一种自适应多段升压、带自动限流保护功能的Boost升压芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种自适应多段升压、带自动限流保护功能的Boost升压芯片，涉及模拟集成电路领域，包括信号输入检测电路、信号幅值比较电路、升压判断时序控制电路、限流时序控制电路、升压档位选择电路和升压主体电路。本发明专利技术通过检测输入信号包络的幅度，实时动态调整升压值，选择内部设定的多段电压值中最适合的电压输出，提高了系统工作效率；此外，在DCDC升压芯片输出电压值动态切换过程中，增加了内置自动限流保护功能，当检测到系统要求输出比当前值要高的电压值时，自动限流过程介入，克服了输出电压切换时产生大浪涌电流的风险。

A Boost boost chip with self-adaptive multi-stage boost and automatic current limiting protection

The invention discloses an adaptive multi-stage boost chip with automatic current limiting protection function, which relates to the field of analog integrated circuits, including signal input detection circuit, signal amplitude comparison circuit, boost judgment timing control circuit, current limiting timing control circuit, boost gear selection circuit and boost main circuit. The invention improves the system working efficiency by detecting the amplitude of the envelope of the input signal, dynamically adjusting the boost value in real time, and selecting the most suitable voltage output among the multi-section voltage values set internally. In addition, in the dynamic switching process of the output voltage value of the DCDC boost chip, the built-in automatic current limiting protection function is added, when the voltage value required by the system to output higher than the current value is detected. The automatic current limiting process intervenes to overcome the risk of large surge current when the output voltage is switched.

【技术实现步骤摘要】
一种自适应多段升压、带自动限流保护功能的Boost升压芯片
本专利技术涉及模拟集成电路领域，尤其涉及一种自适应多段升压、带自动限流保护功能的Boost升压芯片。
技术介绍
近年来，便携式设备应用越来越广泛，这些设备大部分采用锂电池供电，单节锂电池最高电压在4.2V，大部分的便携设备为了满足系统供电的需求，内部都会用到一个DCDC升压芯片来抬升系统供电电压。现有方案多是DCDC升压芯片输出一个固定的电压，这个电压值的要求是：能满足系统内驱动电路输出要求的最大信号幅度。然而在大部分工作条件下，系统驱动电路的输出信号幅度是很小的，DCDC升压芯片输出电压值一直在高电压的情况会导致系统效率很低，不符合绿色节能环保的趋势，而且便携式设备的续航时间也会降低。因此，本领域的技术人员致力于开发一种自适应多段升压、带自动限流保护功能的Boost升压芯片，克服当前便携式设备上，使用DCDC升压芯片为驱动电路供电方式的低效率问题。通过检测输入信号包络的幅度，实时动态调整升压值，选择内部设定的多段电压值中最适合的电压输出，提高了系统工作效率；此外，在DCDC升压芯片输出电压值动态切换过程中，增加了内置自动限流保护功能，当检测到系统要求输出比当前值要高的电压值时，自动限流过程介入，克服了输出电压切换时产生大浪涌电流的风险。