一种死区时间线性优化电路制造技术

本发明专利技术提供了一种死区时间线性优化电路。本发明专利技术通过引入限流模块和驱动电压反馈模块对电容充电的初始以及末尾两个阶段的充电电流非线性问题进行优化。限流模块的引入，将使得电连接充放电模块的驱动电流产生模块在未建立完全前，无法对充放电模块中的电容进行充电；驱动电压反馈模块的引入，通过对基准电压以及驱动电压进行比对编译，将输出的码字反馈至充放电模块以对充放电模块的电容进行细微调节，优化了不同外置电阻数值下的充电斜率，最终使得外置电阻可在较宽阻值范围内，有效保持死区时间的高线性度要求，提高产品参数稳定性，且不会增加制造成本。且不会增加制造成本。且不会增加制造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种死区时间线性优化电路


[0001]本专利技术涉及集成电路
，尤其涉及一种死区时间线性优化电路。

技术介绍

[0002]DC
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DC(直流
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直流)转换器是一种把直流输入电压转变成有效输出固定直流电压的电压转换器。在电源管理领域，DC
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DC转换器实现直流到直流的电压转换功能，在大功率的电压转换中，DC
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DC依靠其高效率、高功率密度的优势成为工程方案首选。目前主流结构为同步DC
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DC拓扑结构，采用开关MOS功率管和续流MOS功率管实现功率传输。
[0003]在理想稳定状态下，开关MOS功率管和续流MOS功率管交错导通，由PWM信号转换成的互补方波信号控制两个功率管开启和关断。理论上，这两个功率管不会同时导通，但在实际工作中，两个功率管可能存在同时导通的一段时间，这种情况称为共轭导通状态。该状态下，输入到地直接短路，产生大电流，不仅会降低DC
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DC的效率，严重时可能造成芯片损坏。为避免类似情况出现，需要在一个功率管关断至另一个功率管导通之间人为引进一定的延时，该延时称为DC
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DC变换器的“死区时间”。在死区时间内，续流电流一直通过续流MOS功率管的寄生二极管续流，因此也存在二极管导通损耗，因此死区时间如果设计过长，导通损耗会增大，如果死区时间过短，也会发生共轭导通状态。现有死区时间线性优化的方式有采用死区时间内置调节电路或采用死区时间外置调节电路，进行死区时间调节。/>[0004]请参阅图1，其为现有技术中死区时间内置调节电路示意图。如图1所示，所述死区时间内置调节电路包括：充放电控制模块11、解码器12、开关控制模块13、电流源I1、电容阵列C1～Cn以及反相器14。电流源I1提供固定电流对电容阵列C1～Cn进行电荷充放，通过解码器12通过开关控制模块13对电容阵列C1～Cn进行配置，达到调节死区时间的效果。但是，开关控制模块13对不同的电容配置引入的非线性量不一致；另外，反相器14在不同工艺角下翻转电压不同，导致不同工艺角下同一电容配置的充电时间差异巨大。
[0005]请参阅图2，其为现有技术中死区时间外置调节电路示意图。如图2所示，所述死区时间外置调节电路包括：充放电控制模块21，包括运算放大器CMP1的基准电流产生模块22，包括外置电阻Rdt的驱动电流产生模块23以及包括比较器CMP2的电压比较模块24。以基于外置电阻Rdt产生的外置电流Idt而生成的驱动电流对电容C0进行电荷充放，运算放大器CMP1将充电电压Vcap与驱动电压Vdt进行比较产生死区时间比较结果，通过改变外置电阻Rdt阻值进行死区时间调节。电容C0上极板充电电流Icap曲线如图3中(a)部分所示，电容C0上极板充电电压Vcap曲线如图3中(b)部分所示。
[0006]图2所示电容C0的上极板在充电开启时由充放电控制模块21的NMOS管N0下拉至地，开启瞬间电容C0连接的驱动电流产生模块23中的NMOS管N4需进行状态建立，此时将由驱动电流产生模块23中的PMOS管P3以参考电流Iref对电容C0进行充电，引入误差量，且此误差量随工艺角变化。同时，基准电流产生模块22中的NMOS管N1与驱动电流产生模块23中的NMOS管N2的栅极电压相同，漏端电压相近，参考电压Vref
