直流電源升壓電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及升壓電路，特別涉及直流電源升壓電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，通常的低壓升壓電路均使用的是傳統(tǒng)的DC (Direct current，直流)-DC(Direct current，直流)電路或是電荷泵電路。因半導(dǎo)體元件的性能所限，使得通常的DC-DC電路及電荷泵電路在面對極低的電壓輸入(如低于10mV的直流電壓)時，均不能工作，無法將輸入電壓提升到一個合適的電平，為負(fù)載提供電力。
[0003]另外，在前端電源功率受限的情況下，即使將電壓升壓起來，后續(xù)設(shè)備也因功率太低而無法使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種直流電源升壓電路，使得可以將極低的電壓(比如電壓低于10mV)提升到合適的電平，為負(fù)載供電。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種直流電源升壓電路，包含:直流電源、變壓器、N溝道結(jié)型場效應(yīng)管JFET與選頻網(wǎng)絡(luò)；
[0006]所述直流電源的正極與所述變壓器的原邊的第一端口相連，所述直流電源的負(fù)極與所述N溝道JFET的源極相連；所述原邊的第二端口與所述N溝道JFET的漏極相連；所述變壓器的副邊的第一端口與所述選頻網(wǎng)絡(luò)的第一端口相連，所述副邊的第二端口與所述直流電源升壓電路的最低電位相連；所述選頻網(wǎng)絡(luò)的第二端口與所述N溝道JFET的柵極相連，所述選頻網(wǎng)絡(luò)的第三端口與所述最低電位相連；
[0007]其中，所述直流電源升壓電路的輸出端與所述變壓器的副邊的第一端口相連。
[0008]本發(fā)明實(shí)施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，變壓器對原邊輸入的直流電壓信號中攜帶的擾動信號進(jìn)行放大，其中，擾動信號包含多種頻率；變壓器的副邊將經(jīng)變壓器放大的擾動信號輸出至選頻網(wǎng)絡(luò)；選頻網(wǎng)絡(luò)僅允許特定頻率的擾動信號通過，并將選取的該特定頻率的擾動信號輸出至N溝道JFET ；N溝道JFET將該特定頻率的擾動信號反饋回變壓器原邊，進(jìn)一步加大原邊擾動信號的電壓波動；而且，電路在諧振情況下，包含選頻網(wǎng)絡(luò)的回路呈純阻抗性質(zhì)，且數(shù)值較大，這樣JFET的漏極電壓與柵極電壓將產(chǎn)生180°的相移；同時，二次線圈又引入了 180°的相移。這樣整個閉合回路的相位移為180° +180° =360°，使反饋信號滿足了電路振蕩的相位平衡條件，并產(chǎn)生振蕩信號，其中，該振蕩信號為交流電信號；振蕩信號的流向與擾動信號一致，變壓器將該振蕩信號逐次進(jìn)行放大，該振蕩信號的振蕩幅度逐漸增強(qiáng)。由于N溝道JFET放大的非線性，最終使得該振蕩信號的振蕩幅度穩(wěn)定到一定幅值，并通過直流電源升壓電路的輸出端輸出以為負(fù)載供電。本發(fā)明中的直流電源升壓電路，使得可以將極低的電壓(比如電壓低于10mV)提升到合適的電平，為負(fù)載供電。
[0009]另外，還包含儲能單元；
[0010]所述儲能單元串聯(lián)在所述耦合電容與所述直流電源升壓電路的輸出端之間。
[0011]其中，所述儲能單元包含充放電管理子單元；
[0012]所述充放電管理子單元與所述儲能單元相連。
[0013]通過充放電管理子單元對儲能單元中的電能進(jìn)行監(jiān)測，使儲能單元在充電過程中電壓達(dá)到預(yù)設(shè)的上閾值時打開供電通道，為負(fù)載供電；當(dāng)儲能單元在為負(fù)載供電過程中由于電力消耗使電壓低于預(yù)設(shè)的下閾值時關(guān)閉供電通道，停止為負(fù)載供電；利用設(shè)置上、下閾值的方式對儲能單元中的電能進(jìn)行高效的存儲及供電管理。
[0014]另外，還包含耦合電容；
[0015]所述耦合電容串聯(lián)在所述變壓器的副邊的第一端口與所述直流電源升壓電路的輸出端之間。
