超低电压启动双路输出的DCDC转换电路及其实现方法技术

本发明专利技术提供一种超低电压启动双路输出的DCDC转换电路及其实现方法，所述DCDC转换电路包括：双路输出模块，电连接于所述双路输出模块的高压上电复位模块，电连接于所述高压上电复位模块和所述双路输出模块的功率管衬底电平选择模块，电连接于所述高压上电复位模块和所述双路输出模块的工作模式切换模块，电连接于所述工作模式切换模块的控制管衬底电平选择模块，电连接于所述双路输出模块的负载接入模块及电连接于所述双路输出模块、所述负载接入模块和所述工作模式切换模块的调制信号产生模块。通过本发明专利技术解决了现有DCDC转换电路存在的无法在低电源电压下工作、需要额外的时钟产生装置及只有一路输出的问题。

DCDC Conversion Circuit with Ultra-Low Voltage Starting Dual Output and Its Realization Method

【技术实现步骤摘要】
超低电压启动双路输出的DCDC转换电路及其实现方法
本专利技术属于电路设计领域，特别是涉及一种超低电压启动双路输出的DCDC转换电路及其实现方法。
技术介绍
DCDC转换电路广泛应用于各种车载芯片、物联网芯片中，此种电路能根据适用情况合理调整芯片的供电电压，同时在保证外部电源电压和负载波动的情况下产生稳定的电压或电流供给。经典DCDC转换电路结构如图1所示，为了保证调制信号的产生，输入电压Vin必须大于1.4V至1.8V。而常规的同步DCDC转换电路结构如图2所示，将二极管替换为PMOS管；为了保证调制信号的产生，其输入电压Vin必须在PMOS管的阈值电压以上且在调制信号控制下只有一路输出；由于该同步DCDC转换电路在工作初期需要额外的时钟产生装置(如MEMS开关等)，这也限制了芯片的使用条件，同时增加了芯片成本。由于现有DCDC转换电路存在以下缺点：1)无法在低电源电压下工作(如0.5倍阈值电压)，2)需要额外的时钟产生装置，3)只有一路输出，故有必要设计一种新的超低电压启动双路输出的DCDC转换电路及其实现方法用以解决上述技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种超低电压启动双路输出的DCDC转换电路及其实现方法，用于解决现有DCDC转换电路存在的无法在低电源电压下工作、需要额外的时钟产生装置及只有一路输出的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种超低电压启动双路输出的DCDC转换电路，所述DCDC转换电路包括：双路输出模块，包括一路输出单元和二路输出单元，用于根据输入电压产生两路输出电压，并在输出电压小于检测阈值时处于振荡器工作模式，以产生高于所述输入电压的两路输出直流电平；在所述输出电压大于等于所述检测阈值时处于闭环工作模式，以根据调制信号产生输出直流电平；高压上电复位模块，电连接于所述二路输出单元，用于检测所述二路输出单元的输出电压，并在检测电压小于所述检测阈值时，产生第一选择信号，在所述检测电压大于等于所述检测阈值时，产生第二选择信号；功率管衬底电平选择模块，包括第一功率管衬底电平选择单元和第二功率管衬底电平选择单元，所述第一功率管衬底电平选择单元电连接于所述高压上电复位模块和所述一路输出单元，所述第二功率管衬底电平选择单元电连接于所述高压上电复位模块和所述二路输出单元，用于根据所述第一选择信号或所述第二选择信号选择所述一路输出单元及所述二路输出单元中功率管衬底端的接入电压；工作模式切换模块，电连接于所述高压上电复位模块和所述双路输出模块，用于在所述第一选择信号的作用下将所述双路输出模块切换至振荡器工作模式，并在所述第二选择信号的作用下将所述双路输出模块切换至闭环工作模式；控制管衬底电平选择模块，包括PMOS控制管衬底电平选择单元和NMOS控制管衬底电平选择单元，所述PMOS控制管衬底电平选择单元电连接于所述工作模式切换模块中的PMOS管，所述NMOS控制管衬底电平选择单元电连接于所述工作模式切换模块中的NMOS管，用于