專利名稱：一種dc-dc轉換器控制電路及轉換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電路領域，尤其涉及一種DC-DC轉換器控制電路及轉換器。
背景技術：
目前，DC-DC開關電源轉換器由于轉換效率高的優(yōu)點而在手持設備和便攜式電子產品中得到廣泛應用。在當前的某些便攜式電子產品中，會只用到一節(jié)AA電池，然后用升壓DC-DC轉換器系統(tǒng)供電。由于單節(jié)AA電池的電壓比較低，特別是在電池電量比較少時， 更是低至0. 9V，因此在設計升壓電路中，必須要解決好低電壓啟動的問題。在目前實際應用中，普遍采用圖1所示的升壓DC-DC轉換器低壓啟動解決方案。 如圖1所示，虛線框中為DC-DC轉換器控制電路，包括一個集成在芯片內部的NMOS功率管，以及主控制電路(Main control circuit)、啟動電路(Start_up circuit)和驅動電路 (Driver)三個子模塊電路。框線外面為一些外圍元器件，包括電感Li，肖特基二極管Dl以及電容Cl。VIN是輸入電壓，VOUT為轉換器的輸出電壓。該方案的直接將輸出電壓VOUT給三個子模塊電路供電，其工作原理是接上輸入電壓VIN，剛開始啟動時，啟動電路工作并起作用，通過驅動電路來驅動NMOS功率管，輸出電壓VOUT開始上升，此時，主控制電路是不工作的。當VOUT輸出電壓上升到一定電壓時 (該電壓必須高到足夠讓主控制電路正常工作)，主控制電路開始工作并起作用，通過驅動電路來驅動NMOS功率管，讓整個控制環(huán)路繼續(xù)工作，此時啟動電路關閉了，這樣整個啟動過程的切換就完成了。該方案可以較好的實現(xiàn)低壓啟動問題，但由于輸出電壓VOUT是由輸入電壓VIN經過二極管壓Dl降得到，這個壓降至少是200mV。當VIN低至0. 9V時，VOUT也就低至0. 7V 了，幾乎接近MOS管的閾值電壓了，這樣就連啟動電路部分都不能正常工作了。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例的目的在于提供一種DC-DC轉換器控制電路，旨在解決現(xiàn)有的升壓 DC-DC轉換器低壓啟動方案中，當輸入電壓VIN低至一定程度時，可能會導致啟動電路部分不能正常工作的問題。本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種升壓DC-DC轉換器控制電路，包括主控制電路、 啟動電路和驅動電路，所述升壓DC-DC轉換器控制電路還包括電源切換電路，用于對輸入電壓和轉換器的輸出電壓進行比較，切換到高電壓輸出，給所述啟動電路和所述驅動電路供電。本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種升壓DC-DC轉換器，所述升壓DC-DC轉換器包括上述升壓DC-DC轉換器控制電路。本發(fā)明實施例通過對輸入電壓VIN和輸出電壓VOUT進行自動比較并切換，選擇高的電壓給啟動電路和驅動電路供電，改善了現(xiàn)有電路中當輸入電壓VIN低至0. 9V時，啟動電路部分都不能正常工作的問題，確保升壓DC-DC轉換器的正常啟動。


圖1是現(xiàn)有技術提供的升壓DC-DC轉換器的結構圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的升壓DC-DC轉換器的結構原理
