CN204835903U - 一种降压转换器的自举电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种降压转换器的自举电路，该降压转换器包括串联在高压电源与地之间的一高侧开关管和一低侧开关管，该自举电路包括一端连接在高侧开关管与低侧开关管之间的第一电容，还包括：一连接至低压电源的驱动电压产生模块；串联在驱动电压产生模块的输出端与地之间的第一开关管和第二开关管；串联在驱动电压产生模块的输出端与地之间的第三开关管和第四开关管；一第五开关管，其漏极连接至高压电源，栅极连接在第一开关管与第二开关管之间；以及一第六开关管，其漏极连接至第一电容的另一端，栅极连接在第三开关管与第四开关管之间，源极连接至第五开关管的源极并接地。本实用新型的所有组件均可采用便宜的工艺制成，节约了成本。
Description
技术领域
本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及一种降压转换器的自举电路。
背景技术
如图1所示，一般降压转换器主要包括串联连接在高压电源VCC与地之间的高侧开关管MH和低侧开关管ML，两个开关管均由N型MOS管构成，并由控制电路1(控制电路1中仅示意性地示出了BJT1和BJT2，应该理解其还包括其它元件)进行驱动，以使它们以预定的时间比率交替地导通，然后利用平滑电容器COUT对蓄积在电感器上的电能进行平滑，从成生成输出电压VOUT。
为了使高侧开关管MH能够导通，需要在其栅极提供比高压电源VCC更高的电压，因此设置了自举电路。参阅图1，现有的自举电路包括连接在高侧开关管MH与低侧开关管ML之间的连接点上的第一电容CBS，以通过该电容CBS的充电电压提高高侧开关管MH的栅极电压。为了保证电容CBS的电荷不会逆流向电源侧，该自举电路还包括连接在电容CBS和低压电源VDD之间的二极管DBS，有时也可采用三极管代替二极管DBS。
然而，为了实现自举电路的功能，对二极管或三极管的耐压能力和静电保护能力有很高要求，因而需要特殊的、成本昂贵的工艺来制造，导致现有自举电路的成本很高。
实用新型目的
针以上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种改进的降压转换器的自举电路，以降低成本。
一种降压转换器的自举电路，该降压转换器包括串联在高压电源与地之间的一高侧开关管和一低侧开关管，该自举电路包括一端连接在所述高侧开关管与所述低侧开关管之间的第一电容，还包括：
一连接至低压电源的驱动电压产生模块，其设置为产生并输出一驱动电压；
串联在所述驱动电压产生模块的输出端与地之间的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和第二开关管的栅极相连至一使能信号输入端；
串联在所述驱动电压产生模块的输出端与地之间的第三开关管和第四开关管，所述第三开关管和第四开关管的栅极相连至所述使能信号输入端；
一第五开关管，其漏极连接至所述高压电源，栅极连接在所述第一开关管与第二开关管之间；以及
一第六开关管，其漏极连接至所述第一电容的另一端，栅极连接在所述第三开关管与第四开关管之间，源极连接至所述第五开关管的源极并接地。
优选地，该自举电路还包括：
一第一电阻，其一端连接在所述第五开关管与第六开关管的源极之间；以及
一第七开关管，其漏极连接至所述第一电阻的另一端，栅极连接至所述使能信号输入端，源极接地。
进一步地，所述驱动电压产生模块包括：
一第八开关管，其栅极连接至所述低压电源，源极通过一电流产生器接地；
一第九开关管，其漏极连接至所述第八开关管的漏极，源极连接至所述高压电源，栅极连接至其漏极并通过第二电阻连接至所述高压电源；
一第十开关管，其源极连接至所述高压电源，栅极连接至所述第九开关管的栅极；
一第一稳压电路，其连接在所述第十开关管的漏极与地之间；以及
一第十一开关管，其栅极连接在所述第十开关管的漏极，源极连接至所述高压电源，漏极连接至所述第一开关管和第三开关管的源极。
进一步地，，所述驱动电压产生模块还包括：
一第十二开关管，其源极连接至所述高压电源，栅极连接至所述第九开关管的栅极；以及
一电流镜单元，其基准端连接至所述第十二开关管的漏极，输出端通过一第二稳压电路连接至所述第十一开关管的漏极。
进一步地，所述驱动电压产生模块还包括一并联在所述第一稳压电路两端的第三电阻。
优选地，所述第一稳压电路和第二稳压电路分别由一颗稳压二极管构成。
优选地，所述述驱动电压产生模块还包括一连接在所述第十一开关管的漏极与地之间的第二电容。
