[发明专利]四开关管升降压变换器自适应电荷泵控制电路及控制方法

权利要求书

1.一种四开关管升降压变换器自适应电荷泵控制电路，包括P沟道增强型MOS管MP1-MP13，N沟道增强型MOS管MN1-MN12，分压电阻R1-R4，反相器I1-I2，其特征在于：

所述四开关管升降压变换器自适应电荷泵控制电路，还包括VCC端口、SWBAT端口、BTBAT端口、电荷泵电路模块和固定偏置电流模块，所述VCC端口与电源输入端连接，所述SWBAT端口与开关管上管子连接；

所述P沟道增强型高压MOS管MP1源极端连接BTAT端，栅极漏极接外部固定电路模块和P沟道增强型高压MOS管MP2的栅极；所述P沟道增强型高压MOS管MP3源极端连接MP1的漏极，栅极漏极接外部固定电路模块和P沟道增强型高压MOS管MP4的栅极；所述电阻R1一端与MP3漏极端相连，另外一端与SWBAT端相连；所述P沟道增强型高压MOS管MP12、MP13还有电阻R4串联，其中M12源极端与M13的漏极端相连，电阻R1和P沟道增强型高压MOS管MP1，MP2，MP3和MP4共同组成电流镜电路，把BTAT端与SWBAT的压差镜像到电流镜右端，所述电阻R4和P沟道增强型高压MOS管MP12和MP13将电流镜电流导通到地。

所述P沟道增强型MOS管MP5源极连接所述电源VCC端，P沟道增强型MOS管MP5的栅极漏极连接P沟道增强型MOS管MP6的栅极，它的源极连接电源VCC端，共同构成一个电流镜电路模块，P沟道增强型MOS管MP7连接P沟道增强型MOS管MP6的漏极，以电流镜的输出作为MP7的栅极电压；

所述P沟道增强型MOS管MP9源极连接所述电源VCC端，P沟道增强型MOS管MP9的栅极漏极连接P沟道增强型MOS管MP10的栅极，它们共同构成一个电流镜电路模块，P沟道增强型MOS管MP11的源极连接P沟道增强型MOS管MP10的漏极，P沟道增强型MOS管MP8的栅极连接反相器I2的输出端，源极连接电源端VCC，漏极连接电阻R3的上端；

所述N沟道增强型MOS管MN1的栅极与P沟道增强型MOS管MP4的漏极相连，N沟道增强型MOS管MN1的漏极与P沟道增强型MOS管MP5的漏极相连，N沟道增强型MOS管MN2的栅极与P沟道增强型MOS管MP6的漏极相连,N沟道增强型MOS管MN2的栅极与电阻R3的下端相连，N沟道增强型MOS管MN2的源极与N沟道增强型MOS管MN1的源极相连；

所述N沟道增强型MOS管MN3的漏极连接固定偏置电流模块，N沟道增强型MOS管MN3的漏极与栅极相连，N沟道增强型MOS管MN7漏极与N沟道增强型MOS管MN3的源极相连，N沟道增强型MOS管MN7的栅极与N沟道增强型MOS管MN3的栅极相连，N沟道增强型MOS管MN4的栅极、N沟道增强型MOS管MN5的栅极、N沟道增强型MOS管MN6的栅极、N沟道增强型MOS管MN7的栅极、N沟道增强型MOS管MN8的栅极、N沟道增强型MOS管MN9的栅极还有N沟道增强型MOS管MN10的栅极都与N沟道增强型MOS管MN3的栅极相连；其中N沟道增强型MOS管MN4的源极与N沟道增强型MOS管MN8的漏极相连，N沟道增强型MOS管MN5的源极与N沟道增强型MOS管MN9的漏极相连，N沟道增强型MOS管MN6的源极与N沟道增强型MOS管MN10的漏极相连，N沟道增强型MOS管MN3、N沟道增强型MOS管MN7和N沟道增强型MOS管MN4、N沟道增强型MOS管MN8共同组成一组电流镜模块电路，N沟道增强型MOS管MN3、N沟道增强型MOS管MN7和N沟道增强型MOS管MN5、N沟道增强型MOS管MN9共同组成一组电流镜模块电路，N沟道增强型MOS管MN3、N沟道增强型MOS管MN7和N沟道增强型MOS管MN6、N沟道增强型MOS管MN10共同组成一组电流镜模块电路；N沟道增强型MOS管MN5的漏极与N沟道增强型MOS管MN1的源极相连，N沟道增强型MOS管MN6的漏极与P沟道增强型MOS管MP7的漏极相连，N沟道增强型MOS管MN6的漏极与电阻R2的下端相连；