圖3是本發(fā)明實施例提供的升壓DC-DC轉換器中電源切換電路的結構圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。在本發(fā)明實施例通過對輸入電壓VIN和輸出電壓VOUT進行自動比較并切換，確保升壓DC-DC轉換器中的啟動電路和驅動電路在VIN低至0. 9V時還能正常工作。圖2示出了本發(fā)明提供的升壓DC-DC開關電源轉換器的結構原理，為了便于說明， 僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分。虛線框中為DC-DC轉換器控制電路，包括一個集成在芯片內部的NMOS功率管，以及電源切換電路21、主控制電路22、啟動電路23和驅動電路24四個子模塊電路。虛線框外面為一些外圍元器件，包括電感Li、肖特基二極管Dl以及電容Cl。VIN為輸入電壓，VOUT 為轉換器的輸出電壓。電源切換電路21對輸入電壓VIN和輸出電壓VOUT進行比較，切換到高電壓輸出， 給啟動電路23和驅動電路24供電。在本發(fā)明實施例中，電源切換電路21將第一通道供電電壓V_s送到啟動電路23， 將第二通道供電電壓V_n送到驅動電路24，驅動電路24的輸出驅動NMOS功率管工作。第一通道供電電壓V_s和第二通道供電電壓V_n是同樣的電壓，只是電源切換電路21提供的兩個分開的供電電壓通道?？紤]到性能指標的要求，在本發(fā)明實施例中，直接采用輸出電壓VOUT給主控制電路22供電。 當開始上電時，接入輸入電壓VIN，啟動電路23工作并起作用，通過驅動電路24來驅動NMOS功率管，輸出電壓VOUT開始上升，此時，主控制電路22是不工作的。當輸出電壓 VOUT上升到一定電壓時(該電壓必須高到足夠讓主控制電路22正常工作)，主控制電路22 開始工作并起作用，通過驅動電路24驅動NMOS功率管，讓整個控制環(huán)路繼續(xù)工作。此時啟動電路23關閉了，這樣整個啟動過程的切換就完成了。當剛開始上電時，輸入電壓VIN低至0. 9V，經過二極管Dl壓降后，輸出電壓VOUT 為0. 7V，電源切換電路21會對這兩者進行比較，選擇電壓高的輸入電壓VIN輸出，給啟動電路23和驅動電路24供電，啟動電路23和驅動電路24開始工作。輸出電壓VOUT緩慢升高，當轉換器輸出電壓VOUT升到比輸入電壓VIN高時，電源切換電路21會自動切換，選擇輸出電壓VOUT給啟動電路23和驅動電路24供電。圖3示出了本發(fā)明實施例提供的升壓DC-DC開關電源轉換器中電源切換電路的結構，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分。電源切換電路21包括比較電路211和電源選擇電路212。
比較電路211對輸入電壓VIN和輸出電壓VOUT進行比較。電源選擇電路212根據比較電路211的電壓比較結果，選擇輸入電壓VIN和輸出電壓VOUT中電壓高的電壓，輸出第一通道供電電壓V_s和第二通道供電電壓V_n分別給啟動電路23和驅動電路24供電。作為本發(fā)明的一個示例，如圖3所示，比較電路211包括反相器invl、反相器 inv2、反相器inv4、反相器inv5四個反相器和Ml M9九個PMOS管。反相器invl與反相器inv2串聯(lián)，反相器invl與反相器irw2的控制端分別由輸入電壓VIN控制，反相器inv2的輸入端與PMOS管M8、PM0S管M9的源極相連，反相器invl 的輸出端與NMOS管M5的柵極相連。反相器inv4、反相器inv5的控制端由輸出電壓VOUT控制，反相器inv4輸入端接關斷信號PD，輸出端接PMOS管M9的柵極，反相器inv5的輸入端接PMOS管M7的源極，輸出端接PMOS管M8的柵極。匪OS管Ml、匪OS管M2、匪OS管M3、匪OS管M4共地，輸入電壓VIN接PMOS管M6 的漏極，輸出電壓VOUT接PMOS管M7、PM0S管M8、PM0S管M9的漏極，且PMOS管M8與PMOS 管M9并聯(lián)，匪OS管M2、匪OS管M5串聯(lián)后與匪OS管Ml并聯(lián)。