CN116707278A - 一种自举电容充电控制电路及dc-dc转换电路 - Google Patents

Abstract

一种自举电容充电控制电路及DC‑DC转换电路，与自举电容的自举端耦接，所述自举端与上管驱动电路连接，包括：控制驱动电路，被配置为根据所述自举端提供的自举电压和来自外部的自举控制信号，输出第一驱动电平信号；不交叠电路，与所述控制驱动电路连接，被配置为接收所述第一驱动电平信号，输出与所述第一驱动电平信号极性相反的第二驱动电平信号和与所述第一驱动电平信号极性相同的第三驱动电平信号；充电控制电路，与所述不交叠电路连接，被配置为根据所述自举电压、所述第二驱动电平信号和所述第三驱动电平信号，控制自举电容的充电过程。本申请的自举电容充电控制电路，提高了电路的鲁棒性，而且降低了DC‑DC转换芯片内部的成本。

Description

一种自举电容充电控制电路及DC-DC转换电路

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种自举电容充电控制电路及DC-DC转换电路。

背景技术

在DC-DC电路中，为了导通其内部的上管，往往需要内部电路和自举电容配合形成自举电路，自举电路在上管不导通时，给自举电容充电，当上管导通时，利用电容电压不突变的特性，使上管持续导通。现有技术中，多使用自举二极管和自举电阻等来构作为自举电容的充电控制器件，然后这种方式由于自举二极管的体积较大，导致不方便集成在DC-DC转换芯片内，因此厂家为了生产成本一般都不将二极管集成在DC-DC转换芯片内，而是让用户在使用时自己外接二极管，用户使用体验差，另一方面只使用自举二极管去控制自举电容充电，控制效果差造成自举电压（VBST）误充电，鲁棒性不高。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本申请的目的在于提供一种自举电容充电控制电路及DC-DC转换电路，提高电路的鲁棒性，降低将实现自举功能的相关器件集成在芯片内的成本。

为实现上述目的，本申请提供一种自举电容充电控制电路，与自举电容的自举端耦接，所述自举端与上管驱动电路连接，包括：

控制驱动电路，被配置为根据所述自举端提供的自举电压和控制信号，输出第一驱动电平信号；

不交叠电路，与所述控制驱动电路连接，被配置为接收所述第一驱动电平信号，输出第二驱动电平信号和第三驱动电平信号，所述第二驱动电平信号与所述第一驱动电平信号极性相反，所述第三驱动电平信号与所述第一驱动电平信号极性相同；

