CN102820777A - 一种适用于新能源的升压变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于新能源的升压变换器，包括DC-DC变换器和控制器；控制器包括自启动控制电路、输出电压检测电路、最大功率点跟踪电路和开关控制电路。本发明通过输出电压检测电路，能够将系统待机功耗降低到800纳瓦，大大提高升压变换器的转换效率；通过自启动控制电路实现无片外辅助元件下的自启动功能；通过最大功率点跟踪电路动态跟踪能量转换器的开路电压，实现实时监测输入功率并通过调节功率管的导通时间达到提高输入功率的目的，使得该升压变换器能够适用于太阳能电板等具有最大功率输出点的新能源电源。

Description

一种适用于新能源的升压变换器
技术领域
本发明属于新能源功率变换技术领域，具体涉及一种适用于新能源的升压变换器。
背景技术
由于常规能源(石油，天然气等)的有限性以及显现出的环境问题，以环保和可再生为特质的新能源得到各国越来越多的重视。正是由于新能源是周而复始的可再生能源并且对环境污染小，包括中国在内的各国政府对可以形成产业的新能源的研究和开发提供了大力支持。目前包括水能，风能，太阳能转化的大型发电站已投入运行，混合动力客车和纯电动客车已经进入商品化阶段。随着半导体工艺的不断发展，使得新能源在便携式产品和无线传感器上的应用成为研究热点。
通过使用光伏电板或者热电发电器将环境中的能量转换为电能为例如植入式传感器或者能耗监测器等无线传感器的大规模应用提供了一个可行的解决方案。但是这些能量转换器的输出电压较低，通常为几百毫伏不足以直接为后续电子芯片供电，因此需要一个带有自启动功能的升压变换器将能量转换器输出的较低电压转换到一个可供通用电子芯片利用的电压值。Tsz Yin Man和PhilipK.T.Mok在标题为A 0.9V Input Discontinuous-Conduction-Mode Boost ConverterWith CMOS-Control Rectifier(Journal of Solid-State Circuits 2008)的文献中提出了一种升压变换器，其采用低压电路设计在无需自启动电路的情况下能够实现0.9V电压输入系统正常工作，但是该变换器系统功耗大，变换效率在负载为100mA情况下只有87％。
Yogesh K.Ramadass和Anantha P. Chandrakasan在标题为A Battery-LessThermoelectric Energy Harvesting Interface Circuit With 35mV Startup Voltage(Journal of Solid-State Circuits 2011)的文献中公开了一种升压变换电路，该电路工作电压能够降低到25mV，但需要外部辅助的机械开关管，同时不能够动态跟踪电源的最大功率点。
发明内容
针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种适用于新能源的升压变换器，采用最大功率点跟踪技术，大大提高了能量传输的效率，且系统功耗低。
一种适用于新能源的升压变换器，包括DC-DC(直流-直流)变换器和控制器；
所述的DC-DC变换器包括输入电容Cin、输出电容Cout、电感L、功率开关管Mn和功率开关管Mp；其中：输入电容Cin的一端与电感L的一端相连，电感L的另一端与功率开关管Mn的漏极和功率开关管Mp的漏极相连，功率开关管Mp的源极与输出电容Cout的一端相连，输出电容Cout的另一端与功率开关管Mn的源极和输入电容Cin的另一端相连，功率开关管Mn和功率开关管Mp的栅极分别接收各自的开关控制信号；输入电容Cin的两端构成了DC-DC变换器的输入端口，输出电容Cout的两端构成了DC-DC变换器的输出端口。
所述的控制器包括：
自启动控制电路，用于通过检测DC-DC变换器的输出电压从而生成启动使能信号，并根据所述的启动使能信号在DC-DC变换器启动状态下向其提供开关控制信号Sstart；
输出电压检测电路，用于采集DC-DC变换器的输出电压，并根据所述的启动使能信号利用自身产生的迟滞窗口信号对所述的输出电压进行箝制从而生成使能控制信号；
最大功率点跟踪电路，用于采集DC-DC变换器的输入电压，从所述的输入电压中提取开路电压，并将所述的开路电压与DC-DC变换器工作状态下的输入电压进行比较产生调节量，进而在使能控制信号的控制下根据所述的调节量构造产生开通时间信号；
开关控制电路，用于采集DC-DC变换器中MOS管Mp的源漏电压，并在使能控制信号的控制下根据所述的源漏电压构造产生关断时间信号，进而将所述的开通时间信号和关断时间信号合成为开关控制信号Swork，用以在DC-DC变换器工作状态下向其提供该开关控制信号Swork。
优选地，所述的自启动控制电路包括第一级启动电路、第二级启动电路和启动电压检测电路；
所述的第一级启动电路用于产生辅助供电电压；
所述的启动电压检测电路用于检测DC-DC变换器的输出电压从而生成启动使能信号；
所述的第二级启动电路以辅助供电电压作为工作电压，根据所述的启动使能信号在DC-DC变换器启动状态下向其提供开关控制信号Sstart。
所述的第一级启动电路由九个MOS管M11～M19和六个电容C11～C16组成；其中：MOS管M11的漏极与MOS管M12的漏极相连并接电源电压VDD1，MOS管M11的源极与MOS管M12的栅极、MOS管M13的漏极、MOS管M14的栅极和电容C11的一端相连，MOS管M11的栅极与MOS管M12的源极、MOS管M13的栅极、MOS管M14的漏极和电容C14的一端相连，MOS管M13的源极与MOS管M15的漏极、MOS管M16的栅极和电容C12的一端相连，MOS管M14的源极与MOS管M16的漏极、MOS管M15的栅极和电容C15的一端相连，MOS管M15的源极与MOS管M17的漏极、MOS管M18的栅极和电容C13的一端相连，MOS管M16的源极与MOS管M18的漏极、MOS管M17的栅极和电容C16的一端相连，MOS管M17的源极与MOS管M18的源极和MOS管M19的栅极相连并输出辅助供电电压，MOS管M19的漏极和源极相连并接地，电容C11的另一端、电容C13的另一端和电容C14的另一端均接收外部设备提供的第一时钟信号，电容C12的另一端、电容C14的另一端和电容C16的另一端均接收外部设备提供的第二时钟信号。
所述的第一级启动电路中，MOS管M13～M18均为PMOS管，其余MOS管均为NMOS管，所述的第一时钟信号和第二时钟信号的幅值均为DC-DC变换器输入电压的两倍；第一时钟信号与第二时钟信号相位互补。
