一种直流-直流转换器电路的制作方法_2

文档序号:10450904阅读:来源:国知局
源极和漏极;固定Ton产生电 路1包括两个输入端a和b,一个输出端C,电流采样单元2包括=个输入端d、e和f,一个输出 端g;输入端a连接所述脉冲宽度调制比较器PWM的输出端,脉冲宽度调制比较器PWM的输出 端输出脉宽调制信号Vpmi,输入端b连接时钟控制信号Vref,输出端C连接所述死区控制驱动 器的输入端,输出端C输出驱动控制信号Vdh;输入端d、e和f分别连接所述同步功率管化的源 极、栅极和漏极,输入端d、e和f分别输入的是源极开关节点电压Vsw、栅极控制信号Vgate和漏 极输出电压Vout,输出端g连接所述脉冲宽度调制比较器PWM的同相端,输出端g输出的是采 样电流的电压信号化0AD。
[00削本实施例的转换器电路还包括直流电源、电容Cl、电感Li、电容C2、采样电阻Rsnsi、 采样电阻化NS2、补偿网络和误差放大器EA,其中,输入的直流电源并联电容Cl后得到输入电 压Vin,电感b串联在电容Cl与同步功率管化之间;同步功率管化的源极与地之间并联主开关 管化,同步功率管化的漏极与地之间并联电容C2;输出电压Vout经采样电阻Rsnsi和Rsns2分压后 形成的电压Vfb连接误差放大器EA的反相端,误差放大器EA的同相端连接基准信号Vr,误差 放大器EA的输出连接到补偿网络;
[0034] 两个反接的二极管化和化并联在同步功率管化的源极和漏极,同步功率管化的源 极开关节点电压Vsw、漏极输出电压Vout和栅极控制信号Vgate连接到电流采样单元输入端;脉 冲宽度调制比较器PWM的反相端连接补偿网络的输出端,脉冲宽度调制比较器PWM的同相端 连接输出端g,脉冲宽度调制比较器PWM的输出端输出脉宽调制信号Vpw输入到固定Ton产生 电路的输入端a。
[0035] 所述的固定Ton产生电路1,通过脉冲宽度调制比较器PWM产生的结果Vpwm与通过时 钟控制信号Vref产生时钟信号进行比较,用于控制产生同步功率管化和主开关管化的驱动信 号Vdh;所述电流采样单元2,用于采样同步功率管化的漏极电压Vout与源极开关节点电压Vsw 之间的压差,并将采样电流的电压信号化OAD输送至脉冲宽度调制比较器PWM里。
[0036] 当主开关管化导通,直流电源流向电感^,同步功率管化防止电容C2对地放电,电 感^上的电流W-定的比率线性增加,随着电感^电流增加,电感^里储存了一些能量;当 主开关管化关断时,由于电感^的电流保持特性,流经电感^的电流不会马上变为零,而是 缓慢的由充电完毕时的值变为零,而原来的电路已断开,于是电感^开始给电容C2充电,电 容C2两端输出电压Vout升高,此时输出电压Vout已经高于输入电压ViN 了。
[0037]具体地,参见图3,所述固定Ton产生电路1包括比较器101、反相器102、第一与非口 103、第二与非口 104、电流源Isioi、NMOS管Mioi和电容Cioi;其中:
[003引电流源Isioi的输入端连接内部电源Vdd,电流源Isioi的输出端连接电容Cioi和醒OS 管Mm的漏极,电容Cm另一端和NMOS管Mm的源极与地相连,NMOS管Mm的栅极与QN相连;
[0039] 比较器101的反向端与电流源Isioi的输出端相连,比较器101的反向端与所述时钟 控制信号Vre補连,比较器101的输出端与第一与非m〇3的输入端和第二与非m〇4的输出 端均相连,第一与非口 103的输出端与QN相连,反相器102的输入端与所述脉冲宽度调制比 较器PWM的输出端相连,反相器102的输出端与第二与非口 104的输入端和第一与非口 103的 输出端均相连,第二与非口 104的输出端与所述死区控制驱动器的输入端相连。
[0040] 此时,电流源Isioi、比较器101、电容Cm和NMOS管Mioi构成one-shot电路,首先电流 源Isioi给电容Cio鹿电,当电压与时钟控制信号Vre補等时,此时比较器101的输出将由第一 与非口 103、第二与非口 104构成的RS触发器的QN置为高电平(即比较器101的输出为RS触发 器的清零端),开始给电容Cm放电,从而产生固定导通时间Ton,即产生驱动控制信号Vdh。 [00W 而导通时间Ton由时钟控制信号Vref、电流源Isioi和电容Cioi的值决定,即:
[00 创
(1)
[0043] 而导通时间Ton和开关时间T决定占空比D,从而决定升压结果:
[0044] (2)
[0045] (3)
[0046] 当脉宽调制信号Vpwm为高时,说明此时输出电压Vou记经达到要求,所W应该关闭 升压动作,所W反相器102输出端为RS触发器的置位端。
[0047] 具体地,参见图4,所述电流采样单元2包括电流源IS201、电流源Is2〇2、PMOS管M203、 PMOS管 M204、PMOS管 M2日日、PMOS管M207、NMOS管 M201、NMOS管 M202、NMOS管M206、电阻R201和电阻R202 ; 其中:
[004引电流源IS201的输入端连接内部电源Vdd,电流源IS201的输出端连接醒OS管M201的漏 极和栅极,NMOS管M201的源极接地,NMOS管M20i、NMOS管M202和NMOS管M206构成一排电流镜;
[0049] PMOS管M203的源极连接所述同步功率管化的漏极,PMOS管M203的漏极与NMOS管M202 的漏极和PMOS管M2Q7的栅极均相连,PMOS管M2Q3的栅极与PMOS管M2Q5的漏极和栅极均相连; PMOS管M204的源极与所述同步功率管化的源极相连,PMOS管M204的栅极与所述同步功率管化 的栅极相连,PMOS管M204的漏极与PMOS管M205的源极和PMOS管M207的源极均相连;PMOS管M205 的漏极和NMOS管M206的漏极相连,PMOS管M207的漏极通过电阻R201接地;
[0050] 电流源IS202的输入端连接内部电源Vdd,电流源IS202的输出端连接电阻R202和所述 脉冲宽度调制比较器PWM的同相端,电阻R202与PMOS管M207的漏极相连。
[0051 ]其中采样电流Iload通过PMOS管M204采样来实现的。采样电流Iload与同步功率管化的 工作电流Iqi之间的关系是由同步功率管化和PMOS管M204的导通阻抗决定的,具体关系是:
[0052]
C4)
[0053] 其中,W/L为MOS管的宽长比,其中叫为空穴迁移率、Cox为单位面积的栅氧化层电 容、Vgs为栅源电压、Vth为阔值电压。
[0054] 由上式可W看出采样电流Iload只与同步功率管化和PMOS管M204的尺寸有关,与溫度 等其他参数无关。上式中采样电流Iload与采样电流的电压信号化日AD之间的关系是:
[0055] Vload= (Iload+Is2〇2) XR2〇i+Is2〇2XI?2〇2 (5)
[0056] 其中增加电流源IS202的目的是产生一个直流偏置电压,为脉冲宽度调制比较器 PWM提供合适的工作点。
[0化7]实施例2:
[005引本实施例的Ton产生电路1与实施例1中的相同。
[0059] 参照图5,本实施例的所述电流采样单元2包括电流源IS301、电流源Is3〇2、PMOS管 1302、PMOS 管 1303、PMOS 管1307、PMOS 管1308、NMOS 管 1301、NMOS 管1304、NMOS 管1305、NMOS 管 M306、电 阻R301、电阻R302、电阻R303和电容C301;其中:
[0060] 电流源IS301的输入端连接内部电源Vdd,电流源IS301的输出端连接醒OS管M301的漏 极和栅极,NMOS管M3Q1的源极接地,NMOS管M3Q1和NMOS管M3Q6构成电流镜;
[OOW] PMOS管M302的源极和PMOS管M303的源极均连接内部电源Vdd,PM0S管M302的栅极和漏 极均与PMOS管M3Q3的栅极相连,PMOS管M3Q2的漏极与NMOS管M3Q4的漏极相连;PMOS管M3Q3的漏 极与NMOS管M305的漏极相连;醒OS管M304的源极和NMOS管
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