本發(fā)明涉及開關(guān)變換器，具體而言，涉及一種用于開關(guān)變換器的自舉電路。

背景技術(shù)：

1、在開關(guān)變換器中，為了追求高效率和低功耗，需要對開關(guān)變換器的靜態(tài)電流進行設(shè)計，靜態(tài)電流越小，開關(guān)變換器在輕載或空載待機過程中具有越高的轉(zhuǎn)換效率。常見降低靜態(tài)電流的思路為，在開關(guān)變換器高側(cè)開關(guān)管和低側(cè)開關(guān)管均關(guān)閉不工作的高阻態(tài)(以下簡稱為hz狀態(tài))下，盡可能關(guān)閉開關(guān)變換器中的各類電路模塊。

2、bst-sw電壓域是一個隨節(jié)點電壓vsw上下變化而變化的浮動電源軌，用于實現(xiàn)高側(cè)開關(guān)管的控制。通常情況下，bst-sw電壓域內(nèi)的電壓差通常由環(huán)路負反饋進行控制調(diào)節(jié)，需要注意的是，當該電壓差過低時，高側(cè)開關(guān)管將無法正常開啟。由于有負反饋環(huán)路的存在，因此需要持續(xù)消耗電流來傳遞bst-sw電壓域內(nèi)的電壓差信息。為了抵御開關(guān)節(jié)點sw上下切換時產(chǎn)生的噪聲，需要較大的靜態(tài)電流支持負反饋環(huán)路運行。并且這部分靜態(tài)電流通常需要由開關(guān)變換器的供電端vin直接提供，難以滿足開關(guān)變換器的低靜態(tài)電流要求。因此，在開關(guān)變換器hz狀態(tài)下，通常都希望將該部分靜態(tài)電流關(guān)閉。

3、然而，當開關(guān)變換器處于hz狀態(tài)，一旦負載發(fā)生變化，我們期望開關(guān)變換器快速響應(yīng)，第一時間打開高側(cè)開關(guān)管輸出功率。否則輸出電壓會出現(xiàn)大幅跌落，導(dǎo)致系統(tǒng)故障。因此，即使在hz狀態(tài)中，也必須時刻保證bst-sw電壓域的電壓足夠，但如果完全關(guān)閉上述用以維持負反饋環(huán)路的靜態(tài)電流后，系統(tǒng)無法檢測到bst-sw電壓域的電壓是否足夠。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在開關(guān)變換器hz狀態(tài)下靜態(tài)電流過大的技術(shù)問題。

2、為此，本發(fā)明提供了一種用于開關(guān)變換器的自舉電路，開關(guān)變換器包括高側(cè)開關(guān)管和低側(cè)開關(guān)管，高側(cè)開關(guān)管和低側(cè)開關(guān)管的公共節(jié)點上的電壓為節(jié)點電壓。自舉電路包括使能信號產(chǎn)生電路、第一晶體管、自舉電容、電壓反饋電路、誤差放大器和電荷泵。

3、其中，使能信號產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生使能信號，當高側(cè)開關(guān)管和低側(cè)開關(guān)管均關(guān)斷時，使能信號無效，否則使能信號有效。第一晶體管具有第一端、第二端和控制端，第一晶體管的第一端耦接開關(guān)變換器的輸入端接收輸入電壓，第一晶體管的控制端接收誤差信號；自舉電容具有第一端和第二端，自舉電容的第一端耦接高側(cè)開關(guān)管和低側(cè)開關(guān)管的公共節(jié)點，自舉電容的第二端通過二極管耦接第一晶體管的第二端，其中，自舉電容第二端的電壓為自舉電壓。電壓反饋電路接收使能信號，當使能信號無效時，電壓反饋電路不工作；當使能信號有效時，電壓反饋電路采樣自舉電壓和節(jié)點電壓之間的電壓差，并根據(jù)電壓差產(chǎn)生代表該電壓差的采樣信號。誤差放大器接收采樣信號和參考信號，誤差放大器比較采樣信號和參考信號并將兩者的誤差放大以產(chǎn)生誤差信號，其中，參考信號代表自舉電壓和節(jié)點電壓之間的預(yù)設(shè)電壓差。電荷泵具有第一端、第二端和第三端，電荷泵的第一端耦接自舉電容的第一端接收節(jié)點電壓，電荷泵的第二端接收時鐘信號，電荷泵的第三端耦接自舉電容的第二端，其中，當使能信號無效時，電荷泵根據(jù)時鐘信號將節(jié)點電壓抬高預(yù)設(shè)電壓差以在其第三端產(chǎn)生自舉電壓。