所述的启动电压检测电路由十九个MOS管M301～M319组成；其中：MOS管M301的源极与MOS管M305的源极、MOS管M309的源极、MOS管M311的源极和MOS管M314的源极相连并接电源电压VDD2，MOS管M311的栅极与MOS管M309的栅极、MOS管M301的栅极、MOS管M301的漏极、MOS管M302的源极和MOS管M302的体电极相连并输出偏置电压，MOS管M302的栅极与MOS管M302的漏极、MOS管M303的源极和MOS管M303的体电极相连，MOS管M303的栅极与MOS管M303的漏极、MOS管M304的漏极和MOS管M304的栅极相连，MOS管M306的源极与MOS管M305的栅极和漏极相连，MOS管M307的源极与MOS管M306的栅极和漏极相连，MOS管M307的栅极与MOS管M307的漏极、MOS管M308的漏极、MOS管M308的栅极和MOS管M310的栅极相连，MOS管M310的漏极与MOS管M309的漏极、MOS管M312的栅极和MOS管M313的栅极相连，MOS管M311的漏极与MOS管M312的源极相连，MOS管M312的漏极与MOS管M313的漏极、MOS管M314的栅极、MOS管M315的栅极、MOS管M316的栅极和MOS管M317的栅极相连，MOS管M304的源极与MOS管M308的源极、MOS管M310的源极、MOS管M313的源极和MOS管M317的源极相连并接地，MOS管M314的漏极与MOS管M318的源极和MOS管M315的源极相连，MOS管M315的漏极与MOS管M316的漏极、MOS管M318的栅极和MOS管M319的栅极相连并输出启动使能信号，MOS管M317的漏极与MOS管M316的源极和MOS管M319的源极相连，MOS管M318的漏极接地，MOS管M319的漏极接收DC-DC变换器的输出电压。
所述的启动电压检测电路中，MOS管M304、M308、M310、M313、M316、M317和M319均为NMOS管，其余MOS管均为PMOS管。
所述的第二级启动电路由九个MOS管M21～M29和一个电容C2组成；其中：MOS管M21的源极与MOS管M22的源极和MOS管M23的源极相连并接收所述的辅助供电电压，MOS管M21的栅极与MOS管M22的栅极和MOS管M23的栅极相连并接收所述的偏置电压，MOS管M21的漏极与电容C2的一端、MOS管M28的漏极、MOS管M24的栅极和MOS管M26的栅极相连，MOS管M22的漏极与MOS管M24的源极相连，MOS管M23的漏极与MOS管M25的源极相连，MOS管M24的漏极与MOS管M26的漏极、MOS管M29的漏极、MOS管M25的栅极和MOS管M27的栅极相连并输出所述的开关控制信号Sstart，MOS管M25的漏极与MOS管M27的漏极和MOS管M28的栅极相连，MOS管M28的源极与电容C2的另一端、MOS管M26的源极、MOS管M29的源极和MOS管M27的源极相连并接地，MOS管M29的栅极接收所述的启动使能信号。
所述的第二级启动电路中，MOS管M21～M25均为PMOS管，其余MOS管均为NMOS管。
该自启动控制电路能够在无片外辅助元件的条件下实现300mV输入电压下自动启动功能，其中启动电压检测电路达到了纳瓦级别，大大降低了第一级启动电路的设计难度，同时启动电压检测电路能够当输出电压超过1.2V的条件下自动关断自启动控制电路，使得该自启动控制电路对其他控制模块没有任何影响。
优选地，所述的输出电压检测电路由三十六个MOS管M401～M436、一个电阻R1和一个反相器INV1组成；其中：MOS管M403的源极与MOS管M401的漏极和栅极相连，MOS管M403的栅极与MOS管M404的栅极、MOS管M403的漏极和MOS管M405的漏极相连，MOS管M405的栅极与MOS管M406的栅极、MOS管M407的栅极、MOS管M406的漏极和MOS管M404的漏极相连，MOS管M404的源极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与MOS管M402的漏极和栅极相连，MOS管M407的漏极与MOS管M408的漏极、MOS管M408的栅极、MOS管M436的漏极、MOS管M419的栅极和MOS管M421的栅极相连，MOS管M436的栅极接收所述的启动使能信号，MOS管M413的栅极与MOS管M414的漏极、MOS管M412的漏极、MOS管M414的栅极、MOS管M415的栅极和MOS管M418的栅极相连，MOS管M413的漏极与MOS管M411的漏极、MOS管M411的栅极和MOS管M412的栅极相连，MOS管M411的源极与MOS管M409的漏极和栅极相连，MOS管M412的源极与MOS管M410的漏极和栅极相连，MOS管M410的源极与MOS管M416的漏极相连，MOS管M416的栅极与MOS管M417的栅极、MOS管M417的漏极和MOS管M415的漏极相连，MOS管M418的漏极与MOS管M419的漏极、MOS管M420的漏极、MOS管M424的漏极、MOS管M426的漏极、MOS管M424的栅极、MOS管M425的栅极、MOS管M426的栅极和MOS管M427的栅极相连，MOS管M420的源极与MOS管M421的漏极相连，MOS管M422的栅极与MOS管M423的栅极、MOS管M422的漏极和MOS管M424的源极相连，MOS管M426的源极与MOS管M428的漏极、MOS管M428的栅极和MOS管M429的栅极相连，MOS管M423的漏极与MOS管M425的源极相连，MOS管M425的漏极与MOS管M427的漏极、MOS管M430的栅极、MOS管M432的栅极、MOS管M433的栅极和MOS管M435的栅极相连，MOS管M427的源极与MOS管M429的漏极相连，MOS管M430的漏极与MOS管M431的源极和MOS管M432的源极相连，MOS管M431的漏极接地，MOS管M432的漏极与MOS管M433的漏极、MOS管M431的栅极、MOS管M434的栅极和反相器INV1的输入端相连，反相器INV1的输出端与MOS管M420的栅极相连并输出使能控制信号，MOS管M433的源极与MOS管M434的源极和MOS管M435的漏极相连，MOS管M434的漏极接收DC-DC变换器的输出电压，MOS管M401的源极与MOS管M402的源极、MOS管M408的源极、MOS管M436的源极、MOS管M409的源极、MOS管M416的源极、MOS管M417的源极、MOS管M419的源极、MOS管M421的源极、MOS管M428的源极、MOS管M429的源极和MOS管M435的源极相连并接地，MOS管M405的源极与MOS管M406的源极、MOS管M407的源极、MOS管M413的源极、MOS管M414的源极、MOS管M415的源极、MOS管M418的源极、MOS管M422的源极、MOS管M423的源极和MOS管M430的源极相连并接电源电压VDD2。
