)開關(guān)管Q2關(guān)斷，iL1通過二極管D2向輸出側(cè)流動(dòng)。電源功率和電感iL1的儲(chǔ)能向負(fù)載和電容C5轉(zhuǎn)移，給電容C5充電。此時(shí)加在L1上的電壓為Vin-Vo，因?yàn)閂in＜Vo，故iL1線性減小。

LM5022型控制芯片的FB引腳基準(zhǔn)為1.25V，即R10（1K）電阻兩端電壓為1.25V，分壓R11（31K）是R10（1K）電阻的31倍，所以實(shí)現(xiàn)將輸入電壓（DC6V-DC16V）升壓到輸出電壓DC40V；當(dāng)R10兩端電壓高于1.25V時(shí)，控制芯片無驅(qū)動(dòng)波形開關(guān)管Q2不導(dǎo)通，輸入電壓和儲(chǔ)能電感L1能量通過二極管D2將釋放能量給電容C5和負(fù)載，實(shí)現(xiàn)將輸出電壓升高即Vin＜Vo；當(dāng)儲(chǔ)能電感L1的能量釋放結(jié)束，R10兩端電壓低于1.25V時(shí)，控制芯片有驅(qū)動(dòng)波形開關(guān)管Q2導(dǎo)通，電源電壓Vin全部加到升壓電感L1上，電感電流iL1線形增長，二極管D2截止，負(fù)載由電容C5供電維持輸出電壓，如此形成閉環(huán)回路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出DC40V。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

1、電源模塊體積為50.8×25.4×12.7，單位：毫米，滿足小型化、模塊化趨勢(shì)；

2、電源模塊效率高，可以高達(dá)97%以上，平面散熱方式，自然散熱效果更好，無需外加散熱措施即可使用；

3、電路簡單、元器件較少、成本低、可標(biāo)準(zhǔn)化、系列化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1，一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊，包括光耦U1、輸入正端串聯(lián)一只P溝道的開關(guān)管Q1、開關(guān)管Q2、控制芯片IC1、儲(chǔ)能電感L1，其特征在于：所述光耦U1的三極管的發(fā)射極與開關(guān)管Q1的柵極相連接，開關(guān)管Q1的漏極和光耦U1的三極管的集電極、電源輸入端+Vin相連接，電源輸入端+Vin經(jīng)電阻R1與光耦U1的發(fā)光二極管的負(fù)極相連接，光耦U1的發(fā)光二極管的正極與輸入端INH相連接，開關(guān)管Q1的源極經(jīng)儲(chǔ)能電感L1、二極管D2與輸出端+Vo相連接，電源輸入端+Vin經(jīng)電阻R2、R3與公共端相連接，電阻R2、R3之間的線路與開關(guān)管Q1的柵極相連接，二極管D1與電阻R2并聯(lián)，控制芯片IC1的OUT引腳與開關(guān)管Q2的柵極相連接，儲(chǔ)能電感L1、二極管D2之間的線路與開關(guān)管Q2的漏極相連接，開關(guān)管Q2的源極經(jīng)電阻R8、電容C3與控制芯片IC1的GND引腳相連接，控制芯片IC1的FB引腳與Vin引腳之間連接電容C7，電容C7與電阻R11、電容C6串聯(lián)的電路并聯(lián)。

所述輸出端+Vo與公共端之間連接電容C5。

所述控制芯片IC1的FB引腳與電阻R9、R10之間的線路相連接，電阻R9、R10串聯(lián)后連接于輸出端+Vo和公共端之間。

所述控制芯片IC1為LM5022型控制芯片。

本實(shí)用新型提供的一種可控式高效率非隔離升壓電源模塊通過如下的方式工作：

當(dāng)輸入端INH懸空時(shí)，通過分壓電阻R2和R3分的壓給P溝道開關(guān)管Q1的柵極一個(gè)電壓，開關(guān)管Q1導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)輸入與輸出能量傳遞，有輸出電壓；當(dāng)輸入端INH與GND短接時(shí)，光耦內(nèi)部發(fā)光二極管導(dǎo)通，即另一段三極管也導(dǎo)通將分壓電阻R2短接，P溝道的開關(guān)管Q1柵極端電壓為輸入電壓，P溝道的開關(guān)管Q1不導(dǎo)通，即輸入正端斷開，輸入與輸出無法能量傳遞，即電源模塊無輸出，所以實(shí)現(xiàn)了電源模塊輸出電壓的可控。

電源模塊采用LM5022型控制芯片作為控制芯片，控制開關(guān)管Q2開關(guān)，當(dāng)開關(guān)管Q2導(dǎo)通時(shí)，電源電壓Vin全部加到升壓電感L1上，電感電流iL1線形增長，二極管D2截止，負(fù)載由電容C5供電。當(dāng)開關(guān)管Q2關(guān)斷，iL1通過二極管D2向輸出側(cè)流動(dòng)。電源功率和電感iL1的儲(chǔ)能向負(fù)載和電容C5轉(zhuǎn)移，給電容C5充電。此時(shí)加在L1上的電壓為Vin-Vo，因?yàn)閂in＜Vo，故iL1線性減小。

LM5022型控制芯片的FB引腳基準(zhǔn)為1.25V，即R10（1K）電阻兩端電壓為1.25V，分壓R11（31K）是R10（1K）電阻的31倍，所以實(shí)現(xiàn)將輸入電壓（DC6V-DC16V）升壓到輸出電壓DC40V；當(dāng)R10兩端電壓高于1.25V時(shí)，控制芯片無驅(qū)動(dòng)波形開關(guān)管Q2不導(dǎo)通，輸入電壓和儲(chǔ)能電感L1能量通過二極管D2將釋放能量給電容C5和負(fù)載，實(shí)現(xiàn)將輸出電壓升高即Vin＜Vo；當(dāng)儲(chǔ)能電感L1的能量釋放結(jié)束，R10兩端電壓低于1.25V時(shí)，控制芯片有驅(qū)動(dòng)波形開關(guān)管Q2導(dǎo)通，電源電壓Vin全部加到升壓電感L1上，電感電流iL1線形增長，二極管D2截止，負(fù)載由電容C5供電維持輸出電壓，如此形成閉環(huán)回路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出DC40V。

本實(shí)用新型技術(shù)方案在上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。