[發(fā)明專利]一種電源管理用實現(xiàn)真關斷功能的開關變換器

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• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107425717A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設計）人: 張春秋;楊亮亮;張燕
• 申請（專利權）人: 江蘇萬邦微電子有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及電源管理領域，具體涉及一種電源管理用實現(xiàn)真關斷功能的開關變換器。

背景技術

便攜式電子產(chǎn)品中電源管理芯片的作用是把電池所提供的直流電壓變換成各個模塊所需的不同值的恒定直流電壓，常見的電源管理芯片類型有三種:DC-DC開關變換器(Switched-Mode Converter，線性穩(wěn)壓器(Linear Regulator)和電荷泵(Charge-Pump ) 。DC-DC開關變換器有Boost和Buck兩種基本結構，開關變換器的最大優(yōu)點是控制方式比較靈活，可以根據(jù)不同的應用場合可以選擇脈沖寬度調(diào)制方式(、脈沖頻率調(diào)制方式和跨周期調(diào)制方式，以及PWM/PFM混合調(diào)制方式, PWM和PSM相結合等調(diào)制方式。DC-DC開關變換器有Boost的拓撲圖如圖1所示為 ，電感L、電容C和半導體開關器件一一功率開關晶體管M與續(xù)流二極管D是DC-DC開關變換器的基本組成元件.。其中，電感和電容用于存儲能量，而半導體開關器件通過控制端輸入的周期脈沖信號來控制開關變換器的工作狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

所要解決的技術問題：

本發(fā)明提供一種利用Boost開關變換器實現(xiàn)真關斷功能的開關變換器，該變換器能夠使用在電源管理上，能夠降低功率開關管的導通電阻，通過控制控制電流和電感電流起到對芯片保護的作用。

技術方案：

一種電源管理用實現(xiàn)真關斷功能的開關變換器，包括開關變換器和與開關變換器連接的控制電路，其特征在于:

所述開關變換器為Boost開關變換器；

所述控制電路包括輸出電壓采樣網(wǎng)絡、誤差放大器EA、電感電流檢測電路、最小關斷時間觸發(fā)器和最大開啟時間的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 , R-S觸發(fā)器以及基準電壓源；所述電感電流檢測電路包括電感電流采樣網(wǎng)絡和與電感采樣電路相連的比較器CL；

所述輸出電壓采樣網(wǎng)絡與開關變換器的輸出端相連；所述輸出電壓采樣網(wǎng)絡另一端與誤差放大器EA的負極相連，誤差放大器EA的輸出端依次通過與門輸入端進入R-S觸發(fā)器的R端，再通過第一非門與開關變換器的晶體管的G端相連 ；所述與門的另一輸入端與最小關斷時間觸發(fā)器相連，誤差放大器EA的正極與基準電壓源相連；

所述電感電流檢測電路的比較器CL的正極與基準電壓源相連，所述比較器CL的負極與電感電流采樣電路相連，所述電流采樣電路的另一端與與開關變換器的晶體管的D端相連，采集輸入電流信息；

所述比較器CL的輸出端依次通過或門的輸入端進入R-S觸發(fā)器的S端；最大開啟時間的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與或門的另一個輸入端相連；最大開啟時間的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的另一端與開關變換器的晶體管的G端相連，所述最小關斷時間觸發(fā)器和最大開啟時間的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器之間設置第二非門。

進一步地，所述輸出電壓采樣網(wǎng)絡為兩個串聯(lián)電阻。

進一步地，所述誤差放大器為單端輸入端放大器，且為三級放大器。

進一步地，所述開關變換器為基于PFM調(diào)制，工作在DCM模式下。

本發(fā)明采用的Boost開關變換器為內(nèi)部集成主功率開關N溝道MOS和隔離功率開關P溝道MOS，用來驅動LCD，負載電流在0.1 mA-25mA內(nèi)變化，輸入電壓為2.7V-5.5V，輸出電壓為固定15V。該Boost開關變換器基于PFM調(diào)制，采用最小關斷時間控制和電感電流限制技術，且工作在DCM模式下。主功率開關N溝道MO S采用片內(nèi)集成不僅可以減少外部元件數(shù)量，而且可以降低功率開關管的導通電阻，使靜態(tài)電流僅為25 μA，提高系統(tǒng)效率。該芯片獨有的真關斷功能是利用隔離功率開關PMOS，在外部信號控制下斷開電源與電感的連接，從而使芯片關斷時的供電電流降低至0.05 μA。最小關斷時間為1 μs或5μs，最大開啟時間為11 μs，用來保護芯片，開關頻率最高不能超過800MHz。電感電流峰值限制在5OOmA，當電感電流大于50OmA時，NMOS斷開，芯片被關斷，從而達到保護電感的目的。此外該芯片還設計了比較完善的保護功能，能有效防止意外故障對芯片的損壞。

本發(fā)明是具有真關斷功能的Boost開關變換器芯電路，可以用于驅動LCD，其特點是利用其內(nèi)部集成的隔離功率開關MOS使芯片在關斷時的靜態(tài)功耗最小，近似于真關斷的狀態(tài)，提高了芯片的效率。并且該芯片采用最小關斷時間控制的PFM調(diào)制方式和電感電流峰值限制技術，雙環(huán)控制回路使系統(tǒng)更穩(wěn)定。

有益效果：

（1）外部元件數(shù)量較少，而且可以降低功率開關管的導通電阻，系統(tǒng)效率高；

（2）具有完善的保護功能，能有效的防止意外故障對芯片的損壞。

附圖說明