技术摘要： 一种供电电源的升降压控制系统，包括线性稳压器LDO、欠压保护电路UVLO、电荷泵CP和单刀双掷开关SPDT，欠压保护电路UVLO检测VDD，当VDD>线性稳压器LDO输出额定LDOout（NOM）时，自动采用降压模式，保持线性稳压器LDO输出供电电压LDOout稳定；当VDD
背景技术：
随着便携式电子产品广泛使用于工作和生活的各个方面，对便携式电子产品的供
电电源的性能提出了更高的要求，尤其是针对电池供电系统，随着电池的使用，电池电压会
低于额定供电电压，这时电池虽然还有能量，但是供电系统不能提供额定的供电电压。因
此，升降压电路就被用于这种电池供电系统。当电池电压高于额定供电电压，采用降压电路
使供电系统的输出电压降低；当电池电压接近额定供电电压时，采用升压电路使供电系统
的输出电压升高，以维持供电系统输出的额定供电电压稳定。目前现有技术的升降压电路
主要是采用电感实现升压和降压，如图1所示，美国专利US 6166527通过四开关对电感的充
放电，从而实现升压和降压操作，其内部电路主要是围绕如何产生四个开关的控制信号。这
种应用由于有电感的周期性充放电过程而导致严重的电磁干扰EMI和辐射问题，对于射频
等噪声敏感的场合，该应用会受到严重限制。
技术实现要素：
为解决现有技术的缺陷，本发明提供一种供电电源的升降压控制系统及其控制方
法，通过引入线性稳压器电路、电荷泵电路、欠压保护电路和转换开关电路实现升降压控
制，由于线性稳压器优良的抗干扰能力以及电荷泵优良的EMI性能，可以在实现升降压的同
时，显著改善电磁干扰EMI的问题，同时可以提供纹波可忽略的干净输出电源。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种供电电源的升降压控制系
统，该控制系统包括电池VDD和供电电压输出电路，当VDD>额定的输出供电电压时，控制系
统自动采用降压模式，保持供电电压输出稳定；当VDD<额定的输出供电电压时，控制系统自
动采用升压模式，保持供电电压输出稳定；当VDD< 额定的输出供电电压/2时，关断升压模
式并且关断供电电压输出，更换电池；
其特征在于，供电电压输出电路包括线性稳压器LDO、欠压保护电路UVLO、电荷泵CP、单
刀双掷开关SPDT以及为整个系统提供基准电压VREF和基准电流IBIAS的基准源；线性稳压
器LDO的输出端LDOout为供电电源的输出端输出供电电压，LDOout（NOM）为供电电源额定的输
出供电电压，线性稳压器LDO的输入电压端LDOin连接单刀双掷开关SPDT的输出端SO，该输
出端SO受控于单刀双掷开关SPDT的控制端SC，单刀双掷开关SPDT的一个输入端S1连接VDD
和电荷泵CP的输入信号端CPin，单刀双掷开关SPDT的另一个输入端S2连接电荷泵CP的输出
信号端CPout，电荷泵CP的一个控制端CPc连接欠压保护电路UVLO的输出信号端UVout和单
刀双掷开关SPDT的控制端SC，电荷泵CP的另一个控制端CPc2连接欠压保护电路UVLO的另一
个输出信号端UVout2和线性稳压器LDO的使能控制端；
欠压保护电路UVLO用于检测电池电压VDD，内设两个比较器电路与参考电压比较，当
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VDD> LDOout（NOM）时，线性稳压器LDO自动采用降压模式，LDOout
V1时，UVout为低电位，UVout2为高电位；当VDD接近或者低于V1时，输出
电位UVout输出高电位，UVout2保持高电位；当VDD电压进一步下降到V2时，UVout2输出低电
位，UVout保持高电位；电荷泵CP开启工作后，将CPin=VDD升高到2倍，输出电压CPout=VDD*
2，CPc和CPc2为电荷泵CP的控制端，共同控制电荷泵CP的开启和关断；由于电荷泵CP能够实
现输出电压CPout等于2倍VDD的升压操作，并输出CPout接单刀双掷开关SPDT的输入端S2，
单刀双掷开关SPDT通过控制SC电位，实现输出端SO选通输入端S1或者输入端S2，即SC为高
电位，SO=S2=CPout；SC为低电位，SO=S1=VDD；
当VDD大于V1时，欠压保护电路UVLO输出UVout=SC=CPc为低电位，UVout2=EN=CPc2为高
电位，此时单刀双掷开关SPDT选通SO=S1=VDD=LDOin，即线性稳压器LDO输入LDOin由电源
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VDD直接供电，线性稳压器LDO保持开启，输出电压LDOin正常，同时电荷泵CP关闭；
当VDD接近或者低于V1时，输出电位UVout电位由低电位切换为高电位，即UVout=SC=
CPc为高电位，同时UVout2=EN=CPc2保持高电位，此时单刀双掷开关SPDT选通SO=S2=CPout=
LDOin，开启电荷泵CP升压模式，输出CPout给线性稳压器LDO的输入LDOin供电，同时线性稳
压器LDO保持开启，从而维持LDOout输出电压稳定；
当VDD电压进一步下降到V2时，UVout2输出电压由高电位切换为低电位，即UVout2=EN=
CPc2为低电位，UVout=SC=CPc保持高电位，此时单刀双掷开关SPDT选通SO=S2=CPout=
LDOin，并且关断电荷泵CP升压模式，输出CPout给线性稳压器LDO的输入LDOin供电，同时关
断线性稳压器LDO使能EN，因此线性稳压器LDO输出电压LDOout关断；
反之亦然，如果此时VDD开始上升，当VDD>V2时，UVout信号保持输出高电位,同时
UVout2反转为高电位，从而控制刀双掷开关SPDT电路选通SO=S2，并开启电荷泵CP和线性稳
压器LDO，此时电荷泵CP的输出CPout给LDOin供电，即开启升压模式；
随着VDD进一步上升，达到VDD>V1，UVout信号输出反转为低电位,同时UVout2保持高电
位，从而控制刀双掷开关SPDT电路选通SO=S1，并关闭电荷泵CP， VDD直接给LDOin供电，即
关断升压模式。
本发明的优点及显著效果：本发明通过引入线性稳压器电路、电荷泵电路、欠压保
护电路和转换开关电路实现升降压控制，由于线性稳压器优良的抗干扰能力以及电荷泵优
良的EMI性能，可以在实现升降压的同时，显著改善电磁干扰EMI的问题，同时可以提供纹波
可忽略的干净输出电源。本发明不需要电感，但需要在线性稳压器电路及电荷泵电路中外
接3个电容（因电容体积较大），分别是输入电容Cin,输出电容Ccp，以及飞电容Ccp。这3个电
容也可以采用集成在片内电路中。
附图说明
图1是美国专利US 6166527升降压电路。
图2是本发明升降压控制系统的内部电路框图。
图3是本发明升降压控制系统中的使能控制线性稳压源 LDO和基准电路实施例。
图4a是本发明升降压控制系统欠压保护电路UVLO中用于输出UVout的第一个比较
器实施例。
图4b是本发明升降压控制系统欠压保护电路UVLO中用于输出UVout2的第二个比
较器实施例。
图5是本发明升降压控制系统中的电荷泵电路CP实施例。
图6是本发明升降压控制系统中的单刀双掷开关SPDT实施例。
