專利名稱：一種用于dc-dc升壓變換器的預(yù)充電電路及預(yù)充電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電カ電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種用于DC-DC升壓變換器中的預(yù)充電電路及預(yù)充電方法。
背景技術(shù)：
DC-DC升壓變換器可應(yīng)用于多種不同的電子設(shè)備中，在DC-DC升壓變換器的啟動(dòng)過(guò)程中，為了避免在啟動(dòng)時(shí)強(qiáng)大的沖擊電流損壞電子設(shè)備，一般在變換器正式啟動(dòng)工作前進(jìn)行預(yù)充電，即預(yù)先充電使其輸出電壓達(dá)到與輸入電壓較接近。因此，在DC-DC升壓變換器的電路設(shè)計(jì)中，預(yù)充電電路是不可缺少的ー個(gè)環(huán)節(jié)。參考圖1A,所示為傳統(tǒng)的一種預(yù)充電電路,其功率晶體管PFET和參考晶體管Pl組成一電流鏡電路，功率晶體管PFET的漏極電壓作為輸出電壓，在正式啟動(dòng)工作前，所述預(yù)充電電路對(duì)輸出電壓進(jìn)行預(yù)充電，使其升聞到與輸入電壓較相近；其中，遲滯比較器Wr接收輸出電壓和輸入電壓，并產(chǎn)生ー預(yù)充電控制信號(hào)，所述預(yù)充電控制信號(hào)用以控制系統(tǒng)預(yù)充電狀態(tài)和正式啟動(dòng)工作狀態(tài)的切換。功率晶體管NFET在預(yù)充電階段處于關(guān)斷狀態(tài)。這種電路的缺點(diǎn)是隨著輸出電壓的不斷升高，其功率晶體管PFET的漏源電壓差會(huì)逐漸減小，因此，其充電電流也會(huì)減小，如圖IB所示，為圖IA所示預(yù)充電電路的工作波形圖，充電電流Idiaw隨著輸出電壓Vtjut的增加而減小，在輸出電壓Vtjut接近于輸入電壓Vin吋，充電電流Idiaw會(huì)降到很低，甚至接近于零，這樣會(huì)導(dǎo)致后續(xù)ー些較大的負(fù)載無(wú)法啟動(dòng)，限制了啟動(dòng)過(guò)程中負(fù)載的大小，而且會(huì)導(dǎo)致DC-DC升壓變換器啟動(dòng)時(shí)間的延遲。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供ー種用于DC-DC升壓變換器的預(yù)充電電路及預(yù)充電方法，通過(guò)控制參考晶體管的漏源電壓跟隨功率晶體管的漏源電壓變化，同時(shí)控制流過(guò)參考晶體管的參考電流保持不變，以此來(lái)控制功率晶體管的電流保持不變，實(shí)現(xiàn)DC-DC升壓變換器的預(yù)充電過(guò)程中預(yù)充電電流不隨輸出電壓變化，能維持在負(fù)載啟動(dòng)所需的電流值。并且，本發(fā)明的預(yù)充電電流起始電流小，穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，其損耗更小，可靠性更高。依據(jù)本發(fā)明的一種用于DC-DC升壓變換器的預(yù)充電方法，所述DC-DC升壓變換器中的預(yù)充電電路包含一由參考晶體管和功率晶體管組成的電流鏡電路，包括以下步驟S1 :調(diào)節(jié)流過(guò)所述參考晶體管的參考電流，使所述參考電流維持不變；S2 :控制所述參考晶體管的漏源電壓跟隨所述功率晶體管的漏源電壓變化，以使所述參考晶體管的漏源電壓與所述功率晶體管的漏源電壓保持相等；S3 :通過(guò)所述功率晶體管對(duì)所述參考晶體管的鏡像，獲得ー恒定的鏡像電流，來(lái)作為所述預(yù)充電電路的預(yù)充電電流。進(jìn)ー步的，在步驟SI中，當(dāng)所述參考電流減小時(shí)，控制所述參考晶體管的柵源電壓增大以提聞流過(guò)所述參考晶體管的參考電流；當(dāng)所述參考電流增大時(shí)，控制所述參考晶體管的柵源電壓減小以降低流過(guò)所述參考晶體管的參考電流。進(jìn)ー步的，在步驟S2中，控制所述參考晶體管的漏極電壓跟隨所述功率晶體管的漏極電壓變化，以使所述參考晶體管的漏極電壓與所述功率晶體管的漏極電壓保持為相
