一种防电压过冲的同步升压变换电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种防电压过冲的同步升压变换电路，包括由电感(L)、同步整流晶体管(TG)、输出电容(C)和主电源开关晶体管(BG)组成的升压变换主体电路，所述同步整流晶体管(TG)的衬底分别通过第一开关(S1)和第二开关(S2)与升压变换主体电路的输出端(Vout)和主电源开关连接节点(SW)相连；还包括与同步整流晶体管(TG)耦合的放电控制电路。本实用新型专利技术不仅可以实现现有同步升压变换电路的相应功能，而且能够有效防止同步升压变换电路在使用中出现电压过冲，以提高其使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种防电压过冲的同步升压变换电路
本技术涉及一种防电压过冲的同步升压变换电路，属于直流升压

技术介绍
同步升压变换电路即boost升压电路.boost升压电路(boostconverterorstep-upconverter)是一种常见的开关直流升压电路，它通过开关管导通和关断来控制电感储存和释放能量，从而使输出电压比输入电压高。常规同步升压变换电路的结构如图1所示，通常需要在连接一个MOS管在输入端和输出端之间，用于对输出进行较低功耗下的整流。而且，这个MOS管的衬底通常需要通过开关进行控制，以使其能在连通输出端或输入端进行切换。比如在关机时，就需要MOS管的衬底切换至输出端，以防止电流从输入端向输出端无限制地输出。但是这个切换过程，势必会导致主电源开关连接节点SW处的电压过冲。因为，切换动作或导致电感的放电路径不足，从而产生较高的电感电动势。这个电压过冲很有可能对电路中的晶体管造成严重损坏。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种防电压过冲的同步升压变换电路。它不仅可以实现现有同步升压变换电路的相应功能，而且能够有效防止同步升压变换电路在使用中出现电压过冲，以提高其使用寿命。本技术的技术方案：一种防电压过冲的同步升压变换电路，包括由电感、同步整流晶体管、输出电容和主电源开关晶体管组成的升压变换主体电路，所述同步整流晶体管的衬底分别通过第一开关和第二开关与升压变换主体电路的输出端和主电源开关连接节点相连；还包括与同步整流晶体管耦合的放电控制电路。上述的防电压过冲的同步升压变换电路中，所述放电控制电路至少包括电流源和第三晶体管；所述电流源通过第三晶体管与同步整流晶体管耦合成电流镜。通过电流镜可对电感电流的释放进行缓慢释放。前述的防电压过冲的同步升压变换电路中，作为电流镜的一部分，所述第三晶体管的栅级通过第三开关与同步整流晶体管的栅级连接。前述的防电压过冲的同步升压变换电路中，所述第三晶体管的衬底与同步整流晶体管的衬底相连。该设置可使两个晶体管同步切换。前述的防电压过冲的同步升压变换电路中，所述第三晶体管的输入端与升压变换主体电路的输入端相连，第三晶体管的输出端通过电流源接地。即第三晶体管直接从输入端取电。前述的防电压过冲的同步升压变换电路中，所述主电源开关晶体管为N型MOS管，所述第三晶体管和同步整流晶体管为P型MOS管。前述的防电压过冲的同步升压变换电路中，所述电流源为受控电流源。通过控制电流源的大小变化可以调整电感电流的整个放电过程。所述电流源优选为设置成电流从大到小控制的斜坡电流。与现有技术相比，本技术在主体电路中增加了放电控制电路，能够对电感电流形成有效可控的放电路径，可防止直接关机切换衬底带来的电压过冲，进而对晶体管元件进行保护。因此可有效提高同步升压的使用寿命。附图说明图1是现有技术的电路原理示意图；图2是本技术的电路结构示意图；图3是本技术实施例的使用状态示意图；图4是在短路条件下的电路原理示意图；图5是在关机条件下的电路原理示意图；图6是本技术与现有技术的效果对比示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明，但并不作为对本技术限制的依据。实施例。