控制电压切换电路及相应的升压电路制造技术

本发明专利技术涉及一种控制电压切换电路及相应的升压电路，其中，所述的控制电压切换电路包括比较电压生成模块、电平比较模块及控制电压生成模块，包括该控制电压切换电路的升压电路的栅极电压不是一个固定的值，当电路中的升压电压很小时，升压电路中的开关管的栅极电压由输入电压与升压电压中较大的一个电压确定，当升压电压很大时，开关管的栅极电压为比较电压生成模块的输出端的输出的控制电压。采用本发明专利技术的控制电压切换电路及相应的升压电路，开关管的导通电阻更小，效率更高，可以驱动更大的电流，同时，该开关管无需使用高耐压、低开启MOS管的工艺，成本更低，适用性更广。适用性更广。适用性更广。

Control voltage switching circuit and corresponding boost circuit

【技术实现步骤摘要】
控制电压切换电路及相应的升压电路


[0001]本专利技术涉及电路
，尤其涉及电路控制
，具体是指一种控制电压切换电路及相应的升压电路。

技术介绍

[0002]现有技术中，在低压供电(2V～5V)的BOOST(升压)系统中的开关管(一般是MOS管)的栅极的控制电压一般都是固定的。如图1所示，图1为现有技术中的升压电路的结构示意图，图1中的VDD为输入电压，L是电感，D是二极管，M1是开关管，一般选用NMOS管构成该开关管，C0是输出电压电容，VGS是开关管的栅极控制电压。该升压电路，在T1时刻，开关管M1导通，电流流向为VDD->L->M1->GND(即由输入电压依次经过电感、开关管，然后到地)，该过程中，电感L充电；在T2时刻，开关管M1关断(截止)，电流流向为L->D->C0(即由依次流过电感、二极管，然后至电感)，电感放电，C0充电。M1的控制信号VGS是预设占空比的方波信号，VGS为高电平时开关管M1导通，VGS为低电平时开关管M1关断。开关管M1导通时，开关管M1工作于线性区，其导通电阻的公式如下：
[0003][0004]其中，其中μ
n
是电子迁移率和C
ox
是单位面积的栅氧化层电容，μ
n
与C
ox
为常数，是MOS管(即开关管)的宽长比，VGS是图1中开关管M1的栅极电压，VTHN是该开关管的阈值电压。开关管M1的栅极电压VGS可以由多种控制电压决定，比较常用的有两种，一是等于输入电压VDD(即由输入电压VDD(2V～5V)提供)；二是等于输出电压VBOOST，其由升压后的输出电压VBOOST(一般大于5V)提供，即升压电压，但现有技术中控制电压无论选用什么电压构成，均为固定的电压。
[0005]如果选择输入电压VDD作为栅极的控制电压(即VGS等于输入电压VDD)，输入电压VDD的电压范围一般为2V～5V，当输入电压VDD较小时，根据公式(1)的计算可知，该开关管导通时导通电阻较大，为了提高效率，必须增加管子个数，功耗上升，成本增加。
[0006]如果选择输出电压VBOOST作为栅极的控制电压(即VGS等于输出电压VBOOST)，由输出电压于VBOOST一般大于5V，所以开关管必须采用低开启的高压管，这种开关管需要使用高耐压、低开启的工艺，该工艺不是通用的工艺，工艺复杂度较高，成本较高；而采用增加宽长比也可以减小导通电阻，但是芯片面积会增加，成本也会上升。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种成本低、性能好的控制电压切换电路及相应的升压电路。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术具有如下构成：
[0009]该控制电压切换电路，其主要特点是，所述的电路包括：
[0010]比较电压生成模块，用于根据升压电压生成一个比较电压；
[0011]电平比较模块，用于将所述的比较电压与输入电压进行比较；
[0012]控制电压生成模块，分别与所述的比较电压生成模块的输出端和电平比较模块的输出端相连接，当所述的输入电压大于所述的比较电压时，所述的控制电压生成模块的输出端输出的控制电压的值等于所述的输入电压，当所述的比较电压大于所述的输入电压时，所述的控制电压生成模块的输出端输出的控制电压的值随所述的比较电压的值上升而上升。
[0013]较佳地，所述的比较电压生成模块包括：第一NMOS管、第二NMOS管及第一电阻；
[0014]所述的第一NMOS管的漏极及所述的第一电阻的第一端同时与所述的升压电压相连接，所述的第一NMOS管的栅极与所述的第一电阻的第二端共同构成所述的比较电压生成模块的输出端，所述的第一NMOS管的源极与所述的第二NMOS管的漏极相连接，所述的第二NMOS管的栅极与偏置电压相连接，所述的第二NMOS管的源极接地，其中，所述的第一NMOS管的源极与所述的第二NMOS管的漏极的连接处的电压即为所述的比较电压。