所述的输出电压检测电路中，MOS管M405、M406、M407、M413、M414、M415、M418、M422、M423、M430、M431、M432、M425和M424均为PMOS管，其余MOS管均为NMOS管。
该输出电压检测电路功耗仅有800纳瓦，减小了系统的待机功耗，同时该电路将产生的两个正温度系数的百纳级电流进行比较，大大减小温度对该电压检测电路的影响，同时采用电流比较器形式，加快了电压检测速度，此外该电路没有使用大电阻和大电容，大大减少了芯片面积。
优选地，所述的最大功率点跟踪电路由十一个MOS管M501～M511、四个电容C31～C34、一个与门AND、十个可控开关K1～K10、两个二选一多路开关Q1～Q2、一个三位加减计数器、一个三八译码器和两个反相器INV2～INV3组成；其中：MOS管M506的源极与MOS管M507的源极、MOS管M508的源极和MOS管M509的源极相连并接电源电压VDD2，MOS管M506的栅极与MOS管M507的栅极相连并接收外部设备提供的第一开关脉冲信号，MOS管M506的漏极与MOS管M508的栅极、MOS管M504的栅极、MOS管M509的漏极和MOS管M505的漏极相连，MOS管M507的漏极与MOS管M508的漏极、MOS管M504的漏极、MOS管M509的栅极、MOS管M505的栅极和可控开关K9的输入端相连，MOS管M504的源极与MOS管M502的漏极相连，MOS管M505的源极与MOS管M503的漏极相连，MOS管M502的栅极与二选一多路开关Q1的第一输出端、二选一多路开关Q2的第一输出端和电容C33的一端相连，MOS管M502的源极与MOS管M503的源极和MOS管M501的漏极相连，MOS管M501的栅极接收所述的第一开关脉冲信号，MOS管M503的栅极与二选一多路开关Q1的第二输出端和电容C31的一端相连并接收DC-DC变换器的输入电压，二选一多路开关Q1的输入端与电容C32的一端相连，电容C32的另一端与二选一多路开关Q2的输入端相连，可控开关K9的输出端与可控开关K10的输出端和反相器INV2的输入端相连，可控开关K10的输入端与反相器INV3的输出端相连，可控开关K9的控制端接收所述的第一开关脉冲信号，可控开关K10的控制端接收外部设备提供的第二开关脉冲信号，反相器INV3的输入端与反相器INV2的输出端和三位加减计数器的输入端相连，三位加减计数器的时钟端接收所述的第一开关脉冲信号，三位加减计数器的三个输出端分别与三八译码器的三个输入端相连，可控开关K1～K8的控制端分别与三八译码器的八个输出端相连，可控开关K1～K8的输入端均接收外部设备提供的偏置电流，可控开关K1～K8的输出端均与MOS管M510的漏极、电容C34的一端和MOS管M511的栅极相连，MOS管M510的漏极和MOS管M511的漏极均接收所述的偏置电流，MOS管M510的栅极接收外部设备提供的触发信号，MOS管M511的漏极与与门AND的第一输入端相连，与门AND的第二输入端接收所述的使能控制信号，与门AND的输出端产生所述的开通时间信号，MOS管M511的源极与电容C34的另一端、MOS管M510的源极、MOS管M501的源极、电容C33的另一端、Q2的第二输出端和电容C31的另一端相连并接地，二选一多路开关Q1～Q2的控制端分别接收外部设备提供的一对相位互补的脉冲控制信号。
所述的最大功率点跟踪电路中，MOS管M506～M509均为PMOS管，其余MOS管均为NMOS管，第一开关脉冲信号与第二开关脉冲信号相位互补。
该最大功率点跟踪电路采用一时钟控制的比较器，大大减小了电路的静态功耗，此外该最大功率点跟踪电路能够动态刷新开路电压的值，能够实现实时监测输入功率是否处于最大值处的功能。
所述的电源电压VDD1为DC-DC变换器的输入电压，电源电压VDD2为DC-DC变换器的输出电压。
本发明的工作原理：正常工作状态下，DC-DC变换器中的功率开关管Mn和Mp的开关控制信号由开关控制电路产生。由于传输功率较小时DC-DC变换器的功耗主要集中在电感、电容、寄生电阻上的导通损耗和功率开关管的驱动和导通损耗上，因此DC-DC变换器工作在基于恒定导通时间的突发模式下，从而提高整个系统效率。系统的工作模式是通过输出电压检测电路来判断的，当输出电压超过迟滞窗口的上边缘是系统进入待机模式，控制器中只有输出电压检测电路工作从而降低系统的待机功耗；当输出电压低于迟滞窗口的下边缘时，DC-DC变换器开始工作，以输入功率的最大功率点将能量从输入端口传输到输出端口。自启动控制电路能够使得输出电压过低不能为控制器供电时启动整个电路。整个启动过程分为三个主要部分，首先当输入电压高于300mV时，系统产生一时钟信号驱动第一级启动电路，将第一级启动电路的输出电压(即辅助供电电压Vstart)升压到1V为第二级启动电路供电；当Vstart上升到1V时第二级启动电路开始工作，产生一大占空比的开关控制信号Sstart，经放大后驱动变换器中的两个功率开关管，进而将DC-DC变换器的输出电压提升到1.2V；此时整个自启动控制电路关闭，开关控制电路开始工作使得输出电压继续上升到1.8V恒定。
本发明的有益技术效果为：
(1)本发明通过输出电压检测电路，将系统待机功耗降低到800纳瓦，大大提高升压变换器的转换效率，使得该高效升压变换器能够运用于新能源等对效率要求较高的应用场合。
(2)本发明通过自启动控制电路实现无片外辅助元件下的自启动功能，使得该高效升压变换器更加实用于无线传感器等环境多变条件下的应用。
(3)本发明通过最大功率点跟踪电路动态跟踪能量转换器的开路电压，实现实时监测输入功率并通过调节功率管的导通时间达到提高输入功率的目的，该项功能使得该高效升压变换器能够适用于太阳能电板等具有最大功率输出点的新能源电源。
附图说明
图1为本发明升压变换器的结构示意图。
图2为DC-DC变换器的结构示意图。
图3为自启动控制电路的结构示意图。
图4为第一级启动电路的结构示意图。
图5为启动电压检测电路的结构示意图。
图6为第二级启动电路的结构示意图。
图7为输出电压检测电路的结构示意图。
图8为最大功率点跟踪电路的结构示意图。
图9(a)为不带修整的输出电压检测电路的后仿结果示意图。
