一種升壓電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種升壓電路，包括：偏置電壓模塊、主升壓模塊、驅(qū)動(dòng)控制模塊、電壓反饋模塊、電流反饋模塊、限制環(huán)路以及振蕩電路。利用本發(fā)明的升壓電路，提供了一種新型的升壓調(diào)制結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)兩個(gè)輸出電壓，且開關(guān)脈沖周期和頻率都隨著輸入輸出電壓以及負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)整，沒有環(huán)路穩(wěn)定性問題，效率更高。
【專利說明】_種升壓電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種升壓電路。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率(占空比)，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。它可分為AC/DC和DC/DC兩大類，一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)或脈沖頻率調(diào)制(PFM)控制IC和功率半導(dǎo)體器件(一般為MOSFET)構(gòu)成。如圖1為PWM調(diào)制方式和PFM調(diào)制方式的控制電路圖。
[0003]其中，模塊2000為脈沖寬度調(diào)制PWM方式的控制電路圖，其特點(diǎn)是固定開關(guān)頻率，通過改變脈沖寬度來調(diào)節(jié)占空比。其輸出波形為，隨著LlO幅度的變化，Lll的脈沖寬度相應(yīng)變化，因?yàn)長(zhǎng)8的三角波周期固定，所以最終Lll的開關(guān)周期是固定的。該結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是受功率開關(guān)管最小導(dǎo)通時(shí)間的限制，對(duì)輸出電壓不能作寬范圍調(diào)節(jié)；另外輸出端一般要接預(yù)負(fù)載，以防止空載時(shí)輸出電壓升高。
[0004]模塊3000為脈沖頻率調(diào)制PFM方式的控制電路圖。因?yàn)?001振蕩器的輸出時(shí)固定脈沖寬度的，所以L13的脈沖寬度是固定的。輸出電壓L15通過電阻58和電阻59的分壓反饋來調(diào)節(jié)脈沖到達(dá)L13的頻率，通過改變開關(guān)頻率來調(diào)節(jié)占空比。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明在現(xiàn)有的脈沖寬度調(diào)制電路以及脈沖頻率調(diào)制電路的基礎(chǔ)上，提供一種升壓電路，開關(guān)脈沖周期和頻率都隨著輸入輸出電壓以及負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)整，沒有環(huán)路穩(wěn)定性問題，效率更高。
[0006]本發(fā)明提供一種升壓電路，包括:
[0007]偏置電壓模塊，所述偏置電壓模塊具有電壓輸入節(jié)點(diǎn)LI以及電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP，所述電壓輸入節(jié)點(diǎn)LI連接到直流電源(I)，所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP通過第一電容
(32)接地；
[0008]主升壓模塊，其由第一功率開關(guān)管(10)和串聯(lián)連接的電感(6)、第一二極管(7)、第二電容(8)構(gòu)成，所述電感(6)與所述第一二極管(7)之間的節(jié)點(diǎn)LX通過第一功率開關(guān)管(10)接地，所述電感(6)連接到所述電壓輸入節(jié)點(diǎn)LI，所述第一二極管(7)與所述第二電容(8)之間的節(jié)點(diǎn)為電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST，所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST通過第二電容(8)接地；
[0009]連接在所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP和所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST之間的第二功率開關(guān)管(9)，以及連接到第二功率開關(guān)管(9)的柵極的用于對(duì)所述第二功率開關(guān)管(9)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)控制模塊，所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP通過第二功率開關(guān)管(9)對(duì)所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST充電；
