CN101247080A - 对电压转换器的自举电容充电的电路 - Google Patents

对电压转换器的自举电容充电的电路 Download PDF

Info

Publication number
CN101247080A
CN101247080A CNA2007100788541A CN200710078854A CN101247080A CN 101247080 A CN101247080 A CN 101247080A CN A2007100788541 A CNA2007100788541 A CN A2007100788541A CN 200710078854 A CN200710078854 A CN 200710078854A CN 101247080 A CN101247080 A CN 101247080A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transistor
voltage
bootstrap capacitor
circuit
bridge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2007100788541A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101247080B (zh
Inventor
吕绍鸿
陈曜洲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Richtek Technology Corp
Original Assignee
Richtek Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Richtek Technology Corp filed Critical Richtek Technology Corp
Priority to CN2007100788541A priority Critical patent/CN101247080B/zh
Publication of CN101247080A publication Critical patent/CN101247080A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101247080B publication Critical patent/CN101247080B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明是一种对电压转换器的自举电容充电的电路，该电压转换器具有一上桥晶体管以及一下桥晶体管，该自举电容连接在该上桥晶体管的源极和一上桥驱动器的驱动电源之间，该电路包括一第一晶体管连接一电源电压及一回授节点，一第二晶体管连接该回授节点及该自举电容，该第二晶体管与该电压转换器的下桥晶体管同步导通和截止，一比较器从该回授节点取得一回授电压，在该回授电压低于一参考电压时导通该第一晶体管，将该电源电压提供给该第二晶体管，从而对该自举电容充电。

