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升压型开关电源的低压启动电路

阅读:0发布:2023-08-01

专利汇可以提供升压型开关电源的低压启动电路专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型公开一种升压型 开关 电源的低压 启动 电路 ,包括依次 串联 连接的 电压 电源、功率管、电感和过流保护电路,以及并联在电压电源和电感之间的 振荡器 电路,振荡器电路分成主振荡电路和辅助振荡电路两部分,主振荡电路包括主振荡器、比较器、带隙基准电路、PWM比较器和开关S1,主振荡器靠电压电源供电,在电压电源升至1.9V以后以一个较稳定的 频率 工作,抬升并维持 输出电压 ,电路频率稳定度高,辅助振荡电路包括辅助振荡器、输入电压和开关S2,辅助振荡器靠输入电压供电,0.8V即能起振,在升至1.9V以前控制功率管的导通与关断,使电压电源逐步抬升,最大限度地降低了工作电压,延长了 电池 的使用寿命。本实用新型利于商业开发。,下面是升压型开关电源的低压启动电路专利的具体信息内容。

1.一种升压型开关电源的低压启动电路,包括依次串联连接的电压电源、功率管、电感和过流保护电路,以及并联在所述电压电源和电感之间的振荡器电路,其特征在于:所述振荡器电路分成主振荡电路和辅助振荡电路两部分,所述主振荡电路包括主振荡器、比较器、带隙基准电路、PWM比较器和开关S1,所述比较器与主振荡器的控制端EN1连接,所述PWM比较器与主振荡器的控制端EN2连接,所述电压电源连接到比较器的负极,所述比较器的正极与所述PWM比较器连接,所述带隙基准电路作为所述PWM比较器的基准电压源,所述开关S1的一端与主振荡器连接,所述开关S1的另一端连接到所述功率管与电感的电路,从而与功率管和电感形成并联连接,通过所述开关S1控制主振荡器的导通和断开,所述辅助振荡电路包括辅助振荡器、输入电压和开关S2,所述辅助振荡器通过输入电压供电,所述开关S2的一端与辅助振荡器连接,所述开关S2的另一端连接所述功率管与电感的电路,从而与功率管和电感形成并联连接,通过所述开关S2控制功率管的导通和断开。
2.根据权利要求1所述的升压型开关电源的低压启动电路,其特征在于:所述主振荡器采用了环形振荡器结构,使该主振荡器在1.9 8V的电源电压区间输出350kHz左右的振荡频~
率。
3.根据权利要求2所述的升压型开关电源的低压启动电路,其特征在于:所述主振荡器内设有过压保护电路。
4.根据权利要求1所述的升压型开关电源的低压启动电路,其特征在于:所述辅助振荡器也采用了环形振荡器结构,使该辅助振荡器的起振电压降至0.8V。

说明书全文

升压型开关电源的低压启动电路

技术领域

[0001] 本实用新型涉及集成电路设计领域,具体涉及一种升压型开关电源的低压启动电路。

背景技术

[0002] 各种便携式电子产品,如照相机、摄像机、手机、笔记本电脑、多媒体播放器等都需要DC-DC变换器等电源管理芯片、这类便携式设备一般使用电池供电,总能量有限,因此,电源芯片需要最大限度地降低工作电压,延长电池的使用寿命。传统DC-DC 的工作电压一般都在1.0V以上。
[0003] DC-DC 升压型开关电源是在低输入电压下工作,利用控制电路导通和关断功率管,在功率管导通时,电感储存能量;当功率管关断时,电感释放能量,对输出电容充电,输出电压升高。当输入电源低至1.0V以下,如果DC-DC芯片的驱动电压取自输入电源,芯片内部电路就不能正常工作, DC-DC便无法启动; 如果DC-DC 芯片的驱动电压取自输出电压, 同样, 芯片根本无法启动及进行任何升压动作,输入电源电压的变化范围较大。实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足,提供一种成本低,电路频率稳定度高,适用于电源电压变化较大的升压型开关电源的低压启动电路。
[0005] 本实用新型的技术方案如下:
[0006] 一种升压型开关电源的低压启动电路,包括依次串联连接的电压电源、功率管、电感和过流保护电路,以及并联在所述电压电源和电感之间的振荡器电路,所述振荡器电路分成主振荡电路和辅助振荡电路两部分,所述主振荡电路包括主振荡器、比较器、带隙基准电路、PWM比较器和开关S1,所述比较器与主振荡器的控制端EN1连接,所述PWM比较器与主振荡器的控制端EN2连接,所述电压电源连接到比较器的负极,所述比较器的正极与所述PWM比较器连接,所述带隙基准电路作为所述PWM比较器的基准电压源,所述开关S1的一端与主振荡器连接,所述开关S1的另一端连接到所述功率管与电感的电路,从而与功率管和电感形成并联连接,通过所述开关S1控制主振荡器的导通和断开,所述辅助振荡电路包括辅助振荡器、输入电压和开关S2,所述辅助振荡器通过输入电压供电,所述开关S2的一端与辅助振荡器连接,所述开关S2的另一端连接所述功率管与电感的电路,从而与功率管和电感形成并联连接,通过所述开关S2控制功率管的导通和断开。
[0007] 进一步地,在上述技术方案中,所述主振荡器采用了环形振荡器结构,使该主振荡器在1.9 8V的电源电压区间输出350kHz左右的振荡频率。~
[0008] 进一步地,在上述技术方案中,所述主振荡器内设有过压保护电路。
[0009] 进一步地,在上述技术方案中,所述辅助振荡器也采用了环形振荡器结构,使该辅助振荡器的起振电压降至0.8V。
[0010] 与现有技术相比,本实用新型的有益效果在于:本实用新型针对传统输入电源电压变化范围较大,在考虑商业成本的情况下,设计了2个振荡器电路:主振荡器和辅助振荡器。主振荡器靠输出电压即电压电源供电, 在电压电源升至1.9V以后以一个较稳定的频率工作,抬升并维持输出电压,电路频率稳定度高。辅助振荡器靠输入电压供电,0.8V即能起振,在升至1.9V以前控制功率管的导通与关断,使电压电源逐步抬升。最大限度地降低了工作电压,延长了电池的使用寿命。附图说明
[0011] 图1为本实用新型实施例所述升压型开关电源的低压启动电路的电路图;
[0012] 图2为本实用新型所述主振荡器的内部电路图;
[0013] 图3为本实用新型所述辅助振荡器的内部电路图。

