專利名稱：異步升壓式轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種異步升壓式轉(zhuǎn)換器，具體地說，是一種使用低壓組件 達(dá)成負(fù)載切斷的異歩升壓式轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
圖1是傳統(tǒng)的異步升壓式轉(zhuǎn)換器10，它通過切換芯片12中的功率開 關(guān)(圖中未示出)得到一電流通過電感Ll及蕭特基(Schottky)二極管Dl對(duì)電 容C2充電產(chǎn)生輸出電壓VOUT,由于蕭特基二極管Dl具有較小的順向偏 壓VF，因此可以得到較好的效能。然而，當(dāng)升壓式轉(zhuǎn)換器IO被信號(hào)Enable 關(guān)閉時(shí)，假設(shè)由電池提供的輸入電壓VIN仍有3.7V時(shí)，二極管Dl將被導(dǎo) 通，進(jìn)而在輸出端產(chǎn)生約3.3V的輸出電壓，因而產(chǎn)生漏電流經(jīng)電阻Rl及 R2流向接地端GND。為了避免漏電流的產(chǎn)生，McGinty等人在芙國專利 第7，126,314號(hào)提出利用LDMOS或JFET使蕭特基二極管可以在轉(zhuǎn)換器關(guān) 閉(shutdown)時(shí)達(dá)成負(fù)載切斷(load disconnection),此外，還有一種已知的 方法是在蕭特期二極管Dl及輸出端VOUT之間連接一開關(guān)以達(dá)成負(fù)載切 斷，然而，升壓式轉(zhuǎn)換器IO的輸出電壓VOUT為10 40V的髙壓，故必 需使用高壓組件當(dāng)作開關(guān)，高壓組件不僅比較昂貴，而且導(dǎo)通阻值也較大， 故效率較差。
因此已知的異步升壓式轉(zhuǎn)換器存在著上述種種不便和問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的，在于提出一種使用低壓組件達(dá)成負(fù)載切斷的異步升壓 式轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明的又一目的，在于提出一種具有短路保護(hù)及負(fù)載切斷功能的異 步升壓式轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明的再一目的，在于提出一種能提供穩(wěn)定預(yù)充電電流及短路保護(hù)
電流的異步升壓式轉(zhuǎn)換器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種異步升壓式轉(zhuǎn)換器，包括一電容， 一電感，一二極管， 一開關(guān)， 一負(fù)載切斷晶體管和一限壓電路，其特征在于 所述電容連接所述轉(zhuǎn)換器的輸出端；
所述電感連接在所述轉(zhuǎn)換器的輸入端和一節(jié)點(diǎn)之間； 所述二極管連接在所述節(jié)點(diǎn)和所述輸出端之間；
所述開關(guān)連接所述節(jié)點(diǎn)，通過切換所述開關(guān)產(chǎn)生一電感電流經(jīng)所述 電感和二極管對(duì)所述電容充電以產(chǎn)生一輸出電壓；
所述負(fù)載切斷晶體管與所述電感和二極管串聯(lián)在所述輸入端和輸 出端之間，在所述轉(zhuǎn)換器關(guān)閉時(shí)，切斷所述輸入端和輸出端之間的連 結(jié)，所述負(fù)載切斷晶體管為低壓組件；
所述限壓電路限制所述負(fù)載切斷晶體管閘極和源極之間的電壓。 本發(fā)明的改善1.5位S-A調(diào)變D類放大器的反饋線性度的裝置還可以 釆用以下的技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的轉(zhuǎn)換器，其中更包括一阻抗組件連接在所述負(fù)載切斷晶體管的閘 極和源極之間，用以在所述轉(zhuǎn)換器關(guān)閉時(shí)關(guān)閉所述負(fù)載切斷晶體管。
前述的轉(zhuǎn)換器，其中還包括一短路保護(hù)電路檢測所述輸出電壓，在所述 輸出端短路時(shí)送出一短路保護(hù)信號(hào)以關(guān)閉所述開關(guān)。
5前述的轉(zhuǎn)換器，其中所述短路保護(hù)電路包括一比較器在所述輸出電壓低 于一臨界值時(shí)，產(chǎn)生所述短路保護(hù)信號(hào)。