[0010]電壓反饋模塊，其包括連接到所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP的第一支路和連接到所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST的第二支路，所述第一支路導(dǎo)通時(shí)所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP輸出驅(qū)動(dòng)電壓，所述第二支路導(dǎo)通時(shí)所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST輸出驅(qū)動(dòng)電壓；
[0011]電流反饋模塊，其連接到所述第一功率開關(guān)管(10)，并配置為獲得與所述功率開關(guān)管(10)上的電流成比例的電壓；
[0012]限制環(huán)路，其構(gòu)造為限制第一功率開關(guān)管(10)的最小關(guān)斷時(shí)間，所述限制環(huán)路由順次連接的MINSHOT模塊、第一與非門(25)、第二與非門(26)、第一或非門(27)、第一至第三反相器(29，30，31)、以及第一功率開關(guān)管(10)的柵驅(qū)動(dòng)模塊(700)構(gòu)成，所述柵驅(qū)動(dòng)模塊(700)的輸出端與所述MINSHOT模塊的輸入端連接，所述第三反相器(31)的輸出端與所述第一與非門(25)的輸入端相連接。
[0013]優(yōu)選的，還包括:
[0014]前沿消隱模塊(400)，其輸入端連接至所述第一或非門(27)的輸出端；
[0015]第三與門(24)，其輸入端連接至所述前沿消隱模塊(400)的輸出端和所述電流反饋模塊的輸出端，其輸出端連接到所述第二與非門(26)。
[0016]優(yōu)選的，還包括:
[0017]MAXSH0T模塊，其輸入端連接到所述第一反相器(29)的輸入端，其輸出端連接到所述第二與非門(26)的輸入端；
[0018]第二或非門(28)，其輸入端連接到所述第一或非門(27)的輸出端和所述電壓反饋模塊的輸出端，其輸出端連接到所述第一或非門(27)的輸入端，
[0019]其中，所述MAXSH0T模塊、第二與非門(26)、第一或非門(27)、和第一反相器(29)構(gòu)成用于限制第一功率開關(guān)管(10)的最大導(dǎo)通時(shí)間的振蕩環(huán)路。
[0020]具體的，所述第二功率開關(guān)管(9)的驅(qū)動(dòng)控制模塊包括:
[0021]驅(qū)動(dòng)模塊，其包括相互串聯(lián)的第三功率開關(guān)管(55)、第一和第二分壓電阻(53，54)，以及連接在第二功率開關(guān)管(9)的柵極和源極之間的第二二極管(52);和
[0022]控制模塊，其輸入端接收與所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP的電壓相關(guān)的電壓，其輸出端與所述驅(qū)動(dòng)模塊相連接。
[0023]具體的，所述控制模塊包括:
[0024]第三至第五分壓電阻(13，14，15)，其接收所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP的電壓并進(jìn)行分壓;
[0025]第一比較器(102)，其負(fù)輸入端連接到所述第五分壓電阻(15)，其正輸入端輸入預(yù)定電壓，且其輸出端連接到所述第三功率開關(guān)管(55);
[0026]串聯(lián)連接的第四反相器(17)和開關(guān)(18)，所述第四反相器(17)的輸入端連接到所述第一比較器(102)的輸出端，所述開關(guān)(18)連接到所述第三分壓電阻(13)。
[0027]具體的，所述電壓反饋單元還包括第二比較器(201)，由電阻(19)和開關(guān)(20)串聯(lián)成所述第一支路，以及由電阻(21)、開關(guān)(22)串聯(lián)成所述第二支路，所述第一支路和第二支路的連接點(diǎn)通過電阻(23)接地并且輸入至所述第二比較器(201)的負(fù)輸入端，所述第二比較器(201)的正輸入端輸入預(yù)定電壓。
[0028]具體的，所述電流反饋模塊包括第三比較器(301)和共柵串聯(lián)的第四和第五功率開關(guān)管(11，12)，所述第四功率開關(guān)管(11)的漏極連接到所述節(jié)點(diǎn)LX且其源極連接至第三所述比較器(301)的負(fù)輸入端，所述第三比較器(301)的輸出端為所述電流反饋模塊的輸出端。
[0029]具體的，所述前沿消隱模塊(400)由順次連接的第五反相器(45)、共柵串聯(lián)的兩個(gè)功率開關(guān)管(46，48)、接地電容(49)、第六反相器(50)以及第三與非門(51)構(gòu)成，所述第三與非門(51)的輸入端連接到第五反相器(45)的輸出端和第六反相器(50)的輸出端，其輸出端為所述前沿消隱模塊(400)的輸出端。
[0030]具體的，所述MINSHOT模塊包括:
[0031]第四比較器(601)，其輸出端為所述MINSHOT模塊的輸出端，其正輸入端連接到預(yù)定電壓；
[0032]電流鏡電路，所述電流鏡電路的輸出端通過電容接地，所述電流鏡電路的輸出端與所述第四比較器(601)的負(fù)輸入端相連接，第四比較器(601)的輸出端與所述第一與非門(25)的輸入端相連接，所述電流鏡電路的輸入端與第一功率開關(guān)管(10)的柵極相連接。
