本发明专利技术针对现有Boost电路中启动时浪涌电流对主开关管Q2、同步功率管Q1以及对输出端设备的存在损坏的风险，提出一种Boost型DC-DC转换器同步功率管限流电路，该电路能够实现对同步功率管Q1电流的限制的功能，本发明专利技术的整个电路结构简洁、精度高、响应快速，能提高系统的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子电路
，涉及模拟集成电路，特别是一种Boost型DC-DC转 换器同步功率管限流电路。
技术介绍
随着半导体技术的快速发展和应用领域的不断扩展，Boost电路将低直流电压转 换成高直流电压，实现直流电压的升压，因此Boost电路普遍应用到日常生活中。Boost电 路一般由控制电路、开关管、储能元件电感、电容组成。其升压过程是由一个电感的能量传 递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。 典型的同步型Boost DC-DC转换器的系统结构如图1所示。该电路采用一个电压 负反馈环路，通过脉冲宽度调制方法（PWM)实现控制。其中Q 2为主开关管，Qi为同步功率 管。其工作原理为：输出电压VOTT经采样电阻R ^和R哪2分压得到V FB后与参考电压V部 比较，其差值经误差放大器EA放大后经过补偿网络后，作为脉冲宽度调制器PWM比较器的 同相输入端，通过与PWM比较器反相输入端的斜波信号进行比较，用比较后所得信号经过 逻辑控制电路来控制同步功率管％和主开关管Q 2的开启与关断。当输出电压^〇^下降时， 由采样电阻RSNSJPRSNS^压所得反馈电压信号会下降，则通过误差放大器放大后的电压会 增加，使得主开关管9 2的导通时间增加，输出电压上升；反之亦然。电压控制模式通过这种 负反馈的方式来维持输出的恒定。但是，该Boost电路由于在启动阶段输入直接通过同步 功率管％给输出充电，同步功率管Q :要面临很大的浪涌电流，而且如果在同步功率管Q :电 流较大时开启主开关管Q2,则存在损坏功率管的风险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述Boost电路中启动时浪涌电流对主开关管Q2、同步功 率管％以及对输出端设备的存在损坏的风险，提出一种Boost型DC-DC转换器同步功率管 限流电路，该电路能够实现对同步功率管％电流的限制的功能，本专利技术的整个电路结构简 洁、精度尚、响应快速，能提尚系统的可靠性。 为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以解决： -种Boost型DC-DC转换器同步功率管限流电路，包括如下单元： 电流与电压检测单元，用于检测同步功率管Qi的输出电压VOTT与输入电压VIN之间 的压差，并将检测结果欠压控制信号vUVU)输送至限流单元和逻辑控制电路里；并采用负反 馈稳住同步功率管％的输出电压V OTT，将米样电阻米出的同步功率管Qi镜像管的电流ISENSE 转换为电压值即电流采样信号VIS，并将电流采样信号VIS输送至限流单元； 限流单元，用于控制同步功率管％的电流值，并将接收到的电流采样信号vIS与外 部参考电压V KEF比较，最后将比较结果栅极控制信号VMTE直接连接同步功率管Q :的栅极， 将电流控制在合适范围。 同步功率管Q1:用于接收限流单元的栅极控制信号VMTE，并给电流与电压检测单 兀提供输出电压V〇UT、开关节点电压Vsw和衬底电压V B〇DY; 输入的直流电源并联第一电容(^后得到输入电压V IN，第一电感Li串联在第一电 容Ci与同步功率管Q i之间，与同步功率管Q i并联，欠压控制信号V UVU)连接到限流单元和逻 辑控制电路的欠压控制端；限流单元的输出栅极控制信号VMTE连接到同步功率管Q i的栅 极；同步功率管％源极与地之间并联主开关管Q 2，漏极并联第二电容C2，并连接到输出电压 VQUT;输出电压V OTT经采样电阻RSNSJP RSNS2*压后连接误差放大器EA的反相端，误差放大器 EA同相端连接基准信号VK，其输出连接到补偿网络；脉冲宽度调制器PWM的同相端连接补 偿网络，其反相端连接斜坡信号，输出端连接到逻辑控制电路PWM控制端；逻辑控制电路时 钟信号端输入时钟信号，其驱动控制端连接控制死区控制的驱动器的输入端，死区控制的 驱动器输出端连接到同步功率管％的栅极和主开关管9 2的栅极。 