一種自振蕩DC-DC電路制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種自振蕩DC-DC電路，開關(guān)MOS管M1的源極與直流電源Vin連接，開關(guān)MOS管M1和開關(guān)MOS管M2的漏極均與儲(chǔ)能電感L1的一端連接，開關(guān)MOS管M1和開關(guān)MOS管M2的柵極分別與開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)輸出端連接，開關(guān)MOS管M2的源極與地對(duì)接，儲(chǔ)能電感L1的另一端分別與儲(chǔ)能電容C1的正極和負(fù)載連接，儲(chǔ)能電容C1的負(fù)極與地對(duì)接；三角波生成電路的兩個(gè)輸入端并聯(lián)在儲(chǔ)能電感L1的兩端，三角波生成電路的輸出端與比較電路的源信號(hào)輸入端連接；比較電路的兩個(gè)窗口信號(hào)輸入端與窗口電壓連接，比較電路的輸出端與開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接。本發(fā)明專利技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自振蕩、無放大電路、響應(yīng)快、功率損耗小、電磁干擾低等特點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電子電路領(lǐng)域，特別是涉及一種自振蕩DC-DC電路。
技術(shù)介紹
DC/DC電路是一種開關(guān)電源電路，其利用電容和電感的儲(chǔ)能特性，通過可控開關(guān)(如MOSFET等)進(jìn)行高頻開關(guān)的動(dòng)作，將輸入的電能儲(chǔ)存在電容(感)里，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電能再釋放給負(fù)載，為負(fù)載提供能量。DC/DC電路所輸出的功率或電壓的能力與占空比有關(guān)，占空比為開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間與整個(gè)開關(guān)的周期的比值。如圖1所示，圖1為傳統(tǒng)的降壓型DC-DC電路，該種DC-DC電路一般具有如下幾個(gè)問題：(1)在傳統(tǒng)的DC-DC電路中，通常采用二極管整流，而二極管的正向?qū)▔航递^大，整流過程中發(fā)生大量的損耗。為提高DC-DC的轉(zhuǎn)換效率，降低DC-DC電路的損耗，可根據(jù)同步整流技術(shù)，采用通態(tài)電阻極低的功率MOSFET來取代整流二極管。由于這兩個(gè)開關(guān)MOS管通常采用同一控制信號(hào)，易出現(xiàn)同時(shí)導(dǎo)通的現(xiàn)象，造成大量的功率損耗。(2)在傳統(tǒng)的DC-DC電路中，通常需要采用振蕩器來輸出時(shí)鐘脈沖信號(hào)及其它同頻信號(hào)，這無疑增加了芯片占用的封裝面積，增加了芯片成本，同時(shí)也會(huì)造成一定的功率損耗。(3)傳統(tǒng)的DC-DC電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在電路集成時(shí)，會(huì)占用較大的封裝面積，增加芯片制作成本。(4)傳統(tǒng)的DC-DC電路功耗高、效率低，電磁干擾EMI高，有的還配置有EMI處理模塊。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自振蕩DC-DC電路，自振蕩、無需額外配置振蕩器，無放大電路，功耗小、效率高，電磁干擾EMI低、無需EMI處理模塊，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，封裝面積小，芯片成本低。本專利技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種自振蕩DC-DC電路，它包括開關(guān)驅(qū)動(dòng)器、開關(guān)MOS管M1、開關(guān)MOS管M2、儲(chǔ)能電感L1、儲(chǔ)能電容C1、三角波生成電路和比較電路。所述的開關(guān)MOS管M1的源極與直流電源Vin連接，開關(guān)MOS管M1的漏極和開關(guān)MOS管M2的漏極均與儲(chǔ)能電感L1的輸入端連接，開關(guān)MOS管M1的柵極和開關(guān)MOS管M2的柵極分別與開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的第一輸出端和第二輸出端連接，開關(guān)MOS管M2的源極與地對(duì)接，