[0016]耦合電容用于將交流電信號耦合輸出，以為負(fù)載供電，防止后續(xù)負(fù)載對升壓電路的影響。由于耦合電容是現(xiàn)有的成熟器件，保證了本發(fā)明實(shí)施方式的可行性。
【附圖說明】
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的直流電源升壓電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的直流電源升壓電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式中的充放電管理子單元的邏輯示意圖；
[0020]圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的直流電源升壓電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。
[0022]本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及一種直流電源升壓電路，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包含:直流電源、變壓器、N溝道結(jié)型場效應(yīng)管(Junct1n Field Effect Transistor,簡稱JFET)、選頻網(wǎng)絡(luò)、耦合電容與直流電源升壓電路的輸出端。
[0023]在圖1中，I為直流電源，2為變壓器，3為N溝道結(jié)型場效應(yīng)管，4為耦合電容，5為直流電源升壓電路的輸出端。
[0024]其中，直流電源的正極輸出帶有擾動信號的直流電壓信號，擾動信號包含多種頻率。
[0025]直流電源的正極與變壓器的原邊的第一端口相連，直流電源的負(fù)極與N溝道JFET的源極相連；原邊的第二端口與N溝道JFET的漏極相連；變壓器的副邊的第一端口與選頻網(wǎng)絡(luò)的第一端口相連，副邊的第二端口與直流電源升壓電路的最低電位相連；選頻網(wǎng)絡(luò)的第二端口與N溝道JFET的柵極相連，選頻網(wǎng)絡(luò)的第三端口與直流電源升壓電路的最低電位相連；其中，直流電源升壓電路的輸出端與變壓器的副邊的第一端口相連；耦合電容串聯(lián)在變壓器的副邊的第一端口與直流電源升壓電路的輸出端之間。
[0026]在本發(fā)明中，直流電源升壓電路的最低電位為直流電源的負(fù)極；變壓器的原邊的第一端口與副邊的第一端口為同名端。
[0027]接下來，結(jié)合附圖介紹本發(fā)明中直流電源升壓電路的工作原理。
[0028]如圖1所示，直流電源的正極輸出攜帶有微小擾動信號的直流電壓信號至變壓器的原邊。該直流電壓信號的電壓值極低(比如低于100mV)。
[0029]變壓器對原邊輸入的直流電壓信號中攜帶的擾動信號進(jìn)行放大，變壓器的副邊將經(jīng)變壓器放大的擾動信號輸出至選頻網(wǎng)絡(luò)。
[0030]選頻網(wǎng)絡(luò)僅允許特定頻率的擾動信號通過，并將選取的該特定頻率的擾動信號輸出至N溝道JFET。
[0031]N溝道JFET將該特定頻率的擾動信號反饋回變壓器原邊，進(jìn)一步加大原邊擾動信號的電壓波動。
[0032]具體地說，N溝道JFET的柵極的電壓極低，且有波動，源極與直流升壓電路的最低電位相連，N溝道JFET的柵極與源極之間的電勢差在O伏左右。當(dāng)N溝道JFET的柵極與源極之間的電勢差在O伏左右時，對漏極與源極之間的電流均可以控制。基于此，利用N溝道JFET將經(jīng)變壓器放大的擾動信號反饋回變壓器原邊，進(jìn)一步加大原邊擾動信號的電壓波動；而且，電路在諧振情況下，包含選頻網(wǎng)絡(luò)的回路呈純阻抗性質(zhì)，且數(shù)值較大，這樣JFET的漏極電壓與柵極電壓將產(chǎn)生180°的相移；同時，二次線圈又引入了 180°的相移。這樣整個閉合回路的相位移為180° +180° =360°，使反饋信號滿足了電路振蕩的相位平衡條件，并產(chǎn)生振蕩信號，其中，該振蕩信號為交流電信號。
[0033]振蕩信號的流向與擾動信號一致，變壓器將該振蕩信號逐次進(jìn)行放大，該振蕩信號的振蕩幅度逐漸增強(qiáng)。由于N溝道J