单电感正负电压输出装置制造方法及图纸

单电感正负电压输出装置，既减小芯片面积，又能够满足正负压输出负载电流相互独立的应用需求，其特征在于，包括一个电感，所述电感的一端分别连接第一PMOS功率开关管M1的漏极和第三NMOS功率开关管M3的漏极，所述电感的另一端分别连接第二NMOS功率开关管M2的漏极和第四PMOS功率开关管M4的源极，M1、M2、M3和M4的栅极均分别连接驱动电路，所述M1的源极连接电源端，所述M2的源极连接接地端，所述M3的源极连接负电压输出端，所述M4的漏极连接正电压输出端，所述负电压输出端通过负端电容接地，所述正电压输出端通过正端电容接地，所述正电压输出端通过正端反馈电路和所述负电压输出端通过负端反馈电路分别通过所述逻辑控制电路连接所述驱动电路。

【技术实现步骤摘要】
单电感正负电压输出装置
本专利技术涉及正负电压输出的开关电源转换技术，特别是一种单电感正负电压输出装置。
技术介绍
输出正压的boost转换器和输出负压的buck-boost转换器相结合而产生正负电压输出。芯片内部需要有4个低阻抗的功率开关管。缺点是需要两个电感，应用成本高，且占用较大的PCB面积。输出正压的boost转换器和输出负压的charge-pump转换器相结合而产生正负电压输出。应用上需要一个电感和一个飞电容。缺点是负压charge-pump带载能力较差，且效率低。同时，芯片的内部电路比较复杂，芯片内部需要有6个低阻抗的功率开关管，芯片成本比较高。飞电容是charge-pump中用于将输入能量传递到输出的电容；功率开关管是芯片内部流过较大电流的起开关作用的MOS管。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种单电感正负电压输出装置，其中只需要1个电感，不需要飞电容，在芯片内部只需要4个功率开关管M1～M4，既减小芯片面积，减低成本，又能够满足正负压输出负载电流相互独立的应用需求。本专利技术的技术方案如下：单电感正负电压输出装置，其特征在于，包括一个电感，所述电感的一端分别连接第一PMOS功率开关管的漏极和第三NMOS功率开关管的漏极，所述电感的另一端分别连接第二NMOS功率开关管的漏极和第四PMOS功率开关管的源极，所述第一PMOS功率开关管、第二NMOS功率开关管、第三NMOS功率开关管和第四PMOS功率开关管的栅极均分别连接驱动电路，所述第一PMOS功率开关管的源极连接电源端，所述第二NMOS功率开关管的源极连接接地端，所述第三NMOS功率开关管的源极连接负电压输出端，所述第四PMOS功率开关管的漏极连接正电压输出端，所述负电压输出端通过负端电容接地，所述正电压输出端通过正端电容接地，所述正电压输出端通过正端反馈电路连接逻辑控制电路，所述负电压输出端通过负端反馈电路连接所述逻辑控制电路，所述逻辑控制电路连接所述驱动电路。所述正端反馈电路包括第一放大器，所述正电压输出端连接所述第一放大器的负向端，所述第一放大器的正向端连接参考电压端，所述负端反馈电路包括第二放大器，所述负电压输出端连接所述第二放大器的正向端，所述第二放大器的负向端接地，所述第一放大器的输出端和所述第二放大器的输出端分别连接反馈控制电压高低选择电路。所述反馈控制电压高低选择电路连接第一比较器的负向端以传输较高电压，所述反馈控制电压高低选择电路连接第二比较器的正向端以传输较低电压，所述第一比较器的正向端连接所述第二比较器的负向端，所述反馈控制电压高低选择电路与所述逻辑控制电路连接。所述第一比较器的输出端连接所述逻辑控制电路以传输主关闭信号，所述第二比较器的输出端连接所述逻辑控制电路以传输辅关闭信号。所述逻辑控制电路连接振荡器，所述振荡器向所述逻辑控制电路传输时钟信号，所述电源端通过电源端电容连接接地端。所述逻辑控制电路连接振荡器，所述振荡器通过电压相加器连接电流检测装置，所述电流检测装置连接位于所述第二NMOS功率开关管的漏极处的检测点。所述电压相加器将所述振荡器产生的斜坡补偿电压和所述电流检测装置得到的采样电压相加后传输到一级缓冲器，所述一级缓冲器分别连接芯片内部恒流源、所述第一比较器的正向端和所述第二比较器的负向端，所述芯片内部恒流源并联一个斜坡电压充电电容。所述一级缓冲器包括第三放大器，所述第三放大器的正向端连接所述电压相加器，所述第三放大器的输出端连接二极管的正极，所述第三放大器的负向端连接所述二极管的负极，所述二极管的负极连接所述芯片内部恒流源的输入端，所述芯片内部恒流源的输出端接地。所述正电压输出端通过第一片内分压网络连接所述正端反馈电路，所述负电压输出端通过第二片内分压网络连接所述负端反馈电路。所述第一片内分压网络包括依次连接的所述正电压输出端、第一电阻、第二电阻和接地端，在第一电阻与第二电阻之间具有节点连接所述第一放大器的负向端，所述第二片内分压网络包括依次连接的所述负电压输出端、第四电阻、第三电阻和参考电压端，在第三电阻与第四电阻之间具有节点连接所述第二放大器的正向端。本专利技术的技术效果如下：本专利技术单电感正负电压输出装置只需要一个电感，不需要飞电容，降低了应用成本。芯片内部只需要有4个低阻抗的功率开关管，芯片面积较小。同时可以满足正负压输出负载电流相互独立的应用需求。并且正负电压输出端对电源电压变化的瞬态响应和对负载变化的瞬态响应都比较快。本专利技术具有以下特点：1.应用时外围元器件少，电感只需要一个，不需要飞电容。2.芯片内部只需要4个低阻抗功率开关管，就能实现正负压输出。3.满足正负输出负载相互独立的应用需求。4.正压输出端VOP和负压输出端VON对电源电压变化的响应和对负载变化的响应是相当的，而且都很快。5.负压输出端带负载能力强，转换效率高。附图说明图1是实施本专利技术的单电感正负电压输出装置示意图。图2是正电压输出端VOP的负载＞负电压输出端VON的负载时，对4个功率开关管M1～M4的控制时序示意图。图3是正电压输出端VOP的负载＜负电压输出端VON的负载时，对4个功率开关管M1～M4的控制时序示意图。图4是正电压输出端VOP的负载＝负电压输出端VON的负载时，对4个功率开关管M1～M4的控制时序示意图。附图标记列示如下：1-驱动电路；2-检测点；3-电流检测装置；4-第一片内分压网络或正端分压网络；5-第二片内分压网络或负端分压网络；6-接地端；7-斜坡电压信号线；8-第一放大器或正端误差运算放大器AP；9-第二放大器或负端误差运算放大器AN；10-反馈控制电压高低选择电路；11-芯片内部恒流源；12-第二比较器；13-第一比较器；14-一级缓冲器；15-逻辑控制电路；16-振荡器；17-第三放大器；18-数据线；19-电压相加器；20-对电感储能时段；21-只向正电压输出端VOP传递能量时段；22-同时向VOP和负电压输出端VON传递能量时段；23-二极管；24-只向负电压输出端VON传递能量时段；M1-第一PMOS功率开关管；M2-第二NMOS功率开关管；M3-第三NMOS功率开关管；M4-第四PMOS功率开关管；L-电感；VIN-电源端；CIN-电源端电容；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；VREF-参考电压端；VOP-正电压输出端；VON-负电压输出端；COP-正端电容；CON-负端电容；Vcp-第一控制量或正端反馈控制电压；Vcn-第二控制量或负端反馈控制电压；Vc-反馈控制电压；Vc_high-较高电压；Vc_low-较低电压；Main_trip-主关闭信号；Aux_trip-辅关闭信号；CLK-时钟信号；Vramp-斜坡电压信号；SLOPECOMP-斜坡补偿电压；Cr-斜坡电压充电电容；Ir-恒流源电流。具体实施方式下面结合附图(图1-图4)对本专利技术进行说明。图1是实施本专利技术的单电感正负电压输出装置示意图。如图1所示，单电感正负电压输出装置，包括一个电感L，所述电感L的一端分别连接第一PMOS功率开关管M1的漏极和第三NMOS功率开关管M3的漏极，所述电感L的另一端分别连接第二NMOS功率开关管M2的漏极和第四PMOS功率开关管M4的源极，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
单电感正负电压输出装置，其特征在于，包括一个电感，所述电感的一端分别连接第一PMOS功率开关管的漏极和第三NMOS功率开关管的漏极，所述电感的另一端分别连接第二NMOS功率开关管的漏极和第四PMOS功率开关管的源极，所述第一PMOS功率开关管、第二NMOS功率开关管、第三NMOS功率开关管和第四PMOS功率开关管的栅极均分别连接驱动电路，所述第一PMOS功率开关管的源极连接电源端，所述第二NMOS功率开关管的源极连接接地端，所述第三NMOS功率开关管的源极连接负电压输出端，所述第四PMOS功率开关管的漏极连接正电压输出端，所述负电压输出端通过负端电容接地，所述正电压输出端通过正端电容接地，所述正电压输出端通过正端反馈电路连接逻辑控制电路，所述负电压输出端通过负端反馈电路连接所述逻辑控制电路，所述逻辑控制电路连接所述驱动电路。