[0033]利用本發(fā)明的升壓電路，提供了一種新型的BOOST調(diào)制結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)兩個(gè)輸出電壓，且開關(guān)脈沖周期和頻率都隨著輸入輸出電壓以及負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)整，沒有環(huán)路穩(wěn)定性問題，效率更高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電壓模式PWM/PFM控制電路圖；
[0035]圖2是本發(fā)明的升壓電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖3為驅(qū)動(dòng)模塊的電路圖；
[0037]圖4為前沿消隱模塊的時(shí)序關(guān)系圖；
[0038]圖5為前沿消隱模塊的電路圖；
[0039]圖6為MINSHOT模塊的電路圖；
[0040]圖7為MAXSH0T模塊的電路圖；
[0041]圖8為本實(shí)施例的上電控制時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]以下，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的升壓電路以及工作原理進(jìn)行說明。
[0043]圖2是本發(fā)明的升壓電路的結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施方式中采用BOOST開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)升壓。采用不連續(xù)工作模式(DCM)，電壓/電流反饋。
[0044]偏置電壓模塊具有電壓輸入節(jié)點(diǎn)LI和電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP，電壓輸入節(jié)點(diǎn)LI連接3V的直流電壓源1，電壓輸出模塊IRCAP通過第一電容32接地。本實(shí)施方式中，電壓輸入節(jié)點(diǎn)LI和電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP之間順次連接有濾波電路和開關(guān)5，濾波電路由電感3和電容4構(gòu)成。
[0045]主升壓模塊由第一功率開關(guān)管10以及串聯(lián)連接的電感6、第一二極管7、第二電容8構(gòu)成，具體鏈接方式為，電感6與第一二極管7之間的節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)LX，節(jié)點(diǎn)LX通過第一功率開關(guān)管10接地。主升壓模塊中，電感6與電壓輸入節(jié)點(diǎn)LI相連接，第一二極管7額第二電容8之間的節(jié)點(diǎn)為電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST，電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST通過第二電容8接地。
[0046]在電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP和電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST之間的是第二功率開關(guān)管開關(guān)9以及連接在第二功率開關(guān)管9的柵極的驅(qū)動(dòng)控制模塊100，該驅(qū)動(dòng)控制模塊用于對(duì)第二功率開關(guān)管9開關(guān)9進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。從而實(shí)現(xiàn)了電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP通過第二功率開關(guān)管9對(duì)電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST進(jìn)行充電。
[0047]正常工作時(shí)，電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST節(jié)點(diǎn)會(huì)通過第二功率開關(guān)管9對(duì)電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP點(diǎn)進(jìn)行充電，當(dāng)電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP電壓超過一定電壓如4.4V時(shí)，第二功率開關(guān)管9的柵極變?yōu)楦唠娖?，從而將第二功率開關(guān)管9關(guān)斷。當(dāng)電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP電壓因?yàn)樨?fù)載的消耗電壓下降到一定電壓如4V時(shí)，第二功率開關(guān)管9的柵極電壓變?yōu)榈碗娖?，從而將第二功率開關(guān)管9導(dǎo)通對(duì)電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP進(jìn)行充電。
