一种dc-dc转换电路和dc-dc芯片的制作方法
【专利摘要】本发明属于直流电转换领域，提供了一种DC-DC转换电路和DC-DC芯片。在本发明中，根据DC-DC输出端的反馈电压的变化控制分流模块对充放电模块的充电电流进行分流，从而改变充放电模块的充电电流，进而改变充放电电容的充电时间，进一步使振荡电路的振荡周期发生改变，达到软启动的目的，本发明提供的DC-DC转换电路能够对其软启动周期进行调节，而不需要芯片专用引脚且不需要增加充放电电容的容量，设计简单，降低了电路的成本，而且可以抑制电路启动时输出端的浪涌电流，消除电压过冲。
【专利说明】—种DC-DC转换电路和DC-DC芯片
【技术领域】
[0001]本发明属于直流电转换领域，尤其涉及一种DC-DC转换电路和DC-DC芯片。
【背景技术】
[0002]DC-DC转换电路在上电时，输出端会有很大的浪涌电流，还有可能出现电压过冲，这些都会给DC-DC转换电路所在的电子系统造成不确定影响，因此需要软启动来实现DC-DC转换电路的平稳启动，来限制浪涌电流，消除输出电压过冲。
[0003]一般的软启动电路都需要芯片专用引脚来外接电容以达到软启动的功能，这就造成了芯片应用时电路的复杂以及应用成本的提高。在现有技术中，DC-DC转换电路(芯片)内部集成有软启动电路，但是由于软启动的时间和充电电容的充电时间呈正比，而充电电流不会改变，当要较长的软启动时间时，必须增加充电电容的容量，设计复杂且增加了整个电路的成本。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种DC-DC转换电路，旨在解决现有DC-DC转换电路中软启动电路设计复杂、成本较高的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的:一种DC-DC转换电路，包括控制所述DC-DC转换电路软启动周期的振荡电路，所述振荡电路包括与充电电源连接的充放电模块，所述充放电模块包括与充电电源连接的充放电电容，所述DC-DC转换电路还包括:
[0006]第一电源端和第二电源端分别与所述DC-DC转换电路的参考电压输出端和电压反馈端连接，输入端与所述充放电模块的充电线路连接，输出端接地，用于根据所述DC-DC转换电路的反馈电压的变化对所述充放电模块在充电过程中的电流进行分流以调节所述振荡周期的分流模块。
[0007]进一步地，所述振荡电路还包括生成振荡信号的振荡器。
[0008]进一步地，所述充放电模块包括至少一个充放电电容。
[0009]进一步地，所述分流模块包括第一运算放大器Ul以及第一开关管；
[0010]所述第一运算放大器Ul的反相输入端为所述分流模块的第一电源端，所述第一运算放大器Ul的正相输入端为所述分流模块的第二电源端，所述运算放大器的输出端与所述第一开关管的控制端连接，所述第一开关管的高电位端为所述分流模块的输入端，所述第一开关管的低电位端为所述分流模块的输出端。
[0011]进一步地，所述第一开关管为第一 NMOS管；
[0012]所述第一 NMOS管的栅极为所述第一开关管的控制端，所述第一 NMOS管的漏极为所述第一开关管的高电位端，所述第一 NMOS管的源极为所述第一开关管的低电位端。
[0013]进一步地，所述第一开关管为第一 NPN型三极管；
[0014]所述第一 NPN型三极管的基极为所述第一开关管的控制端，所述第一 NPN型三极管的基极为所述第一开关管的高电位端，所述第一 NPN型三极管的发射极为所述第一开关管的低电位端。
[0015]进一步地，所述分流模块包括:
[0016]第一 PMOS场效应管、第二 PMOS场效应管、第三PMOS场效应管、第四NMOS场效应
管以及第二开关管；
[0017]所述第一 PMOS场效应管的栅极为所述分流模块的第一电源端，所述第一 PMOS场效应管的源极与所述第二 PMOS场效应管的漏极以及所述第三PMOS场效应管的源极连接，所述第二 PMOS场效应管的栅极与所述DC-DC转换电路的偏置电流输出端连接，所述第二PMOS场效应管的源极与所述DC-DC转换电路的电源端连接，所述第三PMOS场效应管的栅极为所述分流模块的第二电源端，所述第三PMOS场效应管的漏极与所述第四NMOS场效应管的漏极以及所述第四NMOS场效应管的栅极连接，所述第一 PMOS场效应管的漏极与所述第四NMOS场效应管的源极共接于所述第二开关管的低电位端，所述第四NMOS场效应管的栅极与所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管的高电位端为所述分流模块的输入端，所述第二开关管的低电位端为所述第二开关管的低电位端。
[0018]进一步地，所述第二开关管为第二 NMOS管；
[0019]所述第二 NMOS管的栅极为所述第二开关管的控制端，所述第二 NMOS管的漏极为所述第二开关管的高电位端，所述第二 NMOS管的源极为所述第二开关管的低电位端。