充电控制电路，与所述不交叠电路连接，被配置为根据所述自举电压、第二驱动电平信号和第三驱动电平信号，控制自举电容的充电过程。

进一步的，所述控制驱动电路包括：

第一反向器，所述第一反向器的输入端用于接收自举控制信号，第一反向器的输出端与第一MOS管和第二MOS管的栅极连接；

第一MOS管，所述第一MOS管的漏极经第一电阻与电源端连接，第一MOS管的源极与第三MOS管的漏极连接；

第二MOS管，所述第二MOS管的漏极经第二电阻、第三电阻与自举端连接，第二MOS管的源极与第四MOS管的漏极连接；

第三MOS管，所述第三MOS管的栅极与所述第四MOS管的栅极连接，第三MOS管的源极接地；

第四MOS管，第四MOS管的源极接地；

缓冲器，所述缓冲器的输入端与所述第二电阻和第三电阻的公共端连接，所述缓冲器的输出端与所述不交叠电路连接输出第一驱动电平信号。

进一步的，所述控制驱动电路还包括：

防误充电路，被配置为当自举端的电压升高时，分流所述第二MOS管产生的电流，使所述第一驱动电平信号紧随自举端的电压升高而升高。

进一步的，所述防误充电路包括：

第五MOS管，所述第五MOS管的漏极经第四电阻、第五电阻与所述自举端连接，第五MOS管的栅极和源极与所述第一MOS管的栅极连接；

第六MOS管，所述第六MOS管的源极与所述自举端连接，第六MOS管的漏极与所述第四电阻和所述第五电阻的公共端连接，第六MOS管的栅极与所述缓冲器的输出端连接；

第七MOS管，所述第七MOS管的源极与所述自举端连接，第七MOS管的栅极与所述第六MOS管的漏极连接，第七MOS管的漏极与所述缓冲器的输入端连接。

进一步的，所述不交叠电路包括：

第一与门，包括第一正向输入端、第一反向输入端和输出端，所述第一正向输入端与所述缓冲器的输出端连接，所述第一反向输入端与第三反向器的输出端连接，所述输出端与第二反向器的输入端连接；

第二反向器，所述第二反向器的输出端与所述充电控制电路连接输出第二驱动电平信号，

第一或门，包括第二正向输入端和第二反向输入端，所述第二正向输入端与所述缓冲器的输出端连接，所述第二反向输入端与所述第二反向器的输出端连接，所述输出端与第三反向器的输入端连接；

第三反向器，所述第三反向器的输出端与所述充电控制电路连接输出第三驱动电平信号。

进一步的，所述充电控制电路包括：

第八MOS管，所述第八MOS管的栅极与所述第二反向器的输出端连接，第八MOS管的源极与所述自举端连接，第八MOS管的漏极与第九MOS管的漏极连接；

第九MOS管，所述第九MOS管的栅极与所述第三反向器的输出端连接，第九MOS管的源极与所述自举电容相对于自举端的另一端连接；

第十MOS管，所述第十MOS管的源极与所述自举端连接，第十MOS管的栅极与所述第八MOS管的漏极连接，第十MOS管的漏极经第六电阻与地连接，第十MOS管的漏极还与所述电源端连接；

第一电容，所述第一电容与所述第六电阻并联。

为实现上述目的，本申请还提供一种DC-DC转换电路，包括，如上所述的自举电容充电控制电路。

为实现上述目的，本申请还提供一种DC-DC转换芯片，包括，如上所述的DC-DC转换电路。

本申请的一种自举电容充电控制电路，降低了将自举功能相关的器件集成在DC-DC转换芯片内部的成本，便于用户使用；通过自举控制信号控制自举电容的充电，大大提高了电路的鲁棒性。

本申请的一种自举电容充电控制电路，设置有防误充电路，克服了自举端电压升高瞬间，电源误向电容充电的缺陷。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本申请的实施例一起，用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1为本申请实施例1提供的自举电容充电控制电路的应用示意图；

图2为本申请实施例1提供的自举电容充电控制电路的结构示意图；

图3为本申请实施例2提供的自举电容充电控制电路的结构示意图；

图4为实施例1的自举端电压与第一驱动电平信号随时间变化的波形图；

图5为实施例1 的VB电压随时间变化的波形图；

图6为本申请实施例2的自举端电压与第一驱动电平信号随时间变化的波形图；

图7为本申请实施例2的 VB电压随时间变化的波形图；

图8为本申请实施例3提供的DC-DC转换芯片的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的实施例。虽然附图中显示了本申请的某些实施例，然而应当理解的是，本申请可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本申请。应当理解的是，本申请的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本申请的保护范围。

应当理解，本申请的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本申请的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本申请中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。“多个”应理解为两个或以上。

下面，将参考附图详细地说明本申请的实施例。

实施例1

本申请的一个实施例，提供了一种自举电容充电控制电路，用于DC-DC转换电路中，图1为本申请实施例1提供的自举电容充电控制电路的应用示意图，如图1所示：

本申请的自举电容充电控制电路100与自举电容CBST的自举端（VBST）耦接，所述自举端（VBST）与上管驱动电路连接，自举电容充电控制电路100能够降低将实现自举功能的相关器件集成在DC-DC转换芯片内的成本，并提高电路的鲁棒性。

