多路输出功率变换器及其控制方法技术

技术编号:20080720 阅读:24 留言:0更新日期:2019-01-15 02:28
本发明专利技术公开了一种多路输出功率变换器及其控制方法,通过在电荷泵启动前,产生一系列短脉冲以在DC‑DC变换器和电荷泵开始工作之前,通过DC‑DC变换器对电荷泵中的泵升电容进行预充电,在此阶段,DC‑DC变换器和电荷泵的输出电压仍然接近地,并未启动正常工作模式。当DC‑DC变换器和电荷泵正常启动时,由于泵升电容已被完全或部分充电,因此浪涌电流被大大降低,系统在正常启动期间的浪涌电流会降低到安全水平。

Multiplex Output Power Converter and Its Control Method

The invention discloses a multi-channel output power converter and its control method. By generating a series of short pulses before starting the charge pump, the pump-up capacitor in the charge pump is pre-charged by the DC DC converter before starting the operation of the DC DC converter and the charge pump. At this stage, the output voltage of the DC DC converter and the charge pump is still close to the ground, and the normal work is not started. Mode of operation. When the DC DC converter and charge pump start normally, the surge current is greatly reduced because the pump capacitor has been fully or partially charged, and the surge current of the system will be reduced to a safe level during the normal start-up period.

【技术实现步骤摘要】
多路输出功率变换器及其控制方法
本专利技术涉及一种电力电子技术,更具体地说,涉及一种应用于电源中的多路输出功率变换器及其控制方法。
技术介绍
在PMIC(PowerManagementIC,集成电源管理电路)产品中,通常需要多个输出,在开关电源中增加电荷泵以增加一路输出是比较简单的实现策略。其中,一种实现电荷泵的较为方便且低成本的方式是使用来自其他开关模式DC-DC变换器的开关输出端驱动电荷泵,例如boost升压电路或buck降压电路。但是,由于开关模式DC-DC变换器的设计是用于驱动电感器的,因此当其开关输出端连接到电荷泵中的电容器时,电荷泵中可能发生大的浪涌电流。如果没有适当的方式去控制浪涌电流,大电流尖峰通常会导致设备故障。如图1所示,为现有技术的一种多路输出功率变换器的电路结构图,其中,驱动电荷泵电容时为了减少来自开关输出端的浪涌电流,使用电阻R3来限制浪涌电流。但是,此方法的缺点是从开关输出端SW到电荷泵的最大电流受到电阻的限制,在电荷泵正常工作时,降低了电荷泵的负载能力。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术提供了一种多路输出功率变换器,以解决现有技术中电荷泵启动时浪涌电流大的问题。第一方面,提供一种多路输出功率变换器,包括:DC-DC变换器,用以生成一路输出电压,并驱动一电荷泵;所述电荷泵,与所述DC-DC变换器中的功率晶体管相连;控制电路,用以在所述电荷泵启动前,通过所述DC-DC变换器对所述电荷泵中的泵升电容进行预充电,使得所述泵升电容至少被部分充电。优选地,当所述泵升电容两端的电压上升至一预设值时,或者,已经完成预设的工作周期的预充电时,停止对所述电荷泵中的泵升电容进行预充电。优选地,所述电荷泵,连接至所述DC-DC变换器中的功率晶体管以及电感的公共节点。优选地,在所述预充电时段内,所述控制电路产生具有第一占空比和第一周期的脉冲信号用以控制所述DC-DC变换器对所述电荷泵中的泵升电容进行预充电,其中,所述第一占空比小于所述DC-DC变换器正常工作时的控制信号的占空比,且第一周期大于所述DC-DC变换器正常工作时的控制信号的周期。优选地,所述控制电路包括:预充电电路,用以生成所述脉冲信号;以及,控制信号生成电路,用以生成所述控制信号。优选地,在所述预充电时段内,所述脉冲信号控制所述DC-DC变换器中流过较小的充电电流,缓慢地向所述电荷泵中的泵升电容进行预充电,且所述DC-DC变换器并未正常启动。优选地,在所述预充电时段内,根据所述脉冲信号所生成的驱动信号的驱动电压低于所述DC-DC变换器正常工作时的驱动信号的驱动电压。优选地,所述电荷泵包括:泵升电容,其一端与所述DC-DC变换器中的功率晶体管以及电感的公共节点相连,另一端与第一二极管的阳极相连;第一二极管,用以抑制电荷泵输出端的电流流向所述泵升电容;滤波电容,其一端与所述第一二极管的阴极相连,另一端连接至地,用以对输出端的电压进行滤波,以生成另一路输出电压。优选地,当所述预充电结束后,所述DC-DC变换器以及所述电荷泵进行正常启动,从而进入正常工作状态。第二方面,提供一种多路输出功率变换器的控制方法,包括:利用DC-DC变换器生成一路输出电压,并用以驱动一电荷泵;所述电荷泵,与所述DC-DC变换器中的功率晶体管相连;利用一控制电路,在所述电荷泵启动前,通过所述DC-DC变换器对所述电荷泵中的泵升电容进行预充电,使得所述泵升电容至少被部分充电。优选地,当所述泵升电容两端的电压上升至一预设值时,或者,已经完成预设的工作周期的预充电时,停止对所述电荷泵中的泵升电容进行预充电。优选地,在所述预充电时段内,所述控制电路产生具有第一占空比和第一周期的脉冲信号用以控制所述DC-DC变换器对所述电荷泵中的泵升电容进行预充电,其中,所述第一占空比小于所述DC-DC变换器正常工作时的控制信号的占空比,且第一周期大于所述DC-DC变换器正常工作时的控制信号的周期。本专利技术技术通过在电荷泵启动前,产生一系列短脉冲以在DC-DC变换器和电荷泵开始工作之前,通过DC-DC变换器对电荷泵中的泵升电容进行预充电,在此阶段,DC-DC变换器和电荷泵的输出电压仍然接近地,并未启动正常工作模式。当DC-DC变换器和电荷泵正常启动时,由于泵升电容已被完全或部分充电,因此浪涌电流被大大降低,系统在正常启动期间的浪涌电流会降低到安全水平。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有技术的多路输出功率变换器的电路结构图;图2为本专利技术的多路输出功率变换器的电路结构图;图3为现有技术的多路输出功率变换器的工作波形;图4为本专利技术的多路输出功率变换器的工作波形。具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述,但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。为了避免混淆本专利技术的实质,公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的附图都是为了说明的目的,并且附图不一定是按比例绘制的。同时,应当理解,在以下的描述中,“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时,它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件,元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反,当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时,意味着两者不存在中间元件。除非上下文明确要求,否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义;也就是说,是“包括但不限于”的含义。在本专利技术的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本专利技术的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。图2为本专利技术的多路输出功率变换器的电路结构图。如图所示,多路输出功率变换器包括DC-DC变换器21、电荷泵22以及控制电路23。DC-DC变换器21,用以生成第一路输出电压Vo1,并驱动电荷泵22。在本专利技术实施例中,DC-DC变换器21为buck变换器,应理解,其它已知拓扑形式的功率级电路,例如boost变换器或cuk变换器,也可以得益于本专利技术实施例的教导。具体地,DC-DC变换器21包括第一晶体管S1、第二晶体管S2、电感L、输入电容Cin以及输出电容Co。其中,第一晶体管S1的一端连接至电源电压Vin,另一端与第二晶体管S2连接,第二晶体管S2的另一端连接至接地端,电感L的一端连接至第一晶体管S1以及第二晶体管S2的公共节点,也即DC-DC变换器21的开关输出端SW,其另一端连接至输出电容Co。输出电容Co连接在输出端和接地端之间,其用于对第一路输出电压Vo1进行滤波;输入电容Cin,其用于对电源电压Vin进行滤波,电容Cin的一端连接到电源输入端,另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多路输出功率变换器,包括:DC‑DC变换器,用以生成一路输出电压,并驱动一电荷泵;所述电荷泵,与所述DC‑DC变换器中的功率晶体管相连;控制电路,用以在所述电荷泵启动前,通过所述DC‑DC变换器对所述电荷泵中的泵升电容进行预充电,使得所述泵升电容至少被部分充电。

