本发明专利技术公开了一种应用于高压DC-DC转换器的自举充电电路，主要解决现有内部电源驱动能力有限和自举电压依赖DC-DC转换器输出引脚SW电压的问题。该自举充电电路包括电压差采样电路(1)，误差放大器(2)和跨导放大器(3)；电压差采样电路将DC-DC转换器输出引脚BST与输出引脚SW的差值转换为电压差信号SENSE；该电压差信号与DC-DC转换器内部基准电压REF经误差放大器差分放大，输出差分信号CTL；该差分信号经跨导放大器转换为电流信号，并通过二极管连接到电压差采样电路，构成负反馈控制环路；跨导放大器以DC-DC转换器高压电源VIN作为电源，保证充电电流直接由芯片电源提供。本发明专利技术有效地提高了主开关管驱动能力，保证自举电压稳定且不依赖于输出端SW电压，可用于大负载DC-DC转换器。
【技术实现步骤摘要】
本 专利技术属于电子电路
，涉及模拟集成电路，特别是一种应用于高压DC-DC转换器的自举充电电路。
技术介绍
在电源管理领域，高压DC-DC转化器的主开关管都采用NMOS类型，这是因为NMOS比PMOS在相同的面积下导通电阻更小，因而更省面积。NMOS的源级为DC-DC转换器的输出引脚SW，漏极连接DC-DC转化器的输入引脚VIN。因此主开关管需要一个高于输出引脚SW电压的栅极驱动电压来驱动主开关管导通。但当主开关管导通时，输出引脚SW电压几乎等于输入引脚VIN电压，电路当中没有比输入引脚VIN电压更高的电压用来驱动主开关管栅极。因此，自举电路被广泛应用于高压DC-DC转换器中。自举电路以DC-DC转换器的输出引脚SW作为浮动地，DC-DC转换器的输出引脚BST作为浮动电源，通过每个开关周期给连接在输出引脚SW与输出引脚BST之间的外部自举电容充电到指定电压，然后通过自举电容提供驱动主开关管NMOS栅极的驱动电压，实现主开关管NMOS正常导通和低的导通电阻。图I显示了一个传统的自举充电电路图，低压转换器的输入端A与DC-DC转换器的高压输入VIN相连；其输出端B通过二极管Dl连接到DC-DC转换器的输出引脚BST ;外部自举电容CO跨接于DC-DC转换器的输出引脚SW与输出引脚BST之间。低压转换器的输出电压VCC为5V，在每个周期主开关管关闭时，VCC通过二极管给外部自举电容CO充电，并且钳位引脚BST的电压。这种方式要保证引脚BST与输出引脚SW的电压差恒定，前提是必须使引脚SW电压在每个周期续流阶段电压要小于等于零电压，当引脚SW无法下降到OV时，会使得引脚BST和引脚SW压差变小而出现欠压情况并影响主开关管导通。内部电源驱动能力有限和自举电压依赖于续流阶段的引脚SW电压成为限制传统自举电路的主要原因。随着DC-DC转换器带载能力的增大，需要更大的主开关管，开关管的栅漏极寄生电容会变大，需要更强的驱动能力。此时传统的自举充电电路会造成CO充电速度过慢而无法弥补下个周期自举电压驱动上管导通时的损耗，使得自举电压出现下降，无法完全驱动主开关管。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有自举充电电路的不足，提供了一种应用于高压DC-DC转换器的自举充电电路，提高驱动主开关管的能力，保证自举电压稳定且不依赖于输出端SW电压。实现本专利技术目的的技术思路通过引入负反馈环路调节引脚BST和引脚SW的压差，使得自举电压稳定性得到加强，其自举充电电路包括电压差采样电路I、误差放大器2和跨导放大器3 ；所述电压差采样电路I，用于采样DC-DC转换器的输出引脚BST与输出引脚SW之间的电压差，并输出电压差信号SENSE到误差放大器2 ；所述误差放大器2,用于将电压差米样电路I输入的电压差信号SENSE与DC-DC转换器内部基准电压REF进行比较，并将两者差值放大得到的差分信号CTL输出到跨导放大器3 ；所述跨导放大器3用于将误差放大器2输入的差分信号CTL转换为电流信号，并通过二极管DI连接到电压差采样电路I，从而构成负反馈控制环路，对引脚BST电压进行精确控制，保证引脚BST电压稳定且不依赖于引脚SW电压。作为优选，上述自举充电电路中的电压差采样电路1，包括源、漏极之间耐压值大于12V的高压PMOS管M11，低压PMOS管M9、M10，电阻R1、R2和电容Cl ；所述低压PMOS管M9与MlO的源极相连，作为电压差采样电路I的输入端A连接到DC-DC转换器的输出引脚BST ;其栅极相连构成有源电流镜结构；其漏极分别与电阻Rl的一端和高压PMOS管Mll的源极相连；所述高压PMOS管Mll的栅极与电阻Rl的另一端相连，并作为电压差采样电路I的输入端B，连接到DC-DC转换器的输出引脚SW ;其漏极作为输出端C，连接到误差放大器2输入端D，该输出端C输出的电压差信号SENSE正比于引脚BST和引脚SW之间的电压差；所述电阻R2与所述电容Cl并联跨接于高压PMOS管Mll的漏极与地之间。