自举电容CBST，一端为自举端，另一端连接上管MH1的源极和下管MH2的漏极。上管MH1的源极与下管MH2的漏极连接，上管驱动电路用于驱动上管MH1，下管驱动电路用于驱动下管MH2。电感L1的一端与上管MH1的源极和下管MH2的漏极连接，另一端为输出端Vout，电容C20设置在输出端Vout与地端之间。

可以理解的是，自举电容CBST、上管驱动电路、下管驱动电路、上管MH1、下管MH2、电感L1和电容C20的结构及其结构之间的连接关系为DC-DC转换电路的常规技术手段，在此不再赘述。

图2为本申请实施例1提供的自举电容充电控制电路的结构示意图，下面将参考图2对本申请的自举电容充电控制电路100进行详细介绍，如图2所示，自举电容充电控制电路100包括：

控制驱动电路101，被配置为根据自举端提供的自举电压VBST和自举控制输入端提供的自举控制信号VbstDrv，输出第一驱动电平信号，即VA1节点处的电平信号；

在本实施方式中，控制驱动电路100包括：

第一反向器I1，第一反向器I1的输入端用于接收自举控制信号VbstDrv，第一反向器I1的输出端与第一MOS管M1和第二MOS管M2的栅极连接；

第一MOS管M1，第一MOS管M1的漏极经第一电阻R1与电源端VDDA连接，第一MOS管M1的源极与第三MOS管M3的漏极连接；

第二MOS管M2，第二MOS管M2的漏极经第二电阻R2、第三电阻R3与自举端连接，第二MOS管M2的源极与第四MOS管M4的漏极连接；

第三MOS管M3，第三MOS管M3的栅极与第四MOS管M4的栅极连接，第三MOS管M3的源极接地；

第四MOS管M4，第四MOS管M4的源极接地；

缓冲器x1646，缓冲器x1646的输入端与第二电阻R2和第三电阻R3的公共端即VA节点连接，缓冲器x1646的输出端与不交叠电路102的输入端相连接，输出第一驱动电平信号VA1；

不交叠电路102，与控制驱动电路101的输出端相连接，被配置为接收第一驱动电平信号VA1，输出第二驱动电平信号VA2和第三驱动电平信号VA3，第二驱动电平信号VA2与所述第一驱动电平信号VA1极性相反，第三驱动电平信号VA3与所述第一驱动电平信号VA1极性相同；

在本实施方式中，不交叠电路102包括：

第一与门A1，包括第一正向输入端、第一反向输入端和输出端，第一正向输入端与缓冲器x1646的输出端连接，第一反向输入端与第三反向器I3的输出端连接，输出端与第二反向器I2的输入端连接；

第二反向器I2，第二反向器I2的输出端与充电控制电路103连接输出第二驱动电平信号，第二驱动电平信号即节点VA2处的电平信号；

第一或门O1，包括第二正向输入端和第二反向输入端，第二正向输入端与缓冲器x1646的输出端连接，第二反向输入端与第二反向器I2的输出端连接，输出端与第三反向器I3的输入端连接；

第三反向器I3，第三反向器I3的输出端与充电控制电路103连接输出第三驱动电平信号，第三驱动电平信号即节点VA3处的电平信号。

充电控制电路103，与不交叠电路102连接，被配置为根据自举电压VBST、第二驱动电平信号VA2和第三驱动电平信号VA3，控制自举电容CBST的充电和不充电。

在本实施方式中，充电控制电路103包括：

第八MOS管M8，第八MOS管M8的栅极与第二反向器I2的输出端连接，第八MOS管M8的源极与自举端（VBST）连接，第八MOS管M8的漏极与第九MOS管M9的漏极连接；

第九MOS管M9，第九MOS管M9的栅极与第三反向器I3的输出端连接，第九MOS管M9的源极与自举电容CBST相对于自举端（VBST）的另一端SW连接，即与上管MH1的源极和下管MH2的漏极；