【技术特征摘要】
1.一种多路输出功率变换器,包括:DC-DC变换器,用以生成一路输出电压,并驱动一电荷泵;所述电荷泵,与所述DC-DC变换器中的功率晶体管相连;控制电路,用以在所述电荷泵启动前,通过所述DC-DC变换器对所述电荷泵中的泵升电容进行预充电,使得所述泵升电容至少被部分充电。2.根据权利要求1所述的多路输出功率变换器,其特征在于,当所述泵升电容两端的电压上升至一预设值时,或者,已经完成预设的工作周期的预充电时,停止对所述电荷泵中的泵升电容进行预充电。3.根据权利要求1所述的多路输出功率变换器,其特征在于,所述电荷泵,连接至所述DC-DC变换器中的功率晶体管以及电感的公共节点。4.根据权利要求3所述的多路输出功率变换器,其特征在于,在所述预充电时段内,所述控制电路产生具有第一占空比和第一周期的脉冲信号用以控制所述DC-DC变换器对所述电荷泵中的泵升电容进行预充电,其中,所述第一占空比小于所述DC-DC变换器正常工作时的控制信号的占空比,且第一周期大于所述DC-DC变换器正常工作时的控制信号的周期。5.根据权利要求4所述的多路输出功率变换器,其特征在于,所述控制电路包括:预充电电路,用以生成所述脉冲信号;以及,控制信号生成电路,用以生成所述控制信号。6.根据权利要求4所述的多路输出功率变换器,其特征在于,在所述预充电时段内,所述脉冲信号控制所述DC-DC变换器中流过较小的充电电流,缓慢地向所述电荷泵中的泵升电容进行预充电,且所述DC-DC变换器并未正常启动。7.根据权利要求6所述的多路输出功率变换器,其特征在于,在所述预充电时段内,根据所述脉冲信号所生成的驱动信...

【专利技术属性】
技术研发人员:段晓明张鲁
申请(专利权)人:矽力杰半导体技术杭州有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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