一种升压型dc-dc转换器的制造方法_2

文档序号:9000390阅读:来源:国知局
电源向电感L储能,电感电流增加,其 感应电动势为左正右负。由于开关管M导通电阻接近于零,滤波电容C上的电压为上正下 负,则续流二极管D处于反向截止状态,滤波电容C上的电压通过负载电阻放电;当开关管 M截止,电感电流减少,电感L上的感应电动势为左负右正,此时二极管处于正向导通,电源 电压和电感L电压相加向滤波电容C充电。因此,在一个脉冲周期,经滤波电容C滤波后的 输出电压平均值将高于输入电压。
[0022] 在电感L电流连续的条件下,设定开关管M的控制脉冲周期为T,开关管M导通时 间为0~T1 ;开关管M截止时间为T1~T,且电感L上的电流变化在开关管M导通和截止 时间相等(AI),则电路工作按图1中开关管M导通和截止分为两种情况:
[002引 (1)开关管M导通期间,此时续流二极管D截止,电感L中的电流上化其电路的表 达式为:
[0024] VinlA卢L.^ …
[002引 似开关管M截止期间,由于电感L上的电流不能突变,则续流二极管D导通,其电 路的表达式为:
[0026] V。山VinL?户 (2) V .T rv V
[0027] 贝 1J;It;。2 (〇)
[002引当设控制脉冲的占空比为k,开关管M导通时间为Tik,T;MOS管截止时间为T2(1k) ?T。将VT2带入(3)式得;
[002引V0ut兴(4) 1k
[0030] 从上式可W看出,由于k小于1,则该DC-DC转换器是升压型转换器,转换器的输出 电压大于输入电压。
[0031] 所述脉冲宽度调制式控制器包括误差运算放大器A、主比较器C1、欠流比较器C2、 过流比较器C3、逆变器invl、银齿波发生器Ul、同或口XNORl~XN0R2、与口ANDl~AND3、 或口 0R1~0R2、RS触发器U2、驱动电路化ive和软启动电路soft-start,误差运算放大 器A、主比较器C1、欠流比较器C2、过流比较器C3和银齿波发生器U1的使能端en均与使 能信号端en油le连接;误差运算放大器A的正输入端与标准电压Vufi端连接,负输入端与 detectel检测端连接,输出端与主比较器C1的负输入端连接;主比较器C1的正输入端与 银齿波发生器U1的信号输出端连接,输出端通过逆变器invl与与口的一个输入端连接;主 比较器C1的输出端还与与口AND2的一个输入端连接;银齿波发生器U1的1脚和2脚分 别与Vtoi端和V端连接。detectel检测端和detecte2检测端分别是PWM-Controller脉 冲宽度调制式控制器的检测端。Vhi端和端均是电压信号端,分别是图1中电压输出端 Voutl和Vout2输送送过去的电压信号。
[0032] 欠流比较器C2的正输入端、过流比较器C3的负输入端均与detecte2检测端连 接,欠流比较器C2的负输入端与标准电压Vuf2端连接,过流比较器C3的正输入端悬空;欠 流比较器C2的输出端分别与同或口XN0R1的B端、同或口XN0R2的B端和或口 0R2的一个 输入端连接,过流比较器C3的输出端分别与同或口XN0R1的A端、同或口XN0R2的A端和 或口 0R1的一个输入端连接。
[003引同或口XN0R1的输出端与与口AND1的另一输入端连接,同或口XN0R2的输出端与 与口AND2的另一输入端连接;与口AND1的输出端与或口0R1的另一个输入端连接,与口 AND2的输出端与或口0R2的另一个输入端连接,或口0R1和或口0R2的输出端分别与RS 触发器U2的S端和R端连接,RS触发器U2的输出端与与口AND3的一个输入端连接;与口 AND3的另一输入端通过软启动电路soft-start与使能信号en油le端连接,输出端通过驱 动电路化ive与脉冲宽度调制式控制器的输出端Q连接。