4、進一步地，可以將自舉電壓和節(jié)點電壓之間的電壓域定義為第一電壓域，即bst-sw電壓域，自舉電壓即為第一電壓域中的高電位，節(jié)點電壓即為第一電壓域中的低電位。

5、可以理解的是，上述自舉電路主要用于產(chǎn)生第一電壓域中的高電位，即自舉電壓，因此在一些自舉電路中，可以省略自舉電容，或者將自舉電容置于芯片外部。

6、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)特征，本發(fā)明的有益效果是：

7、當開關(guān)變換器處于hz狀態(tài)，bst-sw電壓域中絕大部分需要消耗靜態(tài)電流的電路模塊都被關(guān)閉，無需對bst-sw電壓域內(nèi)的電壓差進行監(jiān)控，確保bst-sw電壓域中靜態(tài)電流消耗最小，僅存在各邏輯電路的漏電消耗。同時，本公開引入了電荷泵，使開關(guān)變換器處于hz狀態(tài)時，利用節(jié)點電壓對自舉電壓進行充電補能，而且當開關(guān)變換器退出hz狀態(tài)后，仍具備快速響應(yīng)能力，打開高側(cè)開關(guān)管輸出功率。解決了現(xiàn)有技術(shù)中芯片靜態(tài)電流過大的問題，保證可靠運行的前提下，降低了開關(guān)變換器的功耗，提高了開關(guān)變換器的效率。

8、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述部分中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種用于開關(guān)變換器的自舉電路，所述開關(guān)變換器包括高側(cè)開關(guān)管和低側(cè)開關(guān)管，高側(cè)開關(guān)管和低側(cè)開關(guān)管的公共節(jié)點上的電壓為節(jié)點電壓，其特征在于，所述自舉電路包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于開關(guān)變換器的自舉電路，其特征在于，所述預(yù)設(shè)電壓差等于時鐘信號高電平的電壓值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于開關(guān)變換器的自舉電路，其特征在于，所述自舉電路進一步包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于開關(guān)變換器的自舉電路，其特征在于，所述自舉電路進一步包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于開關(guān)變換器的自舉電路，其特征在于，使能信號產(chǎn)生電路具有第一輸入端、第二輸入端、第一供電端、第二供電端和輸出端；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于開關(guān)變換器的自舉電路，其特征在于，所述使能信號產(chǎn)生電路包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于開關(guān)變換器的自舉電路，其特征在于，所述使能信號產(chǎn)生電路進一步包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于開關(guān)變換器的自舉電路，其特征在于，所述電壓反饋電路包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于開關(guān)變換器的自舉電路，其特征在于，所述自舉電路還包括欠壓檢測電路，所述欠壓檢測電路包括：

10.一種用于開關(guān)變換器的自舉電路，所述開關(guān)變換器包括高側(cè)開關(guān)管、低側(cè)開關(guān)管和第一電壓域，所述第一電壓域具有高電位和低電位，所述高側(cè)開關(guān)管和低側(cè)開關(guān)管的公共節(jié)點上的電壓為第一電壓域的低電位，所述自舉電路用于產(chǎn)生第一電壓域的高電位，其特征在于，所述自舉電路包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種用于開關(guān)變換器的自舉電路，包括使能信號產(chǎn)生電路、第一晶體管、自舉電容、電壓反饋電路、誤差放大器和電荷泵。通過本發(fā)明提出的自舉電路，當開關(guān)變換器處于高阻態(tài)，bst?sw電壓域中絕大部分需要消耗靜態(tài)電流的電路模塊都被關(guān)閉，無需對bst?sw電壓域內(nèi)的電壓差進行監(jiān)控，確保bst?sw電壓域中靜態(tài)電流消耗最小，僅存在各邏輯電路的漏電消耗。同時，本發(fā)明通過電荷泵，使開關(guān)變換器處于高阻態(tài)時，利用節(jié)點電壓對自舉電壓進行充電補能，使得當開關(guān)變換器退出高阻態(tài)后，具備快速響應(yīng)能力以打開高側(cè)開關(guān)管輸出功率。解決了現(xiàn)有技術(shù)中芯片靜態(tài)電流過大的問題，保證可靠運行的前提下，降低了開關(guān)變換器的功耗，提高了開關(guān)變換器的效率。

技術(shù)研發(fā)人員：周梟
受保護的技術(shù)使用者：晶藝半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19