调节所述工作模式切换模块中PMOS控制管及NMOS控制管衬底端的接入电压；负载接入模块，电连接于所述二路输出单元，用于采样所述输出电压，并在采样电压大于等于参考阈值时产生负载接入信号以控制负载接入；调制信号产生模块，包括第一调制信号产生单元和第二调制信号产生单元，所述第一调制信号产生单元和所述第二调制信号产生单元均电连接于所述二路输出单元、所述负载接入模块和所述工作模式切换模块，所述第一调制信号产生单元用于在所述负载接入信号的控制下产生所述调制信号，所述第二调制信号产生单元用于在所述双路输出模块处于闭环工作模式时产生所述调制信号。可选地，所述一路输出单元包括：第一电感、第一NMOS功率管、第一二极管及第一电容，其中所述第一电感的一端接入所述输入电压，所述第一电感的另一端连接于所述第一NMOS功率管的漏极端，同时连接于所述第一二极管的阳极端，所述第一NMOS功率管的源极端接地，所述第一NMOS功率管的栅极端连接于所述工作模式切换模块，所述第一NMOS功率管的衬底端连接于所述第一功率管衬底电平选择单元，所述第一二极管的阴极端连接于所述第一电容的一端，同时作为所述一路输出单元的输出端，所述第一电容的另一端接地；所述二路输出单元包括：第二电感、第二NMOS功率管、第二二极管及第二电容，其中所述第二电感的一端接入所述输入电压，所述第二电感的另一端连接于所述第二NMOS功率管的漏极端，同时连接于所述第二二极管的阳极端，所述第二NMOS功率管的源极端接地，所述第二NMOS功率管的栅极端连接于所述工作模式切换模块，所述第二NMOS功率管的衬底端连接于所述第二功率管衬底电平选择单元，所述第二二极管的阴极端连接于所述第二电容的一端，同时作为所述二路输出单元的输出端，所述第二电容的另一端接地。可选地，所述高压上电复位模块包括：低压上电复位单元、电荷泵、滤波电容及滤波电阻，其中所述低压上电复位单元的输入端连接于所述二路输出单元，所述低压上电复位单元的输出端连接于所述电荷泵的输入端，所述电荷泵的输出端连接于所述滤波电阻的一端，所述滤波电阻的另一端连接于所述滤波电容的一端，同时作为所述高压上电复位模块的输出端，所述滤波电容的另一端接地。可选地，所述第一功率管衬底电平选择单元包括：第一PMOS选择功率管及第一NMOS选择功率管，其中所述第一PMOS选择功率管的源极端接入所述输入电压，所述第一PMOS选择功率管的栅极端连接于所述第一NMOS选择功率管的栅极端，同时连接于所述高压上电复位模块，所述第一PMOS选择功率管的漏极端连接于所述第一NMOS选择功率管的漏极端，同时作为所述第一功率管衬底电平选择单元的输出端，所述第一NMOS选择功率管的源极端接地；所述第二功率管衬底电平选择单元包括：第二PMOS选择功率管及第二NMOS选择功率管，其中所述第二PMOS选择功率管的源极端接入所述输入电压，所述第二PMOS选择功率管的栅极端连接于所述第二NMOS选择功率管的栅极端，同时连接于所述高压上电复位模块，所述第二PMOS选择功率管的漏极端连接于所述第二NMOS选择功率管的漏极端，同时作为所述第二功率管衬底电平选择单元的输出端，所述第二NMOS选择功率管的源极端接地。可选地，所述工作模式切换模块包括：第一PMOS控制管、第二PMOS控制管、第一NMOS控制管及第二NMOS控制管，其中所述第一PMOS控制管的栅极端、所述第二PMOS控制管的栅极端、所述第一NMOS控制管的栅极端及所述第二NMOS控制管的栅极端同时连接于所述高压上电复位模块，所述第一PMOS控制管的漏极端连接于所述一路输出单元，所述第一PMOS控制管的源极端连接于所述二路输出单元，所述第一PMOS控制管的衬底端连接于一所述PMOS控制管衬底电平选择单元；所述第二PMOS控制管的漏极端连接于所述二路输出单元，所述第二PMOS控制管的源极端连接于所述一路输出单元，所述第二PMOS控制管的衬底端连接于另一所述PMOS控制管衬底电平选择单元；所述第一NMOS控制管的漏极端连接于所述一路输出单元，所述第一NMOS控制管的源极端连接于所述第一调制信号产生单元，所述第一NMOS控制管的衬底端连接于一所述NMOS控