用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種升壓充電電路。用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路，包括一減法單元，減法單元包括，一第一輸入端，連接一開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的開關(guān)節(jié)點(diǎn)端，一第二輸入端，連接開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自舉升壓端作為反饋輸入端，減法單元用以對開關(guān)節(jié)點(diǎn)端和自舉升壓端的電壓進(jìn)行減法運(yùn)算后提供給自舉升壓端；一功率級，連接于減法單元與自舉升壓端之間，功率級的輸出端連接自舉升壓端。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，可以對開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的第一驅(qū)動電路供電電壓端之間的差值進(jìn)行實(shí)時檢測，以驅(qū)動開關(guān)管M1的導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對開關(guān)電源有效控制和保護(hù)。
【專利說明】用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種升壓充電電路。
【背景技術(shù)】
[0002]對于高壓或大電流的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片來說，由于N溝道MOS管的導(dǎo)通電阻較小，一般是P溝道MOS管的三分之一左右，采用N溝道MOS管的芯片可以比采用P溝道MOS管占用更小的面積，具有更小的導(dǎo)通損耗，因而通常采用N溝道MOS管作為開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件。
[0003]N溝道MOS管需要在柵極和源極之間的電壓降Vgs大于一閾值電壓時，才會導(dǎo)通，閾值電壓的存在會產(chǎn)生較大的功耗；如圖1所示，對于上下管都是N管的拓?fù)鋪碚f，通常設(shè)置自舉升壓電路以便讓上管的閾值電壓，不會影響到電源端VDD到開關(guān)節(jié)點(diǎn)SW的壓降；具體通過在BS端和開關(guān)節(jié)點(diǎn)SW之間設(shè)置一電容C2，一 5V電源電壓通過二極管Dl給電容C2充電，BS端提供驅(qū)動電路所需的高端電壓。理想情況下，當(dāng)下管M2導(dǎo)通時，開關(guān)節(jié)點(diǎn)SW處于零電壓，5V電源電壓通過二極管Dl給電容C2快速充電，使得電容C2兩端的電壓為+5V，此時BS端電壓為+5V ;當(dāng)上管M2導(dǎo)通時，SW端電壓會由零電壓升高至輸入電壓VDD，由于電容兩端的電壓不能突變，這時BS電壓為5V+VDD，然而輕載模式下上管Ml和下管M2都關(guān)掉時，開關(guān)節(jié)點(diǎn)SW為懸浮狀態(tài)，此時開關(guān)節(jié)點(diǎn)SW近似等于輸出端電壓Vout，使得輕載時上管Ml的柵極和源極之間沒有壓降，升壓電路不起作用；或者當(dāng)下管M2導(dǎo)通時，如果開關(guān)節(jié)點(diǎn)SW為負(fù)值，而BS端電壓則可能會偏高，上述的電路環(huán)境下會使得電路呈現(xiàn)不受控的狀態(tài)，影響電路的正常工作。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于，提供一種用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路，解決以上技術(shù)問題。
[0005]本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路，其特征在于，包括，
[0007]一減法單元，所述減法單元包括，
[0008]—第一輸入端，連接一開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的開關(guān)節(jié)點(diǎn)端，
[0009]一第二輸入端，連接所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自舉升壓端作為反饋輸入端，
[0010]所述減法單元用以對所述開關(guān)節(jié)點(diǎn)端和所述自舉升壓端的電壓進(jìn)行減法運(yùn)算后提供給所述自舉升壓端；
[0011]一功率級，連接于所述減法單元與所述自舉升壓端之間，所述功率級的輸出端連接所述自舉升壓端。
[0012]優(yōu)選地，所述減法單元包括一運(yùn)算放大器，所述第一輸入端通過一第四電阻連接所述運(yùn)算放大器的反相輸入端。
[0013]優(yōu)選地，所述運(yùn)算放大器的反相輸入端通過一第三電阻連接一參考電壓。[0014]優(yōu)選地，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述第二輸入端之間的電路上串聯(lián)一第二電阻。
[0015]優(yōu)選地，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端通過一第一電阻連接接地端。
[0016]優(yōu)選地，所述第二輸入端與所述自舉升壓端之間串聯(lián)一第五電阻。
[0017]優(yōu)選地，所述第一電阻與所述第三電阻的阻值相等，所述第二電阻與所述第四電阻的阻值相等。
[0018]優(yōu)選地，所述第二電阻的阻值是所述第一電阻阻值的m倍，其中m的取值范圍為I至10倍。
[0019]優(yōu)選地，所述功率級包括一場效應(yīng)管，所述場效應(yīng)管的源極連接一輸入電源電壓端，所述場效應(yīng)管的漏極串聯(lián)一二極管的陽極，所述二極管的陰極連接所述第二輸入端。
[0020]優(yōu)選地，所述參考電壓與所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的誤差放大器的輸入端提供的參考電壓相等。
