[发明专利]一种升压电路

说明书

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，特别涉及一种升压电路。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率(占空比)，维持稳定输出电压的一种电源。它可分为AC/DC和DC/DC两大类，一般由脉冲宽度调制(PWM)或脉冲频率调制(PFM)控制IC和功率半导体器件(一般为MOSFET)构成。如图1为PWM调制方式和PFM调制方式的控制电路图。

其中，模块2000为脉冲宽度调制PWM方式的控制电路图，其特点是固定开关频率，通过改变脉冲宽度来调节占空比。其输出波形为，随着L10幅度的变化，L11的脉冲宽度相应变化，因为L8的三角波周期固定，所以最终L11的开关周期是固定的。该结构的缺点是受功率开关管最小导通时间的限制，对输出电压不能作宽范围调节；另外输出端一般要接预负载，以防止空载时输出电压升高。

模块3000为脉冲频率调制PFM方式的控制电路图。因为3001振荡器的输出时固定脉冲宽度的，所以L13的脉冲宽度是固定的。输出电压L15通过电阻58和电阻59的分压反馈来调节脉冲到达L13的频率，通过改变开关频率来调节占空比。

发明内容

本发明在现有的脉冲宽度调制电路以及脉冲频率调制电路的基础上，提供一种升压电路，开关脉冲周期和频率都随着输入输出电压以及负载情况自动调整，没有环路稳定性问题，效率更高。

本发明提供一种升压电路，包括：

偏置电压模块，所述偏置电压模块具有电压输入节点L1以及电压输出节点IRCAP，所述电压输入节点L1连接到直流电源(1)，所述电压输出节点IRCAP通过第一电容(32)接地；

主升压模块，其由第一功率开关管(10)和串联连接的电感(6)、第一二极管(7)、第二电容(8)构成，所述电感(6)与所述第一二极管(7)之间的节点LX通过第一功率开关管(10)接地，所述电感(6)连接到所述电压输入节点L1，所述第一二极管(7)与所述第二电容(8)之间的节点为电压输出节点VBST，所述电压输出节点VBST通过第二电容(8)接地；

连接在所述电压输出节点IRCAP和所述电压输出节点VBST之间的第二功率开关管(9)，以及连接到第二功率开关管(9)的栅极的用于对所述第二功率开关管(9)进行驱动控制的驱动控制模块，所述电压输出节点IRCAP通过第二功率开关管(9)对所述电压输出节点VBST充电；

电压反馈模块，其包括连接到所述电压输出节点IRCAP的第一支路和连接到所述电压输出节点VBST的第二支路，所述第一支路导通时所述电压输出节点IRCAP输出驱动电压，所述第二支路导通时所述电压输出节点VBST输出驱动电压；

电流反馈模块，其连接到所述第一功率开关管(10)，并配置为获得与所述功率开关管(10)上的电流成比例的电压；

限制环路，其构造为限制第一功率开关管(10)的最小关断时间，所述限制环路由顺次连接的MINSHOT模块、第一与非门(25)、第二与非门(26)、第一或非门(27)、第一至第三反相器(29，30，31)、以及第一功率开关管(10)的栅驱动模块(700)构成，所述栅驱动模块(700)的输出端与所述MINSHOT模块的输入端连接，所述第三反相器(31)的输出端与所述第一与非门(25)的输入端相连接。

优选的，还包括：

前沿消隐模块(400)，其输入端连接至所述第一或非门(27)的输出端；

第三与门(24)，其输入端连接至所述前沿消隐模块(400)的输出端和所述电流反馈模块的输出端，其输出端连接到所述第二与非门(26)。

优选的，还包括：

MAXSHOT模块，其输入端连接到所述第一反相器(29)的输入端，其输出端连接到所述第二与非门(26)的输入端；

第二或非门(28)，其输入端连接到所述第一或非门(27)的输出端和所述电压反馈模块的输出端，其输出端连接到所述第一或非门(27)的输入端，

其中，所述MAXSHOT模块、第二与非门(26)、第一或非门(27)、和第一反相器(29)构成用于限制第一功率开关管(10)的最大导通时间的振荡环路。

具体的，所述第二功率开关管(9)的驱动控制模块包括：

驱动模块，其包括相互串联的第三功率开关管(55)、第一和第二分压电阻(53，54)，以及连接在第二功率开关管(9)的栅极和源极之间的第二二极管(52)；和