图9(b)为带修整的输出电压检测电路的后仿结果示意图。
图10为本发明升压变换器的启动仿真波形示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案及其相关原理进行详细说明。
一种适用于新能源的升压变换器，包括DC-DC变换器和控制器；
如图2所示，DC-DC变换器包括输入电容Cin、输出电容Cout、电感L、功率开关管Mn和功率开关管Mp；其中：输入电容Cin的一端与电感L的一端相连，电感L的另一端与功率开关管Mn的漏极和功率开关管Mp的漏极相连，功率开关管Mp的源极与输出电容Cout的一端相连，输出电容Cout的另一端与功率开关管Mn的源极和输入电容Cin的另一端相连，功率开关管Mn和功率开关管Mp的栅极分别接收各自的开关控制信号；输入电容Cin的两端构成了DC-DC变换器的输入端口，输出电容Cout的两端构成了DC-DC变换器的输出端口。本实施方式中，DC-DC变换器的输入端口接热能转换器作为输入电源，其等效于一电压源和一电阻串联，Vocv表示该热能转换器的开路电压(即电压源两端的电压)。
如图1所示，控制器包括自启动控制电路、输出电压检测电路、最大功率点跟踪电路和开关控制电路；其中：
自启动控制电路与DC-DC变换器和输出电压检测电路连接，其用于通过检测DC-DC变换器的输出电压Vout从而生成启动使能信号start_enable，并根据启动使能信号start_enable在DC-DC变换器启动状态下向其提供开关控制信号Sstart；如图3所示，自启动控制电路包括第一级启动电路、第二级启动电路和启动电压检测电路；其中：
第一级启动电路与第二级启动电路相连，其用于向第二级启动电路提供辅助供电电压Vstart；本实施方式中，第一级启动电路由九个MOS管M11～M19和六个电容C11～C16组成，如图4所示；其中：MOS管M11的漏极与MOS管M12的漏极相连并接电源电压VDD1(DC-DC变换器的输入电压Vin)，MOS管M11的源极与MOS管M12的栅极、MOS管M13的漏极、MOS管M14的栅极和电容C11的一端相连，MOS管M11的栅极与MOS管M12的源极、MOS管M13的栅极、MOS管M14的漏极和电容C14的一端相连，MOS管M13的源极与MOS管M15的漏极、MOS管M16的栅极和电容C12的一端相连，MOS管M14的源极与MOS管M16的漏极、MOS管M15的栅极和电容C15的一端相连，MOS管M15的源极与MOS管M17的漏极、MOS管M18的栅极和电容C13的一端相连，MOS管M16的源极与MOS管M18的漏极、MOS管M17的栅极和电容C16的一端相连，MOS管M17的源极与MOS管M18的源极和MOS管M19的栅极相连并输出辅助供电电压Vstart，MOS管M19的漏极和源极相连并接地GND，电容C11的另一端、电容C13的另一端和电容C14的另一端均接收外部设备提供的第一时钟信号clk1，电容C12的另一端、电容C14的另一端和电容C16的另一端均接收外部设备提供的第二时钟信号clk2。其中，MOS管M13～M18均为PMOS管，其余MOS管均为NMOS管，第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2的幅值均为DC-DC变换器输入电压Vin的两倍，且第一时钟信号clk1与第二时钟信号clk2相位互补。
第一级启动电路是用来将输入电压Vin升压到1V左右(Vstart)为第二级启动电路供电；由反相器连接的环形振荡器产生幅值为输入电压Vin的时钟信号，该时钟信号通过一个电压倍乘器得到一幅值为两倍输入电压的时钟信号clk1和clk2，所产生的时钟信号clk1和clk2驱动一交叉耦合的电荷泵，从而得到1V左右的辅助供电电压Vstart。
启动电压检测电路与第二级启动电路相连，其用于检测DC-DC变换器的输出电压Vout从而生成启动使能信号start_enable；本实施方式中，启动电压检测电路由十九个MOS管M301～M319组成，如图5所示；其中：MOS管M301的源极与MOS管M305的源极、MOS管M309的源极、MOS管M311的源极和MOS管M314的源极相连并接电源电压VDD2(DC-DC变换器的输出电压Vout)，MOS管M311的栅极与MOS管M309的栅极、MOS管M301的栅极、MOS管M301的漏极、MOS管M302的源极和MOS管M302的体电极相连并输出偏置电压Vbiase，MOS管M302的栅极与MOS管M302的漏极、MOS管M303的源极和MOS管M303的体电极相连，MOS管M303的栅极与MOS管M303的漏极、MOS管M304的漏极和MOS管M304的栅极相连，MOS管M306的源极与MOS管M305的栅极和漏极相连，MOS管M307的源极与MOS管M306的栅极和漏极相连，MOS管M307的栅极与MOS管M307的漏极、MOS管M308的漏极、MOS管M308的栅极和MOS管M310的栅极相连，MOS管M310的漏极与MOS管M309的漏极、MOS管M312的栅极和MOS管M313的栅极相连，MOS管M311的漏极与MOS管M312的源极相连，MOS管M312的漏极与MOS管M313的漏极、MOS管M314的栅极、MOS管M315的栅极、MOS管M316的栅极和MOS管M317的栅极相连，MOS管M304的源极与MOS管M308的源极、MOS管M310的源极、MOS管M313的源极和MOS管M317的源极相连并接地GND，MOS管M314的漏极与MOS管M318的源极和MOS管M315的源极相连，MOS管M315的漏极与MOS管M316的漏极、MOS管M318的栅极和MOS管M319的栅极相连并输出启动使能信号start_enable，MOS管M317的漏极与MOS管M316的源极和MOS管M319的源极相连，MOS管M318的漏极接地GND，MOS管M319的漏极接收DC-DC变换器的输出电压Vout。其中，MOS管M304、M308、M310、M313、M316、M317和M319均为NMOS管，其余MOS管均为PMOS管。
启动电压检测电路是用来判断输出电压Vout何时达到系统预设的1.2V。电流Isouce由M301～M304镜像产生该电流不受MOS管体效应影响，电流Isink由M305～M308镜像产生该电流受MOS管体效应影响故而随供电电压变化不明显，因此通过M312和M313比较两路电流值来判断供电电压的变化。电流Isink和Isource满足下面关系：
1 K 1 I source = K p * W D L D exp ( V gs 26 - V th 0 n V t )
