[發明專利]一種用于DC-DC升壓變換器的預充電電路及預充電方法

有效

• 申請號: 201210119135.0
• 申請日: 2012-04-20
• 公開（公告）號: CN102624232A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 董晉平
• 申請（專利權）人: 矽力杰半導體技術(杭州)有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，更具體的說，涉及一種用于DC-DC升壓變換器中的預充電電路及預充電方法。

背景技術

DC-DC升壓變換器可應用于多種不同的電子設備中，在DC-DC升壓變換器的啟動過程中，為了避免在啟動時強大的沖擊電流損壞電子設備，一般在變換器正式啟動工作前進行預充電，即預先充電使其輸出電壓達到與輸入電壓較接近。因此，在DC-DC升壓變換器的電路設計中，預充電電路是不可缺少的一個環節。

參考圖1A，所示為傳統的一種預充電電路，其功率晶體管PFET和參考晶體管P1組成一電流鏡電路，功率晶體管PFET的漏極電壓作為輸出電壓，在正式啟動工作前，所述預充電電路對輸出電壓進行預充電，使其升高到與輸入電壓較相近；其中，遲滯比較器Wr接收輸出電壓和輸入電壓，并產生一預充電控制信號，所述預充電控制信號用以控制系統預充電狀態和正式啟動工作狀態的切換。功率晶體管NFET在預充電階段處于關斷狀態。這種電路的缺點是隨著輸出電壓的不斷升高，其功率晶體管PFET的漏源電壓差會逐漸減小，因此，其充電電流也會減小，如圖1B所示，為圖1A所示預充電電路的工作波形圖，充電電流I_charge隨著輸出電壓V_out的增加而減小，在輸出電壓V_out接近于輸入電壓V_in時，充電電流I_charge會降到很低，甚至接近于零，這樣會導致后續一些較大的負載無法啟動，限制了啟動過程中負載的大小，而且會導致DC-DC升壓變換器啟動時間的延遲。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種用于DC-DC升壓變換器的預充電電路及預充電方法，通過控制參考晶體管的漏源電壓跟隨功率晶體管的漏源電壓變化，同時控制流過參考晶體管的參考電流保持不變，以此來控制功率晶體管的電流保持不變，實現DC-DC升壓變換器的預充電過程中預充電電流不隨輸出電壓變化，能維持在負載啟動所需的電流值。并且，本發明的預充電電流起始電流小，穩定時間長，其損耗更小，可靠性更高。

依據本發明的一種用于DC-DC升壓變換器的預充電方法，所述DC-DC升壓變換器中的預充電電路包含一由參考晶體管和功率晶體管組成的電流鏡電路，包括以下步驟：

S1：調節流過所述參考晶體管的參考電流，使所述參考電流維持不變；

S2：控制所述參考晶體管的漏源電壓跟隨所述功率晶體管的漏源電壓變化，以使所述參考晶體管的漏源電壓與所述功率晶體管的漏源電壓保持相等；

S3：通過所述功率晶體管對所述參考晶體管的鏡像，獲得一恒定的鏡像電流，來作為所述預充電電路的預充電電流。

進一步的，在步驟S1中，當所述參考電流減小時，控制所述參考晶體管的柵源電壓增大以提高流過所述參考晶體管的參考電流；

當所述參考電流增大時，控制所述參考晶體管的柵源電壓減小以降低流過所述參考晶體管的參考電流。

進一步的，在步驟S2中，控制所述參考晶體管的漏極電壓跟隨所述功率晶體管的漏極電壓變化，以使所述參考晶體管的漏極電壓與所述功率晶體管的漏極電壓保持為相等。

依據本發明的一種用于DC-DC升壓變換器的預充電電路，所述預充電電路包含由參考晶體管和功率晶體管組成的電流鏡電路，其特征在于，所述預充電電路還包括一電壓箝位電路和電流調節電路，其用以控制所述預充電電路的預充電電流保持不變，其中，

所述電流調節電路的一輸入端與所述電壓箝位電路連接，另一輸入端接收一參考電壓，其輸出端接到所述參考晶體管和所述功率晶體管的柵極，所述電流調節電路將接收到的表征流過所述參考晶體管的參考電流的檢測電壓與所述參考電壓進行比較，并根據比較的結果來調節流過參考晶體管的參考電流，以使所述參考電流保持不變；

所述電壓箝位電路分別與所述參考晶體管和所述功率晶體管的漏極相連接，所述電壓箝位電路用以控制所述參考晶體管的漏源電壓與所述功率晶體管的漏源電壓保持相等，以在預充電過程中所述參考晶體管和所述功率晶體管保持為電流鏡電路。

優選的，所述電壓箝位電路對所述參考晶體管的漏極電壓進行箝位控制，以使所述參考晶體管的漏極電壓與所述功率晶體管的漏極電壓為相等。

進一步的，所述電壓箝位電路具體包括一第一晶體管和第二晶體管，

所述第一晶體管與所述參考晶體管串聯連接后經一取樣電路連接至地；