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in经由运算放大器CMP1进行单位增益负反馈后，使得N1源端电压为基准电压Vref，而N2的源端电压为驱动电压Vdt；根据
外置电阻Rdt的阻值不同，N2的源端电压Vdt将与N1的源端电压Vref产生明显差异，死区时间由电容C0以外置电流Idt充电至驱动电压Vdt决定。此电路结构以驱动电压Vdt为比较对象，移除了驱动电压Vdt变化对基准电压Vref的比较，但由于驱动电压Vdt的变化以及电容衰减作用引入了充电末尾阶段的非线性偏移量，导致死区时间无法与外置电阻Rdt阻值呈现线性关系。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种死区时间线性优化电路，可以优化充电电流在电容充电的初始以及末尾两个阶段的非线性问题，大幅提高死区时间调节的线性度。
[0008]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种死区时间线性优化电路，包括：充放电模块；充放电控制模块，电连接至所述充放电模块，用于响应于充电控制信号对所述充放电模块的充放电进行控制；基准电流产生模块，电连接至供电电源，用于产生基准电流以及基准电压；驱动电流产生模块，分别电连接至所述供电电源以及所述基准电流产生模块，用于基于所述基准电流产生目标驱动电流以及驱动电压；限流模块，电连接在所述驱动电流产生模块与所述充放电模块之间，用于控制在所述驱动电流产生模块建立完全后基于所述目标驱动电流对所述充放电模块进行充电，以在充电初始阶段优化充电电流的线性度；驱动电压反馈模块，分别电连接至所述充放电模块、所述基准电流产生模块以及所述驱动电流产生模块，用于对所述基准电压以及所述驱动电压进行比对编译，并根据编译结果对所述充放电模块进行调节，以在充电末尾阶段优化充电电流的线性度；电压比较模块，电连接至所述充放电模块以及所述驱动电流产生模块，用于将所述充放电模块产生的充电电压与所述驱动电压进行比较后输出。
[0009]在一些实施例中，所述驱动电压反馈模块进一步用于以所述充电电压等于所述基准电压时的充电曲线为基准，当驱动电压小于所述基准电压时，通过反馈延长所述充放电模块的充电时间；当驱动电压大于所述基准电压时，通过反馈缩短所述充放电模块的充电时间。
[0010]上述技术方案，通过引入限流模块和驱动电压反馈模块对电容充电的初始以及末尾两个阶段的充电电流非线性问题进行优化。限流模块的引入，将使得电连接充放电模块的驱动电流产生模块在未建立完全前，无法对充放电模块中的电容进行充电；驱动电压反馈模块的引入，通过对基准电压以及驱动电压进行比对编译，将输出的码字反馈至充放电模块以对充放电模块的电容进行细微调节，优化了不同外置电阻数值下的充电斜率，最终使得外置电阻可在较宽阻值范围内，有效保持死区时间的高线性度要求，提高产品参数稳定性，且不会增加制造成本。
[0011]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术的实施例中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0013]图1为现有技术中死区时间内置调节电路示意图；
[0014]图2为现有技术中死区时间外置调节电路示意图；
[0015]图3为图2所示电路中电容上极板充电电流曲线与充电电压曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种死区时间线性优化电路，其特征在于，包括：充放电模块；充放电控制模块，电连接至所述充放电模块，用于响应于充电控制信号对所述充放电模块的充放电进行控制；基准电流产生模块，电连接至供电电源，用于产生基准电流以及基准电压；驱动电流产生模块，分别电连接至所述供电电源以及所述基准电流产生模块，用于基于所述基准电流产生目标驱动电流以及驱动电压；限流模块，电连接在所述驱动电流产生模块与所述充放电模块之间，用于控制在所述驱动电流产生模块建立完全后基于所述目标驱动电流对所述充放电模块进行充电，以在充电初始阶段优化充电电流的线性度；驱动电压反馈模块，分别电连接至所述充放电模块、所述基准电流产生模块以及所述驱动电流产生模块，用于对所述基准电压以及所述驱动电压进行比对编译，并根据编译结果对所述充放电模块进行调节，以在充电末尾阶段优化充电电流的线性度；电压比较模块，电连接至所述充放电模块以及所述驱动电流产生模块，用于将所述充放电模块产生的充电电压与所述驱动电压进行比较后输出。