开关型直流-直流电源转换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种电源转换器，尤其是一种开关型直流-直流电源转换器。
【背景技术】
[0002] 开关型直流-直流电源转换器已被广泛应用，通常能比线性电源转换器实现更高 的电源转化效率。随着便携式电子设备不断发展，用户越来越关系电源效率，以便对于固定 容量的锂电池可以支持更长的使用时间。为了实现这一目标，有必要进一步提高电源转化 效率。
[0003] 下面分析下降压型同步直流-直流转换器的损耗。图1是现有技术的降压型同 步直流-直流转换器原理图，其输出电压VO经过电阻Rl和电阻R2分压后，分压的电压 和环路控制器（FB)的一个内部的参考电压进行比较，并根据比较结果来调整功率开关 PMOS (MPl)驱动信号PPffM和功率开关NMOS (MNl)的驱动信号NPffM的占空比，从而改变功率 开关PMOS(MPl)和功率开关NMOS(MNl)的输出电压，PMOS(MPl)导通的占空比与功率开关 的输出电压呈正比，其中I 3DRV和NDRV分别表示功率开关MPl和丽1的驱动电路。通常连 续模式下功率开关PMOS (MPl)驱动信号PPffM的占空比与功率开关NMOS (MNl)的驱动信号 NPffM的占空比互补，即如果PPffM的占空比为D，NNPffM的占空比为1-D，其中D为0至1之 间的数。
[0004] 降压型同步直流-直流转换器的效率损失一般由两部分组成，一部分为功率开关 导通的损耗，另一部分为功率开关进行开关动作时对其栅极寄生电容充放电导致的能量损 失。
[0005] -个开关周期内功率开关MPl的导通损耗计算公式为：
[0006] Pl = D. Ts. I2. Rpon
[0007] 其中D为PPffM信号的占空比，Ts为开关周期，I为MPl的平均电流，Rton为开关 MPl导通时的导通电阻。
[0008] -个开关周期内功率开关MNl的导通损耗计算公式为：
[0009] P2 = D. Ts. I2. Rnon
[0010] 其中D为PPffM信号的占空比，Ts为开关周期，I为丽1的平均电流（一般丽1和 MPl的平均电流相等，且等于电感电流的平均值），R_为开关丽1导通时的导通电阻。
[0011] -个开关周期内功率开关MPl的寄生电容充放电能量损耗计算公式为：
[0013] 其中4为MPl的栅极寄生电容，VSP为功率开关MPl的栅极电压摆幅。一个开关 周期内功率开关MNl的寄生电容充放电能量损耗计算公式为：
[0015] 其中Cn为丽1的栅极寄生电容，VSN为功率开关丽1的栅极电压摆幅。对于功率 开关MPl在一个开关周期内消耗的能量为：P1+P3
[0016] 对于功率开关MNl在一个开关周期内消耗的能量为：P2+P4
[0018] 其中^为MPl的沟道宽度，μ P为功率开关MPl的载流子迀移率，C MP为功率开关 MPl的栅氧电容，Lp为功率开关MPl的沟道长度，VDD为电源电压，VTP为功率开关MPl的阈 值电压。
[0020] 其中Wn为功率开关丽1的沟道宽度，μ N为功率开关丽1的载流子迀移率，C _为 功率开关丽1的栅氧电容，Lp为功率开关丽1的沟道长度，VDD为电源电压，VTN为功率开 关丽1的阈值电压。
[0021] 所以Pl与VSP成反比，P2与VSN成反比，P3与VSP成正比，P4与VSN成正比。
[0022] 当电流I较大时，Pl相对P3大很多，P2相对P4大很多，所以在总功耗上Pl和P2 占主要，当电流I较小时，Pl相对P3来说很小，P2相对P4来说很小，所以在总功耗上P3和 P4占主要，由上可知，Pl与VSP成反比，P2与VSN成反比，P3与VSP成正比，P4与VSN成正 比，RroN反比于VSP，R _反比于VSN，因此当电流I较大时，应该取较大的VSP和VSN，当电流 I较小时，应该取较小的VSP和VSN，也就是VSP和VSN应与电流I呈正比，虽然减小VSP和 VSN会稍微增加 Pl和P2,但由于其本身很小（因为I2很小），所以减小VSP和VSN仍能减 小总功耗（P1+P2+P3+P4)。