制管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低电压启动双路输出的DCDC转换电路，其特征在于，所述DCDC转换电路包括：双路输出模块，包括一路输出单元和二路输出单元，用于根据输入电压产生两路输出电压，并在输出电压小于检测阈值时处于振荡器工作模式，以产生高于所述输入电压的两路输出直流电平；在所述输出电压大于等于所述检测阈值时处于闭环工作模式，以根据调制信号产生输出直流电平；高压上电复位模块，电连接于所述二路输出单元，用于检测所述二路输出单元的输出电压，并在检测电压小于所述检测阈值时，产生第一选择信号，在所述检测电压大于等于所述检测阈值时，产生第二选择信号；功率管衬底电平选择模块，包括第一功率管衬底电平选择单元和第二功率管衬底电平选择单元，所述第一功率管衬底电平选择单元电连接于所述高压上电复位模块和所述一路输出单元，所述第二功率管衬底电平选择单元电连接于所述高压上电复位模块和所述二路输出单元，用于根据所述第一选择信号或所述第二选择信号选择所述一路输出单元及所述二路输出单元中功率管衬底端的接入电压；工作模式切换模块，电连接于所述高压上电复位模块和所述双路输出模块，用于在所述第一选择信号的作用下将所述双路输出模块切换至振荡器工作模式，并在所述第二选择信号的作用下将所述双路输出模块切换至闭环工作模式；控制管衬底电平选择模块，包括PMOS控制管衬底电平选择单元和NMOS控制管衬底电平选择单元，所述PMOS控制管衬底电平选择单元电连接于所述工作模式切换模块中的PMOS管，所述NMOS控制管衬底电平选择单元电连接于所述工作模式切换模块中的NMOS管，用于调节所述工作模式切换模块中PMOS控制管及NMOS控制管衬底端的接入电压；负载接入模块，电连接于所述二路输出单元，用于采样所述输出电压，并在采样电压大于等于参考阈值时产生负载接入信号以控制负载接入；调制信号产生模块，包括第一调制信号产生单元和第二调制信号产生单元，所述第一调制信号产生单元和所述第二调制信号产生单元均电连接于所述二路输出单元、所述负载接入模块和所述工作模式切换模块，所述第一调制信号产生单元用于在所述负载接入信号的控制下产生所述调制信号，所述第二调制信号产生单元用于在所述双路输出模块处于闭环工作模式时产生所述调制信号。...

【技术特征摘要】
1.一种超低电压启动双路输出的DCDC转换电路，其特征在于，所述DCDC转换电路包括：双路输出模块，包括一路输出单元和二路输出单元，用于根据输入电压产生两路输出电压，并在输出电压小于检测阈值时处于振荡器工作模式，以产生高于所述输入电压的两路输出直流电平；在所述输出电压大于等于所述检测阈值时处于闭环工作模式，以根据调制信号产生输出直流电平；高压上电复位模块，电连接于所述二路输出单元，用于检测所述二路输出单元的输出电压，并在检测电压小于所述检测阈值时，产生第一选择信号，在所述检测电压大于等于所述检测阈值时，产生第二选择信号；功率管衬底电平选择模块，包括第一功率管衬底电平选择单元和第二功率管衬底电平选择单元，所述第一功率管衬底电平选择单元电连接于所述高压上电复位模块和所述一路输出单元，所述第二功率管衬底电平选择单元电连接于所述高压上电复位模块和所述二路输出单元，用于根据所述第一选择信号或所述第二选择信号选择所述一路输出单元及所述二路输出单元中功率管衬底端的接入电压；工作模式切换模块，电连接于所述高压上电复位模块和所述双路输出模块，用于在所述第一选择信号的作用下将所述双路输出模块切换至振荡器工作模式，并在所述第二选择信号的作用下将所述双路输出模块切换至闭环工作模式；控制管衬底电平选择模块，包括PMOS控制管衬底电平选择单元和NMOS控制管衬底电平选择单元，所述PMOS控制管衬底电平选择单元电连接于所述工作模式切换模块中的PMOS管，所述NMOS控制管衬底电平选择单元电连接于所述工作模式切换模块中的NMOS管，用于调节所述工作模式切换模块中PMOS控制管及NMOS控制管衬底端的接入电压；负载接入模块，电连接于所述二路输出单元，用于采样所述输出电压，并在采样电压大于等于参考阈值时产生负载接入信号以控制负载接入；调制信号产生模块，包括第一调制信号产生单元和第二调制信号产生单元，所述第一调制信号产生单元和所述第二调制信号产生单元均电连接于所述二路输出单元、所述负载接入模块和所述工作模式切换模块，所述第一调制信号产生单元用于在所述负载接入信号的控制下产生所述调制信号，所述第二调制信号产生单元用于在所述双路输出模块处于闭环工作模式时产生所述调制信号。