前述的轉(zhuǎn)換器，其中還包括一電流供應(yīng)電路在所述輸出端短路時(shí)提供--短路保護(hù)電流至所述電容。
前述的轉(zhuǎn)換器，其中所述電流供應(yīng)電路包括一電流鏡鏡射一參考電流產(chǎn) 生所述短路保護(hù)電流。
前述的轉(zhuǎn)換器，其中所述電流鏡包括一參考分支連接所述參考電流以及 一鏡射分支鏡射所述參考電流產(chǎn)生所述短路保護(hù)電流。
前述的轉(zhuǎn)換器，其中所述鏡射分支包括所述負(fù)載切斷晶體管。
前述的轉(zhuǎn)換器，其中進(jìn)一步包括一電流供應(yīng)電路在所述轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)時(shí)提 供預(yù)充電電流對(duì)所述電容充電。
前述的轉(zhuǎn)換器，其中所述電流供應(yīng)電路包括一電流鏡鏡射一參考電流產(chǎn) 生所述預(yù)充電電流。
前述的轉(zhuǎn)換器，其中所述電流鏡包括一參考分支連接所述參考電流以及 一鏡射分支鏡射所述參考電流產(chǎn)生所述預(yù)充電電流。
前述的轉(zhuǎn)換器，其中所述鏡射分支包括所述負(fù)載切斷晶體管。
釆用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的異步升壓式轉(zhuǎn)換器使用低壓組件來達(dá)成負(fù) 載切換，從而取得提髙效率和降低成本的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是傳統(tǒng)的異步升壓式轉(zhuǎn)換器； 圖2是本發(fā)明的實(shí)施例；
圖3說明圖2轉(zhuǎn)換器中電壓VGS的限制； 圖4說明圖2轉(zhuǎn)換器的短路保護(hù)；圖5顯示圖2轉(zhuǎn)換器的預(yù)充電電流；
圖6說明本發(fā)明的實(shí)施例中轉(zhuǎn)換器20的負(fù)載切斷。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖2，圖2是本發(fā)明的實(shí)施例，在異步升壓式轉(zhuǎn)換器20中，電 感L連接在輸入電壓VIN及節(jié)點(diǎn)V24LX之間，開關(guān)Nl連接在節(jié)點(diǎn)V24LX 及接地端GND之間，開關(guān)Nl應(yīng)來自PWM邏輯電路24的控制信號(hào)PWM 而切換，進(jìn)而產(chǎn)生電感電流lout經(jīng)電感L、嵌入(embedded)二極管Dl及 晶體管Pl對(duì)電容Co充電產(chǎn)生輸出電壓V240UT給負(fù)載RL，反相器22 反相致能信號(hào)EN產(chǎn)生信號(hào)ENB，晶體管Pl是負(fù)載切斷組件，由于晶體 管P1為低壓組件，因此為了防止晶體管Pl因高壓而損毀，使用限壓電路 26限制晶體管Pl閘極和源極之間的電壓VGS，使其不大于一臨界值，例 如不大于5V,電流供應(yīng)電路28用以提供穩(wěn)定的預(yù)充電電流和短路電流對(duì) 電容Co充電，短路保護(hù)電路30檢測輸出電壓V240UT以在轉(zhuǎn)換器20的 輸出短路至接地端GND時(shí)產(chǎn)生短路保護(hù)信號(hào)Sc至PWM邏輯電路24,使 其關(guān)閉開關(guān)Nl。
圖3說明轉(zhuǎn)換器20中電壓VGS的限制，其中波形40為提供至轉(zhuǎn)換器 20外部接腳的致能信號(hào)，波形42為轉(zhuǎn)換器20內(nèi)部經(jīng)延遲后的致能信號(hào) EN，波形44為晶體管Pl汲極和源極之間的電壓VDS1，波形46是晶體 管P0汲極和源極之間的電壓VDS2，波形48是晶體管Pl閘極和源極之間 的電壓VGS。圖4說明轉(zhuǎn)換器20的短路保護(hù)，其中波形50是節(jié)點(diǎn)V24LX 上的電壓，波形52是輸出電壓V240UT,波形54是電流Iout。圖5顯示 轉(zhuǎn)換器20的預(yù)充電電流，其中波形56是電流Iout，波形58是輸出電壓 V240UT，波形60是節(jié)點(diǎn)V24LX上的電壓，波形62為信號(hào)EN。圖6說明本發(fā)明的實(shí)施例中轉(zhuǎn)換器20的負(fù)載切斷，其中，波形64是電流Iout， 波形66是輸出電壓V240UT，波形68是節(jié)點(diǎn)V24LX上的電壓，波形70 是信號(hào)EN。