[0023] 所以需要根据负载电流的大小正比调整功率开关MPl的栅极电压摆幅和功率开 关丽1的栅极电压摆幅。
[0024] 有鉴于此，特提出本实用新型。 【实用新型内容】
[0025] 本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种降低作为功率 开关的MOS管栅极上消耗的导通损耗从而提高直流-直流电源转换器电源转化效率的开关 型直流-直流电源转换器。
[0026] 为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：
[0027] -种开关型直流-直流电源转换器，包括作为第一功率开关的PMOS管，第一驱动 电路、作为第二功率开关的NMOS管、第二驱动电路、分压电路、电容和电感，所述第一驱动 电路的输出端连接作为第一功率开关的PMOS管的栅极，第二驱动电路的输出端连接作为 第二功率开关的NMOS管的栅极，作为第一功率开关的PMOS管的漏极和作为第二功率开关 的NMOS管的漏极连接，且该端连接所述电感，所述作为第一功率开关的PMOS管的源极和衬 底用以连接电源，所述电感连接所述分压电路的高电势输入端，所述电容连接在所述作为 第二功率开关的NMOS管的源极和漏极之间，所述分压电路的低电势端与所述作为第二功 率开关的NMOS管的源极相连，还包括用于采集并输出正比于负载电流的电感电流的电感 电流检测电路、产生正比于负载电流的电压的第一电平产生电路和产生正比于负载电流的 电压的第二电平产生电路，所述电感电流检测电路的两个输出端分别连接所述第一电平产 生电路和第二电平产生电路的输入端，所述第一驱动电路的高电平输入端用以连接电源， 所述第二驱动电路的低电平输入端连接所述作为第二功率开关的NMOS管的源极，所述第 一电平产生电路的输出端连接所述第一驱动电路的低电平输入端，所述第二电平产生电路 的输出端连接所述第二驱动电路的高电平输入端。
[0028] 进一步地，包括环路控制器，所述分压电路的输出端连接所述环路控制器的输入 端，所述环路控制器的两个输出端分别连接第一驱动电路的输入端和第二驱动电路的输入 端。
[0029] 优选的，所述第一电平产生电路包括电流镜、第一运放和第一降压电阻，所述电感 电流检测电路的一个输出端连接所述电流镜的输入端，所述电流镜的输出端连接第一运放 的同相输入端，所述第一运放的同相输入端和作为第一功率开关的PMOS管的源极之间连 接所述第一降压电阻，所述第一运放的反相输入端和输出端连接所述第一驱动电路的低电 平输入端。
[0030] 优选的，所述电流镜包括两个场效应管，所述两个场效应管的栅极连接，所述电感 电流检测电路的输出端连接其中一个场效应管的漏极，另一个场效应管的漏极连接所述第 一运放的同相输入端，与所述电感电流检测电路输出端连接的场效应管的栅极和漏极相 连，所述两个场效应管的衬底和源极四个管脚接地。
[0031 ] 优选的，所述电流镜中的两个场效应管均为NMOS管。
[0032] 优选的，所述第二电平产生电路包括第二运放和第二降压电阻，所述电感电流检 测电路的一个输出端连接所述第二运放的同相输入端，在所述电感电流检测电路和所述第 二运放的同相输入端的连接线路上连接所述第二降压电阻，所述第二运放的反相输入端和 输出端连接所述第二驱动电路的高电平输入端。
[0033] 优选的，所述电感电流检测电路为输出小于负载电感电