[0021]有益效果:由于采用以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，可以對開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的第一驅(qū)動電路供電電壓之間的差值進(jìn)行實(shí)時檢測，以驅(qū)動開關(guān)管Ml的導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對開關(guān)電源有效控制和保護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電路示意圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本實(shí)用新型的運(yùn)算放大電路的一種實(shí)現(xiàn)電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0026]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但不作為本實(shí)用新型的限定。
[0028]參照圖2、圖3，用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路，其中，包括，
[0029]一減法單元21，減法單元21包括，
[0030]一第一輸入端，連接開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的開關(guān)節(jié)點(diǎn)端，開關(guān)節(jié)點(diǎn)端通常用SW端表示；
[0031]一第二輸入端，連接開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自舉升壓端作為反饋輸入端，自舉升壓端通常用BOOT端或BS端表示；
[0032]減法單元21用以對SW端和BOOT端的電壓進(jìn)行減法運(yùn)算后提供給BOOT端；
[0033]一功率級22 ;連接于減法單元21與BOOT端之間，功率級22的輸出端連接BOOT端。[0034]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選地實(shí)施例，減法單元21包括一運(yùn)算放大器211，第一輸入端通過一第四電阻R4連接運(yùn)算放大器211的反相輸入端(-)。。
[0035]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選地實(shí)施例，運(yùn)算放大器211的反相輸入端(_)通過一第三電阻R3連接一參考電壓Vref。
[0036]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選地實(shí)施例，運(yùn)算放大器211的同相輸入端(+ )與第二輸入端之間的電路上串聯(lián)第二電阻R2。
[0037]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選地實(shí)施例，運(yùn)算放大器的同相輸入端(+ )通過一第一電阻Rl連接接地端PGND。
[0038]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選地實(shí)施例，第二輸入端與BOOT端之間串聯(lián)一第五電阻R5。
[0039]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選地實(shí)施例，第一電阻Rl與第三電阻R3的阻值相等，第二電阻R2與第四電阻R4的阻值相等。
[0040]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選地實(shí)施例，第二電阻R2的阻值是第一電阻Rl阻值的m倍，其中m的取值范圍為I至10倍。參考電壓的取值為0.923V時，m的取值為5至6倍。
[0041]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的實(shí)施例，功率級22包括一場效應(yīng)管221，場效應(yīng)管221的源極連接輸入電壓端IN，場效應(yīng)管221的漏極串聯(lián)一二極管222的陽極，二極管222的陰極連接第二輸入端。
[0042]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選地實(shí)施例，參考電壓Vref與開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的誤差放大器的輸入端提供的參考電壓相等。
[0043]一種具體實(shí)施例，開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器為BUCK芯片，如圖2所示，
[0044]包括，
[0045]一輸入電壓端IN,
[0046]一 SW 端，
[0047]一接地端 GND，
[0048]—第一開關(guān)器件Ml,設(shè)置于輸入電壓端IN與SW端之間的電路上；
[0049]一第二開關(guān)器件M2，設(shè)置于SW端與接地端GND之間的電路上；
[0050]一第一驅(qū)動電路1，連接BOOT端和SW端，在一脈寬調(diào)制信號的作用下提供BOOT端的電壓至第一開關(guān)器件Ml的控制端或SW端電壓至第一開關(guān)器件Ml的控制端；
[0051]一減法單元21和功率級22組成的單元電路2，對BOOT端、SW端的電壓進(jìn)行運(yùn)算后提供給BOOT端，在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的芯片外部，自舉升壓端SW與SW端之間連接一充電電容。
[0052]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，可以對第一驅(qū)動電路供電電壓之間的差值進(jìn)行實(shí)時檢測，以驅(qū)動開關(guān)管Ml的導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對開關(guān)電源有效控制和保護(hù)。
[0053]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的實(shí)施例，第一開關(guān)器件Ml和第二開關(guān)器件M2都采用N溝通MOS管，第一開關(guān)器件Ml的漏極連接輸入電壓端IN，第一開關(guān)器件Ml的源極連接SW端，第一開關(guān)器件Ml的柵極連接第一驅(qū)動電路I的信號輸出端；第二開關(guān)器件M2的漏極連接SW端，第二開關(guān)器件M2的源極連接接地端GND。
[0054]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的實(shí)施例，脈寬調(diào)制信號通過一控制電路產(chǎn)生，控制電路包括，[0055]一誤差放大器3，用以對一電壓反饋信號FB與參考電壓進(jìn)行比較，得到一誤差放大信號；