請(qǐng)參閱圖2、圖3和圖5，當(dāng)信號(hào)EN轉(zhuǎn)為高準(zhǔn)位時(shí)，如時(shí)間t0所示， 轉(zhuǎn)換器20啟動(dòng)，假設(shè)輸入電壓VIN為3.7V,由于PWM邏輯電路24還沒 有提供控制信號(hào)PWM以切換開關(guān)Nl,故節(jié)點(diǎn)V24DD上的電壓約等于輸 入電壓VIN,假設(shè)限壓電路26包括五個(gè)由低壓的晶體管接成的二極管， 而每個(gè)二極管的順向偏壓為IV，故晶體管Pl閘極和源極之間的電壓VGS 的最大值將被限制在5V左右，又此時(shí)節(jié)點(diǎn)V24DD上的電壓大約只有3.7V, 故節(jié)點(diǎn)A上的電壓將等于0，因此電流供應(yīng)電路28中的晶體管P0和Pl 以及晶體管N2、 N3和N4都打開(turn on)，晶體管P0和Pl形成電流鏡， 其中晶體管PO作為參考分支連接電流13,晶體管Pl作為鏡射分支鏡射電 流I3產(chǎn)生穩(wěn)定的預(yù)充電電流lout對(duì)電容Co充電，使輸出電壓V240UT上 升至3.7V，如圖5的波形56所示，又電流13=11+12，故可得預(yù)充電電流
Iout=(Il+I2)xK 公式1
其中，K為晶體管P0和平P1電流鏡射比。當(dāng)輸出電壓V240UT被預(yù)充電 電流充至3.7V時(shí)，晶體管N2、 N3和N4都關(guān)閉，晶體管Pl的汲極和源 極之間的電壓VDS1將下降至0,如圖3的波形44所示，另外晶體管P0 汲極和源極之間的電壓VDS2約為1.2V,故晶體管Pl閘極和源極之間的 電壓VGS也拉至1.2V左右，如圖3的波形46和48所示，在時(shí)間tl時(shí)， PWM邏輯電路24提供控制信號(hào)PWM以切換開關(guān)N1，故輸出電壓V240UT 上升，而電壓VGS也跟著上升，最后被限壓電路26限制在5V左右。
8參照?qǐng)D2和圖4，當(dāng)轉(zhuǎn)換器20的輸出短路至接地端GND時(shí)，如時(shí)間 t2所示，電流lout增加而節(jié)點(diǎn)V24LX上的電壓及輸出電壓V240UT下降， 當(dāng)輸出電壓V240UT低于一臨界值時(shí)，開關(guān)N8打開，短路保護(hù)電路30 中的比較器32比較一參考電壓Vr及與輸出電壓V240UT相關(guān)的電壓Vs， 在電壓Vs低于參考電壓Vr時(shí)，比較器32輸出短路保護(hù)信號(hào)Sc使PWM 邏輯電路24關(guān)閉開關(guān)Nl，在開關(guān)Nl關(guān)閉后，節(jié)點(diǎn)V24DD上的電壓再次 等于輸入電壓VIN,因此，電流供應(yīng)電路28中的開關(guān)N2、 N3和N4再次 打開以形成電流鏡鏡射電流13產(chǎn)生穩(wěn)定的短路保護(hù)電流Iout=(Il+I2)xK， 如圖4的波形54所示。
參照?qǐng)D2及圖6，當(dāng)信號(hào)EN轉(zhuǎn)為低準(zhǔn)位以關(guān)閉轉(zhuǎn)換器20時(shí)，如時(shí)間 t3所示，晶體管N0打開使輸出電壓V240UT慢慢地下降至0，此時(shí)，電 阻Rl慢慢地把晶體管Pl閘極的電位拉到與節(jié)點(diǎn)V24DD同電位，故晶體 管Pl閘極和源極之間的電壓VGS也將慢慢降至O，如圖3的波形48所示， 最后，晶體管Pl被關(guān)閉以切斷輸入電壓VIN與輸出端V240UT之間的連 結(jié)，避免產(chǎn)生電流lout由輸入端VIN流向輸出端V240UT。由圖6的波形 64可看出，當(dāng)轉(zhuǎn)換器20關(guān)閉時(shí)，確實(shí)沒有電流Iout產(chǎn)生。