[0034] 当使能信号en油le端的信号为"0"时,巧片处于节电状态;当使能信号en油le端 的信号为"1"时,巧片处于正常工作状态。detectl检测端检测到的电压信号,经误差运算 放大器A与2. 5V标准电压Vufi比较后产生误差信号,该误差信号接到主比较器C1的负输 入端,主比较器C1的正输入端接银齿波发生器U1的输出端连接。主比较器C1在银齿波信 号和误差信号的共同作用下产生一个输出占空比随误差电压信号变化的脉冲。当detect2 检测端检测到的电压信号在lOmV到500mV之间时,欠电流比较器C2和过电流比较器C3的 输出均为"0",经同或口XN0R1和XN0R2后输出均为"1",该信号分别作为与口AND1和AND2 的输入信号,则与口AND1和AND2的输出仅仅决定于主比较器C1的输出信号;同时欠电流 比较器C2和过电流比较器C3的低电平信号输出作为或口的输入,或口 0R1和0R2的输出 也仅仅取决于主比较器C1的输出信号.当detect1检测端检测到的电压信号低于2. 5V, 主比较器C1输出占空比较大的脉冲信号一路送到RS触发器U2的R输入端,另一路信号经 反相器反相后送到RS触发器U2的S输入端,所WRS触发器U2的输出经电流驱动后使主 电路的电流上升。反之,当detectl检测端检测到的电压信号高于2. 5V,主电路的电流下 降。改变控制脉冲信号占空比能够调节主电路的电流,当主电路检测端detect2检测到的 电压信号低于lOmV,欠电流比较器C2和过电流比较器C3输出分别为"1"和"0",同或口输 出为"0",该低电平输出将两个与口屏蔽,RS触发器U2的S端都被置"1",R端被置"0",所 W输出Q为"1",使主回路电流迅速上升,从而确保电路工作在连续工作状态(CCM)。同样, 主电路检测端detect2检测到的电压信号高于500mV,过电流比较器C3输出为"1",欠电 流比较器C2输出为"0",主比较器Cl被屏蔽,RS触发器U2的S端都被置为"0",同时R端 被置为"1",输出Q置为"0",使主回路电流迅速下降,从而有效地防止了功率开关管过电流 而毁坏。
[0035] 所述主比较器A包括开关管Ml~M13和逆变器inv2,开关管M5、M6、M8和M10的 源级均与电源Vdd端连接,开关管M5和M6的栅极均与偏置电流Bias端连接;开关管M5的 漏极分别与开关管Ml和M2的源级连接;开光Ml和M2的栅极分别与电源Vin+和Vin-连 接,开关管Ml的漏极分别与开关管M12的漏极、开关管M3的漏极和栅极连接,开关管M3的 栅极还与开关管M4的栅极连接。开关管M4的漏极分别与开关管M2的漏极、开关管M7的栅 极连接;开关管M7的漏极、开关管M6的漏极、开关管M8的栅极和开关管M9的栅极相连;开 关管M9的漏极、开关管M8的漏极、开关管M10的栅极和开关管Mil的栅极相连;开关管M10 的漏极分别与开关管Mil和M13的漏极连接后与电压输出端Vout3连接;使能信号en油le 与逆变器inv2的信号输入端连接,逆变器inv2的信号输出端分别与开关管M12和M13的 栅极连接;开关管112、13、14、17、19、111和^3的源级均接地。
[0036] 控制单元的关键模块是主比较器C1,主比较器C1分为模拟部分和数字部分。模拟 部分为两级差分放大电路;第一级运放为差分放大器,第二级为共源放大器。第一级运放将 银齿波发生器的输出信号和误差运算放大器的输出信号进行比较,产生的输出信号经共源 放大器放大作为模拟/数字转换电路的输入信号。数字部分是两级标准CMOS反相器,其功 能是将比较结果的模拟信号转换为数字信号,并提高其电流驱动能力。从仿真图中可W看 出,输入直流电压从2. 495V到2. 505V,其输出曲线从低电平到高电平的两个转折点分别为 2. 499V和2. 501V,所W主比较器的灵敏度近似于ImV,
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