[0048]具體的，結(jié)合圖3對(duì)驅(qū)動(dòng)控制模塊100進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0049]驅(qū)動(dòng)控制模塊100包括驅(qū)動(dòng)模塊101和控制模塊，驅(qū)動(dòng)過模塊101具有相互串聯(lián)的第三功率開關(guān)管55、第一分壓電阻53和第二分壓電阻54，還具有連接在第二功率開關(guān)管9的柵極和源極之間的第二二極管52。第二二極管52為寄生二極管。
[0050]當(dāng)電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP的電壓高于電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST的電壓時(shí)，作為寄生二極管的第二二極管52導(dǎo)通。當(dāng)電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP的電壓低于電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST的電壓時(shí)，需要驅(qū)動(dòng)模塊101來決定是否有電流從電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST流向電壓輸出節(jié)IRCAP。具體為，當(dāng)?shù)谌β书_關(guān)管55關(guān)斷時(shí)，第二功率開關(guān)管9的柵極電壓等于電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST的電壓，所以此時(shí)第二功率開關(guān)管9的柵極和源極電壓VGS = 0V，第二功率開關(guān)管9關(guān)斷；當(dāng)?shù)谌β书_關(guān)管55導(dǎo)通時(shí)，第二功率開關(guān)管9的柵極節(jié)點(diǎn)電壓等于第一份壓電阻53和第二分壓電阻54的分壓，可以設(shè)置第一分壓電阻53的阻值遠(yuǎn)大于第二分壓電阻54的阻值，因此VSG9 = VBST-VK2>VTH9,從而第二功率開關(guān)管9導(dǎo)通。
[0051]控制模塊包括相互串聯(lián)的第三分壓電阻13、第四分壓電阻14以及第五分壓電阻15，第三分壓電阻的一端接受電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP的電壓，并通過第三分壓電阻13、第四分壓電阻14以及第五分壓電阻15進(jìn)行分壓。第一比較器102的負(fù)輸入端連接到第四分壓電阻15與第五分壓電阻15之間，正相輸入端輸入預(yù)定電壓，本實(shí)施例中為0.4V，輸出端則連接至第三功率開關(guān)管55中。第四反相器17的輸入端與第一比較器102的輸入端相連接，開關(guān)18與第四反相器17相串聯(lián)，另一端連接到第三分壓電阻13。第三電阻13、第四反相器17以及開關(guān)18是用于為比較器102引入遲滯。
[0052]下面繼續(xù)結(jié)合圖2對(duì)電壓反饋模塊200以及電流反饋模塊300進(jìn)行說明。
[0053]電壓反饋模塊200具有第二比較器201和兩條支路，第一支路連接到電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP，第二支路連接到電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST。其中第一支路由電阻19和開關(guān)20串聯(lián)而成，第二支路由電阻21、開關(guān)22串聯(lián)而成，第一支路和第二支路的連接點(diǎn)通過電阻23接地，且輸入至第二比較器201的負(fù)輸入端，第二比較器201的正輸入端輸入預(yù)定電壓，本實(shí)施方式中為0.4Vo
[0054]當(dāng)需要從電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP輸出具有一定驅(qū)動(dòng)能力的電壓時(shí)，需要開關(guān)20高電平，從而開關(guān)20導(dǎo)通，此時(shí)，開關(guān)22保持低電平，從而開關(guān)22斷開，此時(shí)，電阻19和電阻23分壓引入電壓反饋；當(dāng)需要從VBST節(jié)點(diǎn)輸出具有一定驅(qū)動(dòng)能力的電壓時(shí)，需要開關(guān)22為高電平，從而開關(guān)22導(dǎo)通，此時(shí)，開關(guān)20保持低電平，從而開關(guān)20斷開，此時(shí)，電阻21和電阻23分壓引入電壓反饋。電流反饋模塊300連接到第一功率開關(guān)管10并配置為獲得與第一功率開關(guān)管10上的電流成比例的電壓。
[0055]電流反饋模塊300由共柵串聯(lián)的兩個(gè)功率開關(guān)管，即第四功率開關(guān)管11、第五功率開關(guān)管12，以及第三比較器301構(gòu)成，第四功率開關(guān)管11的漏極連接至節(jié)點(diǎn)LX，源極連接至第三比較器301的負(fù)輸入端。