1 K 2 I sin k = K p * W D L D exp ( V gs 30 - V th 0 n V t ) = K p * W D L D exp ( V gs 31 - V th 0 - Δ V th n V t )
Δ V th ≈ γ ( Φ S + V gs 30 - Φ S )
其中：γ、s、Vth0和Vt分别表示体偏置系数，表面电势，阈值电压和热电压。如果假设Vsp ≈4Vgs301和Vgs305≈Vgs301-ΔVth，供电电压的转换点Vsp能够表示为：
V sp ≈ 4 ( V th 0 - ln K 2 K 1 1 - ln K 2 K 1 Δ V th )
第二级启动电路与第一级启动电路和启动电压检测电路相连，其以辅助供电电压Vstart作为工作电压，根据启动使能信号start_enable在DC-DC变换器启动状态下向其提供开关控制信号Sstart；本实施方式中，第二级启动电路由九个MOS管M21～M29和一个电容C2组成，如图6所示；其中：MOS管M21的源极与MOS管M22的源极和MOS管M23的源极相连并接收辅助供电电压Vstart，MOS管M21的栅极与MOS管M22的栅极和MOS管M23的栅极相连并接收偏置电压Vbiase，MOS管M21的漏极与电容C2的一端、MOS管M28的漏极、MOS管M24的栅极和MOS管M26的栅极相连，MOS管M22的漏极与MOS管M24的源极相连，MOS管M23的漏极与MOS管M25的源极相连，MOS管M24的漏极与MOS管M26的漏极、MOS管M29的漏极、MOS管M25的栅极和MOS管M27的栅极相连并输出开关控制信号Sstart，MOS管M25的漏极与MOS管M27的漏极和MOS管M28的栅极相连，MOS管M28的源极与电容C2的另一端、MOS管M26的源极、MOS管M29的源极和MOS管M27的源极相连并接地GND，MOS管M29的栅极接收启动使能信号start_enable。其中，MOS管M21～M25均为PMOS管，其余MOS管均为NMOS管。
第二级启动电路在DC-DC变换器启动阶段，通过向功率开关管Mn和Mp提供开关控制信号，使变换器将输出电压由0V升压到1.2V。其中，M21～M23和启动电压检测电路中的M301构成一电流镜，该电流通过给电容C2充电，得到一大占空比信号Sstart，该信号通过驱动电路放大后驱动功率开关管Mn(功率开关管Mp由Sstart经放大、延时后驱动)；当输出电压Vout达到1.2V后第二级启动电路关闭，DC-DC变换器进入正常工作模式。
输出电压检测电路与自启动控制电路、最大功率点跟踪电路和开关控制电路均相连，其用于采集DC-DC变换器的输出电压Vout，并根据启动使能信号start_enable利用自身产生的迟滞窗口信号对输出电压Vout进行箝制从而生成使能控制信号enable；本实施方式中，输出电压检测电路由三十六个MOS管M401～M436、一个电阻R1和一个反相器INV1组成，如图7所示；其中：MOS管M403的源极与MOS管M401的漏极和栅极相连，MOS管M403的栅极与MOS管M404的栅极、MOS管M403的漏极和MOS管M405的漏极相连，MOS管M405的栅极与MOS管M406的栅极、MOS管M407的栅极、MOS管M406的漏极和MOS管M404的漏极相连，MOS管M404的源极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与MOS管M402的漏极和栅极相连，MOS管M407的漏极与MOS管M408的漏极、MOS管M408的栅极、MOS管M436的漏极、MOS管M419的栅极和MOS管M421的栅极相连，MOS管M436的栅极接收启动使能信号start_enable，MOS管M413的栅极与MOS管M414的漏极、MOS管M412的漏极、MOS管M414的栅极、MOS管M415的栅极和MOS管M418的栅极相连，MOS管M413的漏极与MOS管M411的漏极、MOS管M411的栅极和MOS管M412的栅极相连，MOS管M411的源极与MOS管M409的漏极和栅极相连，MOS管M412的源极与MOS管M410的漏极和栅极相连，MOS管M410的源极与MOS管M416的漏极相连，MOS管M416的栅极与MOS管M417的栅极、MOS管M417的漏极和MOS管M415的漏极相连，MOS管M418的漏极与MOS管M419的漏极、MOS管M420的漏极、MOS管M424的漏极、MOS管M426的漏极、MOS管M424的栅极、MOS管M425的栅极、MOS管M426的栅极和MOS管M427的栅极相连，MOS管M420的源极与MOS管M421的漏极相连，MOS管M422的栅极与MOS管M423的栅极、MOS管M422的漏极和MOS管M424的源极相连，MOS管M426的源极与MOS管M428的漏极、MOS管M428的栅极和MOS管M429的栅极相连，MOS管M423的漏极与MOS管M425的源极相连，MOS管M425的漏极与MOS管M427的漏极、MOS管M430的栅极、MOS管M432的栅极、MOS管M433的栅极和MOS管M435的栅极相连，MOS管M427的源极与MOS管M429的漏极相连，MOS管M430的漏极与MOS管M431的源极和MOS管M432的源极相连，MOS管M431的漏极接地GND，MOS管M432的漏极与MOS管M433的漏极、MOS管M431的栅极、MOS管M434的栅极和反相器INV1的输入端相连，反相器INV1的输出端与MOS管M420的栅极相连并输出使能控制信号enable，MOS管M433的源极与MOS管M434的源极和MOS管M435的漏极相连，MOS管M434的漏极接收DC-DC变换器的输出电压Vout，MOS管M401的源极与MOS管M402的源极、MOS管M408的源极、MOS管M436的源极、MOS管M409的源极、MOS管M416的源极、MOS管M417的源极、MOS管M419的源极、MOS管M421的源极、MOS管M428的源极、MOS管M429的源极和MOS管M435的源极相连并接地GND，MOS管M405的源极与MOS管M406的源极、MOS管M407的源极、MOS管M413的源极、MOS管M414的源极、MOS管M415的源极、MOS管M418的源极、MOS管M422的源极、MOS管M423的源极和MOS管M430的源极相连并接电源电压VDD2(DC-DC变换器的输出电压Vout)。其中，MOS管M405、M406、M407、M413、M414、M415、M418、M422、M423、M430、M431、M432、M425和M424均为PMOS管，其余MOS管均为NMOS管。
