[發明專利]一種低電壓啟動電路和升壓型轉換器

有效

• 申請號: 200910088048.1
• 申請日: 2009-07-01
• 公開（公告）號: CN101938212A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 榮磊;王晶;肖娟
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子(中國)有限公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M3/155
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明涉及電學領域，特別涉及一種低電壓啟動電路和升壓型轉換器。

背景技術

目前升壓型轉換器廣泛應用到便攜式產品中。通常便攜產品的電源采用電池作為電源供電，要求升壓型轉換器可以在更低工作電源穩定工作。

如圖1所示為現有技術中的升壓型直流-直流轉換器電路圖。振蕩器輸出時鐘信號直接驅動開關管。通常的電池為1.2伏特電壓，當電源電壓在更低的條件下(例如低于0.7V)，開關管通常的開啟電壓在0.65V到0.7V，驅動源的高電平(0.7V)無法開啟或弱開啟開關管。系統上電后，從輸入電源V_IN轉換并存儲到輸出端電容的能量小于在啟動階段整體電路消耗的能量，造成輸出端電容上的電壓Vout無法持續升高，導致系統啟動失敗。

隨著升壓型轉換器的在低電壓條件的應用增多，產品性能上要求升壓型轉換器的啟動電源電壓V_IN不超過0.8V(甚至不超過0.6V)。因此，如圖1所示的現有技術采用振蕩器輸出作為啟動電路驅動源的方法無法滿足對升壓型轉換器的應用需求。

在美國專利號US5247239中提出了一種升壓型轉換器，當電源電壓低于開關管開啟電壓Vth時，開關管關斷，無法對電感器充電，電感器無法儲備能量并且無法向輸出端釋放能量，輸出電壓Vout無法提升，導致系統失敗。除了不支持更低電源電壓下啟動另外，為了實現啟動控制和反饋控制兩個階段的控制，系統分別對這兩個工作階段配置兩套升壓電路(開關管，電感器和肖特基二極管構成的升壓電路)，使用兩個電感器和兩個二極管，極大增加了這個升壓型轉換器的應用成本。

中國專利申請號200310123992公開了一種降低升壓轉換器的啟動電壓的方法，該技術從降低升壓轉換器的啟動電壓角度入手，理論上將最小的啟動電壓降低到開關管開啟電壓Vth附近。然而，當電源電壓降低到開關管開啟電壓Vth以下，啟動電路中的開關管關斷，無法對電感器充電，無法提升輸出端電壓，最終導致啟動失敗。該技術無法將啟動所需的電源電壓更進一步降低，即降低到開關管開啟電壓Vth以下，實現系統的正常啟動。

發明內容

本發明實施例提供一種低電壓啟動電路和升壓型轉換器，用于加快轉換器電路啟動速度，并進一步降低啟動電源電壓。

本發明實施例提出了一種低電壓啟動電路，包括振蕩器，轉換單元，還包括時鐘升壓單元；

所述振蕩器，用于產生開關所述轉換單元的時鐘信號；

所述轉換單元，用于實現輸入電壓-輸出電壓的轉換；

所述時鐘升壓單元，用于提升所述振蕩器輸出時鐘信號的電壓幅度，以驅動所述轉換單元。

根據本發明實施例所述的一種低電壓啟動電路的一個進一步的方面，還包括電源檢測單元，用于檢測啟動時輸入所述振蕩器的電源電壓是否小于預定的門限值，如果小于所述門限值則啟動所述時鐘升壓單元；否則關閉所述時鐘升壓單元，直接將所述振蕩器輸出的時鐘信號轉換單元至所述轉換單元。

根據本發明實施例所述的一種低電壓啟動電路的再一個進一步的方面，所述低電壓啟動電路的電源與所述輸入電源或所述低電壓啟動電路的輸出連接，所述低電壓啟動電路的輸出具有一個初始值。

根據本發明實施例所述的一種低電壓啟動電路的另一個進一步的方面，所述時鐘升壓單元包括：電荷泵單元，電壓鉗位單元和門電路單元；

所述電荷泵單元，用于將所述輸入的時鐘信號的電平幅度升高，從而提升所述時鐘信號的高電平幅度；

所述電壓鉗位單元，用于檢測電荷泵單元輸出電壓(Vcp)的電平，當Vcp大于根據輸入電源(V_IN)的電壓或輸出電壓Vout設定的電平幅度時，驅動所述門電路單元中的一個下拉開關屏蔽輸入電荷泵單元的所述時鐘信號，使電荷泵單元停止升壓；當所述Vcp小于或者等于所述根據輸入電源V_IN的電壓設定的電壓電平幅度時，再恢復輸入所述電荷泵單元的時鐘信號，使所述電荷泵單元重新啟動；

所述門電路單元，用于接收時鐘信號。

根據本發明實施例所述的一種低電壓啟動電路的另一個進一步的方面，所述門電路單元接收的信號還包括選擇信號，該選擇信號為所述電源檢測單元輸入的啟動或者關閉所述時鐘升壓單元的信號，所述門電路單元根據該選擇信號，停止或者恢復所述電荷泵對所述時鐘信號作升壓變換。

本發明實施例為了解決現有技術中的問題還提供了一種升壓型轉換器，包括反饋控制單元，還包括低電壓啟動電路；

所述低電壓啟動電路包括：

振蕩器，用于產生開關所述轉換單元的時鐘信號；