[发明专利]一种升压DC/DC转换器及其内的逻辑控制电路

说明书

【技术领域】

本发明涉及升压DC/DC转换器领域，特别是关于升压DC/DC转换器的有效软启动方案。

【背景技术】

升压直流-直流转换器(Boost DC/DC Converter)是一种常见的、应用广泛的电源管理电路。图1示出了一种升压DC/DC转换器的电路示意图。请参考图1所示，所述升压DC/DC转换器100包括有升压输出模块120、电压反馈模块140和控制电路模块160。

所述升压输出模块120包括电感L、二级管D、NMOS晶体管MN1和电容Cout，电感L的一端连接输入电压Vin，另一端与二极管D的阳极相连，二极管D的阴极与电容Cout的一端相连，二极管D和电容Cout的中间节点电压作为输出电压Vout，所述NMOS晶体管MN1的栅极作为升压输出模块的控制端接收控制电路模块160的脉宽调制信号(PWM)，所述NMOS管MN1的漏极与电感L和二极管的中间节点相连，所述NMOS管MN1的源极和电容C的另一端与地相连。所述晶体管MN1是功率开关管，当功率开关管MN1导通时，电感电流以dI_L/dt＝Vin/L的速率线性增加，电能转换成磁能形式存储在电感L中。此时，由于二极管D承受反向电压处于截止状态，负载由输出电容Cout放电来提供能量；当功率开关管MN1断开时，由于电感电流不能突变，线圈L中的磁场将改变L两端的电压极性，二极管D正向导通，电感电流以dI_L/dt＝(Vout-Vin)/L的速率线性下降和电源一起给负载和Cout供电，此时供电的电压为电源Vin与电感电压之和，即起到了升压的作用。

所述电压反馈电路140包括串联在输出电压和地之间的电阻R1和R2，所述电阻R1和R2组成了一个分压电压，从而采样所述输出电压Vout以得到反馈电压Vfb。所述控制电路模块160包括有误差放大器EA、脉宽调制比较器PWM_CMP和逻辑控制电路LOGIC。所述误差放大器用来将参考电压Vref和反馈电压Vfb进行误差放大以生成误差放大电压V_EAO。所述脉宽调制比较器PWM_CMP用来将误差放大电压V_EAO与三角波信号RAMP进行比较以生成脉宽调制信号PWM。所述逻辑控制电路用于对脉宽调制信号PWM进行逻辑控制，并用逻辑控制后的脉宽调制信号NPWM去控制所述功率开关MN1的导通和关断，所述逻辑控制包括设置最大占空比和最小占空比等控制逻辑，最大占空比会决定功率开关MN1的最大导通时间，最小占空比会决定功率开关MN1的最小导通时间。

在设置好参考电压Vref和输出反馈电阻R1和R2后，系统环路就会通过误差放大器EA和PWM比较器产生一定占空比(Duty cycle)的脉宽调制信号使输出电压达到设定值：

Vout=Vref·R1+R2R2.]]>

但是在实际使用中，系统启动时会出现浪涌电流和输出电压过冲，因此，软启动电路180被广泛应用在各种DC/DC转换器中。请参照图1所示，所述软启动电路180包括电容Css、对电容Css进行充电的电流源Iref以及选择电路MUX，所述选择电路MUX在启动过程中即启动结束信号SS_finish无效时，选择电容电压Vref_ss作为误差放大器EA的参考电压Vref，由于电容电压Vref_ss是线性增加的，可以帮助引导系统正常启动，在启动结束即启动结束信号SS_finish有效时，选择标准参考电压Vref’作为误差放大器EA的参考电压Vref。