[發明專利]一種BOOST開關變換器以及最小關閉時間控制電路

有效

• 申請號: 202110984737.1
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113517814B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 丁德彬;陳立新;熊海峰
• 申請（專利權）人: 上海泰矽微電子有限公司;南京泰矽微電子有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M3/157;H02M1/14
• 代理公司: 上海雙誠知識產權代理事務所(普通合伙) 31423
• 代理人: 方玉

1.一種BOOST開關變換器，其特征在于，包括：

外圍電路、控制電路、主功率管NMOS管NM、附從功率管PMOS管PM；

所述外圍電路包括電感L、輸出電容C_OUT、分壓電阻R1和分壓電阻R2，其中，分壓電阻R1與分壓電阻R2之間的反饋點處具有一輸出反饋電壓V_FB，且該輸出反饋電壓V_FB通過反饋線加載于誤差放大器EA的反向輸入端，反饋給誤差放大器放大，通過確定反饋點的電壓和基準電壓相等，從而確定輸出電壓值；

所述控制電路包括：誤差放大器EA、補償網絡、PWM比較器、斜坡生成電路、邏輯控制電路、時鐘、驅動級電路和采樣電路；

所述誤差放大器EA的正向輸入端加載有參考基準源V_REF，且所述誤差放大器EA的反向輸入端加載有輸出電壓的反饋值V_FB，所述誤差放大器EA將該輸出電壓的反饋值V_FB與參考基準源V_REF放大后產生電壓V_COMP；

所述誤差放大器EA的輸出端耦接PWM比較器的反向輸入端，將V_COMP輸入給PWM比較器，且所述誤差放大器EA的輸出端通過由補償電阻Rcomp和補償電容Ccomp串聯連接組成的補償網絡接地，增加控制電路的穩定性；

所述PWM比較器的正向輸入端耦接斜坡生成電路和采樣電路，所述斜坡生成電路產生斜坡補償信號，所述采樣電路采樣主功率管NM的電壓信號與所述斜坡生成電路產生斜坡補償信號疊加后產生電壓V_SLOPE加載于PWM比較器的正向輸入端；所述PWM比較器通過對正向輸入端V_SLOPE與反向輸入端V_COMP比較后產生狀態QA并輸出給邏輯控制電路；

所述電感L的一端耦接輸入電壓V_IN，另一端通過耦接附從功率管PMOS管PM耦接輸出電壓V_OUT，當輸出電壓V_OUT與輸入電壓V_IN接近時，NM開啟時間Tmin大于PWM工作需要的時間后，通過增加最小關閉時間控制電路控制主功率管NMOS管NM的關閉時間；

所述最小關閉時間控制電路包括：放大器A1、放大器A2和放大器A3，且所述放大器A1、A2、A3耦接閉環后形成單位增益放大器，將輸入電壓V_IN和輸出電壓V_OUT引入到控制電路中；

所述最小關閉時間控制電路還包括：比例電流鏡PM1、PM2、PM3和PM4、無源電阻R11和R12、電容C1和C2；

所述電容C1、C2的兩端分別耦接開關管NM1和NM2，且所述開關管NM1的柵極通過耦接反相器加載有時間控制信號Tctrl，用于控制時間；

所述開關管NM2的柵極加載有最小關閉時間控制信號Toffmin；

所述PM1和PM2將輸入電壓V_IN與無源電阻R11產生的電流鏡像后對電容C1充電，PM3和PM4將輸出電壓與輸入電壓的電壓差以及R12產生的電流鏡像后對C2充電；

所述最小關閉時間控制電路還包括：開關S1、濾波電阻R3、濾波電容C3和比較器COMP1；

所述比例電流鏡PM2與電容C1的連接線處耦接一開關S1，且開關S1的另一端通過由濾波電阻R3、濾波電容C3組成的RC濾波電路耦接比較器COMP1的反向輸入端，當開關S1打開后，C1產生的電壓經過濾波R3、濾波電容C3后得到穩定的電壓VN加載到比較器COMP1的反向輸入端，且所述電容C2產生的電壓VP加載到比較器COMP1的正向輸入端；

所述最小關閉時間控制電路還包括：由或非門NOR1和NOR2組成的RS觸發器；

所述比較器COMP1輸出端耦接由或非門NOR1和NOR2組成的RS觸發器，比較器COMP1的輸出電壓monitor1傳輸給RS觸發器，且RS觸發器鎖存monitor1的狀態；

所述或非門NOR2的一路輸入端加載有主功率管NMOS管NM的信號控制端NCHON，當NCHON=1時，主功率管NMOS管NM打開，NCHON=0時，主功率管NMOS管NM關閉;且，

所述RS觸發器的輸出端輸出最小關閉時間控制信號Toffmin。