[發明專利]多路輸出功率變換器及其控制方法

有效

• 申請號: 201810980385.0
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109194117B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 段曉明;張魯
• 申請（專利權）人: 矽力杰半導體技術（杭州）有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種多路輸出功率變換器及其控制方法，通過在電荷泵啟動前，產生一系列短脈沖以在開關型變換器和電荷泵開始工作之前，通過開關型變換器對電荷泵中的泵升電容進行預充電，在此階段，開關型變換器和電荷泵的輸出電壓仍然接近地，并未啟動正常工作模式。當開關型變換器和電荷泵正常啟動時，由于泵升電容已被完全或部分充電，因此浪涌電流被大大降低，系統在正常啟動期間的浪涌電流會降低到安全水平。

技術領域

本發明涉及一種電力電子技術，更具體地說，涉及一種應用于電源中的多路輸出功率變換器及其控制方法。

背景技術

在PMIC(Power Management IC，集成電源管理電路)產品中，通常需要多個輸出，在開關電源中增加電荷泵以增加一路輸出是比較簡單的實現策略。

其中，一種實現電荷泵的較為方便且低成本的方式是使用來自其他開關模式開關型變換器的開關輸出端驅動電荷泵，例如boost升壓電路或buck降壓電路。但是，由于開關模式開關型變換器的設計是用于驅動電感器的，因此當其開關輸出端連接到電荷泵中的電容器時，電荷泵中可能發生大的浪涌電流。如果沒有適當的方式去控制浪涌電流，大電流尖峰通常會導致設備故障。

如圖1所示，為現有技術的一種多路輸出功率變換器的電路結構圖，其中，驅動電荷泵電容時為了減少來自開關輸出端的浪涌電流，使用電阻R3來限制浪涌電流。但是，此方法的缺點是從開關輸出端SW到電荷泵的最大電流受到電阻的限制，在電荷泵正常工作時，降低了電荷泵的負載能力。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種多路輸出功率變換器，以解決現有技術中電荷泵啟動時浪涌電流大的問題。

第一方面，提供一種多路輸出功率變換器，包括：

開關型變換器，用以生成一路輸出電壓，并驅動一電荷泵；

控制電路，用以在所述電荷泵啟動前，通過所述開關型變換器中的功率晶體管周期性地對所述電荷泵中的泵升電容進行預充電，使得所述泵升電容至少被部分充電。

優選地，當所述泵升電容兩端的電壓上升至一預設值時，或者，已經完成預設的工作周期的預充電時，停止對所述電荷泵中的泵升電容進行預充電。

優選地，所述電荷泵，連接至所述開關型變換器中的功率晶體管以及電感的公共節點。

優選地，不通過所述開關型變換器中的電感電流對所述電荷泵中的泵升電容進行預充電。

優選地，在所述預充電時段內，所述控制電路產生具有第一占空比和第一周期的脈沖信號用以控制所述開關型變換器中的晶體管以對所述電荷泵中的泵升電容進行預充電，其中，所述第一占空比小于所述開關型變換器正常工作時的控制信號的占空比，且第一周期大于所述開關型變換器正常工作時的控制信號的周期。

優選地，在所述預充電時段內，所述脈沖信號控制所述開關型變換器中流過較小的充電電流，緩慢地向所述電荷泵中的泵升電容進行預充電，且所述開關型變換器并未正常啟動。

優選地，在所述預充電時段內，根據所述脈沖信號所生成的驅動信號的驅動電壓低于所述開關型變換器正常工作時的驅動信號的驅動電壓。

優選地，所述電荷泵包括：

泵升電容，其一端與所述開關型變換器中的功率晶體管以及電感的公共節點相連，另一端與第一二極管的陽極相連；

第一二極管，用以抑制電荷泵輸出端的電流流向所述泵升電容；

濾波電容，其一端與所述第一二極管的陰極相連，另一端連接至地，用以對輸出端的電壓進行濾波，以生成另一路輸出電壓。

優選地，當所述預充電結束后，所述開關型變換器以及所述電荷泵進行正常啟動，從而進入正常工作狀態。