输出电压检测电路能够提供在0～100摄氏度范围内精准的检测输出电压Vout大小从而输出系统使能控制信号enable控制DC-DC变换器工作于工作模式或者待机模式。该输出电压检测电路共由四个部分组成：基准电流产生电路，Iv_out产生电路，迟滞窗口选择电路和电流比较器；基准电流产生电路由M401、M402和R1构成，MOS管M401和M402工作在亚阈值区所流过的电流大小相等，但由于两MOS管的宽长比不同使得栅极上产生一定的电压差，通过R1产生一随温度成正比关系的电流Iref：
I ref = V gsb 1 - V gsb 2 R 1 ≈ n V t ln K b 1 R 1
其中，Kb1表示M401和M402的宽度比值。
Iv_out产生电路由M409、M410和M416构成，其中M409和M410工作原理与M401和M402相同，M416工作在线性区可当做一由栅极电压控制的可变电阻，由此产生的电流Iv_out随供电电压(即输出电压Vout)变化而变化同时该电流同样具有正温度系数，从而减小温度对电压检测精度的影响；迟滞窗口选择电流由M408、M419、M420和M421构成，M408、M419、和M421构成一电流镜，M420是受使能信号enable控制的选择开关，通过选择K1*Iref和(K1+K2)Iref与Iv_ut进行比较产生迟滞窗口；电流比较器能够比较Iv_ut和K1*Iref或(K1+K2)Iref的大小产生使能控制信号enable。
最大功率点跟踪电路与输出电压检测电路和开关控制电路相连，其用于采集DC-DC变换器的输入电压Vin，从输入电压Vin中提取开路电压Vocv，并将开路电压Vocv与DC-DC变换器工作状态下的输入电压进行比较产生调节量，进而在使能控制信号enable的控制下根据调节量构造产生开通时间信号on_time；本实施方式中，最大功率点跟踪电路由十一个MOS管M501～M511、四个电容C31～C34、一个与门AND、十个可控开关K1～K10、两个二选一多路开关Q1～Q2、一个三位加减计数器、一个三八译码器和两个反相器INV2～INV3组成，如图8所示；其中：MOS管M506的源极与MOS管M507的源极、MOS管M508的源极和MOS管M509的源极相连并接电源电压VDD2(DC-DC变换器的输出电压Vout)，MOS管M506的栅极与MOS管M507的栅极相连并接收外部设备提供的第一开关脉冲信号mpp_pulse1，MOS管M506的漏极与MOS管M508的栅极、MOS管M504的栅极、MOS管M509的漏极和MOS管M505的漏极相连，MOS管M507的漏极与MOS管M508的漏极、MOS管M504的漏极、MOS管M509的栅极、MOS管M505的栅极和可控开关K9的输入端相连，MOS管M504的源极与MOS管M502的漏极相连，MOS管M505的源极与MOS管M503的漏极相连，MOS管M502的栅极与二选一多路开关Q1的第一输出端、二选一多路开关Q2的第一输出端和电容C33的一端相连，MOS管M502的源极与MOS管M503的源极和MOS管M501的漏极相连，MOS管M501的栅极接收第一开关脉冲信号mpp_pulse1，MOS管M503的栅极与二选一多路开关Q1的第二输出端和电容C31的一端相连并接收DC-DC变换器的输入电压Vin，二选一多路开关Q1的输入端与电容C32的一端相连，电容C32的另一端与二选一多路开关Q2的输入端相连，可控开关K9的输出端与可控开关K10的输出端和反相器INV2的输入端相连，可控开关K10的输入端与反相器INV3的输出端相连，可控开关K9的控制端接收第一开关脉冲信号mpp_pulse1，可控开关K10的控制端接收外部设备提供的第二开关脉冲信号mpp_pulse2，反相器INV3的输入端与反相器INV2的输出端和三位加减计数器的输入端相连，三位加减计数器的时钟端接收第一开关脉冲信号mpp_pulse1，三位加减计数器的三个输出端分别与三八译码器的三个输入端相连，可控开关K1～K8的控制端分别与三八译码器的八个输出端相连，可控开关K1～K8的输入端均接收外部设备提供的偏置电流，可控开关K1～K8的输出端均与MOS管M510的漏极、电容C34的一端和MOS管M511的栅极相连，MOS管M510的漏极和MOS管M511的漏极均接收所述的偏置电流Ibiase，MOS管M510的栅极接收外部设备提供的触发信号off_pulse，MOS管M511的漏极与与门AND的第一输入端相连，与门AND的第二输入端接收所述的使能控制信号enable，与门AND的输出端产生开通时间信号on_time，MOS管M511的源极与电容C34的另一端、MOS管M510的源极、MOS管M501的源极、电容C33的另一端、Q2的第二输出端和电容C31的另一端相连并接地GND；二选一多路开关Q1～Q2的控制端分别接收外部设备提供的一对相位互补的脉冲控制信号(on_pulse1和on_pulse2)，且只在使能控制信号enable上升沿前5微秒时间内接收。其中，MOS管M506～M509均为PMOS管，其余MOS管均为NMOS管，第一开关脉冲信号mpp_pulse1与第二开关脉冲信号mpp_pulse2相位互补。
最大功率点跟踪电路能够在每个突发周期对热能转换器的开路电压进行采样得到输入电压的最大功率点电压k*Vocv，并将突发周期末端的输入电压与该最大功率点电压k*Vocv进行比较，从而调节功率开关管的导通时间使得DC-DC变换器能够工作在输入最大功率点附近，提高系统效率。M501～M509构成一随控制信号mpp_pulse1控制的钟控比较器，来比较Vin和k*Vocv的大小得到比较结果OTadj；该比较结果OTadj控制一三位加减计数器由此得到控制信号b0～b7，该控制信号b0～b7通过调节电容C34的充电电流来控制功率开关管的导通时间，从而将输入电压Vin调节到最大功率点k*Vocv附近。
开关控制电路与最大功率点跟踪电路、输出电压检测电路和DC-DC变换器均相连，其用于采集DC-DC变换器中MOS管Mp的源漏电压Vsd，并在使能控制信号enable控制下根据源漏电压Vsd构造产生关断时间信号off_time，进而根据开通时间信号on_time和关断时间信号off_time生成开关控制信号Swork，用以在DC-DC变换器工作状态下向其提供该开关控制信号Swork；该信号通过驱动电路放大后驱动功率开关管Mn(功率开关管Mp由Swork经放大、延时后驱动)；
本实施方式中，开关控制电路采用ADI公司型号为ADP1875的电路芯片。