儲(chǔ)能電感L1的輸出端分別與儲(chǔ)能電容C1的正極和負(fù)載連接，儲(chǔ)能電容C1的負(fù)極與地對(duì)接。所述的三角波生成電路的第一輸入端和第二輸入端分別與儲(chǔ)能電感L1的輸入端和輸出端連接，三角波生成電路的輸出端與比較電路的源信號(hào)輸入端連接，三角波生成電路用于根據(jù)儲(chǔ)能電感L1兩端的電壓生成三角波信號(hào)VFB_RC。所述的比較電路的兩個(gè)窗口信號(hào)輸入端與窗口電壓連接，比較電路的輸出端與開關(guān)驅(qū)動(dòng)器輸入端連接，比較電路用于將三角波信號(hào)VFB_RC同窗口電壓做比較后，向開關(guān)驅(qū)動(dòng)器輸出開關(guān)信號(hào)。所述的開關(guān)驅(qū)動(dòng)器根據(jù)所述開關(guān)信號(hào)通過非交疊時(shí)鐘生成模塊輸出兩路非交疊時(shí)鐘控制信號(hào)，來分別控制開關(guān)MOS管M1和開關(guān)MOS管M2進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。所述的三角波生成電路包括電阻R1和濾波電容C2，所述電阻R1的一端與儲(chǔ)能電感L1的輸入端連接，電阻R1的另一端分別與濾波電容C2的負(fù)端和比較電路的源信號(hào)輸入端連接，濾波電容C2的正極與儲(chǔ)能電感L1的輸出端連接。所述的窗口電壓包括高閾值基準(zhǔn)電壓WIN_HI和低閾值基準(zhǔn)電壓WIN_LO。所述的比較電路包括第一比較器COMP1、第二比較器COMP2和RS觸發(fā)器，所述第一比較器COMP1的第一輸入端與一個(gè)窗口信號(hào)輸入端連接，第一比較器COMP1的第二輸入端和第二比較器COMP2的第一輸入端均與三角波生成電路的輸出端連接，第一比較器COMP1的輸出端與RS觸發(fā)器的第一輸入端連接，第二比較器COMP2的第二輸入端與另一個(gè)窗口信號(hào)輸入端連接，第二比較器COMP2的輸出端與RS觸發(fā)器的第二輸入端連接，RS觸發(fā)器的第一輸出端與開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接，RS觸發(fā)器的第二輸出端空接。本專利技術(shù)的有益效果是：1)本專利技術(shù)通過三角波生成電路和比較電路進(jìn)行自振蕩處理、無需額外配置振蕩器，功耗小、效率高、響應(yīng)速度快。2)本專利技術(shù)有效降低開關(guān)MOS管和儲(chǔ)能電感所產(chǎn)生的電磁干擾，無需額外配置EMI處理模塊。3)本專利技術(shù)省去了傳統(tǒng)DC-DC電路中的放大電路，沒有放大器，進(jìn)一步降低功率損耗。4)本專利技術(shù)中的開關(guān)驅(qū)動(dòng)器輸出兩路非交疊時(shí)鐘控制信號(hào)，來分別控制開關(guān)MOS管M1和開關(guān)MOS管M2進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，可有效避免開關(guān)MOS管出現(xiàn)同時(shí)導(dǎo)通的現(xiàn)象，避免造成大量的功率損耗。5)本專利技術(shù)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，封裝面積小，芯片成本低，穩(wěn)定性好，并具有一定的可移植性。附圖說明圖1為傳統(tǒng)的降壓型DC-DC電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本專利技術(shù)自振蕩DC-DC電路原理框圖；圖3為本專利技術(shù)自振蕩DC-DC電路原理圖；圖4為本專利技術(shù)自振蕩DC-DC電路瞬態(tài)響應(yīng)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本專利技術(shù)的技術(shù)方案，但本專利技術(shù)的保護(hù)范圍不局限于以下所述。如圖2所示，一種自振蕩DC-DC電路，它包括開關(guān)驅(qū)動(dòng)器、開關(guān)MOS管M1、開關(guān)MOS管M2、儲(chǔ)能電感L1、儲(chǔ)能電容C1、三角波生成電路和比較電路。本專利技術(shù)中，開關(guān)MOS管M1可選用PMOS管，開關(guān)MOS管M2可選用NMOS管。所述的開關(guān)MOS管M1的源極與直流電源Vin連接，開關(guān)MOS管M1的漏極和開關(guān)MOS管M2的漏極均與儲(chǔ)能電感L1的輸入端連接，開關(guān)MOS管M1的柵極和開關(guān)MOS管M2的柵極分別與開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的第一輸出端和第二輸出端連接，開關(guān)MOS管M2的源極與地對(duì)接，儲(chǔ)能電感L1的輸出端分別與儲(chǔ)能電容C1的正極和負(fù)載的電源輸入端連接，儲(chǔ)能電容C1的負(fù)極與地對(duì)接。所述的三角波生成電路的第一輸入端和第二輸入端分別與儲(chǔ)能電感L1的輸入端和輸出端連接，三角波生成電路的輸出端與比較電路的源信號(hào)輸入端連接，三角波生成電路用于根據(jù)儲(chǔ)能電感L1兩端的電壓生成三角波信號(hào)VFB_RC。所述的比較電路的兩個(gè)窗口信號(hào)輸入端與窗口電壓連接，比較電路的輸出端與開關(guān)驅(qū)動(dòng)器輸入端連接，比較電路用于將三角波信號(hào)VFB_RC同窗口電壓做比較后，向開關(guān)驅(qū)動(dòng)器輸出開關(guān)信號(hào)。所述的開關(guān)驅(qū)動(dòng)器根據(jù)所述開關(guān)信號(hào)通過非交疊時(shí)鐘生成模塊輸出兩路非交疊時(shí)鐘控制信號(hào)，來分別控制開關(guān)MOS管M1和開關(guān)MOS管M2進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。