所述N沟道增强型MOS管MN11的栅极与N沟道增强型MOS管MN3的栅极相连，它的漏极与P沟道增强型MOS管MP9的漏极相连，N沟道增强型MOS管MN3、N沟道增强型MOS管MN7和N沟道增强型MOS管MN11组成一组电流镜电路，N沟道增强型MOS管MN11的漏极接P沟道增强型MOS管MP9的栅极与漏极，为P沟道增强型MOS管MP9、MP10组成的电流镜提供偏置电流；

所述N沟道增强型MOS管MN12的栅极与P沟道增强型MOS管MP11的栅极相连，N沟道增强型MOS管MN12的漏极与P沟道增强型MOS管MP11的漏极相连，组成一个反相器结构；

所述电阻R4的上端与P沟道增强型高压MOS管MP13的漏极相连，电阻R2与电阻R3串联，电阻R2的上端接电源端VCC，R3的下端与N沟道增强型MOS管MN2的栅极还有N沟道增强型MOS管MN6的漏极相连，电阻R4的上端与N沟道增强型高压MOS管的漏极相连，电阻R4的下端与地相连；

所述反相器I1的输入端与输出端口VOUT相连，反相器I1的输出端与P沟道增强型MOS管MP8的栅极相连，反相器I2的输出端与输出端口VOUT，输入端口与P沟道增强型MOS管MP11的漏极相连。

所述固定偏置电流模块连接N沟道增强型MOS管MN3的漏极栅极和N沟道增强型MOS管MN7的栅极，提供外部固定的电流偏置。

2.一种利用权利要求1所述四开关管升降压变换器自适应电荷泵控制电路的控制方法，其特征在于包括下述步骤：

BTAT为电源VCC经过一个二极管后产生的电压，当电源VCC供电时，所述P沟道增强型高压MOS管MP1、P沟道增强型高压MOS管MP2、P沟道增强型高压MOS管MP3和P沟道增强型高压MOS管MP4组成电流镜，将BTAT与SWBAT端的电压差镜像到N沟道增强型高压MOS管MN3的栅极，P沟道增强型高压MOS管MP12、MP13和电阻R4为P沟道增强型高压MOS管MP4的漏极提供一个下拉电流；MN3的漏极与源极接固定偏置电流模块，为整体电路提供偏置电流；P沟道增强型MOS管MP5、MP6和MP7还有N沟道增强型MOS管MN1、MN2、MN4、MN5、MN8和MN9共同组成了一个两级放大器，N沟道增强型MOS管MN1、MN2和P沟道增强型MOS管MP1、MP2共同构成一个差分放大器，而P沟道增强型MOS管MP7和N沟道增强型MOS管MN5、MN9组成一个共源共栅放大器，N沟道增强型MOS管MN1的栅极电压等效为BTAT端与SWAT端的电压差，N沟道增强型MOS管MN2的栅极接MN6的漏端，MN2的栅极电压为电源电压VCC经过电阻R2、R3的压降，当N沟道增强型MOS管MN1的栅极电压即BTAT端电压与SWBAT端电压差值小于N沟道增强型MOS管MN2的栅极电压时，开关管的栅极电压正常工作，开关管的栅极电压正常时两级放大器的输出为低，经过N沟道增强型MOS管MP11与P沟道增强型MOS管MN12组成的反相器与反相器I2后，输出逻辑为0，即低电平，此时电荷泵电路模块使能端关断，不工作；当N沟道增强型MOS管MN1的栅极电压即BTAT端电压与SWBAT端电压差值大于等于N沟道增强型MOS管MN2的栅极电压时，开关管的栅极电压不正常工作，常两级放大器的输出为高，经过N沟道增强型MOS管MP11与P沟道增强型MOS管MN12组成的反相器与反相器I2后，输出逻辑为1，即高电平，此时电荷泵电路模块使能端打开，电荷泵电路模块开始工作，给开关管栅极电压充电，抬高开关管栅极电压，N沟道增强型MOS管MN1的栅极电压即BTAT端电压与SWBAT端电压差值小于或等于N沟道增强型MOS管MN2的栅极电压，此时电荷泵控制电路输出为低，控制电荷泵电路模块不工作；

反相器I2与P沟道增强型MOS管MP8、电阻R2组一个迟滞结构，当BTAT端与SWBAT端的电压差从高到低变化时，反相器I2输出为低电平，P沟道增强型MOS管MP8打开，电流不从电阻R1流过，此时BTAT端与SWBAT端的电压差比在BTAT端与SWBAT端的电压差从低到高变化时高出0.2V时，整个电路的输出逻辑才能变化。