具体实施方式

[0014] 以下结合附图和具体实施例,对本实用新型进行详细说明。
[0015] 如图1所示,本实用新型提供一种升压型开关电源的低压启动电路,包括依次串联连接的电压电源1、功率管2、电感3和过流保护电路4,以及并联在所述电压电源1和电感3之间的振荡器电路5,本实施例将所述振荡器电路5分成主振荡电路和辅助振荡电路两部分,其中:
[0016] 所述主振荡电路包括主振荡器61、比较器62、带隙基准电路63、PWM比较器64和开关S1,所述比较器62与主振荡器61的控制端EN1连接,所述PWM比较器64与主振荡器61的控制端EN2连接,所述电压电源1连接到比较器62的负极,所述比较器62的正极与所述PWM比较器64连接,所述带隙基准电路63作为所述PWM比较器64的基准电压源,所述开关S1的一端与主振荡器61连接,所述开关S1的另一端连接到所述功率管2与电感3的电路,从而与功率管2和电感3形成并联连接,通过所述开关S1控制主振荡器61的导通和断开。所述主振荡器61靠输出电压即电压电源1供电,在电压电源1升至1.9V 以后以一个较稳定的频率工作,抬升并维持输出电压。
[0017] 所述辅助振荡电路包括辅助振荡器71、输入电压72和开关S2,所述辅助振荡器71通过输入电压72供电,所述开关S2的一端与辅助振荡器71连接,所述开关S2的另一端连接所述功率管2与电感3的电路,从而与功率管2和电感3形成并联连接,通过所述开关S2控制功率管2的导通和断开。辅助振荡器71靠输入电压72供电,0.8V即能起振,在电压电源1升至1.9V以前控制功率管2的导通与关断,使电压电源1逐步抬升。
[0018] 环形振荡器因其结构简单,易于集成,而用于许多集成电路芯片的设计,但其振动频率受电源电压变化的影响较大,本实施例的主振荡器91采用了如图2所示的环形振荡器结构,VC1、VC2分别为过压保护电路,PWM比较器的输出信号,MP10和MP11为带隙基准电路提供的镜像电流,合理的控制镜像电流和电容C1、C2的大小,即能够使主振荡器在在1.9 8V的~电源电压区间输出350kHz左右的振荡频率。
[0019]  所述辅助振荡器71也采用了环形振荡器结构,它利用亚阈值导通的原理, 使得起振电压降至0.8V,但是这个辅助振荡器71在0.8V 1.9V的电源电压区间里频率变化很大,~会在电路启动阶段造成很大的浪涌电流,造成系统的不稳定。如图3所示,M1 M13是低输入~
电压偏置电流电路,这个电路主要功能是在低输入电压下产生一个恒定的纳安级的偏置电流。M8 M13为启动电路,M3、M4都工作在亚阈值区;恒流源I1和I4对电容C1 充放电,该振荡~
器的核心模是两个比较器,M21,M22组成COMP1,该比较器阈值较高,为M22管的导通阈值;
M22、M23、M24、M25、M26、 R2组成COMP2,该比较器阈值较低;SE为辅助振荡器71切换信号,SEB 为SE的反信号。当电压电源低于1.9V时,SE为高电平,M17、M18都截止,不影响R,S 触发器的翻转,辅助振荡器71工作,开关S1 断开,S2 闭合;当电压电源高于1.9V时,SE为低电平,辅助振荡器71关断,开关S1 闭合,S2 断开,M17 、M18都导通,R=1,S= 0,AUXCLK被定为高电平,既减小了功耗,也避免了辅助振荡器71关断之后R,S 端出现不确定状态。
[0020]  其工作原理为:电路启动后,首先辅助振荡器71起振,电压电源1逐渐升高,升高至1.4V时,主振荡器61起振,但此时只有辅助振荡信号通过开关S2 传到功率管2的栅极,当电压电源1升高至1.9V时,辅助振荡器71关掉,主振荡器61信号通过开关S1 传到功率管2的栅极,电压电源1继续升高至设定的输出电压3.3V以后,由反馈电路控制主振荡器61的开启与关断,来维持这一输出电压。
[0021] 以上仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
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