CN114696614A - 自举式开关变换器及其驱动电路 - Google Patents

自举式开关变换器及其驱动电路 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种自举式开关变换器及其驱动电路。驱动电路包括上管驱动模块、第一供电模块和第二供电模块。该驱动电路将上管驱动模块的自举供电过程分成两个过程,在开关节点电压小于第一阈值电压的第一时间段,由第一供电模块向自举节点充电,在开关节点电压大于第一阈值电压小于直流输入电压的第二时间段,由第二供电模块升压转换之后向自举节点充电,从而可以有效减小电路中的自举电容的容量,方便利用其它类型的小容量电容实现,便于将自举电容和驱动电路集成在同一芯片制造,从而可以简化应用方案和降低制造成本。

Description

自举式开关变换器及其驱动电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域,更具体地,涉及一种自举式开关变换器及其驱动电路。
背景技术
在便携式电脑、移动电话、个人数字助理以及其他便携或非便携电子设备中已经广泛地使用开关变换器,用于产生内部电路模块或负载所需工作电压和电流。开关变换器采用一定频率和占空比的方波信号控制开关管的导通和关断,从而控制输入端向输出端的电能传输,最后通过电感和电容的功率滤波得到恒定的输出电压和/或输出电流,具有良好的轻载效率、快速的瞬态响应和易于实现的优点。
但是现有的包括主开关管和同步开关管的开关变换器的缺点是其电路拓扑中的开关管的源极不接地,伴随着开关管的开关状态的变化,其源极电位也随之不断跳变,增加了开关变换器的驱动电路的设计难度。为了解决上述问题,现阶段的开关变换器常采用自举电路(Bootstrap circuit)来驱动电路中的开关管,图1示出根据现有技术的一种自举式开关变换器的示意性电路图。
如图1所示,开关变换器100的主电路包括串联连接在输入端和接地端之间的开关管MD1和MD2,电感Lx连接在开关管MD1和MD2之间的开关节点SW和输出端之间,输出电容Cout连接在输出端和接地端之间。主电路的输入端接收直流输入电压Vin,输出端提供直流输出电压Vout。上管驱动模块101用于根据上管控制信号HSON驱动开关管MD1的导通和关断,下管驱动模块102用于根据下管控制信号LSON驱动开关管MD2的导通和关断,以稳定所述直流输出电压Vout。
开关变换器100中的自举电路包括LDO(low dropout regulator,低压差线性稳压器)103、二极管D1和自举电容Cbs。LDO103用于根据直流输入电压Vin得到一个稳压信号Vcp,并将该稳压信号Vcp提供至下管驱动模块102的供电端,以向下管驱动模块102供电。二极管D1的阳极与LDO103连接,阴极与自举电容Cbs的一端连接,自举电容Cbs的另一端与开关管MD1和MD2之间的开关节点SW连接,二极管D1和自举电容Cbs之间的节点BST与上管驱动模块101的供电端连接。其中,自举电容Cbs用来存储电荷,二极管D1用来防止电流倒灌,当开关变换器100续流时,开关节点SW的电压下降,LDO103得以给自举电容Cbs充电,使得自举节点BST的电压上升。
现有技术的开关变换器100中,上管驱动模块101工作时的工作电压相当于自举电容Cbs的电压,一般需要容量较大的自举电容Cbs。首先容量较大的电容的寿命较短,其次如果采用将自举电容Cbs和驱动电路集成在同一芯片中的方案,如此庞大的电容所需要的芯片面积将非常大,理论上无法将电容和驱动电路集成在一起制造,只能通过增加端口并采用外置方案来实现,导致应用方案复杂,生产成本较高。因此,研究如何利用其它类型的小容量电容代替大容量的自举电容,对提高用电质量、延长电源的使用寿命以及降低生产成本都具有重要意义。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种自举式开关变换器及其驱动电路,有效解决了现有驱动电路应用方案复杂、成本高的问题。
