一种双向补电的开关电路制造技术

一种双向补电的开关电路，包括第一补电单元和第二补电单元，其特征在于：所述第一补电单元与所述第二补电单元对称设置；并且，所述第一补电单元中包括自举电压检测单元、补电电流生成单元和补电二极管D1；其中，所述自举电压检测单元，分别采集第二自举电压BST2、第二开关电压SW2进行比较，并在比较后将比较结果输出至所述补电电流生成单元；所述补电电流生成单元，接收所述比较结果并生成补电电流；所述补电二极管D1，基于所述补电电流为所述第二补电单元补电。本发明专利技术中的开关电路，结构简单，输出准确，无需额外的刷新逻辑或电荷泵模块即可实现双向补电。可实现双向补电。可实现双向补电。

【技术实现步骤摘要】
一种双向补电的开关电路


[0001]本专利技术涉及集成电路领域，更具体地，涉及一种双向补电的开关电路。

技术介绍

[0002]在电源管理芯片中，需要为高侧功率管搭建自举电容电路，从而保证该高侧功率管的开关动作。在BUCK
‑
BOOST变换器电路工作的过程中，需要保证一个高侧功率管可长期处于导通状态。为了确保该高侧功率管可长期导通，需要保证该高侧功率管栅极电压的自举电容中具有足够的电量。
[0003]现有技术中，通常有两种方式确保自举电容中充有足够的电量。第一种方法是为电路加入刷新逻辑，即，当自举电容的电压低于一定阈值时，关闭高侧功率管并开启低侧功率管从而为自举电容补电。这种方法的问题在于，每隔一段时间，当自举电容中电量不足时，都需要截止原本长期导通的高侧功率管并导通低侧功率管以实现刷新，这一操作会使得输出波形出现不必要的抖动，从而影响整个芯片的输出信号的质量。第二种方法是设置一个电荷泵模块为自举电容持续补电。这种方法的问题在于，需要在电路中增加额外的电荷泵模块，增加了电路的复杂程度，同时由于电荷泵模块中具有高频元件，因此也会向电路中引入高频信号，从而影响整个芯片的性能。
[0004]因此，亟需一种简单精确的补电电路，既能够克服现有技术中存在的问题，又能够为自举电容提供充足电量。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种双向补电的开关电路，通过第一补电单元与第二补电单元的相互补电以为自举电容充电。
[0006]本专利技术采用如下的技术方案。
[0007]一种双向补电的开关电路，包括第一补电单元和第二补电单元，其特征在于：所述第一补电单元与所述第二补电单元对称设置；并且，所述第一补电单元中包括自举电压检测单元、补电电流生成单元和补电二极管D1；其中，所述自举电压检测单元，分别采集第二自举电压BST2、第二开关电压SW2进行比较，并在比较后将比较结果输出至所述补电电流生成单元；所述补电电流生成单元，接收所述比较结果并生成补电电流；所述补电二极管D1，基于所述补电电流为所述第二补电单元补电。
[0008]优选地，所述自举电压检测单元包括比较器CMP_bst1，输入端分别与BUCK
‑
BOOST变换器中的自举电容C2两端连接，输出端与所述补电电流生成单元连接。
[0009]优选地，所述补电电流生成单元中包括NMOS管MS1、电流源IB1、镜像单元；其中，所述NMOS管MS1的源极与所述电流源IB1一端连接，漏极与所述镜像单元连接，栅极与所述自举电压检测单元的输出端连接；所述电流源IB1的另一端与所述开关电压SW1连接；所述镜像单元，与所述NMOS管MS1的漏极、所述补电二极管D1的正极分别连接。
[0010]优选地，所述镜像单元包括镜像连接的第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2；其中，所
述第一PMOS管MP1的漏极和栅极与所述NMOS管MS1的漏极、第二PMOS管MP2的栅极连接；所述第二PMOS管MP2的漏极与所述补电二极管D1的正极连接；所述第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2的源极连接。
[0011]优选地，所述补电二极管D1的负极与所述第二自举电压BST2连接。
[0012]优选地，所述第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2的源极电压为第一自举电压BST1，所述第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4的源极电压为第二自举电压BST2。
[0013]优选地，设定补电上阈值Vthh和补电下阈值Vthl；并且，当检测到比较电压上升至补电上阈值Vthh时，关断所述NMOS管MS1，停止为所述第二自举电压BST2补电；当检测到比较电压下降至补电下阈值Vthl时，开启所述NMOS管MS1，开始为所述第二自举电压BST2补电。