2.根据权利要求1所述的超低电压启动双路输出的DCDC转换电路，其特征在于，所述一路输出单元包括：第一电感、第一NMOS功率管、第一二极管及第一电容，其中所述第一电感的一端接入所述输入电压，所述第一电感的另一端连接于所述第一NMOS功率管的漏极端，同时连接于所述第一二极管的阳极端，所述第一NMOS功率管的源极端接地，所述第一NMOS功率管的栅极端连接于所述工作模式切换模块，所述第一NMOS功率管的衬底端连接于所述第一功率管衬底电平选择单元，所述第一二极管的阴极端连接于所述第一电容的一端，同时作为所述一路输出单元的输出端，所述第一电容的另一端接地；所述二路输出单元包括：第二电感、第二NMOS功率管、第二二极管及第二电容，其中所述第二电感的一端接入所述输入电压，所述第二电感的另一端连接于所述第二NMOS功率管的漏极端，同时连接于所述第二二极管的阳极端，所述第二NMOS功率管的源极端接地，所述第二NMOS功率管的栅极端连接于所述工作模式切换模块，所述第二NMOS功率管的衬底端连接于所述第二功率管衬底电平选择单元，所述第二二极管的阴极端连接于所述第二电容的一端，同时作为所述二路输出单元的输出端，所述第二电容的另一端接地。3.根据权利要求1所述的超低电压启动双路输出的DCDC转换电路，其特征在于，所述高压上电复位模块包括：低压上电复位单元、电荷泵、滤波电容及滤波电阻，其中所述低压上电复位单元的输入端连接于所述二路输出单元，所述低压上电复位单元的输出端连接于所述电荷泵的输入端，所述电荷泵的输出端连接于所述滤波电阻的一端，所述滤波电阻的另一端连接于所述滤波电容的一端，同时作为所述高压上电复位模块的输出端，所述滤波电容的另一端接地。4.根据权利要求1所述的超低电压启动双路输出的DCDC转换电路，其特征在于，所述第一功率管衬底电平选择单元包括：第一PMOS选择功率管及第一NMOS选择功率管，其中所述第一PMOS选择功率管的源极端接入所述输入电压，所述第一PMOS选择功率管的栅极端连接于所述第一NMOS选择功率管的栅极端，同时连接于所述高压上电复位模块，所述第一PMOS选择功率管的漏极端连接于所述第一NMOS选择功率管的漏极端，同时作为所述第一功率管衬底电平选择单元的输出端，所述第一NMOS选择功率管的源极端接地；所述第二功率管衬底电平选择单元包括：第二PMOS选择功率管及第二NMOS选择功率管，其中所述第二PMOS选择功率管的源极端接入所述输入电压，所述第二PMOS选择功率管的栅极端连接于所述第二NMOS选择功率管的栅极端，同时连接于所述高压上电复位模块，所述第二PMOS选择功率管的漏极端连接于所述第二NMOS选择功率管的漏极端，同时作为所述第二功率管衬底电平选择单元的输出端，所述第二NMOS选择功率管的源极端接地。5.根据权利要求1所述的超低电压启动双路输出的DCDC转换电路，其特征在于，所述工作模式切换模块包括：第一PMOS控制管、第二PMOS控制管、第一NMOS控制管及第二NMOS控制管，其中所述第一PMOS控制管的栅极端、所述第二PMOS控制管的栅极端、所述第一NMOS控制管的栅极端及所述第二NMOS控制管的栅极端同时连接于所述高压上电复位模块，所述第一PMOS控制管的漏极端连接于所述一路输出单元，所述第一PMOS控制管的源极端连接于所述二路输出单元，所述第一PMOS控制管的衬底端连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭家树，陈后鹏，李喜，王倩，雷宇，苗杰，解晨晨，吕艺，刘卫丽，宋志棠，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31