根据本发明的一方面,提供了一种自举式开关变换器的驱动电路,所述自举式开关变换器包括串联连接的第一开关管和第二开关管,所述第一开关管和所述第二开关管用于控制输入端向输出端的电能传输,以将直流输入电压转换成直流输出电压,其中,所述驱动电路包括:上管驱动模块,根据上管控制信号驱动所述第一开关管的导通和关断;第一供电模块,与所述上管驱动模块连接于自举节点,用于在所述上管控制信号为高电平的第一阶段根据所述直流输入电压向所述自举节点提供第一充电电压,所述自举节点用于为所述上管驱动模块供电;以及第二供电模块,与所述自举节点连接,用于在所述上管控制信号为高电平的第二阶段对所述直流输入电压进行升压转换,以向所述自举节点提供第二充电电压。
可选的,所述第一阶段为所述第一开关管和所述第二开关管之间的开关节点电压小于第一阈值电压的第一时间段,所述第二阶段为所述开关节点电压大于/等于所述第一阈值电压,小于所述直流输入电压的第二时间段。
可选的,所述第一供电模块包括:第一自举电容,第一端分别与所述上管驱动模块和所述第二供电模块连接,第二端与所述第一开关管和所述第二开关管之间的开关节点连接。
可选的,所述第一供电模块还包括:稳压二极管,阴极与所述第一自举电容的第一端连接,阳极与所述第一自举电容的第二端连接。
可选的,所述第二供电模块通过电荷泵电路实现。
可选的,所述第二供电模块包括:连接于所述直流输入电压和所述自举节点之间的第一开关和第二开关;连接于参考地和一稳压信号之间的第三开关和第四开关;以及第二自举电容,第一端连接至所述第一开关和所述第二开关的中间节点,第二端连接至所述第三开关和所述第四开关的中间节点。
可选的,在所述上管控制信号为高电平的第一阶段,所述第一开关和所述第二开关导通,所述第三开关和所述第四开关关断,在所述上管控制信号为高电平的第二阶段,所述第一开关和所述第二开关周期性地交替导通和关断,所述第三开关和所述第四开关周期性地交替导通和关断。
可选的,所述驱动电路还包括:下管驱动模块,用于根据下管控制信号驱动所述第二开关管的导通和关断,其中,在所述上管控制信号为高电平的第三阶段,所述第一开关和所述第三开关导通,所述第二开关和所述第四开关关断。
可选的,所述驱动电路还包括:低压差线性稳压器,用于根据所述直流输入电压得到所述稳压信号。
可选的,所述驱动电路还包括:电压检测模块,用于将所述开关节点电压与所述第一阈值电压和所述直流输入电压进行比较,并根据比较结果生成状态指示信号,其中,当开关节点电压小于第一阈值电压时,所述状态指示信号为低电平,当所述开关节点电压大于/等于所述第一阈值电压,小于所述直流输入电压时,所述状态指示信号为高电平。
可选的,所述驱动电路还包括:逻辑控制模块,用于根据所述上管控制信号、所述下管控制信号和所述状态指示信号生成多个时序信号,所述多个时序信号用于分别控制第一开关至第四开关的导通和关断。
根据本发明的另一方面,提供了一种自举式开关变换器,包括:串联连接的第一开关管和第二开关管,所述第一开关管和所述第二开关管用于控制输入端向输出端的电能传输,以将直流输入电压转换成直流输出电压;以及上述的驱动电路。
本发明的驱动电路中,将上管驱动模块的自举供电过程分成两个过程,在开关节点电压小于第一阈值电压的第一时间段,由第一自举电容向自举节点充电,在开关节点电压大于第一阈值电压小于直流输入电压的第二时间段,由电荷泵电路向自举节点充电,从而可以有效减小电路中的自举电容的容量,方便利用其它类型的小容量电容实现,便于将自举电容和驱动电路集成在同一芯片制造,从而可以简化应用方案和降低制造成本。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述,本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚,在附图中:
图1示出根据现有技术的一种自举式开关变换器的示意性电路图;
图2示出根据本发明第一实施例的一种自举式开关变换器的示意性电路图;
图3示出根据本发明第二实施例的一种自举式开关变换器的示意性电路图;
图4示出本发明实施例的自举式开关变换器的工作时序图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中,相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见,附图中的各个部分没有按比例绘制。
