一种适用于Boost变换器的反流比较器制造技术

一种适用于Boost变换器的反流比较器，包括反流信号产生模块和反流信号锁存模块，反流信号产生模块用于在同步整流管开启时比较开关功率管与同步整流管的共漏端电压和Boost变换器的输出电压并产生反流信号；反流信号锁存模块中，将Boost变换器的时钟信号一方面经过延时单元后连接第二与门的第一输入端，另一方面连接第二与门的第二输入端；第一NMOS管的栅极连接第二与门的输出端，漏极连接第一PMOS管的漏极和第二PMOS管的栅极，源极连接第二NMOS管的源极并接地；第二NMOS管的栅极连接反流信号，漏极连接第一PMOS管的栅极和第二PMOS管的漏极并通过第二反相器后连接反流比较器的输出端；第一PMOS管和第二PMOS管的源极连接电源电压。本发明专利技术具有高效、稳定、成本低、功耗低的优点。

A Reverse Current Comparator for Boost Converter

【技术实现步骤摘要】
一种适用于Boost变换器的反流比较器
本专利技术属于开关电源
，涉及一种适用于Boost变换器的反流比较器。
技术介绍
在升压Boost变换器中，为了尽量减少芯片外围元器件数量会采用同步整流的拓扑，为了防止电感电流反流，需要加入判断电感电流是否发生反流的模块，在发生反流时关闭同步整流管MP，中断反流过程。同时，反流比较器的输出与功率管之间存在延时，通常会引入失调使反流比较器提前给出标志信号，在经过一定的延时以后能够在电感电流下降为零时关闭功率管，然而为了满足工艺偏差，通常会将关断点提前。当同步整流升压Boost变换器的输入输出压差较低时，反流发生以后同步整流管MP会立刻关闭，而受限于同步整流管MP关闭的时间不一定与电感电流为零的时刻一致，电感中的电能会对Boost变换器中开关功率管MN和同步整流管MP的共漏极LX点的寄生电容充电，引起开关功率管MN和同步整流管MP的共漏极LX点电压升高，反流比较器的标志位会发生变化，导致同步整流管MP频繁的开启和关断，一方面增加了系统的动态功耗，另一方面引入了更高频的干扰，降低系统稳定性。
技术实现思路
针对上述传统反流比较器中同步整流管MP频繁开启和关断的问题，本专利技术提出一种适用于Boost变换器的反流比较器，尤其适用于Boost变换器输入输出压差较低的情况，通过在Boost变换器的每个时钟周期内锁存反流信号，使得同步整流管MP不会频繁开启和关断；提出一种更简单有效的锁存结构，具有高效、稳定、成本低的优点。本专利技术的技术方案为：一种适用于Boost变换器的反流比较器，所述Boost变换器包括开关功率管和同步整流管，所述反流比较器包括反流信号产生模块，所述反流信号产生模块用于在所述同步整流管开启时比较所述开关功率管与同步整流管的共漏端电压和所述Boost变换器的输出电压，并根据比较结果产生反流信号；所述反流比较器还包括反流信号锁存模块，所述反流信号锁存模块包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第二与门、第二反相器和奇数个第三反相器，所述奇数个第三反相器级联构成延时单元；所述Boost变换器的时钟信号一方面经过所述延时单元后连接第二与门的第一输入端，另一方面连接第二与门的第二输入端；第一NMOS管的栅极连接第二与门的输出端，其漏极连接第一PMOS管的漏极和第二PMOS管的栅极，其源极连接第二NMOS管的源极并接地；第二NMOS管的栅极连接所述反流信号，其漏极连接第一PMOS管的栅极、第二PMOS管的漏极和第二反相器的输入端；第一PMOS管和第二PMOS管的源极连接电源电压；第二反相器的输出端作为所述反流比较器的输出端。具体的，所述反流信号产生模块包括第一比较器、第一反相器和第一与门，第一比较器的同相输入端连接所述Boost变换器的输出电压，其反相输入端连接所述开关功率管和同步整流管的共漏端电压，其输出端连接第一与门的第一输入端；第一反相器的输入端连接所述同步整流管的栅极电压，其输出端连接第一与门的第二输入端；第一与门的输出端输出所述反流信号。具体的，所述反流信号锁存模块中，第一PMOS管和第二PMOS管的宽长比相同，第一NMOS管和第二NMOS管的宽长比相同且远大于第一PMOS管的宽长比。本专利技术的有益效果为：利用反流信号锁存模块将反流信号在每个时钟周期进行锁存，避免Boost变换器中同步整流管MP频繁的开启和关断，降低系统的功耗，尤其适用于Boost变换器输入输出压差较低的情况；提出一种更简单有效的锁存结构，具有高效、稳定、成本低、功耗低的优点。附图说明图1为本专利技术提出的一种适用于Boost变换器的反流比较器的应用框图。图2为本专利技术提出的一种适用于Boost变换器的反流比较器中反流信号产生模块的结构图。图3为本专利技术提出的一种适用于Boost变换器的反流比较器中反流信号锁存模块的结构图。图4为本专利技术提出的一种适用于Boost变换器的反流比较器的工作波形图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例详细说明本专利技术的技术方案。如图1所示是本专利技术提出的一种适用于Boost变换器的反流比较器的应用框图，其中虚线框中为本专利技术提出的反流比较器，其余为Boost变换器架构，Boost变换器中包括上功率管即同步整流管MP，和下功率管即开关功率管MN，功率驱动及逻辑模块用于产生同步整流管MP的栅驱动电压TG和开关功率管MN的栅驱动电压BG。本专利技术提出的反流比较器包括反流信号产生模块和反流信号锁存模块，其中，反流信号产生模块用于产生反流信号REV，该模块共有三个输入端，第一输入端接开关功率管MN和同步整流管MP的共漏极LX，第二输入端作为使能端连接Boost变换器电路中的同步整流管MP的栅极驱动信号TG，第三输入端接Boost变换器电路的输出电压VOUT；反流信号产生模块有一个输出端，用于输出反流信号REV到反流信号锁存模块的输入端。如图2所示给出了反流信号锁存模块的一种实现形式，包括第一比较器COMP1、第一反相器INV1和第一与门AND1，第一比较器COMP1的同相输入端连接Boost变换器的输出电压VOUT，其反相输入端连接开关功率管MN和同步整流管MP的共漏端LX的电压，其输出端连接第一与门AND1的第一输入端；第一反相器INV1的输入端连接同步整流管MP的栅极电压TG，其输出端连接第一与门AND1的第二输入端；第一与门AND1的输出端输出反流信号REV。第一比较器COMP1中通常会引入失调电压VOS。本实施例中的反流信号产生模块用于在功率管续流阶段实时比较Boost变换器的输出电压VOUT和Boost变换器中开关功率管MN和同步整流管MP的共漏极LX的电压，并产生反流信号REV，即在同步整流管MP开启阶段检测Boost变换器电路的输出电压VOUT和Boost变换器中开关功率管MN与同步整流管MP的共漏极LX处电压，输出VOUT和LX电压相比较的结果。在Boost变换器电路中，MOSFET并不具有单向导电性，所以需要在同步整流管MP开启阶段对功率管两侧的电压(VOUT和LX)进行比较，若VOUT>LX，则认定为反流发生。图2中的第一比较器COMP1用于比较VOUT和LX两点的电压，未发生反流时，LX电压大于VOUT电压，第一比较器COMP1输出低电平，若VOUT电压大于LX电压，则第一比较器COMP1输出高电平；由于同步整流管MP关闭阶段VOUT一定大于LX，此时不能认定为发生反流，因此引入第一反相器INV1和第一与门AND1用于屏蔽同步整流管MP关闭阶段反流信号的输出。反流信号锁存模块用于将反流信号产生模块输出的反流信号REV在每个周期内进行锁存，该模块共有两个输入端，第一输入端接反流信号产生模块的输出信号REV，第二输入端接Boost变换器电路中的系统时钟信号CLK，其输出端作为本专利技术提出的反流比较器的输出端连接到Boost变换器电路中的功率驱动及逻辑模块的输入端，用于在检测到反流发生时关闭同步整流管MP。如图3所示是反流信号锁存模块的结构示意图，包括第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第二与门AND2、第二反相器INV2和奇数个第三反相器INV3，奇数个第三反相器INV3级联构成延时单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于Boost变换器的反流比较器，所述Boost变换器包括开关功率管和同步整流管，所述反流比较器包括反流信号产生模块，所述反流信号产生模块用于在所述同步整流管开启时比较所述开关功率管与同步整流管的共漏端电压和所述Boost变换器的输出电压，并根据比较结果产生反流信号；其特征在于，所述反流比较器还包括反流信号锁存模块，所述反流信号锁存模块包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第二与门、第二反相器和奇数个第三反相器，所述奇数个第三反相器级联构成延时单元；所述Boost变换器的时钟信号一方面经过所述延时单元后连接第二与门的第一输入端，另一方面连接第二与门的第二输入端；第一NMOS管的栅极连接第二与门的输出端，其漏极连接第一PMOS管的漏极和第二PMOS管的栅极，其源极连接第二NMOS管的源极并接地；第二NMOS管的栅极连接所述反流信号，其漏极连接第一PMOS管的栅极、第二PMOS管的漏极和第二反相器的输入端；第一PMOS管和第二PMOS管的源极连接电源电压；第二反相器的输出端作为所述反流比较器的输出端。

【技术特征摘要】
1.一种适用于Boost变换器的反流比较器，所述Boost变换器包括开关功率管和同步整流管，所述反流比较器包括反流信号产生模块，所述反流信号产生模块用于在所述同步整流管开启时比较所述开关功率管与同步整流管的共漏端电压和所述Boost变换器的输出电压，并根据比较结果产生反流信号；其特征在于，所述反流比较器还包括反流信号锁存模块，所述反流信号锁存模块包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第二与门、第二反相器和奇数个第三反相器，所述奇数个第三反相器级联构成延时单元；所述Boost变换器的时钟信号一方面经过所述延时单元后连接第二与门的第一输入端，另一方面连接第二与门的第二输入端；第一NMOS管的栅极连接第二与门的输出端，其漏极连接第一PMOS管的漏极和第二PMOS管的栅极，其源极连接第二NMOS管的源极并接地；第二NMOS管的栅极连接所述反流信号，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗萍，彭定明，王晨阳，黄龙，周先立，杨楠，杨秉中，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51