[发明专利]一种适用于电池供压的混合模式升压变换器

说明书

本发明属于集成电路领域与开关电源技术领域，具体涉及一种适用于电池供压的混合模式升压变换器。本发明的混合升压变换器结合开关电容电压变换器以及开关电感电压变换器，通过飞电容降低开关节点的电压摆幅以及电感平均电流，从而减小了功率开关管的开关损耗和电感DCR损耗，并同时增大了控制信号的占空比，实现大于2的电压转换比，适用于便携式设备高频下的应用。

技术领域

本发明属于集成电路领域与开关电源技术领域，具体涉及一种适用于电池供压的混合模式升压变换器。

背景技术

升压变换器作为电源管理模块的重要组成部分，有着越来越广泛的应用。随着科学技术的发展和大量低功耗、高性能便携式应用的产生，对于升压变换器的性能要求也越来越高，尤其是高能量转换效率、高电压转换比(Conversion Rate，CR)的升压变换器成为广泛关注的重点。传统的DC-DC升压变换器(Conventional Boost Converter，CBC)的功率管开关应力较大，故而在开关动作时产生较大的开关损耗，因此难以实现高的能量转换效率。另外，由电感直流电阻(Direct Current Resistance，DCR)引起的导通损耗在CBC中尤其显著，特别是在输出电流较大的情况下，电感的DCR损耗成为DC-DC变换器能量损耗的主要部分，使得CBC的能量转换效率大幅降低。该问题在对功耗要求严格的便携式设备中尤其显著，较大的DCR损耗同时造成了散热困难的问题。

另一方面，在一些需要高的电压转换比的应用中，需要较大的控制信号占空比。但是产生过大的控制信号占空比对于控制信号产生电路来说是个巨大的挑战。由于外围控制电路、驱动电路延时等问题的限制，大的控制信号占空比难以实现，因而限制了电压转换比的进一步提高，同时也限制了CBC在高频下的应用。为了实现在高压差升压以及高频下的应用，需要更高CR的升压变换器，以实现在与CBC相同的电压转换比的情况下降低对控制信号的占空比的要求，从而降低控制电路的复杂程度和设计难度，进而节省芯片的面积成本和人力成本。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种适用于便携式设备、电池供压的混合升压变换器，该变换器能够减小电感的DCR损耗以及功率开关管的开关损耗，提高能量转换效率，并实现大于2的电压转换比。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种适用于电池供压的混合模式升压变换器，包括第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2为、第三NMOS管MN3、飞电容C_F、电感L、第一输出电容C_O、负载电阻R_O、运算放大器、PMOS开关管、PMOS调整管、第一电阻R1、第二电阻R2、第一自举电容C_Boot1、第二自举电容C_Boot2、电压源V_REF、二极管、第一驱动模块DRV1、第二驱动模块DRV2、第三驱动模块DRV3、第一电位平移模块LS1、第二电位平移模块LS2、第三电位平移模块LS3、第一PMOS管MSP1、第二PMOS管MSP2、第一反相器INV1、第二反相器INV2、第三反相器INV3、第四反相器INV4、第五反相器INV5、第六反相器INV6、第七反相器INV7、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一与非门NAND1、第二与非门NAND2、第一延时模块DELAY1、第二延时模块DELAY2、第三延时模块DELAY3和第四延时模块DELAY4；