应当理解,在以下的描述中,“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时,它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件,元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反,当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时,意味着两者不存在中间元件。
在本申请中,开关管是工作开关模式以提供电流路径的晶体管,包括选自双极晶体管或场效应晶体管的一种。开关管的第一端和第二端分别是电流路径上的高电位端和低电位端,控制端用于接收驱动信号以控制开关管的导通和关断。MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)包括第一端、第二端和控制端,在MOSFET的导通状态,电流从第一端流至第二端。P型MOSFET的第一端、第二端和控制端分别为源极、漏极和栅极,N型MOSFET的第一端、第二端和控制端分别为漏极、源极和栅极。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图2示出根据本发明第一实施例的一种自举式开关变换器的示意性电路图。如图2所示,开关变换器200包括主电路和驱动电路。开关变换器200的主电路包括串联连接在输入端和接地端之间的开关管MD1和MD2,电感Lx连接在开关管MD1和MD2之间的开关节点SW和输出端之间,输出电容Cout连接在输出端和接地端之间。主电路的输入端接收直流输入电压Vin,输出端提供直流输出电压Vout。
上述实施例中的开关管MD1和MD2可以是各种晶体管,例如NPN达林顿管、NPN型双极性晶体管、PNP型双极性晶体管、以及N型MOSFET和P型MOSFET等。驱动电路例如封装成芯片IC。在一些实施例中,主电路中的开关管MD1和MD2也封装在芯片IC中。
驱动电路包括上管驱动模块201、下管驱动模块202、LDO203、第一供电模块204以及第二供电模块205。
上管驱动模块201用于根据上管控制信号HSON驱动开关管MD1的导通和关断,下管驱动模块202用于根据下管控制信号LSON驱动开关管MD2的导通和关断。上管控制信号HSON和下管控制信号LSON例如为PWM信号(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制信号)。在每个开关周期中,开关管MD1和MD2交替导通和关断,对电感Lx进行充电和放电,从而在输出端提供直流输出电压Vout,逻辑控制电路210通过调节控制信号的占空比,将直流输出电压Vout维持在恒定值。
LDO(low dropout regulator,低压差线性稳压器)203用于根据直流输入电压Vin得到一个稳压信号Vcp,并将该稳压信号Vcp提供至下管驱动模块202的供电端,以向下管驱动模块202供电。
第一供电模块204与上管驱动模块201连接于自举节点BST,第一供电模块204用于在上管控制信号HSON为高电平的第一阶段根据直流输入电压Vin向自举节点BST提供第一充电电压Vchg1,自举节点BST用于向上管驱动模块201供电,用来提升开关管MD1的控制端的电压水平。
第二供电模块205与自举节点BST连接,第二供电模块205用于在上管控制信号HSON为高电平的第二阶段对直流输入电压Vin进行升压转换,以向自举节点BST提供第二充电电压Vchg2。
进一步的,第一供电模块204包括第一自举电容Cbs1和稳压二极管ZD1。第一自举电容Cbs1的第一端分别与上管驱动模块201和第二供电模块205联,第二端连接至开关节点SW。稳压二极管ZD1的阴极与第一自举电容Cbs1的第一端连接,阳极与第一自举电容Cbs1的第二端连接。
第二供电模块205例如通过电荷泵电路实现。示例的,第二供电模块205包括第一至第四开关S1-S4和第二自举电容Cbs2。第一开关S1和第二开关S2连接于直流输入电压Vin和自举节点BST之间,第三开关S3和第四开关S4连接于参考地和稳压信号Vcp之间,第二自举电容Cbs2的第一端连接至第一开关S1和第二开关S2的中间节点,第二端连接至第三开关S3和第四开关S4的中间节点。