[0015]更佳地，当所述的比较电压大于所述的输入电压时，所述的控制电压生成模块的输出端输出的控制电压的值等于所述的比较电压的值减去所述的第一NMOS管的阈值电压的值后得到的电压值。
[0016]更佳地，所述的比较电压生成模块还包括齐纳管，所述的齐纳管的阴极与所述的第一电阻的第二端相连接，所述的齐纳管的阳极接地。
[0017]进一步地，当所述的比较电压大于所述的输入电压，且小于所述的齐纳管的箝位电压时，所述的控制电压生成模块的输出端输出的控制电压的值等于所述的比较电压的值减去所述的第一NMOS管的阈值电压的值后得到的电压值；当所述的比较电压大于所述的齐纳管的箝位电压时，所述的控制电压生成模块的输出端输出的控制电压的值等于所述的齐纳管的箝位电压的值减去所述的第一NMOS管的阈值电压的值后得到的电压值。
[0018]更佳地，所述的第一NMOS管的源极与该第一NMOS管的衬底短接。
[0019]较佳地，所述的电平比较模块包括比较器，所述的比较器的同相端接所述的比较电压，所述的比较器的反相端接所述的输入电压，所述的比较器的输出端构成所述的电平比较模块的输出端，所述的比较器的电源端与所述的控制电压生成模块的输出端相连接。
[0020]较佳地，所述的控制电压生成模块包括第一PMOS管、第三NMOS管及第二电阻；
[0021]所述的第一PMOS管的栅极与所述的电平比较模块的输出端相连接，所述的第一PMOS管的漏极通过所述的第二电阻与所述的输入电压相连接；
[0022]所述的第三NMOS管的栅极与所述的比较电压生成模块的输出端相连接，所述的第三NMOS管的漏极与所述的升压电压相连接；
[0023]所述的第一PMOS管的源极与所述的第三NMOS管的源极共同构成所述的控制电压生成模块的输出端。
[0024]更佳地，所述的第一PMOS管的源极与该第一PMOS管的衬底短接，所述的第三NMOS管的源极与该第三NMOS管的衬底短接。
[0025]一种升压电路，包括开关管，其主要特点是，所述的升压电路包括上述控制电压切换电路，所述的控制电压切换电路中的控制电压生成模块的输出端与所述的开关管的控制端相连接。
[0026]本专利技术的控制电压切换电路包括比较电压生成模块、电平比较模块及控制电压生成模块，包括该控制电压切换电路的升压电路的栅极电压不是一个固定的值，当电路中的升压电压很小时，升压电路中的开关管的栅极电压由输入电压与升压电压中较大的一个电压确定，当升压电压很大时，开关管的栅极电压为比较电压生成模块的输出端的输出的控制电压。采用本专利技术的控制电压切换电路及相应的升压电路，开关管的导通电阻更小，效率更高，可以驱动更大的电流，同时，该开关管无需使用高耐压、低开启MOS管的工艺，成本更低，适用性更广。
附图说明
[0027]图1为现有技术中的升压电路的结构示意图。
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制电压切换电路，其特征在于，所述的控制电压切换电路包括：比较电压生成模块，用于根据升压电压生成一个比较电压；电平比较模块，用于将所述的比较电压与输入电压进行比较；控制电压生成模块，分别与所述的比较电压生成模块的输出端和电平比较模块的输出端相连接，当所述的输入电压大于所述的比较电压时，所述的控制电压生成模块的输出端输出的控制电压的值等于所述的输入电压，当所述的比较电压大于所述的输入电压时，所述的控制电压生成模块的输出端输出的控制电压的值随所述的比较电压的值上升而上升。2.根据权利要求1所述的控制电压切换电路，其特征在于，所述的比较电压生成模块包括：第一NMOS管、第二NMOS管及第一电阻；所述的第一NMOS管的漏极及所述的第一电阻的第一端同时与所述的升压电压相连接，所述的第一NMOS管的栅极与所述的第一电阻的第二端共同构成所述的比较电压生成模块的输出端，所述的第一NMOS管的源极与所述的第二NMOS管的漏极相连接，所述的第二NMOS管的栅极与偏置电压相连接，所述的第二NMOS管的源极接地，其中，所述的第一NMOS管的源极与所述的第二NMOS管的漏极的连接处的电压即为所述的比较电压。3.根据权利要求2所述的控制电压切换电路，其特征在于，当所述的比较电压大于所述的输入电压时，所述的控制电压生成模块的输出端输出的控制电压的值等于所述的比较电压的值减去所述的第一NMOS管的阈值电压的值后得到的电压值。4.根据权利要求2所述的控制电压切换电路，其特征在于，所述的比较电压生成模块还包括齐纳管，所述的齐纳管的阴极与所述的第一电阻的第二端相连接，所述的齐纳管的阳极接地。5.根据权利要求4所述的控制电压切换电路，其特征在于，当所述的比较电压大于所述的输入电压，且小于所述的齐纳管的箝位电压时，所述的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁增伟，刘玉芳，曾洁琼，张天舜，罗先才，
申请(专利权)人：华润微集成电路无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：