CN115811225A

CN115811225A - 一种升压控制芯片、升压系统及电子装置

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Publication number: CN115811225A
Application number: CN202310043136.XA
Authority: CN
Inventors: 请求不公布姓名
Original assignee: Ensai Semiconductor Chengdu Co ltd
Current assignee: Ensai Semiconductor Chengdu Co ltd
Priority date: 2023-01-29
Filing date: 2023-01-29
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2043-01-29
Also published as: CN115811225B

Abstract

本发明公开了一种升压控制芯片、升压系统及电子装置，一种升压控制芯片，配置于控制升压系统的功率级，所述升压控制芯片包括：一内置反馈模块，配置在升压控制芯片内部，取样和反馈输出电压，输出反馈电压；一可编程基准模块，至少包括一置于升压控制芯片外部的第一编程电阻，配置于产生第一基准电压；一误差放大模块，配置于放大所述第一基准电压和反馈电压的误差，输出误差放大信号；一控制模块，配置于根据所述误差放大信号，控制功率级中的功率开关的导通和截止，实现升压系统的输出电压为第一基准电压所设定的预设值。本发明解决了现有升压系统外置电阻反馈网络的耐压和可靠性问题。

Description

一种升压控制芯片、升压系统及电子装置

技术领域

本发明涉及电源转换技术领域，具体涉及一种升压控制芯片、升压系统及电子装置。

背景技术

国际电工委员会(International Electro technical Commission,简称IEC)发布了IEC61000-3-2标准，要求功率大于75W的电源应用需要增加功率因数校正(PFC)，目前主流的功率因数校正(PFC)都采用BOOST升压系统来实现，BOOST升压系统不仅电路结构相对简单，控制相对容易，更具有功率因数高的特点。但是，目前主流采用升压控制芯片的升压控制系统还是具有一些实际应用的不足之处。比如图1所示的一驱动MOSFET的典型升压系统，包括输入电容CIN、输出电容CO和负载、功率级13、升压控制芯片10，还包括检测和反馈输出电压VOUT到升压控制芯片10的VFB引脚的电阻反馈网络14。由于通用母线电压的输入电压最高可达264Vac整流后的电压，所以通常BOOST结构的PFC的输出电压VOUT的恒压设定值为410V左右，考虑到VOUT上面的电压纹波，VOUT的实际最高电压还会更高，一般的外置0805规格的电阻封装耐压规格为150V，1206至2512规格的电阻封装耐压规格为200V，所以电阻反馈网络14的分压电阻的上电阻都需要至少2个以上的电阻进行串联分压，比如至少需要RH1和RH2或更多的上电阻串联来避免单一电阻发生的耐压不足问题。另外，由于PCB材质遇到腐蚀或遭遇潮湿漏电的问题，电阻反馈网络14会有一定的概率无法准确将输出电压VOUT反馈到升压控制芯片10，导致升压系统出现一定比例的炸机的可靠性问题。

因此，解决现有技术的升压系统所遇到的外置电阻耐压问题，以及电阻反馈网络的可靠性问题，具有非常现实的意义。

发明内容

本发明实施例提供了一种应用于升压系统的升压控制芯片，以解决现有技术的升压系统及电子装置所遇到的外置电阻耐压问题和可靠性问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种升压控制芯片，配置于控制升压系统的功率级，所述升压控制芯片包括：