进一步的，所述电流与电压检测单元，包括反相器101、反相器102、功率镜像PMOS 管 M1(ll、PMOS 管 M1(l2、PMOS 管 M1(l4、PMOS 管 M1(l7、PMOS 管 M1(l9、PMOS 管 Mm、PMOS 管 M112、PMOS 管 M113、NMOS 管 M1Q3、NMOS 管 M1Q5、NMOS 管 M1Q6、NM0S 管 M1Q8、NM0S 管 M11(l、第一电阻 &、第二电 阻R2、第一二极管Di、第二二极管D2、第一电容CdP电流源I S1;其中： 所述电流源131的输入端接入内部电源V DD，其输出端连接NMOS管M1(l6的漏极和栅 极，NMOS 管 M1Q6的源极与地相连；NMOS 管 M 1Q3、NMOS 管 M1Q5、NMOS 管 M1Q8、NM0S 管 M11Q构成一 排电流镜，它们的栅极与NMOS管M1(l6的栅极相连，它们的源极与地相连； 所述功率镜像PMOS管M1(ll，其与同步功率管Qi构成比例镜像，其源极与开关节点 电压v sw相连，其栅极与栅极控制信号V MTE相连，其衬底与衬底电压V BmY相连，其漏极分别 与PMOS管M1(ldP PMOS管M m的源极相连，并且功率镜像PMOS管M 1(11的源极连接第一二极 管Di正极，第一二极管D :负极连接其衬底，功率镜像PMOS管M 1(11的漏极连接第二二极管D 2 的正极，第二二极管D2的负极连接其衬底； 所述PMOS管~2与PMOS管M 1(14构成反相器，其中PMOS管M 1(12的栅、漏极均与PMOS 管M1(l4栅极、NMOS管M 1(13漏极相连；PMOS管M 1(14的源极与输出电压V謝相连并与PMOS管M 1Q7 的源极相连，其漏极与PMOS管^的栅极和NMOS管M 1(15的漏极相连；PMOS管M :11的漏极与 第二电阻馬和电流采样信号V IS相连，第二电阻R2与地相连； 所述PMOS管~7与PMOS管M1Q9构成反相器，其中PMOS管M 1Q9的栅、漏极均与PMOS 管~7的栅极、NMOS管M 11(|漏极相连，PMOS管M 1Q9的源极与第一电阻R i相连，第一电阻R1 的另一端与输入电压VIN相连；PMOS管M 1(17的漏极与NMOS管M 1(18的漏极和反相器101的输 入端相连输入电压； 所述反相器101的输出端分别与反相器102的输入端、PMOS管M112栅极和欠压控 制信号v_相连；反相器102的输出端与PMOS管M 113的栅极相连；PMOS管M 112、M113的漏极 分别与输出电压和输入电压V IN相连，PMOS管M 112、M113的源极和衬底均与第一电容C 1 和内部电源VDD相连，第一电容C i接地。 进一步的，所述限流单元，包括反相器201、电流源IS2、PMOS管M 2(ll、PMOS管M2Q3、 PMOS 管m2(i5、pmos管m2(i7、pmos管m2(i9、nmos管m2(i2、nmos管m2(i4、nmos管m2(i6、nmos管m2(i8和 NMOS 管 M21Q;其中： 所述电流源IS2，其输入端接内部电源VDD，其输出端接在PMOS管M 2(ljP M 2(l5的源极 上； 所述PMOS管M2Q1、M2Q9的源极接内部电源V DD，P本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Boost型DC‑DC转换器同步功率管限流电路，其特征在于：除了电压负反馈环路外还包括如下单元：电流与电压检测单元(1)，用于检测同步功率管Q1的输出电压VOUT与输入电压VIN之间的压差，并将检测结果欠压控制信号VUVLO输送至限流单元(2)和逻辑控制电路里；并采用负反馈稳住同步功率管Q1的输出电压VOUT，将采样电阻采出的同步功率管Q1镜像管的电流ISENSE转换为电压值即电流采样信号VIS，并将电流采样信号VIS输送至限流单元(2)；限流单元(2)，用于控制同步功率管Q1的电流值，并将接收到的电流采样信号VIS与外部参考电压VREF比较，最后将比较结果栅极控制信号VGATE直接连接同步功率管Q1的栅极，将电流控制在合适范围；同步功率管Q1：用于接收限流单元(2)的栅极控制信号VGATE，并给电流与电压检测单元(1)提供输出电压VOUT、开关节点电压VSW和衬底电压VBODY；输入的直流电源并联第一电容C1后得到输入电压VIN，第一电感L1串联在第一电容C1与同步功率管Q1之间，与同步功率管Q1并联，欠压控制信号VUVLO连接到限流单元(2)和逻辑控制电路的欠压控制端；限流单元(2)的输出栅极控制信号VGATE连接到同步功率管Q1的栅极；同步功率管Q1源极与地之间并联主开关管Q2，漏极并联第二电容C2，并连接到输出电压VOUT；输出电压VOUT经采样电阻RSNS1和RSNS2分压后连接误差放大器EA的反相端，误差放大器EA同相端连接基准信号VR，其输出连接到补偿网络；脉冲宽度调制器PWM的同相端连接补偿网络，其反相端连接斜坡信号，输出端连接到逻辑控制电路PWM控制端；逻辑控制电路时钟信号端输入时钟信号，其驱动控制端连接控制死区控制的驱动器的输入端，死区控制的驱动器输出端连接到同步功率管Q1的栅极和主开关管Q2的栅极。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李演明，张豪，邱彦章，吴凯凯，杨晓冰，文常保，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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