为了验证本实施方式控制器的控制方案，在SMIC 0.18um工艺下进行了参数设计；对输出电压检测电路进行了后仿，仿真结果如图9(a)所示，可以看出迟滞窗口平均电压随温度变化不明显，通过片上修整在五个工艺角下精度误差能够控制在±3％，如图9(b)所示；其中图中ff、ss、tt、snfp、fnsp分别表示N-MOS管与P-MOS管处于快速快速、慢速慢速、标准标准、慢速快速和快速慢速的五个工艺角。
图10显示整个系统的启动过程的仿真波形，可以看出辅助供电电压Vstart上升到1V后，辅助升压变换器开始工作，当输出电压上升到1.2V后启动模块停止工作，基于恒定导通时间控制的升压变换器开始正常工作，当输出电压上升到1.8V后，系统进入突发工作模式，最大功率点跟踪控制电路开始工作。

Claims (7)

1.一种适用于新能源的升压变换器，包括DC-DC变换器和控制器；其特征在于，所述的控制器包括：
自启动控制电路，用于通过检测DC-DC变换器的输出电压从而生成启动使能信号，并根据所述的启动使能信号在DC-DC变换器启动状态下向其提供开关控制信号Sstart；
输出电压检测电路，用于采集DC-DC变换器的输出电压，并根据所述的启动使能信号利用自身产生的迟滞窗口信号对所述的输出电压进行箝制从而生成使能控制信号；
最大功率点跟踪电路，用于采集DC-DC变换器的输入电压，从所述的输入电压中提取开路电压，并将所述的开路电压与DC-DC变换器工作状态下的输入电压进行比较产生调节量，进而在使能控制信号的控制下根据所述的调节量构造产生开通时间信号；
开关控制电路，用于采集DC-DC变换器中MOS管Mp的源漏电压，并在使能控制信号的控制下根据所述的源漏电压构造产生关断时间信号，进而将所述的开通时间信号和关断时间信号合成为开关控制信号Swork，用以在DC-DC变换器工作状态下向其提供该开关控制信号Swork。
2.根据权利要求1所述的适用于新能源的升压变换器，其特征在于：所述的自启动控制电路包括第一级启动电路、第二级启动电路和启动电压检测电路；
所述的第一级启动电路用于产生辅助供电电压；
所述的启动电压检测电路用于检测DC-DC变换器的输出电压从而生成启动使能信号；
所述的第二级启动电路以辅助供电电压作为工作电压，根据所述的启动使能信号在DC-DC变换器启动状态下向其提供开关控制信号Sstart。
3.根据权利要求2所述的适用于新能源的升压变换器，其特征在于：所述的第一级启动电路由九个MOS管M11～M19和六个电容C11～C16组成；其中：MOS管M11的漏极与MOS管M12的漏极相连并接电源电压VDD1，MOS管M11的源极与MOS管M12的栅极、MOS管M13的漏极、MOS管M14的栅极和电容C11的一端相连，MOS管M11的栅极与MOS管M12的源极、MOS管M13的栅极、MOS管M14的漏极和电容C14的一端相连，MOS管M13的源极与MOS管M15的漏极、MOS管M16的栅极和电容C12的一端相连，MOS管M14的源极与MOS管M16的漏极、MOS管M15的栅极和电容C15的一端相连，MOS管M15的源极与MOS管M17的漏极、MOS管M18的栅极和电容C13的一端相连，MOS管M16的源极与MOS管M18的漏极、MOS管M17的栅极和电容C16的一端相连，MOS管M17的源极与MOS管M18的源极和MOS管M19的栅极相连并输出辅助供电电压，MOS管M19的漏极和源极相连并接地，电容C11的另一端、电容C13的另一端和电容C14的另一端均接收外部设备提供的第一时钟信号，电容C12的另一端、电容C14的另一端和电容C16的另一端均接收外部设备提供的第二时钟信号。
4.根据权利要求2所述的适用于新能源的升压变换器，其特征在于：所述的启动电压检测电路由十九个MOS管M301～M319组成；其中：MOS管M301的源极与MOS管M305的源极、MOS管M309的源极、MOS管M311的源极和MOS管M314的源极相连并接电源电压VDD2，MOS管M311的栅极与MOS管M309的栅极、MOS管M301的栅极、MOS管M301的漏极、MOS管M302的源极和MOS管M302的体电极相连并输出偏置电压，MOS管M302的栅极与MOS管M302的漏极、MOS管M303的源极和MOS管M303的体电极相连，MOS管M303的栅极与MOS管M303的漏极、MOS管M304的漏极和MOS管M304的栅极相连，MOS管M306的源极与MOS管M305的栅极和漏极相连，MOS管M307的源极与MOS管M306的栅极和漏极相连，MOS管M307的栅极与MOS管M307的漏极、MOS管M308的漏极、MOS管M308的栅极和MOS管M310的栅极相连，MOS管M310的漏极与MOS管M309的漏极、MOS管M312的栅极和MOS管M313的栅极相连，MOS管M311的漏极与MOS管M312的源极相连，MOS管M312的漏极与MOS管M313的漏极、MOS管M314的栅极、MOS管M315的栅极、MOS管M316的栅极和MOS管M317的栅极相连，MOS管M304的源极与MOS管M308的源极、MOS管M310的源极、MOS管M313的源极和MOS管M317的源极相连并接地，MOS管M314的漏极与MOS管M318的源极和MOS管M315的源极相连，MOS管M315的漏极与MOS管M316的漏极、MOS管M318的栅极和MOS管M319的栅极相连并输出启动使能信号，MOS管M317的漏极与MOS管M316的源极和MOS管M319的源极相连，MOS管M318的漏极接地，MOS管M319的漏极接收DC-DC变换器的输出电压。
5.根据权利要求2所述的适用于新能源的升压变换器，其特征在于：所述的第二级启动电路由九个MOS管M21～M29和一个电容C2组成；其中：MOS管M21的源极与MOS管M22的源极和MOS管M23的源极相连并接收所述的辅助供电电压，MOS管M21的栅极与MOS管M22的栅极和MOS管M23的栅极相连并接收所述的偏置电压，MOS管M21的漏极与电容C2的一端、MOS管M28的漏极、MOS管M24的栅极和MOS管M26的栅极相连，MOS管M22的漏极与MOS管M24的源极相连，MOS管M23的漏极与MOS管M25的源极相连，MOS管M24的漏极与MOS管M26的漏极、MOS管M29的漏极、MOS管M25的栅极和MOS管M27的栅极相连并输出所述的开关控制信号Sstart，MOS管M25的漏极与MOS管M27的漏极和MOS管M28的栅极相连，MOS管M28的源极与电容C2的另一端、MOS管M26的源极、MOS管M29的源极和MOS管M27的源极相连并接地，MOS管M29的栅极接收所述的启动使能信号。
