[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)直接供電的升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011526897.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112653324B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫雙;王祚棟;毛蔚;白昀
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 飛昂創(chuàng)新科技南通有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/36
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/36;H02M1/34;H02M1/44;H02M1/14
• 代理公司: 北京恒律知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11416
• 代理人: 王琦;龐立巖

1.一種無(wú)直接供電的升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括電能獲取模塊、PMOS軟啟動(dòng)模塊和升壓轉(zhuǎn)換器，

所述電能獲取模塊從數(shù)據(jù)線(xiàn)獲取電能，并與所述PMOS軟啟動(dòng)模塊輸入端串聯(lián)后，PMOS軟啟動(dòng)模塊的輸出端接入升壓轉(zhuǎn)換器的輸入端；

所述系統(tǒng)內(nèi)部集成一個(gè)PFM/PSM控制模塊，以實(shí)現(xiàn)對(duì)PFM和PSM模式的自動(dòng)切換；

所述PFM/PSM控制模塊包括：PFM比較器、過(guò)流比較器、第一RS鎖存器、第二RS鎖存器、D鎖存器、第一多路復(fù)用器、第二多路復(fù)用器、振蕩器時(shí)鐘電路和邏輯門(mén)電路；所述邏輯門(mén)電路包括一個(gè)或非門(mén)、一個(gè)與門(mén)、兩個(gè)與非門(mén)和四個(gè)非門(mén)；

所述PFM比較器的正極輸入端接入反饋電壓vfb，所述PFM比較器的負(fù)極輸入端接入帶隙基準(zhǔn)電壓vref；升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vout經(jīng)反饋電阻分壓后獲得的電壓為反饋電壓vfb；

所述過(guò)流比較器的正極輸入端，與升壓轉(zhuǎn)換器的Nmos晶體管的源極連接，用于接入電感器電流lfb；所述過(guò)流比較器的負(fù)極輸入端接入電感器電流限值Vref-limit；

Nmos晶體管的漏極與升壓轉(zhuǎn)換器的電感器的一端和升壓轉(zhuǎn)換器的Pmos晶體管的漏極連接，電感器的另一端連接PMOS軟啟動(dòng)模塊的輸出端，Pmos晶體管的源極連接輸出電壓Vout；

所述或非門(mén)的輸入端分別連接所述PFM比較器的輸出端和所述過(guò)流比較器的輸出端，所述或非門(mén)的輸出端連接所述與門(mén)的一個(gè)輸入端，所述與門(mén)的另一個(gè)輸入端接入DCM信號(hào)；所述與門(mén)的輸出端連接所述第一RS鎖存器的R端；

所述第一多路復(fù)用器的第一輸入端連接所述過(guò)流比較器的輸出端；所述第一多路復(fù)用器的第二輸入端連接所述振蕩器時(shí)鐘電路的輸出端；所述第一多路復(fù)用器的輸出端連接所述第一RS鎖存器的S端；

第一非門(mén)的輸入端連接所述PFM比較器的輸出端，所述第一非門(mén)的輸出端分別連接D鎖存器的輸入端和使能端，所述D鎖存器的輸出端分別連接所述第一多路復(fù)用器的控制引腳端和所述第二多路復(fù)用器的控制引腳端；

所述第二多路復(fù)用器的第一輸入端連接vdd電源端；

所述第二多路復(fù)用器的第二輸入端連接所述振蕩器時(shí)鐘電路的輸出端，所述第二多路復(fù)用器的輸出端和所述第一RS鎖存器的輸出端分別連接第一與非門(mén)的兩個(gè)輸入端，所述第一與非門(mén)的輸出端分別連接第二非門(mén)的輸入端、第二RS鎖存器的R端和第二與非門(mén)的輸入端；

所述第二非門(mén)的輸出端經(jīng)第三非門(mén)連接Nmos晶體管的柵極；

所述第二RS鎖存器的S端連接第四非門(mén)的輸出端，所述第四非門(mén)的輸入端接入所述DCM信號(hào)；所述第二RS鎖存器的輸出端連接所述第二與非門(mén)的另一個(gè)輸入端，所述第二與非門(mén)的輸出端連接升壓轉(zhuǎn)換器的Pmos晶體管的柵極；

當(dāng)所述第一多路復(fù)用器和所述第二多路復(fù)用器的控制引腳端為低電平時(shí)，則將所述第一多路復(fù)用器的第一輸入端的信號(hào)反映到對(duì)應(yīng)的輸出端，將所述第二多路復(fù)用器的第一輸入端的信號(hào)反映到對(duì)應(yīng)的輸出端；當(dāng)所述第一多路復(fù)用器和所述第二多路復(fù)用器的控制引腳端為高電平時(shí)，則將所述第一多路復(fù)用器的第二輸入端的信號(hào)反映到對(duì)應(yīng)的輸出端，將所述第二多路復(fù)用器的第二輸入端的信號(hào)反映到對(duì)應(yīng)的輸出端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，電能獲取模塊具有并聯(lián)的數(shù)據(jù)輸入接口D0至D7，以及每一數(shù)據(jù)輸入接口串聯(lián)一電感器或磁珠。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，電能獲取模塊將數(shù)據(jù)視為AC波形，并對(duì)其進(jìn)行整流，使信號(hào)和電能結(jié)合在一條線(xiàn)上，數(shù)據(jù)接口D0到D7傳輸數(shù)據(jù)，電能獲取模塊從數(shù)據(jù)線(xiàn)獲得電能。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，每一數(shù)據(jù)輸入接口串聯(lián)一電感器或磁珠，用于隔離數(shù)據(jù)的交流信號(hào)，并獲得數(shù)據(jù)線(xiàn)的直流電壓和電流。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，PMOS軟啟動(dòng)模塊包括P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體，以及第一電阻、第二電阻和電容器，

當(dāng)電源接通時(shí)，P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極通過(guò)第一電阻被拉至輸入電壓，然后P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極通過(guò)第二電阻放電，P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極的緩慢放電限制涌入電流；在電容器完全放電之后，P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極被拉低，P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體被完全導(dǎo)通。

6.一種利用權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的PFM/PSM控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1、升壓轉(zhuǎn)換器從數(shù)據(jù)線(xiàn)獲取電能，用PMOS軟啟動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)；

步驟2、當(dāng)反饋電壓參考電壓，利用PFM/PSM控制模塊使升壓轉(zhuǎn)換器工作在PFM模式下，輸出電壓上升；參考電壓為帶隙基準(zhǔn)電壓；

步驟3、當(dāng)反饋電壓＝參考電壓，利用PFM/PSM控制模塊使升壓轉(zhuǎn)換器工作在PSM模式下，輸出電壓穩(wěn)定。