作为第一优选，上述自举充电电路中的误差放大器2，包括源、漏极之间耐压值大于12V的高压NMOS管M3、M4,低压NMOS管Ml、M2，低压PMOS管M5、M6，电阻R4和电流源12 ；所述低压NMOS管Ml与M2的源极相连构成差分对，连接到电流源12 ;其栅极分别作为误差放大器2的输入端E和输入端D,该输入端E和输入端D分别与DC-DC转换器内部基准电压REF和电压差采样电路I输入的电压差信号SENSE相连接；其漏极分别与所述高压NMOS管M3和M4的漏极相连；所述高压NMOS管M3和M4的栅极同时连接到DC-DC转换器内部电源VCC，在保护低压NMOS管Ml和M2漏极电压的同时使得误差放大器能在高电源电压下工作；其源极分别与所述低压PMOS管M5和M6的漏极相连；所述低压PMOS管M5与M6的栅极相连构成有源电流镜结构，其源极共同连接到DC-DC转换器的高压输入电源VIN ;低压PMOS管M5的漏极作为误差放大器2的输出端F，其输出信号为差分信号CTL。作为优选，上述自举充电电路中的跨导放大器3，包括源、漏极之间耐压值大于12V的高压PMOS管M8和低压PMOS管M7 ；所述低压PMOS管M7的源极作为跨导放大器3的输入端H与DC-DC转换器的高压输入电源VIN连接；其栅极作为跨导放大器3的输入端G与误差放大器2输入的差分信号CTL相连接；其漏极与所述高压PMOS管M8的源极相连；所述高压PMOS管M8的栅极与DC-DC转换器内部偏置电压BIAS连接；其漏极作为跨导放大器3的输出端L通过二极管Dl连接到电压差采样电路I的输入端A，在DC-DC转换器每个周期的续流阶段给外部自举电容CO充电，保证DC-DC转换器的输出弓I脚BST与输出引脚SW的电压差恒定。作为第二优选，上述自举充电电路中的误差放大器2，包括源、漏极之间耐压值大于 12V 的高压 NMOS 管 M3、M4、M14、M15，低压 NMOS 管 M1、M2、M16、M17，低压 PMOS 管 M5、M6、M12、M13，电阻R4和电流源12 ；所述低压NMOS管Ml与M2的源极相连构成差分对，连接到电流源12 ;其栅极分别作为误差放大器2的输入端E和输入端D,该输入端E和输入端D分别与DC-DC转换器内部基准电压REF和电压差采样电路I输入的电压差信号SENSE相连接；其漏极分别与所述高压NMOS管M3和M4的漏极相连；所述高压NMOS管M3和M4的栅极同时连接到DC-DC转换器内部电源VCC，在保护低压NMOS管Ml和M2漏极电压的同时使得误差放大器能在高电源电压下工作；其源极分别与所述低压PMOS管M5和M6的漏极相连；所述低压PMOS管M5与M12的栅极相连，构成有源电流镜结构；其源极共同连接到DC-DC转换器的高压输入电源VIN ;低压PMOS管M12的漏极与高压NMOS管M14的漏极相连；所述低压PMOS管M6与M13的栅极相连，构成有源电流镜结构；其源极共同连接到DC-DC转换器的高压输入电源VIN ;低压PMOS管M5的漏极与高压NMOS管M15的漏极相连，并作为误差放大器2的输出端F，输出差分信号CTL ；所述高压NMOS管M14与M15的栅极同时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种应用于高压DC？DC转换器的自举充电电路，其特征在于：它包括电压差采样电路（1）、误差放大器（2）和跨导放大器（3）；所述电压差采样电路（1），用于采样DC？DC转换器的输出引脚BST与输出引脚SW之间的电压差，并输出电压差信号SENSE到误差放大器（2）；所述误差放大器（2），用于将电压差采样电路（1）输入的电压差信号SENSE与DC？DC转换器内部基准电压REF进行比较，并将两者差值放大得到的差分信号CTL输出到跨导放大器（3）；所述跨导放大器（3）用于将误差放大器（2）输入的差分信号CTL转换为电流信号，并通过二极管D1连接到电压差采样电路（1），从而构成负反馈控制环路，对引脚BST电压进行精确控制，保证引脚BST电压稳定且不依赖于引脚SW电压。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：来新泉，刘雨鑫，叶强，邵丽丽，卓越，
申请(专利权)人：西安启芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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