Description

对电压转换器的自举电容充电的电路
技术领域
本发明是有关于一种电压转换器，特别是关于一种对电压转换器的自举(boostrap)电容充电的电路。
背景技术
图1绘示电压转换器的一部分，控制器芯片10中的上桥驱动器102及下桥驱动器104依据控制信号Ug-signal和Lg-signal，发出上桥驱动信号UG及下桥驱动信号LG给电压转换器的功率级，以切换上桥晶体管14及下桥晶体管16，将输入电压VI N转换成输出电压VOUT。假设控制器芯片10的电源电压VCC和输入电压VIN相等，且图1的电压转换器没有二极管12和自举电容CBoostrap，则激活节点Boot上的电压即为提供给上桥驱动器102的驱动电压，亦为上桥晶体管14的最大栅极电压，而此电压会等于上桥晶体管的电源电压VIN。在上桥晶体管14导通，下桥晶体管16截止时，切换节点18的电压，即上桥晶体管14的源极电压，等于输入电压VIN。因此，当上桥驱动器102导通上桥晶体管14时，上桥晶体管14的栅极电压和源极电压立即相等，将造成上桥晶体管14一导通后立即截止。所以公知的电压转换器必须在上桥驱动器102的驱动电压和上桥晶体管14的源极之间，即在激活节点Boot和切换节点18之间设置一自举电容CBoostrap，以提供上桥晶体管14的栅极和源极之间所需的压差VBoot。
如图1所示，当上桥晶体管14被打开时，其栅极电压为(VIN+VBoot)，自举电容CBoostrap强迫上桥晶体管14的栅极电压(VIN+VBoot)与源极电压(VIN)之间有一压差VBoot，使上桥晶体管14得以维持导通。然而，当切换成上桥晶体管14截止且下桥晶体管16导通时，切换节点18的电压因为接地而变成零，储存在自举电容CBoostrap上的电荷会流失，造成电压VBoot降低，因而需要对自举电容CBoostrap再次充电使其上的电压VBoot恢复到原先的准位。为此，公知的电压转换器会设置一颗二极管12连接在自举电容CBoostrap和电源VCC之间，以电源VCC对自举电容CBoostrap充电并防止电流倒灌。二极管12通常为齐纳二极管，如果将二极管12设置在控制器芯片10外，系统设计便需要额外的组件，因此在设计芯片时通常倾向于将二极管12设置在控制器芯片10内。此外，如果二极管12是设置在控制器芯片10内，其造成的压降Vdiode将比设置在芯片外的齐纳二极管更大，可能是1伏特或更高，这使得激活节点Boot能得到的最大电压(VCC-Vdiode)变得更低。
图2绘示另一种公知电压转换器的一部分，是以设置在控制器芯片20内，具有较低导通电压的晶体管202(例如MOSFET)取代图1的二极管12，使激活接脚Boot上的电压最高可达(VCC-VON)。晶体管202受同步信号SYNC控制，与下桥晶体管24同步截止或导通。当上桥晶体管22截止，下桥晶体管24导通时，晶体管202导通，电源VCC对自举电容CBoostrap充电。当上桥晶体管22导通，下桥晶体管24截止时，晶体管202截止，防止电流逆流进入电源Vcc，激活节点Boot上的电压维持在(VIN+VBoot)。然而，这种电压转换器虽改善了二极管造成的压降，但激活节点Boot与切换节点18间的电压差固定为Vcc-Von而无法调整，且晶体管202随下桥晶体管24同步切换，如此即无法减少切换损耗。
图3是又一种公知电压转换器的一部分，其是在图2的电压转换器中增设一运算放大器(operational amplifier)做线性调节，以降低切换损耗。晶体管308受同步信号SYNC控制，和下桥晶体管36同步导通或截止，但晶体管308和电源VCC之间还有一晶体管304，从节点306取得的回授电压经电阻R1和R2分压后，提供给运算放大器302，运算放大器302再根据参考电压VREF决定是否导通晶体管304，如此一来，只有在节点306的电压过低时晶体管304才会将电源VCC提供给晶体管308，再经由晶体管308对自举电容CBoostrap充电，而在晶体管304截止期间，晶体管308的同步切换便不会造成切换损耗。然而，由于运算放大器302需要补偿，因此必须另外设置电容32做为补偿电路，也使得控制器芯片30增加一支接脚。
发明内容
本发明的目的之一，在于提供一种对电压转换器的自举电容充电的电路。
根据本发明，一种对电压转换器的自举电容充电的电路，该电压转换器包括一上桥晶体管及一下桥晶体管，该自举电容耦合在该上桥晶体管的源极和该上桥晶体管的一上桥驱动器的驱动电源之间，该电路包括：一电源端，连接一电源电压；一第一晶体管，耦合该电源端及一回授节点；一第二晶体管，耦合该自举电容及该回授节点，与该下桥组件同步截止或导通；以及一比较器，从该回授节点取得一回授电压，在该回授电压低于一参考电压时，导通该第一晶体管，将该电源电压提供给该第二晶体管，该第二晶体管与该电压转换器的下桥晶体管同步导通和截止，从而对该自举电容充电，以提供该电压转换器的上桥晶体管的栅极和源极之间足够的电压。
本发明没有二极管造成的过大压降以及晶体管过度切换造成的切换损耗。然而，由于比较器不需要补偿电路，因此更节省一支接脚。除此之外，由于运算放大器的反应速度慢，使得线性调节器补偿出来的频宽小，而比较器的反应快，因此能得到更大的频宽。还可以使用具有磁滞的比较器以提高系统稳定度。
附图说明
图1是一种公知电压转换器的一部分；
图2是另一种公知电压转换器的一部分；
图3是又一种公知电压转换器的一部分；
图4是本发明的实施例；以及
图5绘示图4的实施例中各信号的波形。
符号说明：
10  芯片
102 上桥驱动器    104 下桥驱动器
12  二极管        14  上桥晶体管
16  下桥晶体管    20  芯片
202 晶体管        22  上桥晶体管
24  下桥晶体管    30  芯片
302 运算放大器    304 晶体管
306 节点          308 晶体管
32  电容          34  上桥晶体管
36  下桥晶体管    40  芯片
402 比较器        404 晶体管
406 晶体管        42  上桥晶体管
44  下桥晶体管
具体实施方式
图4是本发明的实施例，晶体管406受同步信号SYNC控制，与下桥晶体管44同步导通或截止，晶体管404连接在电源VCC和晶体管406之间，受信号CTL控制。在本实施例中，晶体管404和406使用金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)，在其它的实施例中，亦可以使用例如接面场效晶体管(JFET)等开关组件。晶体管404和406之间的节点电压VDD经电阻R1和R2组成的分压电路分压后，提供给比较器402做为回授电压VFB，比较器402根据回授电压VFB是否低于参考电压VREF，产生信号CTL控制晶体管404。若回授电压VFB高于参考电压VREF，晶体管404截止；若回授电压VFB低于参考电压VREF，信号CTL便导通晶体管404，将电源VCC提供给晶体管406，再经晶体管406对自举电容CBoostrap无电。
和图3的电压转换器相比，本发明同样没有二极管造成的过大压降以及晶体管过度切换造成的切换损耗。然而，由于比较器402不需要补偿电路，因此更节省一支接脚。除此之外，由于运算放大器的反应速度慢，使得线性调节器补偿出来的频宽小，而比较器的反应快，因此能得到更大的频宽。较佳者，使用具有磁滞的比较器以提高系统稳定度。
图5绘示图4的实施例中各信号的波形，同步信号SYNC以固定的频率在高准位和低准位之间切换，电压VDD以虚线表示。参照图4，当同步信号SYNC在低准位时，下桥晶体管44导通，同时晶体管406导通，上桥晶体管42关闭且其源极经下桥晶体管44接地，节点Boot的电压为VBoot，也等于VDD-VON。当同步信号SYNC切换到高准位时，下桥晶体管44和晶体管406截止，上桥晶体管42导通，上桥晶体管42的源极电压为VIN，此时Boot节点的电位等于VIN+VBoot。在同步信号SYNC从高准位切换到低准位时，储存在自举电容CBoostrap上的电荷会流失一部分，使得电压VDD和节点Boot的电压往下掉，比较器402探测到电压VDD降低，因而产生的信号CTL便从高准位切换到低准位，将晶体管404导通。
以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例是解说本发明的原理以及让熟习该项技术者以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由申请专利范围及其均等来决定。