第十MOS管M10，第十MOS管M10的源极与自举端VBST连接，第十MOS管M10的栅极与第八MOS管M8的漏极连接，第十MOS管M10的漏极经第六电阻R6与地连接，第十MOS管M10的漏极还与电源端VDDA连接；

第一电容C1，第一电容C1与第六电阻R6并联。

本申请实施例1的自举电容充电控制电路，能够根据自举控制信号VbstDrv和自举端的自举电压VBST，及时调整电源端VDDA向自举电容CBST的充电过程，不用再使用二极管，方便集成在芯片中。

实施例2

本申请的一个实施例，提供了一种自举电容充电控制电路，图3为本申请实施例2提供的自举电容充电控制电路的结构示意图，下面将参考图3对本申请实施例2的自举电容充电控制电路进行详细介绍，如图3所示，本申请实施例2与实施例1的不同之处在于：

控制驱动电路101还包括：

防误充电路，防误充电路被配置为当自举端的电压升高时，分流第二MOS管M2产生的电流，使第一驱动电平信号VA紧随自举电压VBST的升高而升高。

本申请实施例2设置防误充电路的原因如下：

以实施例1的自举电容充电控制电路为例，当自举控制信号VbstDrv=1时，第二MOS管M2关断。在上管MH1打开瞬间，自举电压VBST升高，由于第二MOS管M2内的寄生二极管会使得漏极端产生大电流，进而导致第三电阻R3的压降增大，使VA节点电压未紧随自举电压VBST升高，最终使得第10MOS管M10栅极电压即VB节点的电压为低，进而造成VDDA向自举端VBST误充电。

参阅图4-5，图4为实施例1的自举端电压与第一驱动电平信号随时间变化的波形图，图5为实施例1 的VB电压随时间变化的波形图。

如图所示，由于VA节点电压未紧随自举端VBST电压升高，导致VB节点电压出现凹陷，造成误充电。

在本实施方式中，防误充电路包括：

第五MOS管M5，第五MOS管M5的漏极经第四电阻R4、第五电阻R5与自举端VBST连接，第五MOS管M5的栅极和源极与第一MOS管M1的栅极连接；

第六MOS管M6，第六MOS管M6的源极与自举端VBST连接，第六MOS管M6的漏极与第四电阻R4和第五电阻R5的公共端连接，第六MOS管M6的栅极与缓冲器x1646的输出端连接；

第七MOS管M7，第七MOS管M7的源极与自举端VBST连接，第七MOS管M7的栅极与第六MOS管M6的漏极连接，第七MOS管M7的漏极与缓冲器x1646的输入端连接。

本实施例2的防误充电路的工作原理如下：Vbst Drv=1时，第六MOS管M6关断，且缓冲器x1646输出为高电平，同时进而使第十MOS管栅极为高，第十MOS管M10关断（即关断VDDA向VBST充电的通路）。当上管MH1打开时，自举端VBST电压升高。第六MOS管M6关断，其漏极电压缓慢上升，使第七MOS管M7导通，进而第七MOS管M7分流由第二MOS管产生的大电流，使第三电阻R3通路电流减小，使VA节点电压紧随VBST电压升高而升高，使第十MOS管M10的栅极电压保持高电平，即第十MOS管M10保持关断状态，不会再出现误充电。

参阅图6-7，图6为本申请实施例2的自举端电压与第一驱动电平信号随时间变化的波形图，图7为本申请实施例2的 VB电压随时间变化的波形图。

如图6-7所示，在设置了防误充电路后，VA节点电压能够紧随VBST电压升高而升高，进而使得VB节点电压一直保持在高电平。

实施例3

本申请的一个实施例，提供了一种DC-DC转换电路，图8为本申请实施例3提供的DC-DC转换电路的结构示意图，下面将参考图8对本申请的DC-DC转换电路进行详细描述，如图所示，DC-DC转换电路200包括：