作為本發(fā)明的一個示例，如圖3所示，電源選擇電路212包括開關管Msl、開關管 Ms2、開關管Ms3、開關管Ms4、M0S電容Cl、MOS電容C2和一個反相器inv3，其中反相器inv3的控制端接輸入電壓VIN，輸入端與開關管Ms 1、開關管Ms3的柵極連接，輸出端與開關管Ms2、開關管Ms4的柵極相連。開關管Msl、開關管Ms2構成對管，開關管Msl的漏極接輸入電壓VIN，開關管Ms2 的漏極接輸出電壓V0UT，源極接MOS電容Cl。開關管Ms3、開關管Ms4構成對管，開關管Ms3的漏極接輸入電壓VIN，開關管Ms4 的漏極接輸出電壓V0UT，源極接MOS電容C2。MOS電容Cl、MOS電容C2的另一端接地。比較電路211通過對輸入電壓VIN和輸出電壓VOUT進行比較，輸出控制信號Sel， 選擇輸入電壓VIN或輸出電壓VOUT作為供電電源。電源選擇電路212中的開關管Msl，開關管Ms2，開關管Ms3和開關管Ms4，每兩個互為一組構成兩個通道輸出電壓V_s和V_n。匪OS管Ml，NMOS管M2，NM0S管M3和匪OS管M4是一組電流鏡，四個匪OS管的柵極都連接到柵極電壓VB，其中NMOS管M2 NMOS管M4的寬長比可根據實際設計而定。PMOS管M6和PMOS管M7也是一組電流鏡，比例為1 1。由圖2可有Ves6 = VIN-Nl，Vgs7 = VOUT-Nl。當VIN > VOUT，假定流過PMOS管M6和PMOS管M7的偏置電流是相等的，則Vds7 > Vds6，也就是節(jié)點N3的電壓比節(jié)點N2低，當N3電壓低到可將反相器irw5 的輸出端變?yōu)楦唠娖?，PMOS管M8就被關斷，控制信號Sel為低電平，而Sel_N為高電平，此時開關管Msl和開關管Ms3導通，開關管Ms2和開關管Ms4被關斷。這樣，電源切換電路21 就選擇輸入電壓VIN作為可用電源輸出給其它子模塊電路供 電。隨著啟動電路23的正常工作，輸出電壓VOUT電壓緩慢上升，當VOUT >VIN，且假定流過PMOS管M6和PMOS管M7的偏置電流是相等的，則Vds6 > Vds7，也就是節(jié)點N3的電壓比節(jié)點N2高，當N3電壓高到可將反相器inv5的輸出端變?yōu)榈碗娖?，PMOS管M8就導通了，控制信號Sel被拉為高電平，而反相器irw5的輸出端Sel_N為低電平，此時開關管Ms2和開關管Ms4導通，開關管Msl和開關管Ms3被關斷，電源切換電路21就選擇輸出電壓VOUT 作為可用電源輸出給其它子模塊電路供電。 其中， 匪OS管Ml，匪OS管M2和匪OS管M5組成的電路可以使該電源切換電路21 具有對輸入電壓VIN和輸出電壓VOUT有一個遲滯比較的功能。這樣，電源切換電路21就完成了輸入電壓VIN和輸出電壓VOUT的自動比較并切換，以確保升壓DC-DC轉換器控制電路中的啟動電路23和驅動電路24在輸入電壓VIN低至0. 9V時，還能正常工作。本發(fā)明實施例通過對輸入電壓VIN和輸出電壓VOUT進行自動比較并切換，選擇高的電壓給啟動電路和驅動電路供電，改善了現(xiàn)有電路中當輸入電壓VIN低至0. 9V時，啟動電路部分都不能正常工作的問題，確保升壓DC-DC轉換器的正常啟動。所采用的電源切換電路具有電路結構簡單，穩(wěn)定性好的特點，可以對輸入電壓和輸出電壓進行遲滯比較，自動切換到高電壓輸出，可以廣泛適用于輸入電壓很低的升壓DC-DC開關轉換器中。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種升壓DC-DC轉換器控制電路，包括主控制電路、啟動電路和驅動電路，其特征在于，所述升壓DC-DC轉換器控制電路還包括電源切換電路，用于對輸入電壓和轉換器的輸出電壓進行比較，切換到高電壓輸出，給所述啟動電路和所述驅動電路供電。