坐寸ο依據(jù)本發(fā)明的一種用于DC-DC升壓變換器的預(yù)充電電路，所述預(yù)充電電路包含由參考晶體管和功率晶體管組成的電流鏡電路，其特征在于，所述預(yù)充電電路還包括ー電壓箝位電路和電流調(diào)節(jié)電路，其用以控制所述預(yù)充電電路的預(yù)充電電流保持不變，其中，所述電流調(diào)節(jié)電路的ー輸入端與所述電壓箝位電路連接，另ー輸入端接收ー參考電壓，其輸出端接到所述參考晶體管和所述功率晶體管的柵極，所述電流調(diào)節(jié)電路將接收到的表征流過(guò)所述參考晶體管的參考電流的檢測(cè)電壓與所述參考電壓進(jìn)行比較，井根據(jù)比較的結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)流過(guò)參考晶體管的參考電流，以使所述參考電流保持不變；所述電壓箝位電路分別與所述參考晶體管和所述功率晶體管的漏極相連接，所述電壓箝位電路用以控制所述參考晶體管的漏源電壓與所述功率晶體管的漏源電壓保持相等，以在預(yù)充電過(guò)程中所述參考晶體管和所述功率晶體管保持為電流鏡電路。優(yōu)選的，所述電壓箝位電路對(duì)所述參考晶體管的漏極電壓進(jìn)行箝位控制，以使所述參考晶體管的漏極電壓與所述功率晶體管的漏極電壓為相等。進(jìn)ー步的，所述電壓箝位電路具體包括一第一晶體管和第二晶體管，所述第一晶體管與所述參考晶體管串聯(lián)連接后經(jīng)ー取樣電路連接至地；所述第二晶體管與所述功率晶體管串聯(lián)連接后經(jīng)ー穩(wěn)流電路連接至地，且所述第ニ晶體管的柵極與所述第一晶體管的柵極相連接，所述第二晶體管的柵極與其漏極相連接。進(jìn)ー步的，所述電流調(diào)節(jié)電路包括一誤差放大器，所述誤差放大器的同相輸入端接所述第一晶體管和所述取樣電路的公共連接點(diǎn)，反相輸入端接收所述參考電壓，其輸出端連接至所述參考晶體管和所述功率晶體管的柵極，所述第一晶體管和所述取樣電路的公共連接點(diǎn)的電壓作為表征流過(guò)所述參考晶體管的參考電流的檢測(cè)電壓，當(dāng)所述檢測(cè)電壓小于所述參考電壓時(shí)，所述誤差放大器輸出ー負(fù)電平的誤差電壓イM號(hào)以提聞流過(guò)所述參考晶體管的參考電流；當(dāng)所述檢測(cè)電壓大于所述參考電壓時(shí)，所述誤差放大器輸出一正電平的誤差電壓信號(hào)以降低流過(guò)所述參考晶體管的參考電流。優(yōu)選的，所述參考電壓的電壓值為根據(jù)所述DC-DC升壓變換器的負(fù)載大小來(lái)調(diào)節(jié)。本發(fā)明的ー種DC-DC升壓變換器中的預(yù)充電電路通過(guò)電壓箝位電路對(duì)所述參考晶體管的漏極電壓進(jìn)行箝位控制，以使參考晶體管的漏極電壓跟隨功率晶體管的漏極電壓的變化，從而保證所述參考晶體管和所述功率晶體管的漏源電壓為相等，這樣，在輸出電壓預(yù)充電的過(guò)程中，根據(jù)電流鏡原理，當(dāng)所述參考晶體管流過(guò)的參考電流不變時(shí)，所述功率晶體管流過(guò)的電流也不變，這樣即實(shí)現(xiàn)了所述預(yù)充電電路的預(yù)充電電流不隨輸出電壓的變化，能維持在一固定值。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)在預(yù)充電過(guò)程中預(yù)充電電流下降的問(wèn)題，使預(yù)充電電流能穩(wěn)定在一固定值，可靠性好，啟動(dòng)快。


圖IA所示為傳統(tǒng)的一種預(yù)充電電路；圖IB所示為圖IA所示預(yù)充電電路的工作波形圖；圖2A所示為依據(jù)本發(fā)明的一種用于DC-DC升壓變換器的預(yù)充電電路；圖2B所示為圖2A所示預(yù)充電電路的工作波形圖；圖3所示為依據(jù)本發(fā)明的一種用于DC-DC升壓變換器的預(yù)充電方法的流程具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髄和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對(duì)本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說(shuō)明了具體的細(xì)節(jié)，而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒(méi)有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。