其中,第一至第四开关S1-S4例如通过MOSFET实现,当上管控制信号HSON为低电平,下管控制信号LSON为高电平时,第一开关S1和第三开关S3导通,第二开关S2和第四开关S4关断,直流输入电压Vin对第二自举电容Cbs2充电,第二自举电容Cbs2储存电荷。同时,虽然第二开关S2处于关断状态,但是直流输入电压Vin可以通过第二开关S2的体二极管对第一自举电容Cbs1充电,第一自举电容Cbs1也储存电荷,第一自举电容Cbs1上的电压等于直流输入电压Vin与第二开关S2的体二极管电压的差值。
当上管控制信号HSON为高电平,下管控制信号LSON为低电平时,在开关节点电压Vsw小于第一阈值电压的第一时间段,第一开关S1和第二开关S2导通,第三开关S3和第四开关S4关断,由第一自举电容Cbs1上储存的电荷为自举节点BST充电,自举节点BST上的电压约等于直流输入电压Vin。在开关节点电压Vsw大于所述第一阈值电压Vsw,且小于直流输入电压Vin的第二时间段,第一开关S1和第二开关S2周期性地交替导通和关断,第三开关S3和第四开关S4周期性地交替导通和关断,并且,在每个时钟周期,第一开关S1和第三开关S3统一操作,第二开关S2和第四开关S4统一操作,通过连续不断的重复充电和放电达到快速高效率大电流充电,由第二自举电容Cbs2上存储的电荷为自举节点充电,第二充电电压Vchg2等于直流输入电压Vin和稳压信号Vcp的电压和。
在本实施例的驱动电路中,将上管驱动模块的自举供电过程分成两个过程,在开关节点电压小于第一阈值电压的第一时间段,由第一自举电容向自举节点充电,在开关节点电压大于第一阈值电压小于直流输入电压的第二时间段,由电荷泵电路向自举节点充电,从而可以有效减小第一自举电容和第二自举电容的容量,方便利用其它类型的小容量电容实现,便于将自举电容和驱动电路集成在同一芯片制造,从而可以简化应用方案和降低制造成本。
图3示出根据本发明第二实施例的一种自举式开关变换器的示意性电路图。本实施例的开关变换器300和第一实施例的开关变换器200的不同之处在于:开关变换器300还包括电压检测模块306和逻辑控制模块307。
电压检测模块306用于将开关节点电压Vsw与第一阈值电压和直流输入电压Vin进行比较,并根据比较结果生成状态指示信号SW-D,状态指示信号SW-D用于表征开关节点电压Vsw目前所处的电压水平。电压检测模块306例如通过窗口比较器实现,当开关节点电压Vsw小于第一阈值电压时,状态指示信号SW-D为低电平,当开关节点电压Vsw大于第一阈值电压且小于直流输入电压Vin时,状态指示信号SW-D为高电平。本领域技术人员应该理解,电压检测模块306可以通过不同的架构来实现,不以本发明的实施例为限制。
逻辑控制模块307用于根据上管控制信号HSON、下管控制信号LSON以及状态指示信号SW-D生成多个时序信号,所述多个时序信号分别用于控制第一至第四开关S1-S4的导通和关断。
本领域技术人员应该理解,逻辑控制模块307可以通过不同的架构来实现。同时,电荷泵电路的控制原理应该是本领域技术人员所熟知的。
除此之外,本实施例的上管驱动模块301、下管驱动模块302、LDO303、第一供电模块304和第二供电模块305的结构和原理和第一实施例的相同,在此不再赘述。
图4示出本发明实施例的自举式开关变换器的工作时序图。在图4中,由上至下分别是上管控制信号HSON、下管控制信号LSON、状态指示信号SW-D、与第一至第四开关S1-S4相关的第一至第四时序信号Vs1-Vs4、自举节点电压Vbst和开关节点电压Vsw的波形示意图。
如图4所示,在第一时间段T1,上管控制信号HSON为高电平,下管控制信号LSON为低电平,开关节点电压Vsw小于第一阈值电压,状态指示信号SW-D为低电平,第一时序信号Vs1和第二时序信号Vs2为高电平,第三时序信号Vs3和第四时序信号Vs4为低电平,第一开关S1和第二开关S2导通,第三开关S3和第四开关S4关断,由第一自举电容Cbs1上储存的电荷为自举节点BST充电,自举节点BST上的电压约等于直流输入电压Vin,开关节点电压Vsw以第一斜率增大。
在第二时间段T2,开关节点电压Vsw增大到大于第一阈值电压,状态指示信号SW-D翻转为高电平,第一至第四时序信号Vs1-Vs4周期性地高频翻转,第一开关S1和第二开关S2周期性地交替导通和关断,第三开关S3和第四开关S4周期性地交替导通和关断,通过连续不断的重复充电和放电达到快速高效率大电流充电,由第二自举电容Cbs2上存储的电荷为自举节点充电,自举节点电压Vbst增大到直流输入电压Vin和稳压信号Vcp的电压和。