【技术特征摘要】
1.单电感正负电压输出装置，其特征在于，包括一个电感，所述电感的一端分别连接第一PMOS功率开关管的漏极和第三NMOS功率开关管的漏极，所述电感的另一端分别连接第二NMOS功率开关管的漏极和第四PMOS功率开关管的源极，所述第一PMOS功率开关管、第二NMOS功率开关管、第三NMOS功率开关管和第四PMOS功率开关管的栅极均分别连接驱动电路，所述第一PMOS功率开关管的源极连接电源端，所述第二NMOS功率开关管的源极连接接地端，所述第三NMOS功率开关管的源极连接负电压输出端，所述第四PMOS功率开关管的漏极连接正电压输出端，所述负电压输出端通过负端电容接地，所述正电压输出端通过正端电容接地，所述正电压输出端通过正端反馈电路连接逻辑控制电路，所述负电压输出端通过负端反馈电路连接所述逻辑控制电路，所述逻辑控制电路连接所述驱动电路；所述正端反馈电路包括第一放大器，所述正电压输出端连接所述第一放大器的负向端，所述第一放大器的正向端连接参考电压端，所述负端反馈电路包括第二放大器，所述负电压输出端连接所述第二放大器的正向端，所述第二放大器的负向端接地，所述第一放大器的输出端和所述第二放大器的输出端分别连接反馈控制电压高低选择电路；所述反馈控制电压高低选择电路连接第一比较器的负向端以传输较高电压，所述反馈控制电压高低选择电路连接第二比较器的正向端以传输较低电压，所述第一比较器的正向端连接所述第二比较器的负向端，所述反馈控制电压高低选择电路与所述逻辑控制电路连接。2.根据权利要求1所述的单电感正负电压输出装置，其特征在于，所述第一比较器的输出端连接所述逻辑控制电路以传输主关闭信号，所述第二比较器的输出端连接所述逻辑控制电路以传输辅关闭信号。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：于翔，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11