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述驱动电压反馈模块进一步用于以所述充电电压等于所述基准电压时的充电曲线为基准，当所述驱动电压小于所述基准电压时，通过反馈延长所述充放电模块的充电时间；当所述驱动电压大于所述基准电压时，通过反馈缩短所述充放电模块的充电时间。3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述限流模块采用二极管限流、连接成二极管形式的MOS管限流、电流镜像单元限流的任意其中之一。4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电流镜像单元包括：第二电流源，电连接至所述供电电源；共栅连接的PMOS管，其中一PMOS管的源极电连接至所述第二电流源、其漏极与栅极短接后通过一电阻电连接至地端，另一PMOS管的源极电连接至所述驱动电流产生模块，其漏极电连接至所述充放电模块。5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述充放电模块包括：并联的多路充放电单元，每一路所述充放电单元均包括串联连接的开关器件和电容器；所述驱动电压反馈模块包括：Flash型模数转换器以及开关控制单元；所述Flash型模数转换器的第一输入端用于接收所述基准电压，其第二输入端用于接收所述驱动电压，其输出端用于输出编译结果；所述开关控制单元响应于所述编译结果控制相应充放电单元的开关器件的开关状态，以对所述充放电模块进行调节，从而优化不同驱动电压下的充电斜率，以在充电末尾阶段优化充电电流的线性度。6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述基准电流产生模块包括：基准电流产生单元，用于基于参考电压产生所述基准电压以及所述基准电流；第一电流镜，电连接至所述基准电流产生单元，所述第一电流镜用于将所述基准电流提供至所述驱动电流产生模块。7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，
所述基准电流产生单元包括：运算放大器、第一NMOS管、基准电阻；所述第一电流镜包括：第一PMOS管、第二PMOS管以及第二NMOS管；所述运算放大器的正相输入端用于接收参考电压，其反相输入端电连接至第一节点，其输出端电连接至所述第一NMOS管的栅极以及所述驱动电流产生模块；所述第一NMOS管的源极电连接至所述第一节点，其漏极电连接至所述第二NMOS管的源极；所述基准电阻的一端电连接至所述第一节点，另一端电连接至地端，以在所述第一节点产生所述基准电压，流过所述基准电阻的电流作为基准电流；所述第二NMOS管的漏极电连接至第二节点，其栅极用于接收一第一偏置电压；所述第一PMOS管的源极电连接至所述供电电源、其漏极电连接至所述第二PMOS管的源极，其栅极电连接至所述第二节点；所述第二PMOS管的漏极电连接至所述第二节点，其栅极用于接收一第三偏置电压；所述第二节点电连接至所述驱动电流产生模块，以将所述基准电流提供至所述驱动电流产生模块。8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述驱动电流产生模块包括：驱动电流产生单元，电连接至所述基准电流产生单元以及所述第一电流镜，所述驱动电流产生单元用于基于所述基准电流产生初始驱动电流以及所述驱动电压；第二电流镜，电连接至所述第一电流镜，所述第二电流镜用于基于所述基准电流产生第二镜像电流；第三电流镜，分别电连接所述驱动电流产生单元以及所述第二电流镜，所述第三电流镜用于基于所述初始驱动电流产生第三镜像电流；所述第二电流镜与所述第三电流镜的连接端作为所述驱动电流产生模块的输出端，所述第二镜像电流与所述第三镜像电流共同作用，从而在所述驱动电流产生模块的输出端产生所述目标驱动电流。9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述驱动电流产生单元包括：第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第三NMOS管、第四NM...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴与伦，巴宇曦，
申请(专利权)人：上海兴感半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：