优选地，所述述驱动电压产生模块还包括一连接在所述第十一开关管的漏极与地之间的第四电阻。
根据本实用新型的自举电路能够实现使高侧开关管导通的目的，并且各元件均可以采用常规的、便宜的工艺制成，因而与现有技术相比降低了成本。此外，通过设置第一电阻和第七开关管，又可满足降压转换器的静电保护功能。
附图说明
图1为现有技术的具有自举电路的降压转换器的电路原理图；
图2为本实用新型的降压转换器的自举电路的电路原理图。
具体实施方式
为使进一步深入了解本实用新型的技术手段与特征，谨配合附图再予举例进一步具体说明于后：
如图2所示，本实用新型的降压转换器的自举电路包括驱动电压产生模块10、第一至第七开关管M1至M7、以及第一电阻R1。
下面对各个组件进行详细描述：
驱动电压产生模块10的作用是为了产生一与低压电源VDD相似的电压给后续电路供电，从而防止后续电路直接与VDD相连对VDD造成影响，其包括：一第八开关管M8，其栅极连接至低压电源VDD，源极通过一电流产生器接地；一第九开关管M9，其漏极连接至第八开关管M8的漏极，源极连接至高压电源VCC，栅极连接至其自身的漏极并通过第二电阻R2连接至高压电源VCC；一第十开关管M10，其源极连接至高压电源VCC，栅极连接至第九开关管M9的栅极；一由稳压二极管D1构成的第一稳压电路，其连接在第十开关管M10的漏极与地之间；一第十一开关管M11，其栅极连接在第十开关管M10的漏极，源极连接至高压电源VCC，漏极连接至第一开关管M1和第三开关管M3的源极；一第十二开关管M12，其源极连接至高压电源VCC，栅极连接至第九开关管M9的栅极；一由稳压二极管D2构成的第二稳压电路；一由共栅的第十三开关管M13和第十四开关管M14构成的电流镜单元，其基准端连接至第十二开关管M12的漏极，输出端通过第二稳压电路D2连接至第十一开关管M11的漏极、一并联在稳压二极管D1两端的第三电阻R3、以及并联连接在第十一开关管M11的漏极与地之间的一第二电容C2和一第四电阻R4。
驱动电压产生模块10的工作原理是这样的：VDD供电时，M8导通，M9的漏极有电流流过，M10与M9形成电流镜，从而M10的漏极处有相同电流流出，该电流流经D1使其稳压在5V，从而使得M13的栅极电压VDD-PRE稳压在5V，则M13的漏极输出的驱动电压VDDX＝VDD_PRE-Vth(M13)，Vth(M13)为M13的临界电压。此外，M12、M13、M14和D2是为了使M11一直处于导通状态，从而使VDDX在切换时不会震荡太大，具体来说，M12与M9形成电流镜，则M12的漏极处有相同电流流出，该电流经过M13和M14构成的电流镜流至D2，从而使VDDX超过5V时有一个电流的宣泄路径(因为BS在工作时会有较大振幅的电压变化，该电压变化会通过寄生电容耦合到VDDX，从而导致VDDX电压变大)。电容C2在此起到稳压作用，R2在此起到上拉作用，R3和R4在此起到下拉作用。
再次参阅图2，M1～M7的连接关系如下：第一开关管M1和第二开关管M2串联在驱动电压产生模块的输出端(即M11的漏极)与地之间，其中，M1的源极连接至M11的漏极，M2的源极接地，M1和M2的漏极相互连接，它们的栅极相连至一使能信号输入端IN；第三开关管M3和第四开关管M4同样串联在驱动电压产生模块的输出端与地之间，其中，M3的源极连接至M11的漏极，M4的源极接地，M3和M4的漏极相互连接，它们的栅极同样连接至使能信号输入端IN；第五开关管M5的漏极连接至高压电源VCC，栅极连接在第一开关管M1与第二开关管M2之间；第六开关管M6的漏极连接至电容CBS的另一端，栅极连接在第三开关管M3与第四开关管M4之间，源极连接至第五开关管M6的源极并接地；第七开关管M7的漏极通过第一电阻R1连接至第五开关管M5和第六开关管M6的源极，栅极连接至使能信号输入端IN，源极接地。
应该理解，当IN为高电平时，M1关闭，M2打开，M3关闭，M4打开，则M5、M6的栅极电压拉至0V，因而不会给CBS充电，高侧开关管呈断路状态；当IN为高电平时，M1打开，M2关闭，M3打开，M4关闭，则M5、M6的栅极电压拉至VDDX，因而可将CBS充电至约5V，从而能够实现高侧开关管MH的导通。此外，由于采用了R1和M7，使得自举电路的静电保护能力得到了提高。
需要说明的是，第一稳压电路和第二稳压电路中的稳压二极管均可以采用串联的MOS管代替。另外，在本实用新型中，M1、M3、M9、M10、M12为N形MOS管，M2、M4～M8、M11、M13、M14为P形MOS管。