Claims (5)

1. 一种对电压转换器的自举电容充电的电路，其中的电压转换器包括一上桥晶体管及一下桥晶体管，一自举电容耦合在该上桥晶体管的源极和该上桥晶体管的一上桥驱动器的驱动电源之间，其特征在于，该电路包括：
一电源端，连接一电源电压；
一第一晶体管，耦合该电源端及一回授节点；
一第二晶体管，耦合该自举电容及该回授节点，与该下桥组件同步截止或导通；以及
一比较器，从该回授节点取得一回授电压，在该回授电压低于一参考电压时，导通该第一晶体管。
2. 如权利要求1所述的对电压转换器的自举电容充电的电路，其中该比较器是磁滞比较器。
3. 如权利要求1所述的对电压转换器的自举电容充电的电路，还包括一分压电路连接该回授节点，将该回授节点的电压分压以产生该回授电压。
4. 如权利要求1所述的对电压转换器的自举电容充电的电路，其中该第一及第二晶体管是金属氧化物半导体场效晶体管。
5. 如权利要求1所述的对电压转换器的自举电容充电的电路，其中该第一及第二晶体管是接面场效晶体管。
CN2007100788541A 2007-02-16 2007-02-16 对电压转换器的自举电容充电的电路 Active CN101247080B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007100788541A CN101247080B (zh) 2007-02-16 2007-02-16 对电压转换器的自举电容充电的电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007100788541A CN101247080B (zh) 2007-02-16 2007-02-16 对电压转换器的自举电容充电的电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101247080A true CN101247080A (zh) 2008-08-20
CN101247080B CN101247080B (zh) 2011-05-11

