具有软启动和输出电压过冲限制的低功率升压转换器启动的制作方法

本发明涉及功率转换器，并且更具体地涉及切换模式功率转换器。

背景技术：

1、通常，电池供电应用或其他固定电源应用使用功率转换器来生成不同于由固定电源提供的电压电平的可用电压电平。在升压操作模式下，常规dc-dc转换器通过在电感器中存储能量并以更高的电压将存储的能量释放到负载来生成大于输入电压的输出电压(即，将输入电压升压到更高的电压电平)。参照图1，dc-dc转换器100包括开关s1、s2、s3和s4，它们被配置为由控制电路(未示出)使用开关设置进行升压操作。在dc-dc转换器100启动时，输出电压vout为0v。在电感器101的充电阶段(ton)期间，开关s1和s3闭合并且开关s2和s4打开，从而使电感器电流累积(build up)。在电感器101的放电阶段(toff)期间，开关s2和s4闭合，并且开关s1和s3打开，并且电感器将电荷从输入节点105传输到耦接到输出节点103的输出电容器cout。

2、在ton期间，电感两端的电压为正。在toff期间，电感两端的电压为负。图2示出了在充电阶段和放电阶段期间流过电感器的电流。电感器电流在放电阶段开始前达到峰值电流ip。当输出打开并从0v充电时，常规dc-dc升压转换器从电源(例如电池)汲取高电流(即浪涌电流)。大量电流可以使dc-dc转换器中的组件和集成电路器件退化。需要具有更高额定功率的组件来承受高浪涌电流，从而增加了系统成本。此外，由于系统控制器和关联的存储器在启动期间未启用，并且系统在启动期间使用未经调整的设备，因此输出电压可能会过冲超过目标电压电平。目标输出电压的过冲会导致开关器件损坏。因此，期望用于dc-dc电压转换的改进技术。

技术实现思路

1、在至少一个实施例中，一种用于操作dc-dc转换器电路的方法包括：响应于检测到启动条件，在dc-dc转换器电路的多阶段启动操作模式的第一阶段中以第一速率对耦接到dc-dc转换器电路的输出节点的输出电容进行充电。该方法包括：响应于输出节点上的输出电压接近dc-dc转换器电路的输入节点上的输入电压的指示，在多阶段启动操作模式的第二阶段中使用振荡信号控制通过电感器的电流，从而将输出电压调整为等于目标电压电平。第一速率可以是对包括耦接到输出节点的输出电容的rc电路进行充电的速率。

2、在至少一个实施例中，一种dc-dc转换器电路包括输入节点、输出节点和耦接到输出节点的输出电容。dc-dc转换器电路还包括控制电路，该控制电路被配置为使输出电容在多阶段启动操作模式的第一阶段中以第一速率进行充电，并且响应于输出节点上的输出电压接近输入节点上的输入电压的指示，在多阶段启动操作模式的第二阶段中使用振荡信号控制通过电感器的电流，以将输出电压调整为等于目标电压电平。

3、在至少一个实施例中，一种用于操作dc-dc转换器电路的方法包括：使用第一比较器电路和第二比较器电路生成dc-dc转换器电路的输出节点上的输出电压是否近似等于dc-dc转换器电路的输入节点上的输入电压的指示，第一比较器电路具有比第二比较器电路更低的分辨率和更低的功耗。该方法包括：基于该指示将具有耦接到输出节点的源极端子的晶体管的体端子偏置。

技术特征：

1.一种用于操作dc-dc转换器电路的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一速率是对包括耦接到所述输出节点的所述输出电容的rc电路进行充电的速率。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述多阶段启动操作模式的所述第三阶段中，所述振荡器信号比在所述多阶段启动操作模式的所述第二阶段中具有更高占空比。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，还包括：

6.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，还包括：

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

8.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述多阶段启动操作模式的所述第一阶段中，所述晶体管的所述体端子和所述栅极端子耦接到所述输入节点。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述多阶段启动操作模式的所述第二阶段中，所述晶体管的所述体端子和所述栅极端子耦接到所述输出节点。

10.一种dc-dc转换器电路，包括：

11.根据权利要求10所述的dc-dc转换器电路，其中，所述第一速率是对包括耦接到所述输出节点的所述输出电容的rc电路进行充电的速率。

12.根据权利要求10所述的dc-dc转换器电路，其中，响应于所述振荡信号的预定数量的周期或所述输出电压超过预定阈值电平，在所述多阶段启动操作模式的第三阶段中，所述振荡信号的频率在所述多阶段启动操作模式的所述第三阶段中高于在所述多阶段启动操作模式的所述第二阶段中。

13.根据权利要求12所述的dc-dc转换器电路，其中，在所述多阶段启动操作模式的所述第三阶段中，所述振荡器信号比在所述多阶段启动操作模式的所述第二阶段中具有更高占空比。

14.根据权利要求10、11、12或13所述的dc-dc转换器电路，其中，所述控制电路还被配置为：在处于所述多阶段启动操作模式的所述第二阶段时，响应于所述输出电压超过阈值电压，禁用向所述输出节点的电荷输送。

15.根据权利要求10、11、12或13所述的dc-dc转换器电路，还包括：

16.根据权利要求15所述的dc-dc转换器电路，其中，所述控制电路还被配置为：在所述多阶段启动操作模式的所述第一阶段中使所述体端子和所述栅极端子耦接到所述输入节点，并且在所述多阶段启动操作模式的所述第二阶段中使所述体端子和所述栅极端子耦接到所述输出节点。

17.根据权利要求15所述的dc-dc转换器电路，

18.根据权利要求15所述的dc-dc转换器电路，还包括：

19.根据权利要求15所述的dc-dc转换器电路，还包括：

20.一种用于操作dc-dc转换器电路的方法，包括：

技术总结
本发明涉及一种具有软启动和输出电压过冲限制的低功率升压转换器启动。一种用于操作DC‑DC转换器电路的方法包括：响应于检测到启动条件，在DC‑DC转换器电路的多阶段启动操作模式的第一阶段中以第一速率对耦接到DC‑DC转换器电路的输出节点的输出电容进行充电。该方法包括：响应于输出节点上的输出电压接近DC‑DC转换器电路的输入节点上的输入电压的指示，在多阶段启动操作模式的第二阶段中使用振荡信号控制通过电感器的电流，从而将输出电压调整为等于目标电压电平。第一速率可以是对包括耦接到输出节点的输出电容的RC电路进行充电的速率。

技术研发人员：斯里坎特·戈文达拉朱卢,哈特姆·M·奥斯曼,近克尕-D-葛利根
受保护的技术使用者：硅谷实验室公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15