以上實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種 變換或變化。因此，所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由 各權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種異步升壓式轉(zhuǎn)換器，包括一電容，一電感，一二極管，一開關(guān)，一負(fù)載切斷晶體管和一限壓電路，其特征在于所述電容連接所述轉(zhuǎn)換器的輸出端；所述電感連接在所述轉(zhuǎn)換器的輸入端和一節(jié)點(diǎn)之間；所述二極管連接在所述節(jié)點(diǎn)和所述輸出端之間；所述開關(guān)連接所述節(jié)點(diǎn)，通過切換所述開關(guān)產(chǎn)生一電感電流經(jīng)所述電感和二極管對(duì)所述電容充電以產(chǎn)生一輸出電壓；所述負(fù)載切斷晶體管與所述電感和二極管串聯(lián)在所述輸入端和輸出端之間，在所述轉(zhuǎn)換器關(guān)閉時(shí)，切斷所述輸入端和輸出端之間的連結(jié)，所述負(fù)載切斷晶體管為低壓組件；所述限壓電路限制所述負(fù)載切斷晶體管閘極和源極之間的電壓。
2. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于更包括一阻抗組件連接在 所述負(fù)載切斷晶體管的閘極和源極之間，用以在所述轉(zhuǎn)換器關(guān)閉時(shí)關(guān) 閉所述負(fù)載切斷晶體管。
3. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于還包括一短路保護(hù)電路檢 測所述輸出電壓，在所述輸出端短路時(shí)送出一短路保護(hù)信號(hào)以關(guān)閉所 述開關(guān)。
4. 如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述短路保護(hù)電路包括一 比較器在所述輸出電壓低于一臨界值時(shí)，產(chǎn)生所述短路保護(hù)信號(hào)。
5. 如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于還包括一電流供應(yīng)電路在 所述輸出端短路時(shí)提供一短路保護(hù)電流至所述電容。
6. 如權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電流供應(yīng)電路包括一電流鏡鏡射一參考電流產(chǎn)生所述短路保護(hù)電流。
7. 如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電流鏡包括一參考分 支連接所述參考電流以及一鏡射分支鏡射所述參考電流產(chǎn)生所述短路 保護(hù)電流。
8. 如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述鏡射分支包括所述負(fù) 載切斷晶體管。
9. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于進(jìn)一步包括一電流供應(yīng)電 路在所述轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)時(shí)提供預(yù)充電電流對(duì)所述電容充電。
10. 如權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電流供應(yīng)電路包括一 電流鏡鏡射一參考電流產(chǎn)生所述預(yù)充電電流。
11. 如權(quán)利要求IO所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電流鏡包括一參考分 支連接所述參考電流以及一鏡射分支鏡射所述參考電流產(chǎn)生所述預(yù)充 電電流。
12. 如權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述鏡射分支包括所述負(fù) 載切斷晶體管。
全文摘要
一種異步升壓式轉(zhuǎn)換器，包括一低壓組件連接在所述轉(zhuǎn)換器的輸入端和輸出端之間，當(dāng)轉(zhuǎn)換器關(guān)閉時(shí)，所述低壓組件切斷所述轉(zhuǎn)換器的輸入端和輸出端之間的連結(jié)以達(dá)成負(fù)載切斷，由于所述轉(zhuǎn)換器是使用低壓組件來達(dá)成負(fù)載切換，因而可以提高效率并降低成本。
文檔編號(hào)H02M3/04GK101494417SQ20081000146
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2008年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月21日
發(fā)明者朱冠任, 林水木, 陳健生, 黃宗偉 申請(qǐng)人:立锜科技股份有限公司