Family

ID=39947356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007100788541A Active CN101247080B (zh) 2007-02-16 2007-02-16 对电压转换器的自举电容充电的电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101247080B (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102064729A (zh) * 2010-12-07 2011-05-18 清华大学 一种半桥驱动电路
CN101728949B (zh) * 2008-10-10 2012-01-11 立锜科技股份有限公司 具有双重功能接脚的电源管理芯片
CN102832810A (zh) * 2012-08-30 2012-12-19 成都芯源系统有限公司 自举电压刷新控制电路、电压转换电路及相关控制方法
CN103004071A (zh) * 2010-07-30 2013-03-27 奥的斯电梯公司 调节的自举电力供应
CN103391003A (zh) * 2013-07-05 2013-11-13 华为技术有限公司 电源转换装置
CN102064677B (zh) * 2009-11-12 2014-12-03 立锜科技股份有限公司 用于电源转换器中调整驱动电压的控制电路
CN105099183A (zh) * 2014-04-16 2015-11-25 钰太芯微电子科技（上海）有限公司 用于开关电源转换器的自适应升压充电电路
CN106487220A (zh) * 2015-08-31 2017-03-08 世界先进积体电路股份有限公司 切换式转换器以及升压装置
CN104218803B (zh) * 2014-08-27 2017-04-12 成都芯源系统有限公司 一种自举电压充电电路和电压转换电路
CN106714032A (zh) * 2015-11-18 2017-05-24 晶豪科技股份有限公司 具有自举电容充电电路的电子装置
CN106714031A (zh) * 2015-08-10 2017-05-24 上海芯望电子技术有限公司 集成式音频信号播放器
CN106981984A (zh) * 2016-01-15 2017-07-25 上海贝岭股份有限公司 同步降压型电源变换器的电源充电电路
US10033260B2 (en) 2015-08-20 2018-07-24 Vanguard International Semiconductor Corporation Boost devices with active diodes and switch-mode converters thereof
CN113054847A (zh) * 2019-12-27 2021-06-29 芯洲科技（北京）有限公司 直流转换电路和电路系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5666280A (en) * 1993-05-07 1997-09-09 Philips Electronics North America Corporation High voltage integrated circuit driver for half-bridge circuit employing a jet to emulate a bootstrap diode
US6172493B1 (en) * 1999-09-04 2001-01-09 Texas Instruments Incorporated Switch-mode power converter circuit
US6836173B1 (en) * 2003-09-24 2004-12-28 System General Corp. High-side transistor driver for power converters
US6963498B2 (en) * 2004-02-02 2005-11-08 International Rectifier Corporation Bootstrap capacitor refresh circuit
US7321258B2 (en) * 2005-07-29 2008-01-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and apparatus for controlling the charge of a bootstrap capacitor for non-synchronous type DC-DC converter

