[发明专利]一种DC-DC BOOST自充电电路

说明书

本发明提供了一种DC‑DC BOOST自充电电路，在输压，低压输入或者输入慢上电时，在高侧功率管打开之前为BOOST电容进行充电，确保BOOST有足够的电压能力在LOGIC电路发出打开高侧功率管的逻辑信号时，可以正常打开高侧功率管；DC‑DC处在轻载或者空载状态时，芯片的主要功率损耗为功率管的开关损耗，本发明在轻载或者空载模式时，芯片内部将进入轻载高效模式，高侧和低侧功率管将不会在每个周期都导通，大大减小了开关损耗，从而有效提升了芯片在轻载或者空载时的效率。

技术领域

本发明涉及电源管理领域，尤其是一种自充电电路。

背景技术

直流转直流转换芯片(DC-DC converter chip)具有高集成、高驱动、高效率等优点，DC-DC转换器芯片是电源管理芯片中一个非常重要的功能模块，随着便携式电子产品的广泛应用，对DC-DC的性能也提出了更高的要求：更高集成度、更高效、更好的瞬态响应等等。

DC-DC转换器芯片按照输入电压可以分为低压、中高压、高压DC-DC，在非低压的DC-DC中，功率管通常采用双N管的设计方法，即高侧和低侧功率管均采用N型MOSFET。在高侧MOSFET导通时，理想情况下其源端电压接近输入电源电压，因此，高侧MOSFET的栅极电压必须大于电源电压才可以使其导通，且为了更快的导通速度和更高的效率，MOSFET栅极与源极的电压应该设计的足够大，在中高压的应用中，一般将MOSFET的栅源电压设计为5V左右或者更高。但在输出高压且输出空载的条件下，即输出电压为5V或者更高时，DC-DC芯片将可能存在输出无法建立的现象，即输出电压最终无法达到设定值。

经研究发现，BOOST电压是由DC-DC内部一个固定的电压通过二极管给连接至BOOST和SW之间的电容充电，而导致以上现象的主要原因是在输入慢上电或者低压输入时，由于在启动阶段，输入和输出电压非常接近，导致BOOST电压无法充电，因此，DC-DC高侧MOSFET的栅源电压太低，无法开启上管，因此，输出能量无法补充，空载时，输出将维持在某个固定但小于正常设定值的状态。

为此研究者设计了BOOST自充电电路，即在DC-DC开关变换器的每个开关周期，强制将DC-DC变换器的低侧MOSFET以固定占空比导通，在低侧MOSFET导通时，SW的电压为零电压，BOOST电压小于内部电源电压，在该段时间内内部电源将通过二极管对BOOST电容进行充电。该方法可以很好的解决低压输入或者慢上电时输出无法启动的问题，但由于在每个周期低侧MOSFET都会按照固定的占空比导通，因此在空载或者轻载时，DC-DC的效率极差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，同时解决低压输入、慢上电时输出无法启动及空载轻载效率差的问题，本发明提供了一种DC-DC BOOST自充电电路。该电路可以在输出高压，输入低压或者输入慢上电时为BOOST进行及时充电，且该电路在轻载或者空载时不会每个周期强制打开下管，因此不会在每个周期都存在能量损失，大大提升了DC-DC在空载或者轻载时的效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种DC-DC BOOST自充电电路，包括采样电阻Rs，高侧N型功率管N_H，低侧N型功率管N_L和Nc，内部电源和基准电路，BOOST充电二极管D1，误差放大器EA，电流采样电路，波形发生器，PWM调制比较器电路，RS锁存器电路，数字逻辑运算电路，电平转换电路，N_H管驱动电路，N_L管驱动电路，Nc管驱动电路；

所述采样电阻Rs的一端连接至输入V_IN，采样电阻Rs的另外一端连接至N_H管的漏端CSN，Rs通过采样流过N_H管的电流，将电流转化为采样电压；