[0020]进一步地，所述第二开关管为第二 NPN型三极管；
[0021]所述第二 NPN型三极管的基极为所述第二开关管的控制端，所述第二 NPN型三极管的基极为所述第二开关管的高电位端，所述第二 NPN型三极管的发射极为所述第二开关管的低电位端。
[0022]本发明还提供了一种DC-DC芯片，所述DC-DC芯片包括如上任一所述的DC-DC转
换电路。
[0023]在本发明中，根据DC-DC输出端的反馈电压的变化控制分流模块对充放电电容的充电电流进行分流，从而改变充放电模块的充电电流，进而改变充放电模块的充电时间，进一步使振荡电路的振荡周期发生改变，达到软启动的目的，本发明提供的DC-DC转换电路能够对其软启动周期进行调节，而不需要芯片专用引脚且不需要增加充放电电容的容量，设计简单，降低了电路的成本，而且可以抑制电路启动时输出端的浪涌电流，消除电压过冲。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明实施例提供的DC-DC转换电路的模块结构图；
[0025]图2是本发明第一实施例提供的分流模块的模块结构图；
[0026]图3是本发明第一实施例提供的分流模块的电路结构图；
[0027]图4是本发明第一实施例提供的分流模块的另一电路结构图；
[0028]图5是本发明第二实施例提供的分流模块的模块结构图；
[0029]图6是本发明第二实施例提供的分流模块的电路结构图；
[0030]图7是本发明第二实施例提供的分流模块的另一电路结构图。
【具体实施方式】[0031]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0032]以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述:
[0033]图1示出了本发明实施例提供的DC-DC转换电路的模块结构，为了便于说明，仅列出与本发明实施例相关的部分，详述如下:
[0034]如图1所示，本发明实施例提供的DC-DC转换电路包括控制所述DC-DC转换电路软启动周期的振荡电路101，振荡电路101包括与充电电源VCC连接的充放电模块1011，DC-DC转换电路还包括:
[0035]第一电源端和第二电源端分别与DC-DC转换电路的参考电压输出端Vkef和电压反馈端Vfb连接，输入端与充放电模块1011的充电线路连接，输出端接地，用于根据DC-DC转换电路的反馈电压Vkef的变化对充放电模块1011在充电过程中的电流进行分流以调节振荡器1012的振荡周期的分流模块102。
[0036]在本发明实施例中，分流模块102的输入端与充放电模块1011的充电线路连接，其连接位置并不限定，只要能对充放电模块1011的充电电流进行分流，分流模块102在整个DC-DC转换电路的启动过程中接收到输出端的反馈信号Vfb，分流模块102根据反馈电压Vfb的变化(从小到大)对充放电模块1011的充电电流进行分流，从而影响充放电模块1011的充电时间，由于振荡电路101产生的振荡周期与充放电模块1011的充电时间成正比，当充电电流变小时，充电时间必然变长，振荡电路101的振荡周期变长，从而对振荡电路101的振荡周期进行调节，达到DC-DC转换电路的软启动的目的。
[0037]作为本发明一实施例，振荡电路101还包括生成振荡信号的振荡器1012。
[0038]作为本发明一实施例，充放电模块1011包括至少一个充放电电容C。
[0039]在本发明实施例中，充放电模块1011可包含一个或多个串/并联的充放电电容，根据改变充放电电容的连接方式或数量，可以改变充放电模块1011的充放电容量，进而改变充放电时间和振荡电路的生成信号的周期，由于一个充放电电容或多个充放电电容的工作原理基本相同，为了便于说明，以下实施例中都以采用一个充放电电容进行说明。
[0040]实施例一:
[0041]图2示出了本发明第一实施例提供的分流模块102的模块结构，为了便于说明，仅列出与本发明第一实施相关的部分，详述如下:
[0042]如图2所示，作为本发明一实施例，分流模块102包括第一运算放大器Ul以及第一开关管1021 ；
[0043]第一运算放大器Ul的反相输入端为分流模块102的第一电源端，第一运算放大器Ul的正相输入端为分流模块102的第二电源端,第一运算放大器Ul的输出端与第一开关管1021的控制端连接，第一开关管1021的高电位端为分流模块102的输入端，第一开关管1021的低电位端为分流模块102的输出端。
[0044]如图3所示，作为本发明一实施例，第一开关管为第一 NMOS管Ql ；
[0045]第一 NMOS管Ql的栅极为第一开关管1021的控制端，第一 NMOS管Ql的漏极为第一开关管1021的高电位端,第一 NMOS管Ql的源极为第一开关管1021的低电位端。
