一种高效率DC-DC型升压转换器制造技术

本发明专利技术涉及一种高效率DC‑DC型升压转换器，其特征在于：包括ARC模块、控制电路模块、带隙基准模块、误差放大器EA、PWM比较器和振荡器OSC；采用固定频率、峰值电流模式的控制方式，设计了短路保护电路，对内部关键模块进行设计，如带隙基准模块、PWM比较器、振荡器等，并在误差放大器的输出端对电路进行了内部补偿。上述技术方案中提供的一种高效率DC‑DC型升压转换器，其效率高、频率固定、体积小，并且具备自动轻载模式，可提高轻载时效率，延长电池寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种高效率DC-DC型升压转换器
本专利技术涉及开关电源设计领域，具体涉及一种高效率DC-DC型升压转换器。
技术介绍
随着科技革命的发展，电力电子技术进入了一个飞速发展的时期。电源管理作为电力电子产业的源头，也随之进入了一个快速发展的阶段。目前，电源管理芯片的应用范围已经深入到导航、移动通信和消费电子等诸多领域。随着全球能源危机出现，电能消耗巨大且能源使用效率不高成为人类共同面临的问题，所以为了提升电源系统的转换效率，开关电源应运而生。开关电源是利用电感和电容这些无源元件，通过调节对无源元件充电和放电的时间比例来维持输出电压稳定的一种电源。开关电源一般由脉冲宽度调制控制和功率管组成，通过输出端的反馈信号产生相应的逻辑控制信号，即占空比信号去调节功率管的导通与关断。这种转换方式，由于采用的是无源元件，所以理论上转换器本身是不消耗能量的，效率可以达到很高。随着通信设备以及便携式设备的日趋小型化，我们总是希望产品的待机时间和工作时间更长，以减少我们经常充电带来的不便和困扰，而更高的电源效率显然能帮助我们实现这个愿望，所以提高开关电源的效率、提升开关电源的功率密度成为我们必须面临的问题。提高效率主要是减少开关电源工作时的各种损耗，提高电源利用率。电源芯片的损耗主要是开关管的导通损耗、交叠损耗和栅极驱动损耗、整流二极管导通损耗等，所以要用更优的电路和更好的器件去减少电路的损耗，需要采用同步整流技术、PWM/PSM混合调制模式等。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种具备自动轻载模式，可提高轻载时效率，体积小、高效率的DC-DC型升压转换器。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种高效率DC-DC型升压转换器，包括ARC模块、控制电路模块、带隙基准模块、误差放大器EA、PWM比较器和振荡器OSC；输入电压Vin分别连接ARC模块和启动模块的输入端，启动模块的输出端连接控制电路模块，控制电路模块还连接TSD显示模块；基准参考电压Vref连接误差放大器EA的正极输入端，输出电压反馈信号FB连接误差放大器EA的负极输入端，误差放大器EA的输出端分别连接PWM比较器的负极输入端和负载R的一端，负载R的另一端连接电容C的一端，电容C的另一端接地；振荡器OSC分别连接RAMP模块和控制电路模块，异或门XOR的两输入端分别连接RAMP模块的输出端和电流检测模块的一输出端，异或门XOR的输出端连接PWM比较器的正极输入端，PWM比较器的输出端连接控制电路模块，控制电路模块输出端连接电流检测模块的输入端，电流检测模块的另一输出端与ARC模块的输出端相连接且两者之间的接点分别连接P型二极管MP的源极、开关SW以及N型二极管MN的漏极，外部使能信号端EN连接带隙基准模块；控制电路模块的两输出端分别连接P型二极管MP和N型二极管MN的栅极，P型二极管MP的漏极作为电压输出端Vout，N型二极管MN的源极接地信号GND。上述技术方案中提供的一种高效率DC-DC型升压转换器，其效率高、频率固定、体积小，并且具备自动轻载模式，可提高轻载时效率，延长电池寿命。附图说明图1为本专利技术的整体结构图；图2为带隙基准模块电路图；图3为误差放大器EA电路图；图4为振荡器OSC电路图；图5为PWM比较器电路图；图6为采样电路电路图；图7为PWM/PSM轻重载切换时的电路波形图；图8为负载调整率结果图。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本专利技术的一种或几种具体的实施方式，并不对本专利技术具体请求的保护范围进行严格限定。