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101728949B (zh) * 2008-10-10 2012-01-11 立锜科技股份有限公司 具有双重功能接脚的电源管理芯片
CN102064677B (zh) * 2009-11-12 2014-12-03 立锜科技股份有限公司 用于电源转换器中调整驱动电压的控制电路
CN103004071A (zh) * 2010-07-30 2013-03-27 奥的斯电梯公司 调节的自举电力供应
US9804612B2 (en) 2010-07-30 2017-10-31 Otis Elevator Company Regulated bootstrap power supply
CN102064729A (zh) * 2010-12-07 2011-05-18 清华大学 一种半桥驱动电路
CN102064729B (zh) * 2010-12-07 2013-04-03 清华大学 一种半桥驱动电路
CN102832810A (zh) * 2012-08-30 2012-12-19 成都芯源系统有限公司 自举电压刷新控制电路、电压转换电路及相关控制方法
CN102832810B (zh) * 2012-08-30 2015-04-08 成都芯源系统有限公司 自举电压刷新控制电路、电压转换电路及相关控制方法
US9356514B2 (en) 2013-07-05 2016-05-31 Huawei Technologies Co., Ltd. Power supply conversion apparatus with bootstrap unit
CN103391003A (zh) * 2013-07-05 2013-11-13 华为技术有限公司 电源转换装置
CN103391003B (zh) * 2013-07-05 2016-05-25 华为技术有限公司 电源转换装置
CN105099183A (zh) * 2014-04-16 2015-11-25 钰太芯微电子科技（上海）有限公司 用于开关电源转换器的自适应升压充电电路
CN105099183B (zh) * 2014-04-16 2018-11-23 钰太芯微电子科技（上海）有限公司 用于开关电源转换器的自适应升压充电电路
CN104218803B (zh) * 2014-08-27 2017-04-12 成都芯源系统有限公司 一种自举电压充电电路和电压转换电路
CN106714031A (zh) * 2015-08-10 2017-05-24 上海芯望电子技术有限公司 集成式音频信号播放器
US10033260B2 (en) 2015-08-20 2018-07-24 Vanguard International Semiconductor Corporation Boost devices with active diodes and switch-mode converters thereof
CN106487220A (zh) * 2015-08-31 2017-03-08 世界先进积体电路股份有限公司 切换式转换器以及升压装置
CN106714032A (zh) * 2015-11-18 2017-05-24 晶豪科技股份有限公司 具有自举电容充电电路的电子装置
CN106714032B (zh) * 2015-11-18 2020-02-04 晶豪科技股份有限公司 具有自举电容充电电路的电子装置
CN106981984A (zh) * 2016-01-15 2017-07-25 上海贝岭股份有限公司 同步降压型电源变换器的电源充电电路
CN106981984B (zh) * 2016-01-15 2019-10-22 上海贝岭股份有限公司 同步降压型电源变换器的电源充电电路
CN113054847A (zh) * 2019-12-27 2021-06-29 芯洲科技（北京）有限公司 直流转换电路和电路系统
CN113054847B (zh) * 2019-12-27 2023-03-21 芯洲科技(北京)股份有限公司 直流转换电路和电路系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN101247080B (zh) 2011-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101247080B (zh) 对电压转换器的自举电容充电的电路
TWI337799B (zh)
US7615940B2 (en) Gate driver topology for maximum load efficiency
US10250141B2 (en) Control circuit for buck-boost power converter with seamless mode transition control
US8508196B2 (en) Switching regulator
US8253407B2 (en) Voltage mode switching regulator and control circuit and method therefor
JP4559643B2 (ja) ボルテージ・レギュレータ、スイッチング・レギュレータ、及びチャージ・ポンプ回路
TWI387189B (zh) 直流對直流轉換器及其方法
CN100571000C (zh) 包含直流-直流变换器控制电路的半导体器件
US7872546B1 (en) Multi mode modulator and method with improved dynamic load regulation
US20090009104A1 (en) Step-Up/Down Regulator Circuit and Liquid Crystal Display Device Incorporating It
JP2004516458A (ja) 電流センシングのためのシステムおよび方法
TW200922088A (en) Semiconductor circuit and switching power supply apparatus
US7432756B2 (en) Regulated charge pump circuit and application in power stages employing normally on power switching devices
CN101540552A (zh) 电源装置
US10686377B1 (en) Start-up method and apparatus for boost converters
US11652407B2 (en) Switching capacitor converter and driving circuit
TWI381511B (zh) 單一接腳多功能信號偵測方法以及用於其之結構
US20240030817A1 (en) Dynamic biasing circuit for main comparator to improve load-transient and line-transient performance of buck converter in 100% mode
CN113114184B (zh) 功率级和电流监视器输出信号产生电路
CN103683889A (zh) 应用于直流-直流转换器的软启动电路
CN108432112A (zh) Dc-dc变换器以及负载驱动用半导体集成电路
CN101136589A (zh) 半导体装置、降压斩波调节器及电子设备
JP2019134595A (ja) スイッチング回路、半導体装置、ｄｃ／ｄｃコンバータ
US7633276B2 (en) Switching control in DC-DC-converters

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant