一种DC-DC自举电源的欠压保护电路制造技术

本发明专利技术公开了一种DC

【技术实现步骤摘要】
一种DC-DC自举电源的欠压保护电路


[0001]本专利技术涉及集成电路
，特别涉及一种用于DC-DC转换器的自举电源欠压保护电路。

技术介绍

[0002]随着集成电路技术和电子技术的快速发展和不断创新，高效率的开关电源芯片，尤其DC-DC转换器芯片在越来越多的电子设备中得到应用。由于迁移率的不同，为了实现相同的驱动能力，所需PMOS器件的面积远大于NMOS器件。为了降低芯片的成本，在DC-DC转换器芯片中越来越多的上侧开关管采用NMOS器件，尤其在电源电压较高的芯片中更是如此。根据NMOS器件的应用特点，需要一个比源端更高电源电压作为的栅极的驱动，当NMOS器件导通后源极电压等于漏端，而漏端电压一般为输入电源电压，此时就需要自举电路产生栅极所需的驱动电压。由于开关损耗的存在，可能会出现自举电源电压逐渐减小的情况，需要针对自举电源进行欠压保护。为保证上侧开关管良好的导通性，当自举电源欠压时，上侧开关管关闭，需对自举电路中的自举电容进行充电，但在大占空比的情况下，由于自举电容充电时间较短，需要多次充电，这样DC-DC输出电压持续降低，当欠压释放后，输出电压可出现较大“尖峰”现象。
[0003]图1是传统的自举电源欠压保护框图。逻辑控制电路根据DC-DC芯片的需要为驱动信号提供控制信号；电平转换电路将控制信号的电源域由低压转化为高压；驱动电路根据控制信号为上侧开关管(NMOS)的正常导通和关闭提供驱动；线性稳压器、二极管D1、电容C1构成自举电路，即自举电源电压为电容C1两端的压降(BS-SW)。自举电源的欠压保护电路由欠压检测电路和下拉电路组成，其中欠压检测电路用于检测自举电源电压是否低于阈值，当自举电源欠压时，上侧开关管关闭，下拉电路对SW端进行下拉。
[0004]当SW为低电平时，线性稳压器给自举电容C1充电，当SW由低电平转换为高电平时，根据电容两端的电压不能突变特性，则BS端电压高于电源电压VIN，作为驱动电路的电源，可使上侧开关管充分导通，而二极管D1的作用为防止电流反灌。但是，当自举电容的充电电荷小于放电电荷时，自举电源会逐渐降低，这时需要欠压保护电路的作用，关闭上侧开关管，直至欠压释放，从而保证上侧开关管良好的导通性能。
[0005]在此结构中，当自举电源欠压时，关闭上侧开关管，线性稳压器为自举电容充电，直至自举电源电压达到要求，才允许上侧开关管开通。但在大占空比条件下，自举电容充电时间较短，需要多次充电，此时DC-DC输出电压一直下降，当欠压释放时，在整体系统环路的作用下，DC-DC输出电压出现“尖峰”。如果输出电压“尖峰”较大，这时有可能会损坏DC-DC后端系统，或者系统功能异常。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种用于DC-DC转换器的自举电源欠压保护电路，目的是在大占空比甚至100％占空比条件下，当自举电源欠压释放时，避免DC-DC输出电压出现较大
“
尖峰”，以保证系统的正常使用。
[0007]本专利技术提供的技术方案如下：
[0008]一种DC-DC自举电源的欠压保护电路，包括欠压检测电路和下拉电路，其特征在于：还包括尖峰控制电路，采用DC-DC系统时钟的N分频信号CLK_NT作为尖峰控制电路的时钟信号，当自举电源欠压时，在自举电源电压达到欠压保护的恢复阈值期间，使下拉电路处于周期性间歇工作模式，即在每N个CLK周期内，下拉电路仅在一个CLK周期内工作固定时间，实现对自举电容的充电，而每N个CLK周期内的剩余时间内，下拉电路不工作，上侧开关管在系统环路控制下正常导通和关闭。
[0009]作为上述DC-DC自举电源的欠压保护电路的一种具体实施方式，所述尖峰控制电路，由上升沿检测电路、脉冲产生电路以及逻辑电路组成，采用DC-DC系统时钟的N分频信号CLK_NT作为上升沿检测电路的时钟信号，当自举电源欠压时，在N分频信号CLK_NT上升沿出现时，脉冲产生电路产生一个固定时间的脉冲信号，在脉冲信号为高电平时，欠压保护控制信号作用有效，即欠压保护控制信号可经逻辑电路输出给下拉电路，控制下拉电路在此时间内进行下拉，同时保证此时间内上侧开关管关断，实现对自举电容的充电；在脉冲信号为低电平时，欠压保护控制信号被屏蔽，即欠压保护控制信号被逻辑电路屏蔽，下拉电路不工作，上侧开关管在系统环路的控制下正常通断。