本专利技术提供的高效率DC-DC型升压转换器结构图如图1所示，包括ARC模块、控制电路模块、带隙基准模块、误差放大器EA、PWM比较器和振荡器OSC；输入电压Vin分别连接ARC模块(即图1中的Anti-ringcontool模块)和启动模块的输入端，启动模块的输出端连接控制电路模块，控制电路模块还连接TSD显示模块；基准参考电压Vref连接误差放大器EA的正极输入端，输出电压反馈信号FB连接误差放大器EA的负极输入端，误差放大器EA的输出端分别连接PWM比较器的负极输入端和负载R的一端，负载R的另一端连接电容C的一端，电容C的另一端接地；振荡器OSC分别连接RAMP模块和控制电路模块，异或门XOR的两输入端分别连接RAMP模块的输出端和电流检测模块的一输出端，异或门XOR的输出端连接PWM比较器的正极输入端，PWM比较器的输出端连接控制电路模块，控制电路模块输出端连接电流检测模块的输入端，电流检测模块的另一输出端与ARC模块的输出端相连接且两者之间的接点分别连接P型二极管MP的源极、开关SW以及N型二极管MN的漏极，外部使能信号端EN连接带隙基准模块；控制电路模块的两输出端分别连接P型二极管MP和N型二极管MN的栅极，P型二极管MP的漏极作为电压输出端Vout，N型二极管MN的源极接地信号GND。带隙基准模块产生零温度系数的带隙基准电压，经电阻分压之后为芯片各模块提供高精度基准电压；产生零温度系数电流，为各个子模块电路提供精准的零温度系数电流；产生过温保护判断信号，当芯片温度超过150℃时关断电路，并在芯片温度低于130℃之后解除过温保护信号。带隙基准模块的电路图如图2所示，采用两级放大结构产生基准电压，包括二极管MP201、MP202、MP203、MP204、MP205、MP206、MP207、MP208、MP209、MP210、MP211、MP212、MN201、MN202、MN203、MN204、MN205、MN206、MN207、MN208、MN209、MN210、MN211，负载R201、R202、R203、R204、R205、R206，晶体管Q201、Q202、Q203、Q204、Q205、Q206，电容C1；负载R206的一端连接输入电压VIN，负载R206的另一端连接二极管MN211的漏极，外部使能信号端EN连接二极管MN211的栅极，二极管MN211的源极连接二极管MN210的漏极，二极管MN210的栅极和漏极短接且栅极连接二极管MN209的栅极，二极管MN210的源极接地；二极管MP212、MP211、MP210、MP209、MP208、MP207、MP206、MP203、MP204、MP205的源极以及二极管MN204的漏极均分别连接输入电压VIN，二极管MP212的栅极和漏极短接且连接点分别连接二极管MP210、MP207的栅极，二极管MP212、MP211的漏极还共同接入二极管MN209的漏极，二极管MN209的源极接地；二极管MP211的栅极分六路分别连接二极管MP209、MP208、MP206、MP203、MP204、MP205的栅极，二极管MP208的漏极连接二极管MN206的漏极；二极管MP210、MP209的漏极共同接入二极管MN208的漏极以及二极管MN204的栅极，二极管MN208的栅极和漏极短接且栅极连接二极管MN207的栅极，二极管MN208的源极连接晶体管Q206的发射极，晶体管Q206的集电极和基极短接且两者之间的连接点接地；二极管MN206的栅极连接二极管MN205的栅极，二极管MN206的源极连接二极管MN本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效率DC‑DC型升压转换器，其特征在于：包括ARC模块、控制电路模块、带隙基准模块、误差放大器EA、PWM比较器和振荡器OSC；输入电压Vin分别连接ARC模块和启动模块的输入端，启动模块的输出端连接控制电路模块，控制电路模块还连接TSD显示模块；基准参考电压Vref连接误差放大器EA的正极输入端，输出电压反馈信号FB连接误差放大器EA的负极输入端，误差放大器EA的输出端分别连接PWM比较器的负极输入端和负载R的一端，负载R的另一端连接电容C的一端，电容C的另一端接地；振荡器OSC分别连接RAMP模块和控制电路模块，异或门XOR的两输入端分别连接RAMP模块的输出端和电流检测模块的一输出端，异或门XOR的输出端连接PWM比较器的正极输入端，PWM比较器的输出端连接控制电路模块，控制电路模块输出端连接电流检测模块的输入端，电流检测模块的另一输出端与ARC模块的输出端相连接且两者之间的接点分别连接P型二极管MP的源极、开关SW以及N型二极管MN的漏极，外部使能信号端EN连接带隙基准模块；控制电路模块的两输出端分别连接P型二极管MP和N型二极管MN的栅极，P型二极管MP的漏极作为电压输出端Vout，N型二极管MN的源极接地信号GND。...

