DC-DC变换器的制作方法

本公开的实施例涉及集成电路，具体地，涉及dc-dc变换器。

背景技术：

1、dc-dc变换器常被用于在各种电子设备中进行直流电压的转换。dc-dc变换器包括降压变换器(buck)和升压变换器(boost)。降压变换器可将更高的直流电压转换成更低的直流电压。升压变换器可将更低的直流电压转换成更高的直流电压。在宽输入输出范围的应用中，如果输入电压或输出电压过高可能会使得上功率管被误截止。为了避免该问题，通常需要使用自举电容器来维持上功率管导通。

技术实现思路

1、本文中描述的实施例提供了一种dc-dc变换器。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种dc-dc变换器。该dc-dc变换器包括：上功率管、下功率管、电感器、自举电容器、第一晶体管、补电控制电路、驱动控制电路、以及驱动电路。其中，驱动电路被配置为：根据驱动控制电路输出的驱动控制信号来生成上管导通信号和下管导通信号。其中，在驱动控制信号处于第一电平时上管导通信号处于有效电平且下管导通信号处于无效电平。在驱动控制信号处于第二电平时上管导通信号处于无效电平且下管导通信号处于有效电平。上功率管的控制极被提供上管导通信号。下功率管的控制极被提供下管导通信号。上功率管的第一极经由第一节点耦接下功率管的第二极和电感器的第一端。自举电容器的两端分别耦接第一节点和第一晶体管的第一极。补电控制电路被配置为：根据pwm信号来生成补电控制电压。其中，在pwm信号处于第一电平时补电控制电压被设置为第一晶体管的第一极处的电压，以及在pwm信号处于第二电平时补电控制电压被设置为第一节点处的电压。第一晶体管的控制极被提供补电控制电压。第一晶体管的第二极耦接补电电压端。驱动控制电路被配置为：根据补电控制电压来确定第一晶体管的开关状态，以及在pwm信号处于第一电平且第一晶体管完全关断的情况下使得驱动控制信号处于第一电平，否则使得驱动控制信号处于第二电平。

3、在本公开的一些实施例中，驱动控制电路包括：关断确定电路、以及控制信号输出电路。其中，关断确定电路被配置为：在补电控制电压大于或者等于参考电压时输出处于有效电平的关断指示信号，否则输出处于无效电平的关断指示信号。其中，关断指示信号的有效电平指示第一晶体管已经完全关断，参考电压根据第一晶体管的阈值电压来设置。控制信号输出电路被配置为：在pwm信号处于第一电平且关断指示信号处于有效电平时输出处于第一电平的驱动控制信号，否则输出处于第二电平的驱动控制信号。

4、在本公开的一些实施例中，关断确定电路包括：电压比较器。其中，电压比较器的第一输入端耦接第一晶体管的控制极。电压比较器的第二输入端耦接参考电压端。从参考电压端输出参考电压。电压比较器的输出端耦接控制信号输出电路。

5、在本公开的一些实施例中，关断确定电路包括：施密特触发器、以及第一电平转换电路。其中，施密特触发器的输入端耦接第一晶体管的控制极。施密特触发器的上限阈值被设置为参考电压。施密特触发器被配置为：根据补电控制电压来生成触发信号。其中，触发信号在补电控制电压升高至参考电压时翻转为第三电平，以及在补电控制电压降低至下限阈值时翻转为第四电平。下限阈值低于参考电压。第一电平转换电路被配置为：根据触发信号来生成关断指示信号。其中，触发信号的第三电平被转换为关断指示信号的有效电平，以及触发信号的第四电平被转换为关断指示信号的无效电平。

6、在本公开的一些实施例中，控制信号输出电路包括：与门。其中，与门的第一输入端被提供关断指示信号。与门的第二输入端被提供pwm信号。从与门的输出端输出驱动控制信号。

7、在本公开的一些实施例中，补电控制电路包括：第二电平转换电路，以及第二晶体管至第五晶体管。其中，第二电平转换电路被配置为：将pwm信号的第一电平转换为第五电平，以及将pwm信号的第二电平转换为第六电平。第二晶体管的控制极耦接第三晶体管的控制极和第二电平转换电路的输出端。第二晶体管的第一极耦接第一晶体管的第一极和第四晶体管的第一极。第二晶体管的第二极耦接第三晶体管的第二极、第四晶体管的控制极和第五晶体管的控制极。第三晶体管的第一极耦接第一节点和第五晶体管的第一极。第四晶体管的第二极耦接第五晶体管的第二极和第一晶体管的控制极。

