多电压等级的开关电源控制系统技术方案

多电压等级的开关电源控制系统，涉及电子技术。本发明专利技术包括第一级电压调整模块、第二级电压调整模块、低压控制模块和高压控制模块，所述第一级电压调整模块包括由一个耗尽型ＭＯＳＦＥＴ器件和运放构成的反馈回路，耗尽型ＭＯＳＦＥＴ器件的源极为第一级电压调整模块的输出端；在低压控制模块和高压控制模块之间串联有电平转换电路，电平转换电路还与第一级电压调整模块的输出端、第二级电压调整模块的输出端连接。本发明专利技术保证系统控制精度的同时，能提供更高的驱动电压，拓宽了外部功率器件的选型范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子技术，特别涉及集成电路技术。技术背景AC/DC开关电源(SMPS)被广泛应用，AC/DC直接对电网电压进行整流滤波调整， 然后由开关调整管进行稳压，不需要电源变压器；开关工作频率在几十千赫，滤波电容器、 电感器数值较小。因此AC/DC开关电源具有重量轻，体积小等特点。在电网电压从IlOV ^OV范围内变化时，都可获得稳定的输出电压。SMPS控制电路部分的工作电压是低压(一 般是5V左右)，因此在电网电压Q20V)到控制电压(5V)之间需要一个降压的处理。目前 更多的处理方法是利用电阻降压，得到一个单电压的电源系统，如图1所示。电阻和电容形 成阻容降压，低压差电压调制器(LDO)电路把电阻和电容得到的电压调整到内部控制电路 需要的电压值，内部电路包括低压控制模块5和高压控制模块7。通过这样的结构，输出一 个控制驱动脉宽调制(PWM)信号到外部的功率器件。系统再采样负载12上的输出电压来 调整PWM信号的占空比，进而控制了外部功率器件的导通、关断比例，达到控制输出电压的 目的。这种单电源结构电路简单，控制精度较高。但是驱动外部功率管8、9的电压也是低 电压，因此在选择外部功率管的时候，就要求不能选择阈值高的器件。因为低电压对阈值较 高的功率管不能完全驱动，换句话说，就是功率器件的选择范围受限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种具有高精度和较宽适应范围的多电压等 级的开关电源控制系统。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是，多电压等级的开关电源控制系统， 包括第一级电压调整模块、第二级电压调整模块、低压控制模块和高压控制模块，所述第一 级电压调整模块包括由一个耗尽型MOSFET器件和运放构成的反馈回路，耗尽型MOSFET器 件的源极为第一级电压调整模块的输出端；在低压控制模块和高压控制模块之间串联有电平转换电路，电平转换电路还与第 一级电压调整模块的输出端、第二级电压调整模块的输出端连接。所述第二级电压调整模块包括高增益运放和第一 MOS管，第二级电压调整模块的 输出端为第一 MOS管的输出端，第一 MOS管的输出端通过第一电阻接高增益运放的负性输 入端，第一 MOS管的控制端接高增益运放的输出端，高增益运放的负性输入端通过第二电 阻接地。所述电平转换电路包括串联于高电压输入端和地电平之间的第二 MOS管和第四 MOS管，以及串联于高电压输入端和地电平之间的第三MOS管和第五MOS管，第二 MOS管的 栅极接第三MOS管的输出端，第三MOS管的栅极接第二 MOS管的输出端，第四MOS管的控制 端接反相器的输出端，反相器的第一输入端接电平转换电路的PWM输入端和第五MOS管的 控制端，第二输入端接电平转换电路的低电压输入端，第三MOS管的输出端为电平转换电3路的输出端。本专利技术的有益效果是，本专利技术保证系统控制精度的同时，能提供更高的驱动电压。 本专利技术的技术拓宽了外部功率器件的选型范围。本专利技术非常适合于集成电路芯片，具有经 济的芯片面积，特别适用于开关电源领域。以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。附图说明图1是现有技术的示意图。图2是本专利技术的电路结构示意图。图3是本专利技术的第二级电压调整模块电路图。图4是本专利技术的电平转换电路的电路图。具体实施方式参见图2 4。本专利技术包括第一级电压调整模块101、第二级电压调整模块102、低压控制模块 103和高压控制模块104，所述第一级电压调整模块101包括耗尽型MOSFET器件3、运放13、 第三电阻R3和第四电阻R4构成的反馈回路，运放13的输出端接耗尽型MOSFET器件3的 栅极，耗尽型MOSFET器件3的漏极为高电压输入端，源极为第一级电压调整模块101的输 出端，接第二级电压调整模块102，耗尽型MOSFET器件3的源极还通过第三电阻R3接运放 13的负性输入端，运放13的负性输入端通过第四电阻R4接地。