一内置反馈模块，配置在升压控制芯片内部，取样和反馈输出电压，输出反馈电压；

一可编程基准模块，至少包括一置于升压控制芯片外部的第一编程电阻，配置于产生第一基准电压；

一误差放大模块，配置于放大所述第一基准电压和反馈电压的误差，输出误差放大信号；

一控制模块，配置于根据所述误差放大信号，控制功率级中的功率开关的导通和截止，实现升压系统的输出电压为第一基准电压所设定的预设值。

优选的，所述内置反馈模块与升压系统的输出电容并联连接，输出反馈电压与所述误差放大模块的第一输入端耦接。

优选的，所述内置反馈模块包括第一反馈电阻和第二反馈电阻，以及第一反馈电阻和第二反馈电阻公共端的所述反馈电压。

优选的，所述可编程基准模块产生的第一基准电压与误差放大模块的第二输入端耦接。

优选的，所述可编程基准模块还包括置于升压控制芯片内部的第一基准电流源，所述第一基准电流源的电流流过第一编程电阻，在第一编程电阻上产生所述第一基准电压。

优选的，所述可编程基准模块还包括置于升压控制芯片内部的第二基准电压源和置于升压控制芯片外部的第二编程电阻，所述第一编程电阻和第二编程电阻对所述第二基准电压源的比例分压产生所述第一基准电压。

优选的，所述可编程基准模块还包括置于升压控制芯片内部的第三基准电压源、第一缓冲器、第一电流镜和第三编程电阻，第三基准电压源在第一编程电阻上产生的电流镜像到第三编程电阻上产生所述第一基准电压。

优选的，所述升压控制芯片至少包括输出电压VOUT检测引脚和第一基准电压设置引脚。

第二方面，本发明实施例提供了一种升压系统，包括第一方面任一项所述的升压控制芯片，所述升压系统应用于ACDC系统的功率因数矫正，或应用于DCDC系统的恒压或恒流输出。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子装置，包括第一方面任一项所述的升压控制芯片。

本发明技术包括以下优点：

基于本发明实施例的一种升压控制芯片，可最少只通过一个升压控制芯片的外部电阻设置输出电压，解决了现有技术的升压系统所遇到的外置电阻耐压问题，以及电阻反馈网络的可靠性问题。

采用本发明技术的升压系统，面积更小、可靠性更高、成本更低。

附图说明

图1是现有技术一升压系统的结构图；

图2是本发明一实施例的升压系统结构图；

图3是本发明另一实施例的升压系统结构图；

图4是本发明另一实施例的升压系统结构图；

图5是本发明另一实施例的升压系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为便于本领域技术人员深刻地理解本发明的发明构思，首先对本发明的技术问题进一步说明。

如图1所示，当功率开关MP的驱动信号GATE从高电平变成低电平后，电感L1对输出电容CO和负载放电，输入电压VIN的能量传递到负载和输出电容CO，由电阻RH1、RH2和RL1组成的电阻反馈网络14反馈和取样输出电压VOUT，输出反馈电压VFB=VOUT*RL/(RH1+RH2+RL1)到升压控制芯片10，升压控制芯片10将芯片内的固定基准电压VREF1和反馈电压VFB的误差进行放大，通过控制模块控制功率级13中的功率开关MP导通和关断，实现升压系统的输出电压VOUT为芯片内部基准电压VREF1成比例，VOUT=VREF1*(RH1+RH2+RL1)/RL。现有技术的升压系统，为了能够调整输出电压VOUT，可以电阻调整反馈网络14中的电阻RH1、RH2和RL1的比例关系，不可以避免的是，会遇到升压系统外置电阻反馈网络14中外置电阻耐压问题，以及电阻反馈网络14的可靠性问题。

本发明提供了一种应用于升压系统的升压控制芯片，以解决现有技术的升压系统所遇到的外置电阻耐压问题和可靠性问题。

在一种实施例中，如图2所示，本发明提供了一种升压控制芯片20，配置于控制升压系统的功率级13，升压控制芯片20包括：一内置反馈模块210，配置在升压控制芯片20内部，取样和反馈输出电压VOUT，输出反馈电压VFB；一可编程基准模块230，至少包括一置于升压控制芯片20外部的第一编程电阻R1，配置于产生第一基准电压VREF；一误差放大模块220，配置于放大第一基准电压VREF和反馈电压VFB的误差，输出误差放大信号VEAO；一控制模块240，配置于根据误差放大信号VEAO控制功率级13中的功率开关MP的导通和截止，实现升压系统的输出电压VOUT为第一基准电压VREF所设定的预设值。