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是克服当前便携式设备上，使用DCDC升压芯片为驱动电路供电方式的低效率问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种自适应多段升压、带自动限流保护功能的Boost升压芯片，包括信号输入检测电路、信号幅值比较电路、升压判断时序控制电路、限流时序控制电路、升压档位选择电路和升压主体电路。进一步地，所述信号输入检测电路包括运算放大器、电阻R1、R2；所述电阻R1一端接输入信号，另一端接所述运算放大器负端；所述电阻R2一端接所述运算放大器负端，另一端接所述运算放大器输出端；所述运算放大器的正端输入接共模电平VCOM，负端接所述电阻R1和所述电阻R2的连接点。进一步地，所述信号幅值比较电路包括运算放大器、电阻R3、R4、R5和三个比较器；所述运算放大器的正端输入接所述共模电平VCOM，负端与输出端相连，一个基准电流流过依次首尾串联的所述电阻R3、R4、R5后，流入所述运算放大器的输出端，产生三个输出参考电压Vref1、Vref2和Vref3；所述比较器的正端输入都接所述信号输入检测电路输出电压Vdet，负端分别接所述输出参考电压Vref1、Vref2和Vref3，产生三个输出信号COUT_1、COUT_2和COUT_3。进一步地，所述升压判断时序控制电路包括三个信号上升沿检测电路、三个信号下降沿100mS延时检测电路、三个RS触发器和一个信号编码器；所述信号上升沿检测电路和信号下降沿100mS延时检测电路输入分别接所述信号幅值比较电路的输出信号COUT_1、COUT_2和COUT_3；所述三个信号上升沿检测电路的输出端分别接三个RS触发器的R端，所述三个信号下降沿100mS延时检测电路的输出端分别接三个RS触发器的S端，所述三个RS触发器的输出接所述信号编码器的输入，所述信号编码器的输出信号为2bit控制码Vsel<1:0>。进一步地，所述限流时序控制电路包括2bit数字检测电路和延时电路，所述2bit数字检测电路的输入信号为所述升压判断时序控制电路的输出信号，所述2bit数字检测电路的输出信号与所述延时电路的输入相连。进一步地，所述升压档位选择电路包括电阻R6、R7、R8、R9和4选1电压选择输出部件，一个基准电流流过首尾相连的所述电阻R6、R7、R8、R9，最后流到地，分压产生4个参考电平V4、V3、V2、V1，所述4选1电压选择输出部件输入控制信号接所述升压判断时序控制电路的输出，输入基准信号接4个所述参考电平V4、V3、V2、V1。进一步地，所述升压主体电路包括一个误差放大器、两个电压比较器、一个双输入或非门、一个PWM产生电路、两个PWM信号驱动器、一个低端开关管、一个高端整流管、电阻R10、R11、Risense、电感和低端管电流限制模块；所述低端管电流限制模块的输入接所述限流时序控制电路的输出，通过所述2bit控制信号Ilim_ctl<1:0>控制基准电流大小，产生限流控制信号Climit；所述误差放大器的正端输入接升压档位选择电路的输出信号Vboot_ref信号；所述电压比较器其中的一个的负输入端接所述误差放大器的输出误差比较结果，正输入端接所述电阻Risense的正端；另一个电压比较器的负输入端接所述低端管电流限制模块的限流控制信号Climit，正输入端接所述电阻Risense的正端；所述双输入或非门的输入分别接所述两个电压比较器的输出；所述PWM产生电路的输入接所述双输入或非门的输出与系统时钟，输出为频率固定、占空比自动调节的PWM方波；所述两个PWM信号驱动器的输入分别接所述PWM产生电路的输出，输出分别用于驱动所述低端开关管和所述高端整流管的栅极；所述低端开关管的源端通过所述电阻Risense接地，漏端通过所述电感接电源VCC；所述高端整流管的源端与所述低端开关管的漏端连接在一起，通过所述电感接电源VCC，漏端为系统输出电压VOUT，所述Risense电阻串接所述低端开关管源端与地之间；所述电阻R10、R11串联在所述系统输出电压VOUT与地之间，电阻中间抽头信号FB为所述电压反馈信号，输入到所述误差放大器的负端。进一步地，所述电阻R1设计为可调。进一步地，所述Boost升压芯片的动态调整多段升压包含但不仅限于4段升压，可以通过增加电路做到需要的任意段数。进一步地，所述Boost升压芯片的自动限流保护功能包含但不限于3段限流值，可以通过增加电路做到需要的任意段数。本专利技术提出了一种自动检测输入信号幅度、动态调整多段升压、带自动限流保护的DCDC升压芯片，根据输入信号动态调整多段升压的技术，极大地改善了目前采用DCDC升压芯片为信号放大器供电方案中的低效率问题。根据实验结果，在相同条件下可以至少延长20～30％的工作时间；本专利技术提出的自动限流保护功能，解决了动态调整升压过程中，输出电压切换瞬间可能导致的浪涌和高EMI问题。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的DCDC升压芯片和外部信号放大器及其负载电路框图；图2是本专利技术的一个较佳实施例的信号输入检测电路框图；图3是本专利技术的一个较佳实施例的信号幅值比较电路框图；图4是本专利技术的一个较佳实施例的升压判断时序控制电路框图；图5是本专利技术的一个较佳实施例的限流时序控制电路框图；图6是本专利技术的一个较佳实施例的升压档位选择电路框图；图7是本专利技术的一个较佳实施例的升压主体电路框图；其中，01-实时监测放大器输入信号包络、动态调整多段升压、带自动限流功能的DCDC升压芯片电路，02-外部信号放大器及其负载电路，11-信号输入检测电路，101-可调电阻R1，102-电阻R2，103-运算放大器，12-信号幅值比较电路，201-运算放大器，202-比较电平产生模块，203-电压比较器、204-电压比较器、205-电压比较器、31-升压判断时序控制电路，301-信号上升沿检测电路，303本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应多段升压、带自动限流保护功能的Boost升压芯片，其特征在于，包括信号输入检测电路、信号幅值比较电路、升压判断时序控制电路、限流时序控制电路、升压档位选择电路和升压主体电路。

【技术特征摘要】
1.一种自适应多段升压、带自动限流保护功能的Boost升压芯片，其特征在于，包括信号输入检测电路、信号幅值比较电路、升压判断时序控制电路、限流时序控制电路、升压档位选择电路和升压主体电路。2.如权利要求1所述的自适应多段升压、带自动限流保护功能的Boost升压芯片，其特征在于，所述信号输入检测电路包括运算放大器、电阻R1、R2；所述电阻R1一端接输入信号，另一端接所述运算放大器负端；所述电阻R2一端接所述运算放大器负端，另一端接所述运算放大器输出端；所述运算放大器的正端输入接共模电平VCOM，负端接所述电阻R1和所述电阻R2的连接点。3.如权利要求2所述的自适应多段升压、带自动限流保护功能的Boost升压芯片，其特征在于，所述信号幅值比较电路包括运算放大器、电阻R3、R4、R5和三个比较器；所述运算放大器的正端输入接所述共模电平VCOM，负端与输出端相连，一个基准电流流过依次首尾串联的所述电阻R3、R4、R5后，流入所述运算放大器的输出端，产生三个输出参考电压Vref1、Vref2和Vref3；所述比较器的正端输入都接所述信号输入检测电路输出电压Vdet，负端分别接所述输出参考电压Vref1、Vref2和Vref3，产生三个输出信号COUT_1、COUT_2和COUT_3。4.如权利要求3所述的自适应多段升压、带自动限流保护功能的Boost升压芯片，其特征在于，所述升压判断时序控制电路包括三个信号上升沿检测电路、三个信号下降沿100mS延时检测电路、三个RS触发器和一个信号编码器；所述信号上升沿检测电路和信号下降沿100mS延时检测电路输入分别接所述信号幅值比较电路的输出信号COUT_1、COUT_2和COUT_3；所述三个信号上升沿检测电路的输出端分别接三个RS触发器的R端，所述三个信号下降沿100mS延时检测电路的输出端分别接三个RS触发器的S端，所述三个RS触发器的输出接所述信号编码器的输入，所述信号编码器的输出信号为2bit控制码Vsel<1:0>。5.如权利要求4所述的自适应多段升压、带自动限流保护功能的Boost升压芯片，其特征在于，所述限流时序控制电路包括2bit数字检测电路和延时电路，所述2bit数字检测电路的输入信号为所述升压判断时序控制电路的输出信号，所述2bit数字检测电路的输出信号与所述延时电路的输入相连。6.如权利要求5所述的自适应多段升压、带自动限流保护功能的Boost升压芯片，其特征在于，所述升压档位选择电路包括电阻R6、R7、R8、R9和4选1电压选择输出部件，一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈林峰，沈世龙，卢炜超，殷明，
申请(专利权)人：嘉兴禾润电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33