[发明专利]一种DC-DC升压转换器启动浪涌电流保护电路

说明书

本发明涉及一种DC‑DC升压转换器启动浪涌电流保护电路，包括压差采样放大模块、误差放大器、开关网络和比较器；压差采样放大模块的两个输入端分别与SW和输出电压VOUT相接，输出VS与误差放大器的同相输入端相接；误差放大器的反相输入端连接固定基准电平VR，输出Co连接开关网络；开关网络的输入分别为误差放大器的输出Co、比较器的输出信号QS、XQS和脉冲控制信号DH，输出信号PH连接从开关管MP的栅极；比较器的同相输入端连接输出电压VOUT，反相输入端连接输入电压VIN，输出QS和XQS连接开关网络的输入端。控制DC‑DC升压转换器在输入电压上电后的启动过程中，限制输入端浪涌电流，实现输入电流和输出电压在DC‑DC升压转换器启动阶段的平稳变化，提高可靠性。

技术领域

本发明属于电源管理技术领域，涉及模拟集成电路，特别是一种应用于DC-DC升压转换器的启动浪涌电流保护电路。

背景技术

升压转换器在启动过程中，输出电压从零开始上升，输出电压在启动过程的初期会低于输入电压，NMOS功率管处于最大占空比开关工作，导通时间较长，因此NMOS功率管的电流同时也是电感电流上升速度非常快且无法控制，形成浪涌冲击电流，NMOS功率管会因为过大的电流而损坏。并且因为启动初期，输出电压非常低，输入电压和输出电压压差较大，当同步的PMOS功率管导通时，会形成电感、PMOS功率管、输出电容以及负载电阻形成一个谐振回路。升压转换器启动时，输入电压从零迅速上升，此时电感两端的电压发生突变，电感中的电流迅速上升，形成浪涌冲击电流。因此NMOS功率管和PMOS功率管在启动阶段的浪涌电流共同在输入端形成了强大的浪涌冲击电流。前级给DC-DC供电的设备会因此浪涌电流而损坏。因此DC-DC升压转换器启动时的浪涌电流必须得到有效的控制，才能保证启动电流和输出电压的平稳变化。

图1是现有的DC-DC升压转换器启动浪涌电流保护电路。输入电压V_IN经过电感L与NMOS功率管MN和PMOS功率管MP相连，功率管MP的漏级作为DC-DC升压转换器的输出端连接输出电容C和负载电阻R，这是一个典型的升压DC-DC的功率级的输出结构。在DC-DC启动阶段，NMOS栅极NH连接地，关闭NMOS管。PMOS功率管与P1组成电流镜，P1的电流由偏置电流源IR设定，因为P1和MP的镜像比为1：N。因此启动阶段流过PMOS的电流I_L为N*I_R。当输出电压上升到等于输入电压时，此浪涌电流限制电路停止工作，MP和MN由DC-DC控制进行开关动作。现有浪涌电流限制技术的缺点是启动阶段随着输出电压的不断升高，输入电流会随着其PMOS功率管MP的漏源电压差会逐渐减小而降低，会导致较大的负载无法启动，并会使得DC-DC升压变换器启动时间延迟。并且浪涌电流的控制方式是采用开环的方法，并且电流镜比例N很大，使得浪涌电流控制精度较差。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种DC-DC升压转换器启动浪涌电流保护电路，控制DC-DC升压转换器在输入电压上电后的启动过程中，限制输入端浪涌电流，实现输入电流和输出电压在DC-DC升压转换器启动阶段的平稳变化，提高可靠性。

技术方案

一种DC-DC升压转换器启动浪涌电流保护电路，其特征在于包括压差采样放大模块、误差放大器、开关网络和比较器；压差采样放大模块的两个输入端分别与SW和输出电压V_OUT相接，输出V_S与误差放大器的同相输入端相接；误差放大器的反相输入端连接固定基准电平V_R，输出Co连接开关网络；开关网络的输入分别为误差放大器的输出Co、比较器的输出信号QS、XQS和脉冲控制信号DH，输出信号PH连接从开关管MP的栅极；比较器的同相输入端连接输出电压V_OUT，反相输入端连接输入电压V_IN，输出QS和XQS连接开关网络的输入端。