2.如權利要求1所述的升壓DC-DC轉換器控制電路，其特征在于，所述電源切換電路包括比較電路，用于對輸入電壓和轉換器的輸出電壓進行比較；以及電源選擇電路，用于根據所述比較電路的電壓比較結果，選擇所述輸入電壓和輸出電壓中高的電壓，輸出第一通道供電電壓和第二通道供電電壓，分別給所述啟動電路和驅動電路供電。
3.如權利要求2所述的升壓DC-DC轉換器控制電路，其特征在于，所述比較電路包括反相器 invl、反相器 inv2、反相器 inv4、反相器 inv5，和 PMOS 管 M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、 M8、M9 ；所述反相器invl與所述反相器irw2串聯(lián)，所述反相器invl與所述反相器irw2的控制端分別由所述輸入電壓控制，所述反相器inv2的輸入端與所述PMOS管M8、PM0S管M9的源極相連，所述反相器invl的輸出端與所述NMOS管M5的柵極相連；所述反相器inv4、反相器inv5的控制端由所述輸出電壓控制，所述反相器irw4輸入端接關斷信號PD，輸出端接所述PMOS管M9的柵極，所述反相器inv5的輸入端接所述PMOS 管M7的源極，輸出端接所述PMOS管M8的柵極；所述匪OS管Ml、NMOS管M2、NM0S管M3、NM0S管M4共地，所述輸入電壓接所述PMOS管 M6的漏極，所述輸出電壓接所述PMOS管M7、PM0S管M8、PM0S管M9的漏極，且所述PMOS管 M8與所述PMOS管M9并聯(lián)，所述NMOS管M2、NMOS管M5串聯(lián)后與所述NMOS管Ml并聯(lián)。
4.如權利要求2所述的升壓DC-DC轉換器控制電路，其特征在于，所述電源選擇電路包括開關管Msl、開關管Ms2、開關管Ms3、開關管Ms4、M0S電容C1、M0S電容C2和一個反相器 inv3 ；所述反相器inv3的控制端接輸入電壓，輸入端與所述開關管Msl、開關管Ms3的柵極連接，輸出端與所述開關管Ms2、開關管Ms4的柵極相連；所述開關管Ms 1、開關管Ms2構成對管，所述開關管Ms 1的漏極接輸入電壓，所述開關管 Ms2的漏極接輸出電壓，源極接所述MOS電容Cl ；所述開關管Ms3、開關管Ms4構成對管，所述開關管Ms3的漏極接輸入電壓，所述開關管 Ms4的漏極接輸出電壓，源極接所述MOS電容C2 ；所述MOS電容Cl、MOS電容C2的另一端接地。
5.一種升壓DC-DC轉換器，其特征在于，所述升壓DC-DC轉換器包括權利要求1至4任一項的升壓DC-DC轉換器控制電路。
全文摘要
本發(fā)明適用于電路領域，提供了一種升壓DC-DC轉換器控制電路及轉換器，包括主控制電路、啟動電路和驅動電路，所述升壓DC-DC轉換器控制電路還包括電源切換電路，用于對輸入電壓和轉換器的輸出電壓進行比較，切換到高電壓輸出，給所述啟動電路和所述驅動電路供電。本發(fā)明通過對輸入電壓VIN和輸出電壓VOUT進行自動比較并切換，選擇高的電壓給啟動電路和驅動電路供電，改善了現(xiàn)有電路中當輸入電壓VIN低至0.9V時，啟動電路部分都不能正常工作的問題，確保升壓DC-DC轉換器的正常啟動。
文檔編號H02M1/08GK102332825SQ20101022609
公開日2012年1月25日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權日2010年7月13日
發(fā)明者梁仁光, 胡勝發(fā) 申請人:安凱(廣州)微電子技術有限公司