[发明专利]一种电源管理用实现真关断功能的开关变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电源管理领域，具体涉及一种电源管理用实现真关断功能的开关变换器。

背景技术

便携式电子产品中电源管理芯片的作用是把电池所提供的直流电压变换成各个模块所需的不同值的恒定直流电压，常见的电源管理芯片类型有三种:DC-DC开关变换器(Switched-Mode Converter，线性稳压器(Linear Regulator)和电荷泵(Charge-Pump ) 。DC-DC开关变换器有Boost和Buck两种基本结构，开关变换器的最大优点是控制方式比较灵活，可以根据不同的应用场合可以选择脉冲宽度调制方式(、脉冲频率调制方式和跨周期调制方式，以及PWM/PFM混合调制方式, PWM和PSM相结合等调制方式。DC-DC开关变换器有Boost的拓扑图如图1所示为 ，电感L、电容C和半导体开关器件一一功率开关晶体管M与续流二极管D是DC-DC开关变换器的基本组成元件.。其中，电感和电容用于存储能量，而半导体开关器件通过控制端输入的周期脉冲信号来控制开关变换器的工作状态。

发明内容

所要解决的技术问题：

本发明提供一种利用Boost开关变换器实现真关断功能的开关变换器，该变换器能够使用在电源管理上，能够降低功率开关管的导通电阻，通过控制控制电流和电感电流起到对芯片保护的作用。

技术方案：

一种电源管理用实现真关断功能的开关变换器，包括开关变换器和与开关变换器连接的控制电路，其特征在于:

所述开关变换器为Boost开关变换器；

所述控制电路包括输出电压采样网络、误差放大器EA、电感电流检测电路、最小关断时间触发器和最大开启时间的单稳态触发器 , R-S触发器以及基准电压源；所述电感电流检测电路包括电感电流采样网络和与电感采样电路相连的比较器CL；

所述输出电压采样网络与开关变换器的输出端相连；所述输出电压采样网络另一端与误差放大器EA的负极相连，误差放大器EA的输出端依次通过与门输入端进入R-S触发器的R端，再通过第一非门与开关变换器的晶体管的G端相连 ；所述与门的另一输入端与最小关断时间触发器相连，误差放大器EA的正极与基准电压源相连；

所述电感电流检测电路的比较器CL的正极与基准电压源相连，所述比较器CL的负极与电感电流采样电路相连，所述电流采样电路的另一端与与开关变换器的晶体管的D端相连，采集输入电流信息；

所述比较器CL的输出端依次通过或门的输入端进入R-S触发器的S端；最大开启时间的单稳态触发器与或门的另一个输入端相连；最大开启时间的单稳态触发器的另一端与开关变换器的晶体管的G端相连，所述最小关断时间触发器和最大开启时间的单稳态触发器之间设置第二非门。

进一步地，所述输出电压采样网络为两个串联电阻。

进一步地，所述误差放大器为单端输入端放大器，且为三级放大器。

进一步地，所述开关变换器为基于PFM调制，工作在DCM模式下。

本发明采用的Boost开关变换器为内部集成主功率开关N沟道MOS和隔离功率开关P沟道MOS，用来驱动LCD，负载电流在0.1 mA-25mA内变化，输入电压为2.7V-5.5V，输出电压为固定15V。该Boost开关变换器基于PFM调制，采用最小关断时间控制和电感电流限制技术，且工作在DCM模式下。主功率开关N沟道MO S采用片内集成不仅可以减少外部元件数量，而且可以降低功率开关管的导通电阻，使静态电流仅为25 μA，提高系统效率。该芯片独有的真关断功能是利用隔离功率开关PMOS，在外部信号控制下断开电源与电感的连接，从而使芯片关断时的供电电流降低至0.05 μA。最小关断时间为1 μs或5μs，最大开启时间为11 μs，用来保护芯片，开关频率最高不能超过800MHz。电感电流峰值限制在5OOmA，当电感电流大于50OmA时，NMOS断开，芯片被关断，从而达到保护电感的目的。此外该芯片还设计了比较完善的保护功能，能有效防止意外故障对芯片的损坏。

本发明是具有真关断功能的Boost开关变换器芯电路，可以用于驱动LCD，其特点是利用其内部集成的隔离功率开关MOS使芯片在关断时的静态功耗最小，近似于真关断的状态，提高了芯片的效率。并且该芯片采用最小关断时间控制的PFM调制方式和电感电流峰值限制技术，双环控制回路使系统更稳定。

有益效果：

（1）外部元件数量较少，而且可以降低功率开关管的导通电阻，系统效率高；

（2）具有完善的保护功能，能有效的防止意外故障对芯片的损坏。

附图说明