在第三时间段T3,开关节点电压Vsw增大到直流输入电压Vin,第一至第四时序信号Vs1-Vs4为低电平,第一至第四开关S1-S4关断,自举节点电压Vbst维持在直流输入电压Vin和稳压信号Vcp的电压和。
在第四时间段T4,上管控制信号HSON翻转为低电平,下管控制信号LSON翻转为高电平时,第一时序信号Vs1和第三时序信号Vs3为高电平,第二时序信号Vs2和第四时序信号Vs4为低电平,第一开关S1和第三开关S3导通,第二开关S2和第四开关S4关断。
综上所述,本发明实施例的自举式开关变换器的驱动电路中,将上管驱动模块的自举供电过程分成两个过程,在开关节点电压小于第一阈值电压的第一时间段,由第一自举电容向自举节点充电,在开关节点电压大于第一阈值电压小于直流输入电压的第二时间段,由电荷泵电路向自举节点充电,从而可以有效减小电路中的自举电容的容量,方便利用其它类型的小容量电容实现,便于将自举电容和驱动电路集成在同一芯片制造,从而可以简化应用方案和降低制造成本。
进一步的,驱动电路还包括电压检测模块和逻辑控制模块,电压检测模块通过检测开关节点电压生成一状态指示信号,逻辑控制模块根据该状态指示信号控制上述的第一充电过程和第二充电过程保证了开关变换器的正常运行,提高了系统稳定性。
在上述的实施例中,尽管结合图2描述了降压型拓扑结构的开关变换器,然而,可以理解,本发明实施例的驱动电路也可以用于其他拓扑结构的开关变换器中,包括但不限于降压型、升压型、升降压型、正激型、反激型等拓扑结构。
应当说明,尽管在本文中,将器件说明为某种N沟道或P沟道器件、或者某种N型或者P型掺杂区域,然而本领域的普通技术人员可以理解,根据本发明,互补器件也是可以实现的。本领域的普通技术人员可以理解,导电类型是指导电发生的机制,例如通过空穴或者电子导电,因此导电类型不涉及掺杂浓度而涉及掺杂类型,例如P型或者N型。本领域普通技术人员可以理解,本文中使用的与电路运行相关的词语“期间”、“当”和“当……时”不是表示在启动动作开始时立即发生的动作的严格术语,而是在其与启动动作所发起的反应动作(reaction)之间可能存在一些小的但是合理的一个或多个延迟,例如各种传输延迟等。本文中使用词语“大约”或者“基本上”意指要素值(element)具有预期接近所声明的值或位置的参数。然而,如本领域所周知的,总是存在微小的偏差使得该值或位置难以严格为所声明的值。本领域已恰当的确定了,至少百分之十(10%)(对于半导体掺杂浓度,至少百分之二十(20%))的偏差是偏离所描述的准确的理想目标的合理偏差。当结合信号状态使用时,信号的实际电压值或逻辑状态(例如“)的或““的)取决于使用正逻辑还是负逻辑。
此外,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文,这些实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为的具体实施例。显然,根据以上描述,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种自举式开关变换器的驱动电路,所述自举式开关变换器包括串联连接的第一开关管和第二开关管,所述第一开关管和所述第二开关管用于控制输入端向输出端的电能传输,以将直流输入电压转换成直流输出电压,其中,所述驱动电路包括:
上管驱动模块,根据上管控制信号驱动所述第一开关管的导通和关断;
第一供电模块,与所述上管驱动模块连接于自举节点,用于在所述上管控制信号为高电平的第一阶段根据所述直流输入电压向所述自举节点提供第一充电电压,所述自举节点用于为所述上管驱动模块供电;以及
第二供电模块,与所述自举节点连接,用于在所述上管控制信号为高电平的第二阶段对所述直流输入电压进行升压转换,以向所述自举节点提供第二充电电压。
2.根据权利要求1所述的驱动电路,其中,所述第一阶段为所述第一开关管和所述第二开关管之间的开关节点电压小于第一阈值电压的第一时间段,所述第二阶段为所述开关节点电压大于/等于所述第一阈值电压,小于所述直流输入电压的第二时间段。
3.根据权利要求2所述的驱动电路,其中,所述第一供电模块包括:
第一自举电容,第一端分别与所述上管驱动模块和所述第二供电模块连接,第二端与所述第一开关管和所述第二开关管之间的开关节点连接。
4.根据权利要求3所述的驱动电路,其中,所述第一供电模块还包括:
稳压二极管,阴极与所述第一自举电容的第一端连接,阳极与所述第一自举电容的第二端连接。
5.根据权利要求3所述的驱动电路,其中,所述第二供电模块通过电荷泵电路实现。
6.根据权利要求5所述的驱动电路,其中,所述第二供电模块包括:
连接于所述直流输入电压和所述自举节点之间的第一开关和第二开关;
连接于参考地和一稳压信号之间的第三开关和第四开关;以及
第二自举电容,第一端连接至所述第一开关和所述第二开关的中间节点,第二端连接至所述第三开关和所述第四开关的中间节点。
7.根据权利要求6所述的驱动电路,其中,在所述上管控制信号为高电平的第一阶段,所述第一开关和所述第二开关导通,所述第三开关和所述第四开关关断,
在所述上管控制信号为高电平的第二阶段,所述第一开关和所述第二开关周期性地交替导通和关断,所述第三开关和所述第四开关周期性地交替导通和关断。
8.根据权利要求6所述的驱动电路,还包括:
下管驱动模块,用于根据下管控制信号驱动所述第二开关管的导通和关断,
其中,在所述上管控制信号为高电平的第三阶段,所述第一开关和所述第三开关导通,所述第二开关和所述第四开关关断。
9.根据权利要求6所述的驱动电路,还包括:
低压差线性稳压器,用于根据所述直流输入电压得到所述稳压信号。
10.根据权利要求8所述的驱动电路,还包括:
电压检测模块,用于将所述开关节点电压与所述第一阈值电压和所述直流输入电压进行比较,并根据比较结果生成状态指示信号,
其中,当开关节点电压小于第一阈值电压时,所述状态指示信号为低电平,当所述开关节点电压大于/等于所述第一阈值电压,小于所述直流输入电压时,所述状态指示信号为高电平。
11.根据权利要求10所述的驱动电路,还包括:
逻辑控制模块,用于根据所述上管控制信号、所述下管控制信号和所述状态指示信号生成多个时序信号,所述多个时序信号用于分别控制第一开关至第四开关的导通和关断。
12.一种自举式开关变换器,包括:
串联连接的第一开关管和第二开关管,所述第一开关管和所述第二开关管用于控制输入端向输出端的电能传输,以将直流输入电压转换成直流输出电压;以及
权利要求1-11任一项所述的驱动电路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116937986A (zh) * 2023-06-16 2023-10-24 华为数字能源技术有限公司 一种直流变换器
CN117614264A (zh) * 2024-01-23 2024-02-27 苏州锴威特半导体股份有限公司 一种用于桥式驱动的电荷泵电路和升压方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140217959A1 (en) * 2013-02-05 2014-08-07 Apple Inc. Hybrid bootstrap capacitor refresh technique for charger/converter
US20140252950A1 (en) * 2013-03-07 2014-09-11 Panasonic Corporation Semiconductor light source lighting circuit and vehicular lamp
CN104218803A (zh) * 2014-08-27 2014-12-17 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
US8970185B1 (en) * 2011-10-03 2015-03-03 Marvell International Ltd. Method for maintaining high efficiency power conversion in DC-DC switching regulators over wide input supply range
CN107659128A (zh) * 2017-07-06 2018-02-02 深圳市华芯邦科技有限公司 Dc/dc开关变换器功率输出晶体管集成驱动电路
CN108306489A (zh) * 2018-01-26 2018-07-20 成都芯源系统有限公司 升降压开关变换器的驱动电路、控制电路及驱动方法