在一种实施例中，如图2所示，内置反馈模块210与升压系统的输出电容CO并联连接，输出反馈电压VFB与误差放大模块220的第一输入端耦接。

在一种实施例中，如图3所示，内置反馈模块210包括第一反馈电阻211和第二反馈电阻212，以及第一反馈电阻211和第二反馈电阻212公共端的反馈电压VFB。在一种实施例中，第一反馈电阻211采用晶圆厂提供的，可以承受超过五百伏或七百伏电压的高压集成电路工艺生产和制作，第一反馈电阻211和第二反馈电阻212的电阻比例关系也可以通过晶圆厂提供的高压集成电路工艺来实现。在一种实施例中，第一反馈电阻211和第二反馈电阻212分别由多个电阻串联连接构成。通过这种方式把置于升压控制芯片20外部的反馈电阻集成到升压控制芯片20内部，解决了芯片外置单电阻耐压不足，需要多颗单电阻串联耐压的问题。由于电阻反馈网络14都集成到了升压控制芯片20内部，因此只需要将输出电压VOUT引到升压控制芯片20的输入引脚，就可以直接检测输出电压VOUT，并且在升压控制芯片20内部完成反馈和取样输出电压VOUT。集成到升压控制芯片20内部的分压电阻，也不会受到PCB板材潮湿漏电的影响，具有更高的可靠性，更小的PCB板面积。

在一种实施例中，可编程基准模块230产生的第一基准电压VREF与误差放大模块220的第二输入端耦接。

由于调整输出电压VOUT的电阻反馈网络14的电阻都集成到了升压控制芯片20的内部，为了能够调整输出电压VOUT，在一种实施例中，如图2所示，升压控制芯片20还包括一可编程基准模块230，可编程基准模块230至少包括一置于升压控制芯片20外部的第一编程电阻R1，配置于产生第一基准电压VREF；用户可以通过调整第一编程电阻R1的值来调整输出电压VOUT。

在一种实施例中，如图3所示的一种升压系统，可编程基准模块230，除了包括一置于升压控制芯片20外部的第一编程电阻R1，还包括置于升压控制芯片20内部的第一基准电流源IREF，第一基准电流源IREF的电流流过第一编程电阻R1，在第一编程电阻R1上产生第一基准电压VREF，等同于VREF=IREF*R1。因此，用户可通过调整升压控制芯片20的芯片外部的第一编程电阻R1的值来调整输出电压VOUT。

在一种实施例中，如图4所示的一种升压系统，可编程基准模块330除了包括一置于升压控制芯片30外部的第一编程电阻R1，还包括置于升压控制芯片30内部的第二基准电压VREF2和置于升压控制芯片30外部的第二编程电阻R2，第一编程电阻R1和第二编程电阻R2对第二基准电压源VREF2的比例分压产生第一基准电压VREF，等同于VREF=VREF2*R2/(R1+R2)。因此，用户可通过调整升压控制芯片30的芯片外部的第一编程电阻R1和/或第二编程电阻R2的值来调整输出电压VOUT。

在一种实施例中，如图5所示的一种升压系统，所述可编程基准模块430除了包括一置于升压控制芯片40外部的第一编程电阻R1，还包括置于升压控制芯片40内部的第三基准电压VREF3、第一缓冲器431、第一电流镜432和第三编程电阻R3，第三基准电压VREF3施加在第一缓冲器431的输入端，在第一缓冲器431的输出端得到第三基准电压源VREF3的复制电压，相当于将第三基准电压VREF3电压施加到了在升压控制芯片40外部的第一编程电阻R1上，第一编程电阻R1上产生的电流被第一电流镜432镜像复制到第三编程电阻R3上产生了第一基准电压VREF，等同于VREF=VREF3*R3/R1。因此，用户可通过调整升压控制芯片40的芯片外部的第一编程电阻R1的值来调整输出电压VOUT。