[0056]限制環(huán)路，用于限制第一功率開關(guān)管10的最小關(guān)斷時(shí)間，由順次連接的MINSHOT模塊600，第一與非門25，第二與非門26，第一或非門27，第一反相器29，第二反相器30，第三反相器31以及連接在第一功率開關(guān)管10的柵極的柵驅(qū)動(dòng)模塊700構(gòu)成。柵驅(qū)動(dòng)模塊700的輸出端與MINSHOT模塊600的輸入端相連接，第三反相器31的輸出端與第一與非門25的輸入端相連接。
[0057]該限制環(huán)路用于限制第一功率開關(guān)管10的最小關(guān)斷時(shí)間。在第一功率開關(guān)管10每次關(guān)斷之后都保證能夠保持關(guān)斷狀態(tài)一段時(shí)間，以保證處于穩(wěn)定工作狀態(tài)的升壓電路能夠工作在不連續(xù)工作模式。當(dāng)?shù)谝还β书_關(guān)管10關(guān)斷，節(jié)點(diǎn)L3變?yōu)榈碗娖揭院?，都?huì)被第一與非門25、第二與非門26組成的RS鎖存器將狀態(tài)鎖存，直到節(jié)點(diǎn)L4跳變?yōu)榈碗娖?，從而?jié)點(diǎn)L5跳變?yōu)楦唠娖?，則環(huán)路重新打開開始工作。
[0058]其中，結(jié)合圖6對(duì)MINSHOT模塊600進(jìn)行說明。第四比較器601的輸出端為MINSHOT模塊600的輸出端，正輸入端連接預(yù)定電壓(例如為0.4V)，負(fù)輸入端連接一電流鏡電路，具備兩個(gè)電流鏡，電阻33、電阻36、PNP管34、PNP管37形成電流鏡，產(chǎn)生一個(gè)與漏電流35相關(guān)的電流IC37，IC37與I 39相加，經(jīng)過由功率開關(guān)管38、42、40、41構(gòu)成的電流鏡像，給電容43充電。
[0059]開始節(jié)點(diǎn)L6電壓小于0.4V，故節(jié)點(diǎn)L4為高電平，因?yàn)榇藭r(shí)L3節(jié)點(diǎn)為低電平，故L5節(jié)點(diǎn)為低電平，將第二與非門26鎖住。直到電容43上的電壓升至超過0.4V，第四比較器601的輸出至節(jié)點(diǎn)L4則翻轉(zhuǎn)為低電平，從而節(jié)點(diǎn)L5翻轉(zhuǎn)為高電平，第二與非門26打開，從而節(jié)點(diǎn)L3重新跳轉(zhuǎn)為高電平，進(jìn)入一個(gè)新的充電周期。最終該環(huán)路實(shí)現(xiàn)了對(duì)一個(gè)充電周期中第一功率開關(guān)10的最小關(guān)斷時(shí)間，并且最小關(guān)斷時(shí)間隨著(VBST-VDD)的變化而即時(shí)調(diào)整。
[0060]另外，本實(shí)施例中還設(shè)置了即前沿消隱模塊400，用于在第一功率開關(guān)管10導(dǎo)通的瞬間，電流反饋模塊300的輸出信號(hào)。前沿消隱模塊400的輸入端與第一或非門27的輸出端相連接，第三與門24的輸入端與前沿消隱模塊400的輸出端與電流反饋模塊300的輸出端相連接，第三與門24的輸出端與第二與非門26的輸入端相連接。從而所以在第一功率開關(guān)管10柵驅(qū)動(dòng)的上升沿，節(jié)點(diǎn)LEB保持一段時(shí)間低電平(如200nS)。圖4為前沿消隱模塊的時(shí)序關(guān)系圖，反映了節(jié)點(diǎn)L3、節(jié)點(diǎn)L7處以及節(jié)點(diǎn)LEB處的時(shí)序關(guān)系。
[0061]前沿消隱模塊400可以通過圖5所示電路圖實(shí)現(xiàn)，在節(jié)點(diǎn)L7與節(jié)點(diǎn)LEB之間依次連接有第五反相器45、共柵串聯(lián)的功率開關(guān)管46和功率開關(guān)管48、接地電容49、第六反相器50以及第三與非門51，第三與非門51的的輸入端連接到第五反相器45的輸出端和第六反相器50的輸出端，其輸出端為前沿消隱模塊400的輸出端。
[0062]另外，本實(shí)施例還包括振蕩環(huán)路，振蕩環(huán)路由MAXSH0T模塊500、第二與非門26、第一或非門27和第一反相器29構(gòu)成，用于限制第一開關(guān)管10的最大導(dǎo)通時(shí)間，其中MAXSH0T模塊500，其輸入端連接到第一反相器29的輸入端，輸出端連接到第二與非門26的輸入端，另外還包括第二或非門28，其輸入端連接到第一或非門27的輸出端和電壓反饋模塊200的輸出端，輸出端連接到第一或非門27的輸入端。
[0063]其中，MAXSH0T模塊可以通過如圖7所示電路實(shí)現(xiàn)。通過控制NMOS管82來控制是否對(duì)電容80進(jìn)行充電；當(dāng)NMOS管82導(dǎo)通時(shí)，電容80放電；當(dāng)NMOS管82關(guān)斷時(shí)，電容80充電。MOS管70、MOS管71、MOS管72、MOS管75、MOS管76、MOS管77組成施密特觸發(fā)器檢測(cè)節(jié)點(diǎn)L16電壓的變化。
