綜合布線系統電流反饋的升壓驅動電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于集成電路設計領域，涉及開關電源，特別是一種綜合布線系統電流反饋的升壓驅動電路。
【背景技術】
[0002]隨著電力電子技術的高速發展，電力電子設備與人們的工作、生活的關系日益密切，而電子設備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現了開關電源化，率先完成計算機的電源換代，進入90年代開關電源相繼進入各種電子、電器設備領域，程控交換機、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源，更促進了開關電源技術的迅速發展。
[0003]開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術在不斷地創新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣泛的發展空間。
[0004]傳統的各種開關電源拓撲結構包括至少電感、功率管和整流二極管，隨著這三者連接關系的不同而產生不同的輸出電壓，開關電源的反饋控制無論從理論到實際實現都已有各種成熟的表現形式。
[0005]隨著電子設備集成化便攜化的趨勢，對各種電子器件的空間尺寸提出了越來越嚴格的要求，要求盡可能少的器件數量或盡可能小的器件尺寸，實現設備的小型化。
【實用新型內容】
[0006]為減少器件數量，節約電子設備內部空間，本實用新型公開了一種綜合布線系統電流反饋的升壓驅動電路。
[0007]本實用新型所述綜合布線系統電流反饋的升壓驅動電路，其特征在于，包括依次連接的輸入端、電感、功率管對；所述功率管對和地之間連接有串聯的負載和電流檢測電阻，所述負載和功率管的公共端作為反饋電壓采樣端，所述反饋電壓采樣端和功率管的控制端之間連接有反饋控制環路；所述功率管對由并聯的功率PMOS管和功率NMOS管組成；
[0008]所述反饋控制環路由采樣電路、誤差放大器、PWM比較器、三角波發生器、邏輯驅動電路、基準電壓和電平位移電路組成；
[0009]所述采樣電路輸入端連接反饋電壓采樣端，所述誤差放大器的兩個輸入端分別連接基準電壓和采樣電路輸出端，PWM比較器的兩個輸入端分別連接三角波發生器和誤差放大器的輸出端，PWM比較器的輸出端連接邏輯驅動電路，邏輯驅動電路輸出端連接電平位移電路，電平位移電路輸出端連接功率管控制端；
[0010]所述電平位移電路為高電平位移電路，輸出信號的正電源端與電感和功率管的公共端連接；
[0011]還包括連接在反饋電壓采樣端和地之間的儲能電容。
[0012]具體的，所述基準電壓為帶隙基準電壓。
[0013]具體的，所述采樣電路為連接在反饋電壓采樣端和地之間的分壓電阻串，采樣電路輸出端為分壓節點。
[0014]具體的，所述誤差放大器和地之間還連接有補償電容。
[0015]采用本實用新型所述的綜合布線系統電流反饋的升壓驅動電路，通過取消傳統BOOST架構中的整流二極管，將負載直接加在功率管源級，并實現了負載電壓的檢測和反饋控制，可以驅動高壓負載，采用電流反饋控制進一步提高了環路響應速度。
【附圖說明】
[0016]圖1示出本實用新型的一種【具體實施方式】結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0018]本實用新型所述綜合布線系統電流反饋的升壓驅動電路，包括依次連接的輸入端、電感、功率管對；所述功率管對和地之間連接有串聯的負載和電流檢測電阻，所述負載和功率管的公共端作為反饋電壓采樣端，所述反饋電壓采樣端和功率管的控制端之間連接有反饋控制環路；所述功率管對由并聯的功率PMOS管和功率NMOS管組成；
[0019]所述反饋控制環路由采樣電路、誤差放大器、PWM比較器、三角波發生器、邏輯驅動電路、基準電壓和電平位移電路組成；
[0020]所述采樣電路輸入端連接反饋電壓采樣端，所述誤差放大器的兩個輸入端分別連接基準電壓和采樣電路輸出端，PWM比較器的兩個輸入端分別連接三角波發生器和誤差放大器的輸出端，PWM比較器的輸出端連接邏輯驅動電路，邏輯驅動電路輸出端連接電平位移電路，電平位移電路輸出端連接功率管控制端；
[0021]所述電平位移電路為高電平位移電路，輸出信號的正電源端與電感和功率管的公共端連接；
[0022]還包括連接在反饋電壓采樣端和地之間的儲能電容。
[0023]本實用新型將反饋控制環路的反饋電壓采樣端設置在功率管源級，當該點電壓峰值的采樣值大于誤差放大器連接的基準電壓值VREF時，誤差放大器輸出電壓控制PWM比較器輸出的方波信號占空比降低，從而使功率管打開時間減少，降低功率管漏極峰值電壓。當該點電壓峰值的采樣值小于誤差放大器連接的基準電壓值時，則誤差放大器輸出電壓控制PWM比較器輸出的方波信號占空比增大，提高功率管漏極峰值電壓。
[0024]本實用新型進一步引入了電流控制環路，電流檢測電阻RCS與負載串聯，電流比較器的兩個輸入端檢測電流檢測電阻兩端的壓降，當有電流流過時，產生壓降，電流越大，壓降值越大，由于功率管的周期性開關，電流比較器輸出的是周期性的近似三角波波形，電流越大，三角波的峰值和上升斜率越大，PWM比較器輸出信號的占空比越小，從而調節功率管導通時間減少，電流值降低，實現電流反饋控制，提高了控制環路的響應速度。