以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用于限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所做的简单的、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (8)
1.一种降压转换器的自举电路，该降压转换器包括串联在高压电源与地之间的一高侧开关管和一低侧开关管，该自举电路包括一端连接在所述高侧开关管与所述低侧开关管之间的第一电容，其特征在于，还包括：
一连接至低压电源的驱动电压产生模块，其设置为产生并输出一驱动电压；
串联在所述驱动电压产生模块的输出端与地之间的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和第二开关管的栅极相连至一使能信号输入端；
串联在所述驱动电压产生模块的输出端与地之间的第三开关管和第四开关管，所述第三开关管和第四开关管的栅极相连至所述使能信号输入端；
一第五开关管，其漏极连接至所述高压电源，其栅极连接在所述第一开关管与第二开关管之间；以及
一第六开关管，其漏极连接至所述第一电容的另一端，其栅极连接在所述第三开关管与第四开关管之间，其源极连接至所述第五开关管的源极并接地。
2.根据权利要求1所述的降压转换器的自举电路，其特征在于，该自举电路还包括：
一第一电阻，其一端连接在所述第五开关管与第六开关管的源极之间；以及
一第七开关管，其漏极连接至所述第一电阻的另一端，其栅极连接至所述使能信号输入端，其源极接地。
3.根据权利要求1所述的降压转换器的自举电路，其特征在于，所述驱动电压产生模块包括：
一第八开关管，其栅极连接至所述低压电源，其源极通过一电流产生器接地；
一第九开关管，其漏极连接至所述第八开关管的漏极，其源极连接至所述高压电源，其栅极连接至其漏极并通过第二电阻连接至所述高压电源；
一第十开关管，其源极连接至所述高压电源，其栅极连接至所述第九开关管的栅极；
一第一稳压电路，其连接在所述第十开关管的漏极与地之间；以及
一第十一开关管，其栅极连接在所述第十开关管的漏极，其源极连接至所述高压电源，其漏极连接至所述第一开关管和第三开关管的源极。
4.根据权利要求3所述的降压转换器的自举电路，其特征在于，所述驱动电压产生模块还包括：
一第十二开关管，其源极连接至所述高压电源，其栅极连接至所述第九开关管的栅极；以及
一电流镜单元，其基准端连接至所述第十二开关管的漏极，其输出端通过一第二稳压电路连接至所述第十一开关管的漏极。
5.根据权利要求3所述的降压转换器的自举电路，其特征在于，所述驱动电压产生模块还包括一并联在所述第一稳压电路两端的第三电阻。
6.根据权利要求4所述的降压转换器的自举电路，其特征在于，所述第一稳压电路和第二稳压电路分别由一颗稳压二极管构成。
7.根据权利要求3所述的降压转换器的自举电路，其特征在于，所述述驱动电压产生模块还包括一连接在所述第十一开关管的漏极与地之间的第二电容。
8.根据权利要求3所述的降压转换器的自举电路，其特征在于，所述述驱动电压产生模块还包括一连接在所述第十一开关管的漏极与地之间的第四电阻。
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Legal Events
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| COR | Change of bibliographic data | ||
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Address after: 200072 Jingan District extension Road, Shanghai science and technology building, room 149, Room 308 Patentee after: SHANGHAI CANRUI TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 200081 Shanghai, North Sichuan Road, room 1717, No. 1006, room Patentee before: SHANGHAI CANRUI TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| AV01 | Patent right actively abandoned |
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