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

有效

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

本發(fā)明提供一種無直接供電的升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，包括電能獲取模塊和PMOS軟啟動模塊，所述電能獲取模塊從數(shù)據(jù)線獲取電能，并與所述PMOS軟啟動模塊輸入端串聯(lián)后，接入所述系統(tǒng)的輸入端；所述系統(tǒng)內(nèi)部集成一個PFM/PSM控制模塊，以實現(xiàn)對PFM和PSM模式的自動切換。本發(fā)明獲取的電能可以在沒有大浪涌電流的情況下啟動至目標(biāo)電壓，而同時具有高的電源轉(zhuǎn)換效率、低電磁干擾、快速響應(yīng)和低紋波。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無直接供電的升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。

背景技術(shù)

許多數(shù)據(jù)通信應(yīng)用中，電源不是直接可用的。但是系統(tǒng)需要通信集成電路(IC)來獲得處理發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)的電能。為了獲得電能，我們經(jīng)常必須獲得外部電源，外部電源通常是笨重的，并增加額外的成本。

另一個問題是升壓轉(zhuǎn)換器有很大的浪涌峰值電流。浪涌電流是指器件開啟時電源汲取的尖峰電流。典型的升壓轉(zhuǎn)換器包括連接在輸入端和輸出端中的大電容，以過濾輸入電壓和輸出電壓的噪聲。每個電容器都需要電流來將電壓充電到穩(wěn)定狀態(tài)，因為當(dāng)通電時，通過這些電容器的電壓突然改變，所以存在大的涌入電流。由于電源路徑的電阻，大的涌入電流可能導(dǎo)致電源電壓的大的電壓下降，并導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位或過流保護。

對于直流-直流變換器，存在三種主要的控制方案：脈沖寬度調(diào)制(PWM)、脈沖頻率調(diào)制(PFM)和脈沖跳躍調(diào)制(PSM)。脈沖頻率調(diào)制(PFM)用于輕負載，有很好的效率。另一種類似的調(diào)制是脈沖跳躍調(diào)制(PSM)模式，由于周期跳躍，調(diào)制頻率降低，以保持效率不依賴負載。在PSM模式下，調(diào)制頻率是固定的，其濾波器比在PFM模式下更容易設(shè)計，從而降低了電磁干擾(EMI)，而在PFM模式下，輸出電壓的諧波不是恒定的，并且隨負載而變化，不容易濾波，這將導(dǎo)致通信應(yīng)用中的EMI問題。在PSM模式下，調(diào)制因子與輸出功率成正比，效率與負載無關(guān)。PSM模式的升壓轉(zhuǎn)換器具有輕負載頻率、更快的轉(zhuǎn)換響應(yīng)、比PFM模式更低的諧波頻率。然而，由于快速轉(zhuǎn)換響應(yīng)，啟動時電壓紋波較大且有浪涌電流。如果我們能把PFM模式和PSM模式結(jié)合在一起，我們就能同時利用這兩種調(diào)制模式。

因此，為了克服上面討論的電能系統(tǒng)的問題，以實現(xiàn)無需直接供電就能獲得電能，需要一種無直接供電的升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的在于提供一種無直接供電的升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電能獲取模塊和PMOS軟啟動模塊，

所述電能獲取模塊從數(shù)據(jù)線獲取電能，并與所述PMOS軟啟動模塊輸入端串聯(lián)后，接入所述系統(tǒng)的輸入端；

所述系統(tǒng)內(nèi)部集成一個PFM/PSM控制模塊，以實現(xiàn)對PFM和PSM模式的自動切換。

優(yōu)選地，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。

優(yōu)選地，電能獲取模塊將數(shù)據(jù)視為AC波形，并對其進行整流，使信號和電能結(jié)合在一條線上，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)線獲得電能。

優(yōu)選地，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，并獲得數(shù)據(jù)線的直流電壓和電流。

優(yōu)選地，PMOS軟啟動模塊包括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，P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極通過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。

優(yōu)選地，PFM/PSM控制模塊包括PFM比較器、第一RS鎖存器、第二RS鎖存器、多路復(fù)用器，以及邏輯門電路，