[0025]由于本實用新型中將負載直接接在功率管源級，功率管源級電壓較高，因此在柵極必須使用高于源級的電壓驅動，最佳電壓是功率管的漏極電壓，即電感和功率管的公共端SW，電平位移電路的作用是將輸入信號較低的正電源電壓提升至功率管漏極電壓，例如對于一個典型實施方式，控制環路使用5V電壓，但在功率管漏極，可能得到25V電壓，電平位移電路將邏輯驅動電路輸出的邏輯信號高電平電壓從5V轉化為25V電壓。電平位移電路是成熟的現有技術，采用成對的CMOS管實現，通常包括2個P管和2個N管。
[0026]儲能電容COUT所起的作用是對輸出端進行積分儲能，使輸出端VOUT可以得到一個較穩定的直流電壓值，用于驅動直流負載，例如發光二極管等。
[0027]電感L的作用與傳統開關電源中的電感類似，起到儲能作用，在功率管開啟電流增大時，將電流能量轉化為磁場能量儲存，在功率管關閉時釋放產生高壓。具體工作過程為:當功率NMOS管MNl開啟時，功率PMOS管MPl關閉，電感儲能，當功率NMOS管關閉時，功率PMOS管開啟，電感向儲能電容放電，提供儲能電容COUT所需要的高壓。
[0028]所述采樣電路可以為連接在反饋電壓采樣端和地之間的分壓電阻串，例如由Rl和R2兩個分壓電阻組成，采樣電路輸出端為分壓節點。該方式可以將采樣端電壓成比例降低到誤差放大器可檢測范圍內。
[0029]由于本實用新型中取消了原有開關電源拓撲中的二極管，采用功率管對代替，功率管對及控制環路全部集成在芯片內部，減少了外圍元件，并能實現升壓功能。
[0030]具體的，所述基準電壓為帶隙基準電壓。所述功率管可以為MOS管或三極管。
[0031]優選的，所述誤差放大器的輸出端和地之間連接有補償電容C2，可以為控制環路提供一個主極點，增強環路控制的穩定性。
[0032]前文所述的為本實用新型的各個優選實施例，各個優選實施例中的優選實施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優選實施方式為前提，各個優選實施方式都可以任意疊加組合使用，所述實施例以及實施例中的具體參數僅是為了清楚表述實用新型人的實用新型驗證過程，并非用以限制本實用新型的專利保護范圍，本實用新型的專利保護范圍仍然以其權利要求書為準，凡是運用本實用新型的說明書及附圖內容所作的等同結構變化，同理均應包含在本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1.綜合布線系統電流反饋的升壓驅動電路，其特征在于，包括依次連接的輸入端、電感、功率管對；所述功率管對和地之間連接有串聯的負載和電流檢測電阻，所述負載和功率管的公共端作為反饋電壓采樣端，所述反饋電壓采樣端和功率管的控制端之間連接有反饋控制環路；所述功率管對由并聯的功率PMOS管和功率NMOS管組成； 所述反饋控制環路由采樣電路、誤差放大器、PWM比較器、三角波發生器、邏輯驅動電路、基準電壓和電平位移電路組成； 所述采樣電路輸入端連接反饋電壓采樣端，所述誤差放大器的兩個輸入端分別連接基準電壓和采樣電路輸出端，PWM比較器的兩個輸入端分別連接三角波發生器和誤差放大器的輸出端，PWM比較器的輸出端連接邏輯驅動電路，邏輯驅動電路輸出端連接電平位移電路，電平位移電路輸出端連接功率管控制端； 所述電平位移電路為高電平位移電路，輸出信號的正電源端與電感和功率管的公共端連接； 還包括連接在反饋電壓采樣端和地之間的儲能電容。
2.如權利要求1所述的綜合布線系統電流反饋的升壓驅動電路，其特征在于，所述基準電壓為帶隙基準電壓。
3.如權利要求1所述的綜合布線系統電流反饋的升壓驅動電路，其特征在于，所述采樣電路為連接在反饋電壓采樣端和地之間的分壓電阻串，采樣電路輸出端為分壓節點。
4.如權利要求1所述的綜合布線系統電流反饋的升壓驅動電路，其特征在于，所述誤差放大器和地之間還連接有補償電容。
【專利摘要】綜合布線系統電流反饋的升壓驅動電路，包括依次連接的輸入端、電感、功率管；所述功率NMOS管和地之間連接有負載，所述負載和功率管的公共端作為反饋電壓采樣端，所述反饋電壓采樣端和功率管的控制端之間連接有反饋控制環路；所述反饋控制環路由采樣電路、誤差放大器、PWM比較器、電流比較器、邏輯驅動電路、基準電壓和電平位移電路組成；所述電平位移電路為高電平位移電路，輸出信號的正電源端與電感和功率管的公共端連接；還包括連接在反饋電壓采樣端和地之間的儲能電容。采用本實用新型所述的綜合布線系統電流反饋的升壓驅動電路，將負載直接加在功率管源級，并實現了負載電壓的檢測和反饋控制，可以驅動高壓負載，采用電流反饋控制進一步提高了環路響應速度。
【IPC分類】H02M3-155
【公開號】CN204559392
【申請號】CN201520178394
【發明人】彭小川
【申請人】綿陽豪邁電子科技有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月27日