用于BOOST变换器中的脉宽控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于BOOST变换器中的脉宽控制电路，具体包括：一V-I变换器、一电容元件、一恒流源、第一反相器、第二反相器、一二输入与门、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管。本发明专利技术的脉宽控制电路采用了V-I变换器，实现了用电流比较来调节BOOST变换器开关管的脉宽，省去了传统结构中的EA放大器、电压比较器等模块，大大降低了电路功耗以及电路设计的难度，电路结构变得简单，从而提高了集成度，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于 电源
，特别涉及一种BOOST变换器中的脉宽控制电路的设计。
技术介绍
随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而一个稳定的电源是电子设备必不可少的组成部分。BOOST变换器是一种常见的升压式开关电源，要稳定BOOST的输出，需要一个负反馈网络来调节BOOST变换器中开关管的脉冲览度。现有传统的BOOST脉宽控制电路采用电压比较的方式如附图I所示，其中，V0 = VJm^RHTL，式中，V。表示BOOST变换器的输出电压，Vdc表示BOOST变换器的直流输入电压，Tm表示BOOST变换器开关管的栅极控制信号的占空比，R表示BOOST变换器的负载电阻，T表示BOOST变换器开关管的栅极控制信号的周期，L表示BOOST变换器中的储能电感。这种控制方式可以实现输出电压的精确控制，但也存在一些不足，比如电路需要一个Vref基准电压、一个EA放大器以及一个PWM的电压比较器，这样对于电路的实现比较复杂，电路的功耗较大，尤其一个可靠的EA放大器需要相应的稳定补偿电路，这增加了电路设计的难度以及电路的功耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有电压比较型的BOOST脉宽控制电路结构复杂的问题，提出了一种用于BOOST变换器中的脉宽控制电路。本专利技术的技术方案是一种用于BOOST变换器中的脉宽控制电路,具体包括一V-I变换器、一电容兀件、一-〖亘流源、第一反相器、第二反相器、一二输入与门、第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管，其中，所述V-I变换器用于将所述BOOST变换器的输出电压转换为电流，其输入端接BOOST变换器的输出端，输出端接第一 NMOS管的漏极、第一 NMOS管的栅极、第二 NMOS管的栅极以及第三NMOS管的漏极；所述第一 NMOS管的源极接地，所述第三NMOS管的栅极接外部的方波信号，所述第三NMOS管的源极接地，所述第二 NMOS管的源极接地，所述恒流源的第一端接外部的直流电源，所述恒流源的第二端接所述第二 NMOS管的漏极、所述电容元件的第一端及第一反相器的输入端，所述电容元件的第二端接地，所述第一反相器的输出端接所述第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端接二输入与门的第一输入端，所述二输入与门的第二输入端接所述第三NMOS管的栅极，所述二输入与门的输出端作为所述脉宽控制电路的输出端。本专利技术的有益效果本专利技术的脉宽控制电路采用了 V-I变换器，实现了用电流比较来调节BOOST变换器开关管的脉宽，省去了传统结构中的EA放大器、电压比较器等模块，大大降低了电路功耗以及电路设计的难度，电路结构变得简单，从而提高了集成度，降低了成本。附图说明图I是传统的电压比较型BOOST变换器脉宽控制电路结构示意图。图2是本专利技术所实现的用于BOOST变换器中的脉宽控制电路结构示意图。图3是本专利技术电路的具体实施示例电路图。具体实施例方式为了使本专利技术电流比较型的BOOST控制电路技术方案及优点更加清楚明白下面 结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明。本专利技术的用于BOOST变换器中的脉宽控制电路，如图2所示，具体包括一 V-I变换器、一电容兀件Cl、一-〖亘流源II、第一反相器Q1、第二反相器Q2、一二输入与门Q3、第一NMOS管Ml、第二 NMOS管M2、第三NMOS管M3，其中，所述V-I变换器用于将所述BOOST变换器的输出电压转换为电流，其输入端接BOOST变换器的输出端Vo，输出端接Ml的漏极、Ml的栅极、M2的栅极以及M3的漏极；M1的源极接地，M3的栅极接外部的方波信号，M3的源极接地，M2的源极接地，恒流源Il的第一端接外部的直流电源VDD，恒流源Il的第二端接M2的漏极、Cl的第一端及第一反相器Ql的输入端，Cl的第二端接地，第一反相器Ql的输出端接第二反相器Q2的输入端，第二反相器Q2的输出端接二输入与门Q3的第一输入端，Q3的第二输入端接M3的栅极，二输入与门Q3的输出端作为所述脉宽控制电路的输出端Vcon，接BOOST变换器开关管的控制端。