CN108539964A (zh) * 2018-08-08 2018-09-14 上海颛芯企业管理咨询合伙企业(有限合伙) 功率开关管的驱动电路及其装置
CN108809061A (zh) * 2018-06-15 2018-11-13 电子科技大学 适用于高速GaN功率器件栅驱动的开关MOS自举充电电路
CN110661401A (zh) * 2018-06-29 2020-01-07 戴泺格半导体股份有限公司 对开关功率变换器充电的自举电容
CN110994995A (zh) * 2019-12-31 2020-04-10 深圳芯智汇科技有限公司 一种适于四开关升降压变换器的自举驱动电路
CN111969844A (zh) * 2020-08-28 2020-11-20 聚辰半导体股份有限公司 一种自举电荷泵高压电源产生电路
CN112152451A (zh) * 2019-06-26 2020-12-29 圣邦微电子(北京)股份有限公司 一种内置自举电容dcdc变换电路

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8970185B1 (en) * 2011-10-03 2015-03-03 Marvell International Ltd. Method for maintaining high efficiency power conversion in DC-DC switching regulators over wide input supply range
US20140217959A1 (en) * 2013-02-05 2014-08-07 Apple Inc. Hybrid bootstrap capacitor refresh technique for charger/converter
US20140252950A1 (en) * 2013-03-07 2014-09-11 Panasonic Corporation Semiconductor light source lighting circuit and vehicular lamp
CN104218803A (zh) * 2014-08-27 2014-12-17 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
CN107659128A (zh) * 2017-07-06 2018-02-02 深圳市华芯邦科技有限公司 Dc/dc开关变换器功率输出晶体管集成驱动电路
CN108306489A (zh) * 2018-01-26 2018-07-20 成都芯源系统有限公司 升降压开关变换器的驱动电路、控制电路及驱动方法
CN108809061A (zh) * 2018-06-15 2018-11-13 电子科技大学 适用于高速GaN功率器件栅驱动的开关MOS自举充电电路
CN110661401A (zh) * 2018-06-29 2020-01-07 戴泺格半导体股份有限公司 对开关功率变换器充电的自举电容
CN108539964A (zh) * 2018-08-08 2018-09-14 上海颛芯企业管理咨询合伙企业(有限合伙) 功率开关管的驱动电路及其装置
CN112152451A (zh) * 2019-06-26 2020-12-29 圣邦微电子(北京)股份有限公司 一种内置自举电容dcdc变换电路
CN110994995A (zh) * 2019-12-31 2020-04-10 深圳芯智汇科技有限公司 一种适于四开关升降压变换器的自举驱动电路
CN111969844A (zh) * 2020-08-28 2020-11-20 聚辰半导体股份有限公司 一种自举电荷泵高压电源产生电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116937986A (zh) * 2023-06-16 2023-10-24 华为数字能源技术有限公司 一种直流变换器
CN117614264A (zh) * 2024-01-23 2024-02-27 苏州锴威特半导体股份有限公司 一种用于桥式驱动的电荷泵电路和升压方法

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