[0056]一比較器4，用以對一電流檢測信號及誤差放大信號進(jìn)行比較，產(chǎn)生一比較信號；
[0057]—振蕩器5,用于產(chǎn)生時鐘信號；
[0058]一 RS觸發(fā)器6，用于依據(jù)比較信號和時鐘信號產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號。RS觸發(fā)器6的Q端連接第一驅(qū)動電路1，RS觸發(fā)器6的Q負(fù)端連接一緩沖器7，緩沖器7的信號輸出端連接第二開關(guān)器件M2的控制端。
[0059]由于最終控制信號要控制的是大功率開關(guān)管，而功率管一般W/L比較大，其寄生電容也相對較大，在開關(guān)頻率較高的情況下，需要較大的驅(qū)動電流來驅(qū)動功率管，因此，開關(guān)控制信號需要一定的驅(qū)動電路來加強(qiáng)信號的驅(qū)動能力。
[0060]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的實(shí)施例，振蕩器5還用于輸出一斜坡補(bǔ)償信號，用于對電流檢測信號進(jìn)行斜坡補(bǔ)償。具體地，設(shè)置累加器11將斜坡補(bǔ)償信號與電流檢測信號進(jìn)行累加。累加后的信號輸入比較器4以和誤差放大信號進(jìn)行比較產(chǎn)生比較信號。
[0061]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的實(shí)施例，電壓反饋信號FB通過一輸出端引出的反饋網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。反饋網(wǎng)絡(luò)連接于SW端與接地端GND之間。
[0062]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的實(shí)施例，電流檢測信號通過一電流檢測支路實(shí)現(xiàn)，電流檢測支路包括一檢測電阻，串聯(lián)與輸入電壓端和第一開關(guān)器件Ml之間的電路上，檢測電阻的兩端分別連接一差分放大器8，用于產(chǎn)生電流檢測信號。
[0063]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的實(shí)施例，控制電路還包括一振蕩器5，用于產(chǎn)生脈沖信號，并依據(jù)電壓反饋信號可選擇地工作于高頻率輸出模式或低頻率輸出模式。具體通過將電壓反饋信號FB與一 0.3V的參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)電壓反饋信號FB低于0.3V時，振蕩器5工作于低頻率輸出模式，當(dāng)電壓反饋信號FB高于0.3V時，振蕩器5工作于高頻率輸出模式。
[0064]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的實(shí)施例，本實(shí)用新型還包括軟啟動電路9，軟啟動電路9的輸出端連接誤差放大器3，用于在電路的輸入端上電時，使誤差放大器3的輸出電壓緩慢抬升，讓系統(tǒng)逐漸進(jìn)入穩(wěn)定的工作狀態(tài)，一旦系統(tǒng)啟動，軟啟動電路將不再發(fā)生作用。
[0065]以上所述僅為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識到凡運(yùn)用本實(shí)用新型說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路，其特征在于，包括， 一減法單元，所述減法單元包括， 一第一輸入端，連接一開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的開關(guān)節(jié)點(diǎn)端， 一第二輸入端，連接所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自舉升壓端作為反饋輸入端， 所述減法單元用以對所述開關(guān)節(jié)點(diǎn)端和所述自舉升壓端的電壓進(jìn)行減法運(yùn)算后提供給所述自舉升壓端； 一功率級，連接于所述減法單元與所述自舉升壓端之間，所述功率級的輸出端連接所述自舉升壓端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路，其特征在于，所述減法單元包括一運(yùn)算放大器，所述第一輸入端通過一第四電阻連接所述運(yùn)算放大器的反相輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器的反相輸入端通過一第三電阻連接一參考電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述第二輸入端之間的電路上串聯(lián)一第二電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端通過一第一電阻連接接地端。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路，其特征在于，所述第二輸入端與所述自舉升壓端之間串聯(lián)一第五電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路，其特征在于，所述第一電阻與所述第三電阻的阻值相等，所述第二電阻與所述第四電阻的阻值相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路，其特征在于，所述第二電阻的阻值是所述第一電阻阻值的m倍，其中m的取值范圍為I至10倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路，其特征在于，所述功率級包括一場效應(yīng)管，所述場效應(yīng)管的源極連接一輸入電源電壓端，所述場效應(yīng)管的漏極串聯(lián)一二極管的陽極，所述二極管的陰極連接所述第二輸入端。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)升壓充電電路，其特征在于，所述參考電壓與所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的誤差放大器的輸入端提供的參考電壓相等。
【文檔編號】H02M3/156GK203813663SQ201420185329
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】葉菁華 申請人:鈺太芯微電子科技（上海）有限公司, 鈺太科技股份有限公司