6.根据权利要求1所述的适用于新能源的升压变换器，其特征在于：所述的输出电压检测电路由三十六个MOS管M401～M436、一个电阻R1和一个反相器INV1组成；其中：MOS管M403的源极与MOS管M401的漏极和栅极相连，MOS管M403的栅极与MOS管M404的栅极、MOS管M403的漏极和MOS管M405的漏极相连，MOS管M405的栅极与MOS管M406的栅极、MOS管M407的栅极、MOS管M406的漏极和MOS管M404的漏极相连，MOS管M404的源极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与MOS管M402的漏极和栅极相连，MOS管M407的漏极与MOS管M408的漏极、MOS管M408的栅极、MOS管M436的漏极、MOS管M419的栅极和MOS管M421的栅极相连，MOS管M436的栅极接收所述的启动使能信号，MOS管M413的栅极与MOS管M414的漏极、MOS管M412的漏极、MOS管M414的栅极、MOS管M415的栅极和MOS管M418的栅极相连，MOS管M413的漏极与MOS管M411的漏极、MOS管M411的栅极和MOS管M412的栅极相连，MOS管M411的源极与MOS管M409的漏极和栅极相连，MOS管M412的源极与MOS管M410的漏极和栅极相连，MOS管M410的源极与MOS管M416的漏极相连，MOS管M416的栅极与MOS管M417的栅极、MOS管M417的漏极和MOS管M415的漏极相连，MOS管M418的漏极与MOS管M419的漏极、MOS管M420的漏极、MOS管M424的漏极、MOS管M426的漏极、MOS管M424的栅极、MOS管M425的栅极、MOS管M426的栅极和MOS管M427的栅极相连，MOS管M420的源极与MOS管M421的漏极相连，MOS管M422的栅极与MOS管M423的栅极、MOS管M422的漏极和MOS管M424的源极相连，MOS管M426的源极与MOS管M428的漏极、MOS管M428的栅极和MOS管M429的栅极相连，MOS管M423的漏极与MOS管M425的源极相连，MOS管M425的漏极与MOS管M427的漏极、MOS管M430的栅极、MOS管M432的栅极、MOS管M433的栅极和MOS管M435的栅极相连，MOS管M427的源极与MOS管M429的漏极相连，MOS管M430的漏极与MOS管M431的源极和MOS管M432的源极相连，MOS管M431的漏极接地，MOS管M432的漏极与MOS管M433的漏极、MOS管M431的栅极、MOS管M434的栅极和反相器INV1的输入端相连，反相器INV1的输出端与MOS管M420的栅极相连并输出使能控制信号，MOS管M433的源极与MOS管M434的源极和MOS管M435的漏极相连，MOS管M434的漏极接收DC-DC变换器的输出电压，MOS管M401的源极与MOS管M402的源极、MOS管M408的源极、MOS管M436的源极、MOS管M409的源极、MOS管M416的源极、MOS管M417的源极、MOS管M419的源极、MOS管M421的源极、MOS管M428的源极、MOS管M429的源极和MOS管M435的源极相连并接地，MOS管M405的源极与MOS管M406的源极、MOS管M407的源极、MOS管M413的源极、MOS管M414的源极、MOS管M415的源极、MOS管M418的源极、MOS管M422的源极、MOS管M423的源极和MOS管M430的源极相连并接电源电压VDD2。
7.根据权利要求1所述的适用于新能源的升压变换器，其特征在于：所述的最大功率点跟踪电路由十一个MOS管M501～M511、四个电容C31～C34、一个与门AND、十个可控开关K1～K10、两个二选一多路开关Q1～Q2、一个三位加减计数器、一个三八译码器和两个反相器INV2～INV3组成；其中：MOS管M506的源极与MOS管M507的源极、MOS管M508的源极和MOS管M509的源极相连并接电源电压VDD2，MOS管M506的栅极与MOS管M507的栅极相连并接收外部设备提供的第一开关脉冲信号，MOS管M506的漏极与MOS管M508的栅极、MOS管M504的栅极、MOS管M509的漏极和MOS管M505的漏极相连，MOS管M507的漏极与MOS管M508的漏极、MOS管M504的漏极、MOS管M509的栅极、MOS管M505的栅极和可控开关K9的输入端相连，MOS管M504的源极与MOS管M502的漏极相连，MOS管M505的源极与MOS管M503的漏极相连，MOS管M502的栅极与二选一多路开关Q1的第一输出端、二选一多路开关Q2的第一输出端和电容C33的一端相连，MOS管M502的源极与MOS管M503的源极和MOS管M501的漏极相连，MOS管M501的栅极接收所述的第一开关脉冲信号，MOS管M503的栅极与二选一多路开关Q1的第二输出端和电容C31的一端相连并接收DC-DC变换器的输入电压，二选一多路开关Q1的输入端与电容C32的一端相连，电容C32的另一端与二选一多路开关Q2的输入端相连，可控开关K9的输出端与可控开关K10的输出端和反相器INV2的输入端相连，可控开关K10的输入端与反相器INV3的输出端相连，可控开关K9的控制端接收所述的第一开关脉冲信号，可控开关K10的控制端接收外部设备提供的第二开关脉冲信号，反相器INV3的输入端与反相器INV2的输出端和三位加减计数器的输入端相连，三位加减计数器的时钟端接收所述的第一开关脉冲信号，三位加减计数器的三个输出端分别与三八译码器的三个输入端相连，可控开关K1～K8的控制端分别与三八译码器的八个输出端相连，可控开关K1～K8的输入端均接收外部设备提供的偏置电流，可控开关K1～K8的输出端均与MOS管M510的漏极、电容C34的一端和MOS管M511的栅极相连，MOS管M510的漏极和MOS管M511的漏极均接收所述的偏置电流，MOS管M510的栅极接收外部设备提供的触发信号，MOS管M511的漏极与与门AND的第一输入端相连，与门AND的第二输入端接收所述的使能控制信号，与门AND的输出端产生所述的开通时间信号，MOS管M511的源极与电容C34的另一端、MOS管M510的源极、MOS管M501的源极、电容C33的另一端、Q2的第二输出端和电容C31的另一端相连并接地，二选一多路开关Q1～Q2的控制端分别接收外部设备提供的一对相位互补的脉冲控制信号。
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