一种防电压过冲的同步升压变换电路，如图2所示，包括由电感L、同步整流晶体管TG、输出电容C和主电源开关晶体管BG组成的升压变换主体电路，所述同步整流晶体管TG的衬底分别通过第一开关S1和第二开关S2与升压变换主体电路的输出端Vout和主电源开关连接节点SW相连；还包括与同步整流晶体管TG耦合的放电控制电路。所述放电控制电路至少包括电流源I和第三晶体管；所述电流源I通过第三晶体管与同步整流晶体管TG耦合成电流镜。所述第三晶体管的栅级通过第三开关S3与同步整流晶体管TG的栅级连接，即节点303处。所述第三晶体管的衬底与同步整流晶体管TG的衬底相连。所述第三晶体管的输入端与升压变换主体电路的输入端Vin相连，第三晶体管的输出端通过电流镜I接地。所述主电源开关晶体管BG为N型MOS管，所述第三晶体管和同步整流晶体管TG为P型MOS管。所述电流源I为受控电流源。工作原理：使用时，本技术可配合检测控制模块330进行工作，如图3所示，检测控制模块负责向晶体管及开关提供控制信号以及监测SW端和输出端的电压。主电源开关晶体管BG由检测控制模块330控制，该电路通过调整BG的占空比来调节或以其他方式控制输出电压。同步整流晶体管TG是布置在电感L和输出之间的开关，以提供穿过升压转换器的电感放电电路的低电阻电导路径，以提高其功率转换效率。当检测到短路或启动条件时，电流源I通过开关S3耦合到同步整流晶体管TG的栅极。在启动过程中，电感中没有剩余电流，电路的工作原理与现有技术相同。在短路条件下(过流)，电感中的剩余电流必须找到一条放电路径，直到达到电流下限。在本专利技术的结构如图4所示的情况下，通过同步整流晶体管TG可以提供可变阻抗路径来钳制过充。由于同步整流晶体管TG的栅极电压保持恒定，开关节点SW的电压的小幅度增加可显著降低TG的阻抗，从而提供与电感电流电平的大小相对应的较低阻抗路径，从而相应地抑制电压过冲，使用电压钳位，过冲电压显著降低。与无钳位的大电流放电相比，钳位的电感电流放电是逐渐的。放电一定程度后再进行停机操作。在停机瞬态期间，在TG和BG都关闭的情况下，升压转换器被禁用，BG的衬底的任何切换动作操作将在开关节点上产生电压过充。这可能是一个比发生在短路等过流条件下更高的过充，因为没有电流传导路径。本专利技术使用图5中的结构通过可控电流斜坡为电流源I放电电感电流。该操作发生在停机信号启用后，TG关闭前。斜坡的目的是通过创建一个变化的阻抗路径逐渐放电，这样，就会产生最小的电压过充。当电流源I斜坡至零后TG才会被允许关闭。图6对比了现有技术与本实施例在停机过程中SW处的电压和电流变化情况。显然，使用本技术的结构，可以显著降低SW处的电压过冲情况，而且电流释放也更为平缓。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防电压过冲的同步升压变换电路，包括由电感(L)、同步整流晶体管(TG)、输出电容(C)和主电源开关晶体管(BG)组成的升压变换主体电路，其特征在于：所述同步整流晶体管(TG)的衬底分别通过第一开关(S1)和第二开关(S2)与升压变换主体电路的输出端(Vout)和主电源开关连接节点(SW)相连；还包括与同步整流晶体管(TG)耦合的放电控制电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种防电压过冲的同步升压变换电路，包括由电感(L)、同步整流晶体管(TG)、输出电容(C)和主电源开关晶体管(BG)组成的升压变换主体电路，其特征在于：所述同步整流晶体管(TG)的衬底分别通过第一开关(S1)和第二开关(S2)与升压变换主体电路的输出端(Vout)和主电源开关连接节点(SW)相连；还包括与同步整流晶体管(TG)耦合的放电控制电路。


2.根据权利要求1所述的防电压过冲的同步升压变换电路，其特征在于：所述放电控制电路至少包括电流源(I)和第三晶体管；所述电流源(I)通过第三晶体管与同步整流晶体管(TG)耦合成电流镜。


3.根据权利要求2所述的防电压过冲的同步升压变换电路，其特征在于：所述第三晶体管的栅级通过第三开关(S3)与同步整...

【专利技术属性】
技术研发人员：任弘，
申请(专利权)人：南京源峰微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32