[0046]如图4所示，作为本发明一实施例，第一开关管1021为第一 NPN型三极管Q2 ；[0047]第一 NPN型三极管Q2的基极为第一开关管1021的控制端，第一 NPN型三极管Q2的基极为第一开关管1021的高电位端，第一 NPN型三极管Q2的发射极为第一开关管1021的低电位端。
[0048]下面对本发明第一实施例提供的分流模块的工作原理以第一开关管1021为第一NMOS管Ql为例进行说明:
[0049]当DC-DC转换电路上电以后，此时振荡器1012开始工作，由于DC-DC转换电路的输出电压由低电平慢慢上升，所以反馈电压Vfb同样由OV开始上升，当反馈电压Vfb小于参考电压Vkef时，运算放大器Ul输出电平相对较高，此时控制第一 NMOS管Ql导通，充放电电容C的充电电流I会有部分电流I2进入分流模块102，使得充放电电容C的充电电流变小，则充放电电容C的充电时间变长，振荡器1012的振荡周期变大；随着DC-DC转换电路的输出电压逐渐变大，此时的反馈电压Vfb也在变大，当反馈电压Vfb大于参考电压Vkef时，运算放大器Ul的输出电压变小，流入第一 NMOS管Ql的电流I2变小，充放电电容C的充电电流I1变大，从而使充放电电容C的充电时间渐渐变短，振荡器1012的振荡周期变小，通过分流模块102对充放电电容C充电电流的渐变控制使振荡器1012的振荡周期渐变，进而达到DC-DC转换电路软启动的目的。
[0050]实施例二:
[0051]图5示出了本发明第二实施例提供的分流模块的模块结构图，为了便于说明，仅列出与本发明实施例相关的部分，详述如下:
[0052]如图5所示，作为本发明一实施例，分流模块102包括:
[0053]第一 PMOS场效应管Q3、第二 PMOS场效应管Q4、第三PMOS场效应管Q5、第四NMOS场效应管Q6以及第二开关管1022 ；
[0054]第一 PMOS场效应管Q3的栅极为分流模块102的第一电源端，第一 PMOS场效应管Q3的源极与第二 PMOS场效应管Q4的漏极以及第三PMOS场效应管Q5的源极连接，第二PMOS场效应管Q4的栅极与DC-DC转换电路的偏置电流输出端连接，第二 PMOS场效应管Q4的源极与DC-DC转换电路的电源端连接，第三PMOS场效应管Q5的栅极为分流模块102的第二电源端，第三PMOS场效应管Q5的漏极与第四NMOS场效应管Q6的漏极以及第四NMOS场效应管Q6的栅极连接，第一 PMOS场效应管Q3的漏极与第四NMOS场效应管Q6的源极共接于第二开关管1022的低电位端，第四NMOS场效应管Q6的栅极与第二开关管1022的控制端连接，第二开关管1022的高电位端为分流模块102的输入端，第二开关管的低电位端为第二开关管1022的低电位端。
[0055]如图6所示，作为本发明一实施例，第二开关管1022为第二 NMOS管Q7 ；
[0056]第二 NMOS管Q7的栅极为第二开关管1022的控制端，第二 NMOS管Q7的漏极为第二开关管1022的高电位端，第二 NMOS管Q7的源极为第二开关管1022的低电位端。
[0057]如图7所示，作为本发明一实施例，第二开关管1022为第二 NPN型三极管Q8 ；
[0058]第二 NPN型三极管Q8的基极为第二开关管1022的控制端，第二 NPN型三极管Q8的基极为第二开关管1022的高电位端，第二 NPN型三极管Q8的发射极为第二开关管1022的低电位端。
[0059]下面对本发明第二实施例提供的分流模块的工作原理以第二开关管1022为第二NMOS管Q7进行说明:[0060]当DC-DC转换电路上电以后，此时振荡器1012开始工作，由于DC-DC转换电路的输出电压由低电平慢慢上升，所以反馈电压Vfb同样由OV开始上升，当反馈电压Vfb小于参考电压Vkef时，流过第三PMOS场效应管Q5的电流大于流过第一 PMOS场效应管Q3的电路，经由第四NMOS场效应管Q6镜像后，流入第二 NMOS管Q7的电流I2随着流过第三PMOS场效应管Q5的电流变化而变化，即有电流流入分流模块102，使得充放电电容C的充电电流I1变小，充电时间变长，振荡器1012的振荡周期变大；随着DC-DC转换电路的输出电压逐渐变大，此时的反馈电压Vfb也在变大，从而控制流过第三PMOS场效应管Q5的电流变小，进而流入第二 NMOS管Q7的电流I2变小，从而充放电电容C的充电电流I1变大，充电时间渐渐变短，周期变小通过分流模块102对充放电电容C充电电流的渐变控制使振荡器1012的振荡周期渐变，进而达到DC-DC转换电路软启动的目的。
[0061]在本发明第一实施例和第二实施例中，分流模块102中第一开关管1021和第二开关管1022面前的电路结构并不限于上述两种，只要是采用将DC-DC转换电路输出端的反馈电压Vfb与参考电压Vkef进行比较，根据比较结果控制分流电流I2的大小的方法都属于本发明保护的内容。
[0062]本发明还提供了一种DC-DC芯片，该DC-DC芯片包括上述任一所述的DC-DC转换电路。