[0064]該振蕩環(huán)路的振蕩周期可以限制第一功率開關(guān)管10的最大開啟時(shí)間。如果升壓電路因?yàn)橐馔庠驅(qū)е鹿β书_關(guān)管10長(zhǎng)時(shí)間開啟，則振蕩環(huán)路導(dǎo)致邏輯翻轉(zhuǎn)從而將第一功率開關(guān)管10關(guān)斷。即該模塊為保護(hù)模塊，用于限制功率管的最大開啟時(shí)間。如果意外情況使得其他模塊不能夠正常工作，此時(shí)借用此模塊作為升壓的啟動(dòng)模塊。例如當(dāng)VDD很低時(shí)，在啟動(dòng)階段電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP同樣很低，第一功率開關(guān)管10的柵驅(qū)動(dòng)電壓為IRCAP，此時(shí)的功率管導(dǎo)通電阻很高，因此導(dǎo)通電流很小，達(dá)不到過流保護(hù)的閾值，升壓電路會(huì)一直工作在功率管導(dǎo)通狀態(tài)，為避免這種情況，MAXSH0T模塊在一個(gè)周期的時(shí)間后強(qiáng)制將功率管關(guān)斷，從而完成一次充電過程。
[0065]本發(fā)明的升壓電路因?yàn)閎oost需要一定的啟動(dòng)時(shí)間，電源上電過程進(jìn)行特別的設(shè)計(jì)。如圖8所示，使能信號(hào)放開以后先給一定的時(shí)間預(yù)充電，使得IRCAP電壓預(yù)充至VDD ;然后再進(jìn)行一個(gè)41.6ms的3.6V模式的充電過程，將IRCAP電壓充至3.6V。此后可以進(jìn)行其他需要加大驅(qū)動(dòng)能力的工作。
[0066]因此，本發(fā)明提供了一種新型的升壓調(diào)制結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)兩個(gè)輸出電壓，且開關(guān)脈沖周期和頻率都隨著輸入輸出電壓以及負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)整，沒有環(huán)路穩(wěn)定性問題，效率更高。另外，本
【發(fā)明內(nèi)容】
不限于實(shí)施例中所記載的內(nèi)容，在不脫離權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以有多種變形。
【權(quán)利要求】
1.一種升壓電路，其特征在于，包括: 偏置電壓模塊，所述偏置電壓模塊具有電壓輸入節(jié)點(diǎn)LI以及電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP，所述電壓輸入節(jié)點(diǎn)LI連接到直流電源(I)，所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP通過第一電容(32)接地；主升壓模塊，其由第一功率開關(guān)管(10)和串聯(lián)連接的電感(6)、第一二極管(7)、第二電容(8)構(gòu)成，所述電感(6)與所述第一二極管(7)之間的節(jié)點(diǎn)LX通過第一功率開關(guān)管(10)接地，所述電感(6)連接到所述電壓輸入節(jié)點(diǎn)LI，所述第一二極管(7)與所述第二電容(8)之間的節(jié)點(diǎn)為電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST，所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST通過第二電容(8)接地；連接在所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP和所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST之間的第二功率開關(guān)管(9)，以及連接到第二功率開關(guān)管(9)的柵極的用于對(duì)所述第二功率開關(guān)管(9)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)控制模塊，所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP通過第二功率開關(guān)管(9)對(duì)所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST充電； 電壓反饋模塊，其包括連接到所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP的第一支路和連接到所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST的第二支路，所述第一支路導(dǎo)通時(shí)所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP輸出驅(qū)動(dòng)電壓，所述第二支路導(dǎo)通時(shí)所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)VBST輸出驅(qū)動(dòng)電壓； 電流反饋模塊，其連接到所述第一功率開關(guān)管(10)，并配置為獲得與所述功率開關(guān)管(10)上的電流成比例的電壓； 