需要说明的是外部的方波信号的占空比可以根据实际需要进行选取，对于BOOST变换器来说，一般占空比要大于50%。反相器Ql和Q2作用在于一是给电容元件的充放电设定一个翻转值；二是起到了对电压波形进行整形的作用。图3展示了本专利技术的一种具体实施例，该具体实施例中用了一个电流镜结构来实现V-I变换，具体的电路在附图3中已经用虚线框出。该V-I变换器包括第一 PMOS管M4、第二 PMOS管M5、第一电阻R1、第二电阻R2和稳压管组件，其中，M4管的源极和M5的源极连接在一起作为所述V-I变换器的输入端，M4管的栅极和漏极接Rl的第一端，Rl的第二端接稳压管管组件的阴极，稳压管管组件的阳极接地，M5管的栅极接M4管的栅极、M5管的漏极接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端作为V-I变换器的输出端。这里的稳压管组件主要起限流作用，可以根据实际需求进行选择，在本实施例中，由于实际工艺的要求，稳压管管组件由三个稳压管D1、D2、D3串联而成，即稳压管Dl的阴极作为稳压管管组件的阴极，稳压管Dl的阳极接稳压管D2的阴极，稳压管D2的阳极接稳压管D3的阴极，稳压管D3的作为稳压管管组件的阳极。这里的V-I变换器结构简单，使用了高压稳压管组件，节省了版图面。在本实施例中设定外部的直流电源VDD的电压为5V，BOOST变换器输出电压的典型值为90V，这就要求V-I变换器中的PMOS管为高压器件且耐压要大于90V，考虑一定的裕量，选择高压PMOS器件的耐压至少要100V以上。通过选择合适的恒流源II，可以使得在BOOST输出电压为90V时，转换之后的电流等于II。在V-I变换器中每个稳压管的稳压值约为28V，3个稳压管串联之后的稳压值可以达到85V左右，这样在保证限流的前提下，可以大大减小Rl的阻值，进而节约版图面积。若V-I变换器的输出电流较小，可以选用较小的恒流源，这样可以降低电路的功耗。设定附图3中M3管栅极所接方波信号的占空比为D。电路的工作原理如下为了叙述清楚，分为3种情况来描述电路的工作原理。①当BOOST变换器上电过程中，输出电压No小于3个稳压管串联之后的稳压值，V-I变换器不工作，恒流源Il为电容元件Cl充电，当电容上的电压达到第一反相器的翻转电平Vth后,第二反相器输出为高电平,这时二输入与门的输出信号Vcon是占空比为D的方波。②当BOOST变换器的输出电压超过3个稳压管的串联稳压值但小于90V时，V-I变换器开始工作，当M3的栅极信号为低电平时，V-I变换器的输出电流被镜像到M2管，但这个电流小于II，所以电容元件Cl不能放电，第二反相器的输出依旧保持为高电平，输出信 号Vcon的占空比保持为D。③当BOOST变换器的输出电压超过90V时，V-I变换器的输出电流大于II，这样在M3栅极信号为低电平时，M2管的电流大于II，电容元件Cl会对M2放电，电容元件Cl的电压Vc会在整个低电平时段一直变小，设当M3管栅极信号低电平结束时，电容电压Vc降低为VcO。如果VcO大于第一反相器的翻转电平Vth,第二反相器的输出依旧是高电平，Vcon信号的占空比不变。如果VcO小于第一反相器的翻转电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于BOOST变换器中的脉宽控制电路，具体包括：一V？I变换器、一电容元件、一恒流源、第一反相器、第二反相器、一二输入与门、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管，其中，所述V？I变换器用于将所述BOOST变换器的输出电压转换为电流，其输入端接BOOST变换器的输出端，输出端接第一NMOS管的漏极、第一NMOS管的栅极、第二NMOS管的栅极以及第三NMOS管的漏极；所述第一NMOS管的源极接地，所述第三NMOS管的栅极接外部的方波信号，所述第三NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的源极接地，所述恒流源的第一端接外部的直流电源，所述恒流源的第二端接所述第二NMOS管的漏极、所述电容元件的第一端及第一反相器的输入端，所述电容元件的第二端接地，所述第一反相器的输出端接所述第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端接二输入与门的第一输入端，所述二输入与门的第二输入端接所述第三NMOS管的栅极，所述二输入与门的输出端作为所述脉宽控制电路的输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方健，潘福跃，唐莉芳，黎俐，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：