8、在本公开的一些实施例中，上功率管和下功率管二者是nmos晶体管。

9、在本公开的一些实施例中，第一晶体管是pmos晶体管。

10、在本公开的一些实施例中，上功率管的第二极耦接输入电压端和输出电压端中的一者。电感器的第二端耦接输入电压端和输出电压端中的另一者。

11、根据本公开的第二方面，提供了一种dc-dc变换器。该dc-dc变换器包括：上功率管、下功率管、电感器、自举电容器、第一晶体管至第五晶体管、施密特触发器、第一电平转换电路、第二电平转换电路、与门、以及驱动电路。其中，驱动电路被配置为：根据从与门的输出端输出的驱动控制信号来生成上管导通信号和下管导通信号。其中，在驱动控制信号处于第一电平时上管导通信号处于有效电平且下管导通信号处于无效电平。在驱动控制信号处于第二电平时上管导通信号处于无效电平且下管导通信号处于有效电平。上功率管的控制极被提供上管导通信号。下功率管的控制极被提供下管导通信号。上功率管的第一极经由第一节点耦接下功率管的第二极和电感器的第一端。自举电容器的两端分别耦接第一节点和第一晶体管的第一极。第二电平转换电路被配置为：将pwm信号的第一电平转换为第五电平，以及将pwm信号的第二电平转换为第六电平。第二晶体管的控制极耦接第三晶体管的控制极和第二电平转换电路的输出端。第二晶体管的第一极耦接第一晶体管的第一极和第四晶体管的第一极。第二晶体管的第二极耦接第三晶体管的第二极、第四晶体管的控制极和第五晶体管的控制极。第三晶体管的第一极耦接第一节点和第五晶体管的第一极。第四晶体管的第二极耦接第五晶体管的第二极和第一晶体管的控制极。第一晶体管的第二极耦接补电电压端。施密特触发器被配置为：根据第一晶体管的控制极处的补电控制电压来生成触发信号。其中，触发信号在补电控制电压升高至上限阈值时翻转为第三电平，以及在补电控制电压降低至下限阈值时翻转为第四电平。下限阈值低于上限阈值。第一电平转换电路被配置为：根据触发信号来生成关断指示信号。其中，触发信号的第三电平被转换为关断指示信号的有效电平，以及触发信号的第四电平被转换为关断指示信号的无效电平。与门的第一输入端被提供关断指示信号。与门的第二输入端被提供pwm信号。

12、根据本公开的第三方面，提供了一种芯片。该芯片包括根据本公开的第一方面或第二方面所述的dc-dc变换器。

13、根据本公开的第四方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括根据本公开的第三方面所述的芯片。

技术特征：

1.一种dc-dc变换器，包括：上功率管、下功率管、电感器、自举电容器、第一晶体管、补电控制电路、驱动控制电路、以及驱动电路，

2.根据权利要求1所述的dc-dc变换器，其中，所述驱动控制电路包括：关断确定电路、以及控制信号输出电路，

3.根据权利要求2所述的dc-dc变换器，其中，所述关断确定电路包括：电压比较器，

4.根据权利要求2所述的dc-dc变换器，其中，所述关断确定电路包括：施密特触发器、以及第一电平转换电路，

5.根据权利要求2所述的dc-dc变换器，其中，所述控制信号输出电路包括：与门，

6.根据权利要求1所述的dc-dc变换器，其中，所述补电控制电路包括：第二电平转换电路，以及第二晶体管至第五晶体管，

7.根据权利要求1至6中任一项所述的dc-dc变换器，其中，所述上功率管和所述下功率管二者是nmos晶体管。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的dc-dc变换器，其中，所述第一晶体管是pmos晶体管。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的dc-dc变换器，其中，所述上功率管的第二极耦接输入电压端和输出电压端中的一者，所述电感器的第二端耦接所述输入电压端和所述输出电压端中的另一者。

10.一种dc-dc变换器，包括：上功率管、下功率管、电感器、自举电容器、第一晶体管至第五晶体管、施密特触发器、第一电平转换电路、第二电平转换电路、与门、以及驱动电路，

技术总结
本公开的实施例提供一种DC‑DC变换器，其包括：上下功率管、电感器、自举电容器、第一晶体管、补电控制电路、驱动控制电路及驱动电路。驱动电路根据驱动控制信号来生成上下管导通信号。自举电容器的两端分别耦接第一节点和第一晶体管的第一极。补电控制电路根据PWM信号来生成补电控制电压。PWM信号处于第一电平时补电控制电压被设置为第一晶体管的第一极处的电压，PWM信号处于第二电平时补电控制电压被设置为第一节点处的电压。第一晶体管的控制极被提供补电控制电压。驱动控制电路根据补电控制电压来确定第一晶体管的开关状态，以及在PWM信号处于第一电平且第一晶体管完全关断的情况下使得驱动控制信号处于第一电平，否则使得驱动控制信号处于第二电平。

技术研发人员：易新敏,刘晓琳
受保护的技术使用者：圣邦微电子（北京）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16