本发明实施例所述的升压控制芯片，至少包括输出电压VOUT检测引脚和第一基准电压设置引脚，分别用于检测、反馈输出电压VOUT和用于在升压控制芯片外部设置预设的输出电压VOUT。

在一种实施例中，将如图2所示的一种升压系统的功率级13中的功率开关MP集成到升压控制芯片20中，进一步提高升压系统的集成度，减小升压系统的PCB面积。

在一种实施例中，将如图2所示的一种升压系统的功率级13中的功率开关MP和续流二极管D1都集成到升压控制芯片20中，进一步提高升压系统的集成度，减小升压系统的PCB面积。

在一种实施例中，如图2所示的一种升压系统，所述升压系统应用于ACDC系统的功率因数矫正。

在一种实施例中，如图2所示的一种升压系统，所述升压系统应用于DCDC系统的恒压或恒流输出。

在一种实施例中，本发明还提供了一种电子装置，包括前述的任一项的升压控制芯片。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1）本申请的升压控制芯片，通过在升压控制芯片内部内置反馈模块，将现有技术的外置电阻反馈网络集成到升压控制芯片内部，使升压系统的可靠性提升，还可最少只通过一个升压控制芯片的外部电阻设置输出电压，减小升压系统的PCB面积。

2）本申请的升压系统，通过在升压控制芯片内部内置反馈模块，将现有技术的外置电阻反馈网络集成到升压控制芯片内部，使升压系统的可靠性提升，还可最少只通过一个升压控制芯片的外部电阻设置输出电压，减小升压系统的PCB面积。

3）本申请的电子装置，通过在升压控制芯片内部内置反馈模块，将现有技术的外置电阻反馈网络集成到升压控制芯片内部，使升压系统的可靠性提升，还可最少只通过一个升压控制芯片的外部电阻设置输出电压，减小升压系统的PCB面积。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，诸如“第一”和“第二”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，也不能理解为指示或暗示相对重要性。“和/或”表示可以选择两者之中的任意一个，也可以两者都选择。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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明，在具体实施方式及应用范围上均会有不同形式的改变之处，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种升压控制芯片，配置于控制升压系统的功率级，其特征在于，所述升压控制芯片包括：

2.根据权利要求1所述的升压控制芯片，其特征在于，所述内置反馈模块与升压系统的输出电容并联连接，输出反馈电压与所述误差放大模块的第一输入端耦接。

3.根据权利要求2所述的升压控制芯片，其特征在于，所述内置反馈模块包括第一反馈电阻和第二反馈电阻，以及第一反馈电阻和第二反馈电阻公共端的所述反馈电压。

4.根据权利要求1所述的升压控制芯片，其特征在于，所述可编程基准模块产生的第一基准电压与误差放大模块的第二输入端耦接。

5.根据权利要求1所述的升压控制芯片，其特征在于，所述可编程基准模块还包括置于升压控制芯片内部的第一基准电流源，所述第一基准电流源的电流流过第一编程电阻，在第一编程电阻上产生所述第一基准电压。

6.根据权利要求1所述的升压控制芯片，其特征在于，所述可编程基准模块还包括置于升压控制芯片内部的第二基准电压源和置于升压控制芯片外部的第二编程电阻，所述第一编程电阻和第二编程电阻对所述第二基准电压源的比例分压产生所述第一基准电压。

7.根据权利要求1所述的升压控制芯片，其特征在于，所述可编程基准模块还包括置于升压控制芯片内部的第三基准电压源、第一缓冲器、第一电流镜和第三编程电阻，第三基准电压源在第一编程电阻上产生的电流镜像到第三编程电阻上产生所述第一基准电压。

8.根据权利要求1所述的升压控制芯片，其特征在于，所述升压控制芯片至少包括输出电压VOUT检测引脚和第一基准电压设置引脚。

9.一种升压系统，包括权利要求1至8中任一项所述的升压控制芯片，其特征在于，所述升压系统应用于ACDC系统的功率因数矫正，或应用于DCDC系统的恒压或恒流输出。

10.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的升压控制芯片。