[0063]在本发明实施例中，根据DC-DC输出端的反馈电压的变化控制分流模块对充放电电容的充电电流进行分流，从而改变充放电模块的充电电流，进而改变充放电模块的充电时间，进一步使振荡电路的振荡周期发生改变，达到软启动的目的，本发明提供的DC-DC转换电路能够对其软启动周期进行调节，而不需要芯片专用引脚且不需要增加充放电电容的容量，设计简单，降低了电路的成本，而且可以抑制电路启动时输出端的浪涌电流，消除电压过冲。
[0064]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种DC-DC转换电路，包括控制所述DC-DC转换电路软启动周期的振荡电路，所述振荡电路包括与充电电源连接的充放电模块，其特征在于，所述DC-DC转换电路还包括: 第一电源端和第二电源端分别与所述DC-DC转换电路的参考电压输出端和电压反馈端连接，输入端与所述充放电模块的充电线路连接，输出端接地，用于根据所述DC-DC转换电路的反馈电压的变化对所述充放电模块在充电过程中的电流进行分流以调节所述振荡周期的分流模块。
2.如权利要求1所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述振荡电路还包括生成振荡信号的振荡器。
3.如权利要求1所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述充放电模块包括至少一个充放电电容。
4.如权利要求1所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述分流模块包括第一运算放大器以及第一开关管； 所述第一运算放大器的反相输入端为所述分流模块的第一电源端，所述第一运算放大器的正相输入端为所述分流模块的第二电源端，所述运算放大器的输出端与所述第一开关管的控制端连接，所述第一开关管的高电位端为所述分流模块的输入端，所述第一开关管的低电位端为所述分流模块的输出端。
5.如权利要求4所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述第一开关管为第一NMOS管； 所述第一 NMOS管的栅极为所述第一开关管的控制端，所述第一 NMOS管的漏极为所述第一开关管的高电位端，所述第一 NMOS管的源极为所述第一开关管的低电位端。
6.如权利要求4所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述第一开关管为第一NPN型三极管；` 所述第一 NPN型三极管的基极为所述第一开关管的控制端，所述第一 NPN型三极管的基极为所述第一开关管的高电位端，所述第一 NPN型三极管的发射极为所述第一开关管的低电位端。
7.如权利要求1所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述分流模块包括: 第一 PMOS场效应管、第二 PMOS场效应管、第三PMOS场效应管、第四NMOS场效应管以及第二开关管； 所述第一 PMOS场效应管的栅极为所述分流模块的第一电源端，所述第一 PMOS场效应管的源极与所述第二 PMOS场效应管的漏极以及所述第三PMOS场效应管的源极连接，所述第二 PMOS场效应管的栅极与所述DC-DC转换电路的偏置电流输出端连接，所述第二 PMOS场效应管的源极与所述DC-DC转换电路的电源端连接，所述第三PMOS场效应管的栅极为所述分流模块的第二电源端，所述第三PMOS场效应管的漏极与所述第四NMOS场效应管的漏极以及所述第四NMOS场效应管的栅极连接，所述第一 PMOS场效应管的漏极与所述第四NMOS场效应管的源极共接于所述第二开关管的低电位端，所述第四NMOS场效应管的栅极与所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管的高电位端为所述分流模块的输入端，所述第二开关管的低电位端为所述第二开关管的低电位端。
8.如权利要求7所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述第二开关管为第二NMOS管； 所述第二 NMOS管的栅极为所述第二开关管的控制端，所述第二 NMOS管的漏极为所述第二开关管的高电位端，所述第二 NMOS管的源极为所述第二开关管的低电位端。
9.如权利要求7所述的DC-DC转换电路，其特征在于，所述第二开关管为第二NPN型三极管； 所述第二 NPN型三极管的基极为所述第二开关管的控制端，所述第二 NPN型三极管的基极为所述第二开关管的高电位端，所述第二 NPN型三极管的发射极为所述第二开关管的低电位端。
10.一种DC-DC芯片，其特征在于，所述DC-DC芯片包括如权利要求1_9任一所述的DC-DC转换 电路。
【文档编号】H02M3/07GK103560665SQ201310554340
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】王卫田 申请人:深圳创维－Rgb电子有限公司