開關(guān)MOS管M1和開關(guān)MOS管M2分別根據(jù)各自柵極輸入的時(shí)鐘控制信號(hào)，按照相應(yīng)的頻率做開關(guān)動(dòng)作，從而使得儲(chǔ)能電感L1/儲(chǔ)能電容C1輸出期望電壓。如圖3所示，所述的三角波生成電路包括電阻R1和濾波電容C2，所述電阻R1的一端與儲(chǔ)能電感L1的輸入端連接，電阻R1的另一端分別與濾波電容C2的負(fù)端和比較電路的源信號(hào)輸入端連接，濾波電容C2的正極與儲(chǔ)能電感L1的輸出端連接。儲(chǔ)能電感L1的輸出端與負(fù)載電阻R2連接。所述的比較電路包括窗口電壓比較器和RS觸發(fā)器，所述的窗口電壓比較器也可叫做雙限比較器，它可以檢測(cè)其輸入電壓VFB_RC是否在兩個(gè)給定閾值電壓之間。窗口電壓比較器有兩個(gè)閾值電壓，即高閾值基準(zhǔn)電壓WIN_HI和低閾值基準(zhǔn)電壓WIN_LO。
高閾值基準(zhǔn)電壓WIN_HI和低閾值基準(zhǔn)電壓WIN_LO的壓差和DC-DC電路的輸出電壓Vout的波動(dòng)有關(guān)，即其壓差越小，Vout輸出波動(dòng)越小，此時(shí)忽略儲(chǔ)能電容C1和儲(chǔ)能電感L1大小的限制。所述的窗口電壓比較器包括第一比較器COMP1和第二比較器COMP2，所述的比較電路包括第一比較器COMP1、第二比較器C本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種自振蕩DC?DC電路，其特征在于：它包括開關(guān)驅(qū)動(dòng)器、開關(guān)MOS管M1、開關(guān)MOS管M2、儲(chǔ)能電感L1、儲(chǔ)能電容C1、三角波生成電路和比較電路；所述的開關(guān)MOS管M1的源極與直流電源Vin連接，開關(guān)MOS管M1的漏極、開關(guān)MOS管M2的漏極和三角波生成電路的第一輸入端均與儲(chǔ)能電感L1的一端連接，開關(guān)MOS管M1的柵極和開關(guān)MOS管M2的柵極分別與開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的第一輸出端和第二輸出端連接，開關(guān)MOS管M2的源極與地對(duì)接，儲(chǔ)能電感L1的另一端分別與儲(chǔ)能電容C1的正極、三角波生成電路的第二輸入端和負(fù)載連接，儲(chǔ)能電容C1的負(fù)極與地對(duì)接；所述的三角波生成電路的輸出端與比較電路的源信號(hào)輸入端連接，三角波生成電路用于根據(jù)儲(chǔ)能電感L1兩端的電壓生成三角波信號(hào)VFB_RC；所述的比較電路的兩個(gè)窗口信號(hào)輸入端與窗口電壓連接，比較電路的輸出端與開關(guān)驅(qū)動(dòng)器輸入端連接，比較電路用于將三角波信號(hào)VFB_RC同窗口電壓做比較后，向開關(guān)驅(qū)動(dòng)器輸出開關(guān)信號(hào)；所述的開關(guān)驅(qū)動(dòng)器根據(jù)所述開關(guān)信號(hào)通過非交疊時(shí)鐘生成模塊輸出兩路非交疊時(shí)鐘控制信號(hào)，來分別控制開關(guān)MOS管M1和開關(guān)MOS管M2進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種自振蕩DC-DC電路，其特征在于：它包括開關(guān)驅(qū)動(dòng)器、開關(guān)MOS管M1、開關(guān)MOS管M2、儲(chǔ)能電感L1、儲(chǔ)能電容C1、三角波生成電路和比較電路；所述的開關(guān)MOS管M1的源極與直流電源Vin連接，開關(guān)MOS管M1的漏極、開關(guān)MOS管M2的漏極和三角波生成電路的第一輸入端均與儲(chǔ)能電感L1的一端連接，開關(guān)MOS管M1的柵極和開關(guān)MOS管M2的柵極分別與開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的第一輸出端和第二輸出端連接，開關(guān)MOS管M2的源極與地對(duì)接，儲(chǔ)能電感L1的另一端分別與儲(chǔ)能電容C1的正極、三角波生成電路的第二輸入端和負(fù)載連接，儲(chǔ)能電容C1的負(fù)極與地對(duì)接；所述的三角波生成電路的輸出端與比較電路的源信號(hào)輸入端連接，三角波生成電路用于根據(jù)儲(chǔ)能電感L1兩端的電壓生成三角波信號(hào)VFB_RC；所述的比較電路的兩個(gè)窗口信號(hào)輸入端與窗口電壓連接，比較電路的輸出端與開關(guān)驅(qū)動(dòng)器輸入端連接，比較電路用于將三角波信號(hào)VFB_RC同窗口電壓做比較后，向開關(guān)驅(qū)動(dòng)器輸出開關(guān)信號(hào)；所述的開關(guān)驅(qū)動(dòng)器根據(jù)所述開關(guān)信號(hào)通過非交疊時(shí)鐘生成模塊輸出兩...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葛亮宏，葉飛，何天長(zhǎng)，況波，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：成都銳成芯微科技有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51