[0014]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术中一种双向补电的开关电路结构简单、输出准确，无需额外的刷新逻辑或电荷泵模块即可实现双向补电，补电的过程中不会造成输出波形的大幅度抖动或是高频噪声信号的引入。
附图说明
[0015]图1为本专利技术现有技术中一种BUCK
‑
BOOST变换器电路示意图；
[0016]图2为本专利技术一种双向补电的开关电路的电路示意图；
[0017]图3为本专利技术一种双向补电的开关电路中生成的补电电流随时间变化的示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
[0019]图1为本专利技术现有技术中一种BUCK
‑
BOOST变换器电路示意图。如图1所示，BUCK
‑
BOOST变换器包括四个开关MOS管。其中两个开关MOS管MH1和MH2为高侧功率管，漏极分别与输入电压端和输出电压端相连接，源极接入电感线圈SW1和SW2的两端，栅极和源极分别并联有自举电容C1、C2和高侧驱动电平。另外两个开关MOS管ML1和ML2为低侧功率管，漏极分别连接至电感线圈SW1和SW2的两端，源极接地，栅极接入低侧驱动电平。电路中的HDR1、HDR2、LDR1、LDR2分别为MH1,MH2,ML1,ML2的栅极驱动信号。
[0020]图2为本专利技术一种双向补电的开关电路示意图。如图2所示，一种双向补电的开关电路，包括第一补电单元和第二补电单元。第一补电单元与第二补电单元对称设置；并且，第一补电单元中包括自举电压检测单元、补电电流生成单元和补电二极管D1；其中，自举电压检测单元，分别采集第二自举电压BST2、第二开关电压SW2进行比较，并在比较后将比较电压结果输出至所述补电电流生成单元；补电电流生成单元，接收比较电压并生成补电电流；补电二极管D1，基于补电电流为第二补电单元补电。
[0021]可以理解的是，第一补电单元接收到自举电容的压降比较结果，并根据自举电容的压降比较结果控制NMOS管MS1的开关状态，决定二极管是否流过电流。该补电二极管D1与第二补电单元连接，进而提高自举电压BST2。由于在该双向补电电路中，第一补电单元与第二补电单元是对称交叉连接的，因此，第二补电单元中的补电二极管D2也可以以相同的方式为第一补电单元供电。
[0022]优选地，自举电压检测单元包括比较器CMP_bst1，输入端分别与BUCK
‑
BOOST变换器中的自举电容C2两端连接，输出端与所述补电电流生成单元连接。
[0023]优选地，补电电流生成单元中包括NMOS管MS1、电流源IB1、镜像单元；其中，NMOS管MS1的源极与电流源IB1一端连接，漏极与镜像单元连接，栅极与自举电压检测单元的输出端连接；电流源IB1的另一端与开关电压SW1连接；镜像单元，与NMOS管MS1的漏极、补电二极管D1的正极分别连接。
[0024]优选地，镜像单元包括镜像连接的第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2；其中，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向补电的开关电路，包括第一补电单元和第二补电单元，其特征在于：所述第一补电单元与所述第二补电单元对称设置；并且，所述第一补电单元中包括自举电压检测单元、补电电流生成单元和补电二极管D1；其中，所述自举电压检测单元，分别采集第二自举电压BST2、第二开关电压SW2进行比较，并在比较后将比较结果输出至所述补电电流生成单元；所述补电电流生成单元，接收所述比较结果并生成补电电流；所述补电二极管D1，基于所述补电电流为所述第二补电单元补电。2.根据权利要求1中所述的一种双向补电的开关电路，其特征在于：所述自举电压检测单元包括比较器CMP_bst1，输入端分别与BUCK
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BOOST变换器中的自举电容C2两端连接，输出端与所述补电电流生成单元连接。3.根据权利要求1中所述的一种双向补电的开关电路，其特征在于：所述补电电流生成单元中包括NMOS管MS1、电流源IB1、镜像单元；其中，所述NMOS管MS1的源极与所述电流源IB1一端连接，漏极与所述镜像单元连接，栅极与所述自举电压检测单元的输出端连接；所述电流源IB1的另一端与所述开关电压SW1连接；所述镜像单元，与所述NMOS管MS1的漏极、所述补电二极管D1的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓琳，易新敏，徐海峰，李雅淑，马玲莉，贾丽伟，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：