[发明专利]一种用于DC-DC变换器的超低电压自启动控制电路

说明书

本发明公开了一种用于DC‑DC变换器的超低电压自启动控制电路，包括第一信号输入端、第二信号输入端、自启动电路、模式控制电路、基准电路、PFM控制环路及主功率开关，其中，第一信号输入端与自启动电路的输入端及主功率开关的一端相连接，主功率开关的另一端与PFM控制环路的输入端相连接，PFM控制环路的输出端与主功率开关的控制端相连接，自启动电路与模式控制电路相连接，模式控制电路的输出端与PFM控制环路的控制端相连接，自启动电路的输出端与PFM控制环路的输入端及基准电路相连接，该控制电路能够实现稳定输出，且成本较低。

技术领域

本发明属于电源管理技术领域，涉及一种用于DC-DC变换器的超低电压自启动控制电路。

背景技术

在能量收集系统中，DC-DC变换器经常被用于为后级负载提供稳定的供电电压。然而，由于MOS晶体管阈值电压的限制，当输入电压低于MOS晶体管的阈值电压时，DC-DC变换器很难实现自启动功能。特别是当DC-DC变换器的输入范围较宽时，自启动电路必须使用高耐压值的MOS晶体管，其阈值电压会进一步上升，给自启动电路的实现带来更多的困难。

近年来针对DC-DC变换器自启动电路主要有两种实现方式：

1)采用外部预充电储能电容和辅助升压电路，在启动之前先通过外部电容器储能，启动阶段通过辅助升压电路给部分的控制电路供电，完成系统的自启动。然而，这种方式需要额外的外部储能器件，且控制电路只能实现近阈值启动，成本较高。

2)采用特殊工艺的MOS晶体管来简化启动过程，比如在自启动电路中使用低阈值或零阈值的MOS晶体管，以此降低最低启动电压。但这会带来CMOS工艺的兼容性问题，增加成本。同时，这种结构只适用于低输入电压的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于DC-DC变换器的超低电压自启动控制电路，该控制电路能够实现稳定输出，且成本较低。

为达到上述目的，本发明所述的用于DC-DC变换器的超低电压自启动控制电路包括第一信号输入端、第二信号输入端、自启动电路、模式控制电路、基准电路、PFM控制环路及主功率开关，其中，第一信号输入端与自启动电路的输入端及主功率开关的一端相连接，主功率开关的另一端与PFM控制环路的输入端相连接，PFM控制环路的输出端与主功率开关的控制端相连接，自启动电路与模式控制电相连接，模式控制电路的输出端与PFM控制环路的控制端相连接，自启动电路的输出端与PFM控制环路的输入端及基准电路相连接。

所述自启动电路包括低压环形振荡器、多相驱动电荷泵、自适应供电电压选择电路，其中，模式控制电路与电压环形振荡器相连接，第一信号输入端与低压环形振荡器的输入端及自适应供电电压选择电路相连接，低压环形振荡器的输出端与多相驱动电荷泵的输入端相连接，多相驱动电荷泵的输出端与自适应供电电源选择电路的输入端相连接，自适应供电电源选择电路的输出端与基础电路、模式控制电路及PFM控制环路相连接。

所述低压环形振荡器包括或非门及若干第一反相器，其中，第一信号输入端与或非门的电源接口及各第一反相器的电源接口相连接，或非门与各第一反相器依次串联连接，且最后一个第一反相器的输入端与或非门的第一输入端相连接，模式控制电路的输出端与或非门的第二输入端相连接，最后一个第一反相器的输出端与多相驱动电荷泵的输入端相连接。

所述多相驱动电荷泵包括N个相位，其中，各相位均由五级交叉耦合电荷泵并联而成。

所述自适应供电电压选择电路包括第二反相器、第一PMOS管、第一二极管、第一迟滞比较器、第二PMOS管、第二二极管、第二反相器、第二二极管、第三二极管、低压差线性稳压器、多路选择器及第二迟滞比较器；