第一级电压调整模块101 的输出端还与电平转换电路6和高压控制模块104连接。在低压控制模块103和高压控制模块104之间串联有电平转换电路6，电平转换电 路6还与第二级电压调整模块102的输出端连接。第二级电压调整模块102包括高增益运放14和第一 MOS管15，第二级电压调整模 块102的输出端为第一 MOS管15的输出端，第一 MOS管15的输出端通过第一电阻Rl接高 增益运放14的负性输入端，第一 MOS管15的控制端接高增益运放14的输出端，高增益运 放14的负性输入端通过第二电阻R2接地。本专利技术采用增加耗尽型MOSFET器件3，内部形成了不止一个电压等级的控制系 统。此外，在内部不同电压等级控制电路之间，增加电平转换电路6，以保证正确的电路功 能。本专利技术的工作流程为外部的高电压首先输入到包含高压耗尽型MOSFET器件3的 第一级电压调整模块101，耗尽型MOSFET器件3的控制栅级通过第三电阻R3、第四电阻R4 和和运放13构成的反馈网络产生控制电压。在开关电源系统启动初期，耗尽型MOSFET器 件3的栅极和源极电位均为低电位，耗尽型MOSFET器件3存在导电沟道，电路可以导通。因 此，耗尽型MOSFET器件3开始给系统供电，源极电位(也是内部高压电源)缓慢升高，在该 电压上升过程中，到某个设定的开启电压，内部电路开始工作，环路开始自动调整该输出电 压，最终达到一个精确的电压值。因此在耗尽型MOSFET器件3的源极形成了稳定的系统第 一电压等级。相对于图1的结构，该电压具有很高的精度，且受外部输入高压的影响很小。 在耗尽型MOSFET器件3之后，第二级电压调整模块102用来获得稍低的第二个电压等级。该低压电源提供给内部低压控制模块，获得高精度的控制信号。为了在两个电压等级之间 传递信号，电平转换电路6被插入进它们之间。最终，控制系统给出具有高精度，高电平的 驱动信号。图3为本专利技术中的第二级电压调整模块102的具体实现。高增益运算放大器14 的正性输入端接入系统的参考电平REF，负性输入端接入采样电阻网络(第一电阻R1、第二 电阻似)反馈的输出采样电压vfb。OP的输出由跟随器电路15缓冲，提供驱动能力，在输 出端out得到需要的高精度电源。图4的电路为本专利技术中的电平转换电路的具体实现。输入脉宽调制(PWM)信号20 和反相器21为低压系统，电源19为低电压，电源18为高电压。MOS器件22，23，24，25把低 压系统逻辑电平转换为高压逻辑电平，由out端输出。本专利技术内部的电源是双电源系统。输出驱动电压为高电压(5V 20V)。说明书已经充分说明了本专利技术的原理及必要技术细节，普通技术人员完全能够依 据说明书实施本专利技术，故对于现有技术的内容及详细参数不再赘述。权利要求1.多电压等级的开关电源控制系统，包括第一级电压调整模块(101)、第二级电压调 整模块(102)、低压控制模块(10 和高压控制模块(104)，其特征在于所述第一级电压调整模块(101)包括由一个耗尽型MOSFET器件(3)和运放(13)构成 的反馈回路，耗尽型MOSFET器件(3)的源极为第一级电压调整模块的输出端；在低压控制模块(10 和高压控制模块(104)之间串联有电平转换电路(6)，电平转换 电路(6)还与第一级电压调整模本文档来自技高网...

【技术保护点】
多电压等级的开关电源控制系统，包括第一级电压调整模块（１０１）、第二级电压调整模块（１０２）、低压控制模块（１０３）和高压控制模块（１０４），其特征在于：所述第一级电压调整模块（１０１）包括由一个耗尽型ＭＯＳＦＥＴ器件（３）和运放（１３）构成的反馈回路，耗尽型ＭＯＳＦＥＴ器件（３）的源极为第一级电压调整模块的输出端；在低压控制模块（１０３）和高压控制模块（１０４）之间串联有电平转换电路（６），电平转换电路（６）还与第一级电压调整模块（１０１）的输出端、第二级电压调整模块（１０２）的输出端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于廷江，李文昌，黄云川，刘剑，黄国辉，高继，
申请(专利权)人：成都成电硅海科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]