【技术特征摘要】
1.一种高效率DC-DC型升压转换器，其特征在于：包括ARC模块、控制电路模块、带隙基准模块、误差放大器EA、PWM比较器和振荡器OSC；输入电压Vin分别连接ARC模块和启动模块的输入端，启动模块的输出端连接控制电路模块，控制电路模块还连接TSD显示模块；基准参考电压Vref连接误差放大器EA的正极输入端，输出电压反馈信号FB连接误差放大器EA的负极输入端，误差放大器EA的输出端分别连接PWM比较器的负极输入端和负载R的一端，负载R的另一端连接电容C的一端，电容C的另一端接地；振荡器OSC分别连接RAMP模块和控制电路模块，异或门XOR的两输入端分别连接RAMP模块的输出端和电流检测模块的一输出端，异或门XOR的输出端连接PWM比较器的正极输入端，PWM比较器的输出端连接控制电路模块，控制电路模块输出端连接电流检测模块的输入端，电流检测模块的另一输出端与ARC模块的输出端相连接且两者之间的接点分别连接P型三极管MP的源极、开关SW以及N型三极管MN的漏极，外部使能信号端EN连接带隙基准模块；控制电路模块的两输出端分别连接P型三极管MP和N型三极管MN的栅极，P型三极管MP的漏极作为电压输出端Vout，N型三极管MN的源极接地信号GND；所述的带隙基准模块采用两级放大结构产生基准电压，包括三极管MP201、MP202、MP203、MP204、MP205、MP206、MP207、MP208、MP209、MP210、MP211、MP212、MN201、MN202、MN203、MN204、MN205、MN206、MN207、MN208、MN209、MN210、MN211，负载R201、R202、R203、R204、R205、R206，晶体管Q201、Q202、Q203、Q204、Q205、Q206，电容C1；负载R206的一端连接输入电压VIN，负载R206的另一端连接三极管MN211的漏极，外部使能信号端EN连接三极管MN211的栅极，三极管MN211的源极连接三极管MN210的漏极，三极管MN210的栅极和漏极短接且栅极连接三极管MN209的栅极，三极管MN210的源极接地；三极管MP212、MP211、MP210、MP209、MP208、MP207、MP206、MP203、MP204、MP205的源极以及三极管MN204的漏极均分别连接输入电压VIN，三极管MP212的栅极和漏极短接且连接点分别连接三极管MP210、MP207的栅极，三极管MP212、MP211的漏极还共同接入三极管MN209的漏极，三极管MN209的源极接地；三极管MP211的栅极分六路分别连接三极管MP209、MP208、MP206、MP203、MP204、MP205的栅极，三极管MP208的漏极连接三极管MN206的漏极；三极管MP210、MP209的漏极共同接入三极管MN208的漏极以及三极管MN204的栅极，三极管MN208的栅极和漏极短接且栅极连接三极管MN207的栅极，三极管MN208的源极连接晶体管Q206的发射极，晶体管Q206的集电极和基极短接且两者之间的连接点接地；三极管MN206的栅极连接三极管MN205的栅极，三极管MN206的源极连接三极管MN207的漏极，三极管MN207的源极连接晶体管Q205的发射极，晶体管Q205的集电极和基极短接且两者之间的连接点接地；三极管MP207、MP206的漏极共同接入三极管MN205的漏极，三极管MN205的栅极和漏极短接，三极管MN205的源极连接晶体管Q204的发射极，晶体管Q204的集电极和基极短接且两者之间的连接点接地；三极管MN204的源极连接负载R203的一端，负载R203的另一端分别连接负载R204、R201的一端，负载R204的另一端分别连接晶体管Q201的发射极以及三极管MP202的栅极，晶体管Q201的集电极和基极短接且两者之间的连接点接地；负载R201的另一端分别连接负载R202的一端以及三极管MP201的栅极，负载R202的另一端连接晶体管Q202的发射极，晶体管Q202的集电极和基极短接且两者之间的连接点接地；三极管MP203的漏极分别连接三极管MP201、MP202的源极，三极管MP201、MP202的漏极分别连接三极管MN201、MN202的漏极，三极管MN201的栅极和漏极短接，三极管MN201、MN202的源极分别接地；三极管MP204的漏极连接三极管MN203的漏极，三极管MN204的源极与三极管MP205的漏极共同接入晶体管Q203的发射极，晶体管Q203的基极连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接负载R205的一端，负载R205的另一端与三极管MP202的漏极共同接入三极管MN203的栅极，三极管MN203的栅极和晶体管Q203的集电极分别接地；其中三极管MP201、MP202、MP203、MP204、MP205、MP206、MP207、MP208、MP209、MP210、MP211、MP212为P型三极管，三极管MN201、MN202、MN203、MN204、MN205、MN206、MN207、MN208、MN209、MN210、MN211为N型三极管。2.根据权利要求1所述的一种高效率DC-DC型升压转换器，其特征在于：所述的误差放大器EA包括三极管MP301、MP302、MP303、MP304、MP305、MP306、MN301、MN302、MN303、MN304、MN305、MN306，补偿电阻R301、R302、R303，补偿电容C301；三极管MN306、MP306、MP303、MP305、MP304的源极分别连接输入电压VIN，三极管MN306的栅极和漏极短接且栅极连接三极管MN305的栅极，三极管MN306的源极接地；三极管MP306的漏极连接三极管MN305的漏极，三极管MN305的源极接地，三极管MP306的栅极和漏极短接且栅极连接三极管MP305的栅极；三极管MP303的漏极连接三极管MN302的漏极，三极管MP303的栅极连接三极管MP304的栅极，三极管MN302的栅极连接三极管MN301的栅极，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迪，柴长春，李娅妮，杨银堂，
申请(专利权)人：西安电子科技大学昆山创新研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32