[發明專利]一種可自適應充電的自舉電源

有效

• 申請號: 202110461276.X
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113193732B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 劉劍
• 申請（專利權）人: 成都穩海半導體有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M3/158;H02M1/32
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于電源電路技術領域，具體涉及一種可自適應充電的自舉電源。本發明不同于傳統的內部電源的輸出電壓參考芯片地，本發明浮動電源的輸出電壓參考DC?DC BUCK電路開關信號SW，無論SW如何變化，總能得到一個相對于SW的設定輸出電壓，從而可以在Toff階段持續為自舉電容充電，補償其消耗的能量。

技術領域

本發明屬于電源電路技術領域，具體涉及一種可自適應充電的自舉電源。

背景技術

如圖1所示，當前DC-DC BUCK降壓電路的開關管多為NMOS，上管需要高于輸入電壓VIN的電源供電，傳統解決方案是靠自舉電容來提供比輸入電壓VIN更高的供電電源，而自舉電容的儲能則是通過內部低壓電源對其充電實現。實際應用中控制芯片在開關信號SW的Ton階段打開上管，關斷下管，電感電流增加；在Toff階段關斷上管，打開下管，電感電流減小。當輸出負載為輕載時，一個開關周期內電源輸入的能量可能大于需要的輸出負載，這時VFB反映的VOUT電壓高于設定電壓，芯片就會一直保持在Toff階段，使電感電流持續減小，直到電感電流減小到零。考慮到效率原因，一般芯片內部會有電感電流過零檢測模塊，當檢測到電感電流為零時，芯片關斷下管，如果這時VFB反映的VOUT電壓仍高于設定電壓，就不會啟動下一個新的開關周期，而繼續保持上管關斷，SW發生振蕩，其平均電壓等于輸出電壓VOUT。以上是BUCK同步降壓電路的工作情況，對于BUCK非同步降壓電路的工作情況與此類似，只不過發生電感電流過零后的邏輯控制由二極管本身特性實現了。

由于前面提到的內部電源的輸出電壓是參考芯片地，那么當SW等于VOUT時，外部的自舉電容就不能按設計要求充滿，當VOUT接近于該內部電源的輸出電壓時尤其明顯，這時自舉電容幾乎不能充電，下一個周期到來時自舉電容電壓就會低于設計值，這會導致上管的導通電阻變大，增加功耗。如果由自舉電容供電模塊還帶有負載，那么儲存在自舉電容上的能量可能進一步被消耗，導致上管不能開啟。

發明內容

本發明的目的是，針對上述問題，提出一種浮動內部電源，可用于DC-DC BUCK降壓電路各種工作情況下持續為自舉電容充電。

本發明的技術方案是：

一種可自適應充電的自舉電源，用于DC-DC BUCK電路，其特征在于，包括偏置電流源、二極管、NMOS管、電阻和電容；其中，偏置電流源的輸入端接電源，偏置電流源的輸出端接NMOS管的柵極和電阻的一端；二極管的正極接電源，二極管的負極接NMOS管的漏極；NMOS管的源極接電容的一端，電容的另一端和電阻的另一端相連后接DC-DC BUCK電路開關信號。

上述方法為本發明提出的一種基本的浮動內部電源，當DC-DC BUCK電路開關信號在一定范圍內變化時，電容上的電壓可以保持不變。

一種可自適應充電的自舉電源，用于DC-DC BUCK電路，其特征在于，包括偏置電流源、第一二極管、第二二極管、穩壓管、NMOS管、第一電容和第二電容；其中，第二二極管的正極接電源，第二二極管的負極接偏置電流源的輸入端，偏置電流源的輸出端接穩壓管的負極、第一電容的一端和NMOS管的柵極；第一二極管的正極接電源，第一二極管的負極接NMOS管的漏極；NMOS管的源極接第二電容的一端，第二電容的另一端、第一電容的另一端和穩壓管的正極相連后接DC-DC BUCK電路開關信號。

上述方案為在提出的基本的浮動內部電源上的一種優化方案，優化改進后，穩壓管Z1的電壓先被第一電容C1采樣，即使DC-DC BUCK電路開關信號電位上升到接近電源VIN時，由于第一電容C1儲存的電能沒有放電通道，穩壓管Z1的電壓就可以保持作用于NMOS的柵極上，始終可以保證第二電容Cbst的充電通道開啟。

本發明的有益效果是：不同于傳統的內部電源的輸出電壓參考芯片地，本發明浮動電源的輸出電壓參考DC-DC BUCK電路開關信號SW，無論SW如何變化，總能得到一個相對于SW的設定輸出電壓，從而可以在Toff階段持續為自舉電容充電，補償其消耗的能量。

附圖說明