[0010]作为上述DC-DC自举电源的欠压保护电路的一种具体实施方式，所述尖峰控制电路，包括上升沿检测电路、脉冲产生电路、反相器INV1、或非门NOR1、与非门NAND1、与非门NAND2和死区时间电路Dead time，上升沿检测电路的输入信号为欠压检测电路的输出信号UVP_OK，上升沿检测电路的时钟信号为DC-DC系统时钟的N分频信号CLK_NT，上升沿检测电路的输出信号输出至脉冲产生电路的信号输入端，脉冲产生电路的输出信号为PULSE，连接至反相器INV1的输入端，反相器INV1的输出端连接至或非门NOR1的第一输入端和与非门NAND1的第一输入端，或非门NOR1的第二输入端连接至死区时间电路Dead time的第一输出端，或非门NOR1的输出信号为B，并连接至Dead time的第一输入端，与非门NAND1的第二输入端连接至DC-DC系统中控制上侧开关管通断UPCT信号，与非门NAND1的输出端连接至与非门NAND2第一输入端，与非门NAND2第二输入端连接至Dead time的第二输出端，与非门NAND2的输出信号为A，并连接至Deadtime的第二输入端。
[0011]一种DC-DC自举电源的欠压保护控制方法，采用DC-DC系统时钟的N分频信号CLK_NT作为上升沿检测电路的时钟信号，当自举电源欠压时，在尖峰控制电路的作用下，每N个CLK周期内，下拉电路仅在一个CLK周期内导通工作时间，实现对自举电容的充电，而每N个CLK周期内的剩余时间内，下拉电路不工作，上侧开关管在系统环路控制下正常导通和关闭，以在自举电源电压达到欠压保护的恢复阈值期间，使下拉电路处于周期性间歇工作模式。
[0012]根据上述DC-DC自举电源的欠压保护控制方法，所述系统时钟N分频信号CLK_NT作为上升沿检测电路的时钟信号，当自举电源欠压时，在N分频信号CLK_NT上升沿出现时，脉冲产生电路产生一个固定时间的脉冲信号，在脉冲信号为高电平时，欠压保护控制信号作用有效，即欠压检测电路可控制下拉电路在此时间内进行下拉，同时保证此时间内上侧开关管关断，实现对自举电容的充电；在脉冲信号为低电平时，欠压保护控制信号作用失效，即下拉电路不工作，上侧开关管在系统环路的控制下正常通断。
[0013]本专利技术的工作原理将结合具体的实施例进行分析，在此不赘述，本专利技术的有益效果为：采用DC-DC系统时钟的N分频信号CLK_NT作为上升沿检测电路的时钟信号，当自举电源欠压时，在自举电源电压达到欠压保护的恢复阈值期间，使下拉电路处于周期性间歇工作模式，即在每N个CLK周期内，下拉电路仅在一个CLK周期内工作固定时间，实现对自举电容的充电，而每N个CLK周期内的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种DC-DC自举电源的欠压保护电路，包括欠压检测电路和下拉电路，其特征在于：还包括尖峰控制电路，采用DC-DC系统时钟的N分频信号CLK_NT作为尖峰控制电路的时钟信号，当自举电源欠压时，在自举电源电压达到欠压保护的恢复阈值期间，使下拉电路处于周期性间歇工作模式，即在每N个CLK周期内，下拉电路仅在一个CLK周期内工作固定时间，实现对自举电容的充电，而每N个CLK周期内的剩余时间内，下拉电路不工作，上侧开关管在系统环路控制下正常导通和关闭。2.根据权利要求1所述的DC-DC自举电源的欠压保护电路，其特征在于：所述尖峰控制电路，由上升沿检测电路、脉冲产生电路以及逻辑电路组成，采用DC-DC系统时钟的N分频信号CLK_NT作为上升沿检测电路的时钟信号，当自举电源欠压时，在N分频信号CLK_NT上升沿出现时，脉冲产生电路产生一个固定时间的脉冲信号，在脉冲信号为高电平时，欠压保护控制信号作用有效，即欠压保护控制信号可经逻辑电路输出给下拉电路，控制下拉电路在此时间内进行下拉，同时保证此时间内上侧开关管关断，实现对自举电容的充电；在脉冲信号为低电平时，欠压保护控制信号被屏蔽，即欠压保护控制信号被逻辑电路屏蔽，下拉电路不工作，上侧开关管在系统环路的控制下正常通断。3.根据权利要求1所述的DC-DC自举电源的欠压保护电路，其特征在于：所述尖峰控制电路，包括上升沿检测电路、脉冲产生电路、反相器INV1、或非门NOR1、与非门NAND1、与非门NAND2和死区时间电路Dead time，上升沿检测电路的输入信号为欠压检测电路的输出信号UVP_OK，上升沿检测电路的时钟信号为DC-DC系统时钟的N分频信号CLK_NT，上升沿检测电路的输出信号输出至脉冲产生电路的信号输入端，脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵元超，耿玮生，曹昭祺，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：