如上所述的自举电容充电控制电路100。

可以理解的是，DC-DC转换电路200的其他内部结构并非本申请的发明点，在此不再赘述。

实施例4

本申请的一个实施例，提供一种DC-DC转换芯片，包括，如上所述的DC-DC转换电路。

以上描述仅为本申请的部分实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本申请的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (8)

1.一种自举电容充电控制电路，与自举电容的自举端耦接，所述自举端与上管驱动电路连接，其特征在于，包括：

控制驱动电路，被配置为根据所述自举端提供的自举电压和来自外部的自举控制信号，输出第一驱动电平信号；

不交叠电路，与所述控制驱动电路连接，被配置为接收所述第一驱动电平信号，输出与所述第一驱动电平信号极性相反的第二驱动电平信号和与所述第一驱动电平信号极性相同的第三驱动电平信号；

充电控制电路，与所述不交叠电路连接，被配置为根据所述自举电压、所述第二驱动电平信号和所述第三驱动电平信号，控制自举电容的充电过程。

2.根据权利要求1所述的自举电容充电控制电路，其特征在于，所述控制驱动电路，包括：

第一反向器，其输入端与自举控制信号相连接、输出端与第一MOS管和第二MOS管的栅极连接；

所述第一MOS管的漏极经第一电阻与电源端连接，其源极与第三MOS管的漏极连接；

所述第二MOS管的漏极经第二电阻、第三电阻与所述自举端连接，其源极与第四MOS管的漏极连接；

所述第三MOS管的栅极与所述第四MOS管的栅极连接，其源极接地；

所述第四MOS管的源极接地；

缓冲器，其输入端与所述第二电阻和第三电阻的公共端连接，其输出端与所述不交叠电路连接，输出第一驱动电平信号。

3.根据权利要求2所述的自举电容充电控制电路，其特征在于，所述控制驱动电路，还包括：

防误充电路，被配置为当自举电压升高时，分流所述第二MOS管产生的电流，使所述第一驱动电平信号紧随自举电压升高而升高。

4.根据权利要求3所述的自举电容充电控制电路，其特征在于，所述防误充电路，还包括：

第五MOS管，其漏极经第四电阻、第五电阻与所述自举端连接，其栅极和源极与所述第一MOS管的栅极连接；

第六MOS管，其源极与所述自举端连接，其漏极与所述第四电阻和所述第五电阻的公共端连接，其栅极与所述缓冲器的输出端连接；

第七MOS管，其源极与所述自举端连接，其栅极与所述第六MOS管的漏极连接，其漏极与所述缓冲器的输入端连接。

5.根据权利要求2所述的自举电容充电控制电路，其特征在于，所述不交叠电路，还包括：

第一与门，其第一正向输入端与所述缓冲器的输出端连接，其第一反向输入端与第三反向器的输出端连接，其输出端与第二反向器的输入端连接；

所述第二反向器，其输出端与所述充电控制电路连接，输出第二驱动电平信号，

第一或门，其第二正向输入端与所述缓冲器的输出端连接，其第二反向输入端与所述第二反向器的输出端连接，其输出端与第三反向器的输入端连接；

第三反向器，其输出端与所述充电控制电路连接输出第三驱动电平信号。

6.根据权利要求5所述的自举电容充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路，还包括：

第八MOS管，其栅极与所述第二反向器的输出端连接，其源极与所述自举端连接，其漏极与第九MOS管的漏极连接；

第九MOS管，其栅极与所述第三反向器的输出端连接，其源极与所述自举电容相对于自举端的另一端连接；

第十MOS管，其源极与所述自举端连接，其栅极与所述第八MOS管的漏极连接，其漏极与所述电源端连接，并经第六电阻与地连接；

第一电容，所述第一电容与所述第六电阻并联连接。

7.一种DC-DC转换电路，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的自举电容充电控制电路。

8.一种DC-DC转换芯片，其特征在于，包括权利要求7所述的DC-DC转换电路。