限制環(huán)路，其構(gòu)造為限制第一功率開關(guān)管(10)的最小關(guān)斷時(shí)間，所述限制環(huán)路由順次連接的MINSHOT模塊、第一與非門(25)、第二與非門(26)、第一或非門(27)、第一至第三反相器(29，30，31)、以及第一功率開關(guān)管(10)的柵驅(qū)動(dòng)模塊(700)構(gòu)成，所述柵驅(qū)動(dòng)模塊(700)的輸出端與所述MINSHOT模塊的輸入端連接，所述第三反相器(31)的輸出端與所述第一與非門(25)的輸入端相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的升壓電路，其特征在于，還包括: 前沿消隱模塊(400)，其輸入端連接至所述第一或非門(27)的輸出端； 第三與門(24)，其輸入端連接至所述前沿消隱模塊(400)的輸出端和所述電流反饋模塊的輸出端，其輸出端連接到所述第二與非門(26)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的升壓電路，其特征在于，還包括: MAXSH0T模塊，其輸入端連接到所述第一反相器(29)的輸入端，其輸出端連接到所述第二與非門(26)的輸入端； 第二或非門(28)，其輸入端連接到所述第一或非門(27)的輸出端和所述電壓反饋模塊的輸出端，其輸出端連接到所述第一或非門(27)的輸入端， 其中，所述MAXSH0T模塊、第二與非門(26)、第一或非門(27)、和第一反相器(29)構(gòu)成用于限制第一功率開關(guān)管(10)的最大導(dǎo)通時(shí)間的振蕩環(huán)路。
4.如權(quán)利要求1所述的升壓電路，其特征在于，所述第二功率開關(guān)管(9)的驅(qū)動(dòng)控制模塊包括: 驅(qū)動(dòng)模塊，其包括相互串聯(lián)的第三功率開關(guān)管(55)、第一和第二分壓電阻(53，54)，以及連接在第二功率開關(guān)管(9)的柵極和源極之間的第二二極管(52);和 控制模塊，其輸入端接收與所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP的電壓相關(guān)的電壓，其輸出端與所述驅(qū)動(dòng)模塊相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的升壓電路，其特征在于，所述控制模塊包括: 第三至第五分壓電阻(13，14，15)，其接收所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)IRCAP的電壓并進(jìn)行分壓； 第一比較器(102)，其負(fù)輸入端連接到所述第五分壓電阻(15)，其正輸入端輸入預(yù)定電壓，且其輸出端連接到所述第三功率開關(guān)管(55); 串聯(lián)連接的第四反相器(17)和開關(guān)(18)，所述第四反相器(17)的輸入端連接到所述第一比較器(102)的輸出端，所述開關(guān)(18)連接到所述第三分壓電阻(13)。
6.如權(quán)利要求1所述的升壓電路，其特征在于，所述電壓反饋單元還包括第二比較器(201)，由電阻(19)和開關(guān)(20)串聯(lián)成所述第一支路，以及由電阻(21)、開關(guān)(22)串聯(lián)成所述第二支路，所述第一支路和第二支路的連接點(diǎn)通過電阻(23)接地并且輸入至所述第二比較器(201)的負(fù)輸入端，所述第二比較器(201)的正輸入端輸入預(yù)定電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的升壓電路，其特征在于，所述電流反饋模塊包括第三比較器(301)和共柵串聯(lián)的第四和第五功率開關(guān)管(11，12)，所述第四功率開關(guān)管(11)的漏極連接到所述節(jié)點(diǎn)LX且其源極連接至第三所述比較器(301)的負(fù)輸入端，所述第三比較器(301)的輸出端為所述電流反饋模塊的輸出端。
8.如權(quán)利要求2所述的升壓電路，其特征在于，所述前沿消隱模塊(400)由順次連接的第五反相器(45)、共柵串聯(lián)的兩個(gè)功率開關(guān)管(46，48)、接地電容(49)、第六反相器(50)以及第三與非門(51)構(gòu)成，所述第三與非門(51)的輸入端連接到第五反相器(45)的輸出端和第六反相器(50)的輸出端，其輸出端為所述前沿消隱模塊(400)的輸出端。
9.如權(quán)利要求1所述的升壓電路，其特征在于，所述MINSHOT模塊包括: 第四比較器(601)，其輸出端為所述MINSHOT模塊的輸出端，其正輸入端連接到預(yù)定電壓； 電流鏡電路，所述電流鏡電路的輸出端通過電容接地，所述電流鏡電路的輸出端與所述第四比較器(601)的負(fù)輸入端相連接，第四比較器(601)的輸出端與所述第一與非門(25)的輸入端相連接，所述電流鏡電路的輸入端與第一功率開關(guān)管(10)的柵極相連接。
【文檔編號(hào)】H02M3/156GK104485819SQ201410723448
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】趙海亮, 劉偉吉, 丁學(xué)欣, 陳方雄, 孫彪, 白曉潔, 曹志強(qiáng) 申請(qǐng)人:上海貝嶺股份有限公司