參考圖2A，所示為依據(jù)本發(fā)明的一種用于DC-DC升壓變換器的預(yù)充電電路，所述預(yù)充電電路包含有一參考晶體管Qr，所述參考晶體管Qr與所述DC-DC升壓變換器中的功率晶體管Qm構(gòu)成ー電流鏡電路，其中，所述參考晶體管Qr和所述功率晶體管Qm為同一類型的晶體管，其面積比為I : N，所述功率晶體管Qm的漏極電壓作為輸出電壓，在預(yù)充電過(guò)程中，進(jìn)行預(yù)充電的輸出電壓可根據(jù)需要控制，一般為充電到輸入電壓的90%左右。本發(fā)明的所述預(yù)充電電路還包括電壓箝位電路201和電流調(diào)節(jié)電路202，其用以控制所述預(yù)充電電路的預(yù)充電電流保持不變。其中，所述電壓箝位電路201具體包含有第一晶體管Q1、第二晶體管Q2，所述第一晶體管Ql與所述參考晶體管Qr串聯(lián)連接后經(jīng)ー取樣電路連接至地，所述第一晶體管Ql和所述參考晶體管Qr的公共連接點(diǎn)設(shè)為NI點(diǎn)；所述第二晶體管Q2與所述功率晶體管Qm串聯(lián)連接后經(jīng)ー穩(wěn)流電路連接至地，所述第二晶體管Q2和所述功率晶體管Qm的公共連接點(diǎn)設(shè)為N2點(diǎn)，則N2點(diǎn)的電壓為所述輸出電壓Vrat,且所述第二晶體管的柵極與所述第一晶體管的柵極相連接，其共柵連接點(diǎn)設(shè)為N5，此外，所述第二晶體管Q2的柵極與其漏極相連接。本實(shí)施例中，所述取樣電路具體為ー取樣電阻R，所述穩(wěn)流電路具體為ー電流源Is，但是，上述電路不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，所述取樣電路和穩(wěn)流電路可以由其他具有相同功能電路或元器件替代。 所述電流調(diào)節(jié)電路202具體包括一誤差放大器Wl，所述誤差放大器Wl的同相輸入端接所述第一晶體管Ql和所述參考電阻R的公共連接點(diǎn)N3，反相輸入端接收ー參考電壓VMf，其輸出端連接至所述參考晶體管Qr和所述功率晶體管Qm的柵極，所述參考晶體管Qr和所述功率晶體管Qm的共柵連接點(diǎn)設(shè)為N4。在所述DC-DC升壓變換器的預(yù)充電過(guò)程中，當(dāng)輸出電壓Vwt逐漸上升時(shí)，所述功率晶體管Qm的漏源電壓會(huì)逐漸減小，相應(yīng)地，所述預(yù)充電電流也會(huì)減小，因此，需要對(duì)預(yù)充電電流進(jìn)行控制，以免其在預(yù)充電階段下降過(guò)大以致于無(wú)法啟動(dòng)負(fù)載。而在傳統(tǒng)的預(yù)充電電路中，由于參考晶體管的漏源電壓與功率晶體管的漏源電壓不相等，無(wú)法通過(guò)鏡像關(guān)系獲得恒定的鏡像電流，因此，本發(fā)明在此基礎(chǔ)上，通過(guò)控制使參考晶體管的漏源電壓與功率晶體管的漏源電壓保持為相等，然后通過(guò)鏡像獲得ー恒定的預(yù)充電電流。本發(fā)明對(duì)預(yù)充電電流控制的過(guò)程具體如下首先，所述電流調(diào)節(jié)電路對(duì)流過(guò)參考晶體管Qr的參考電流IMf進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，以使所述參考電流しf保持不變，具體為當(dāng)參考電流しf下降吋，第一晶體管Ql的漏極電壓即表征流過(guò)所述參考晶體管的參考電流的檢測(cè)電壓(N3點(diǎn)電壓)隨之下降，當(dāng)檢測(cè)電壓下降到低于所述參考電壓VMf時(shí)，所述誤差放大器輸出ー負(fù)電平的誤差電壓信號(hào)Vem，所述誤差電壓信號(hào)Ven傳輸至所述參考晶體管Qr的柵極，這樣，所述參考晶體管Qr的柵源電壓就會(huì)増大，根據(jù)晶體管的電流-電壓特性，流過(guò)所述參考晶體管Qr的電流即參考電流Iref就會(huì)升聞。反之，當(dāng)參考電流Iref升聞時(shí)，誤差放大器Wl輸出一正電平誤差電壓信號(hào)Vm以減小所述參考晶體管的柵源電壓，從而降低所述參考電流。這里，所述參考電流しf保持為Iraf = VMf/R。由此,通過(guò)誤差放大器的反饋控制可保證流過(guò)參考晶體管Qr的參考電流IMf基本穩(wěn)定不變。然后，通過(guò)所述電壓調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)使所述參考晶體管Qr的漏源電壓跟隨功率晶體管Qm的漏源電壓變化，具體為對(duì)于第ニ晶體管Q2，由于其柵極和漏極相連接，當(dāng)其源極電壓(即輸出電壓Vwt)上升后，其柵極電壓相應(yīng)也會(huì)上升，即N5點(diǎn)電壓上升，對(duì)于第一晶體管Ql，N5點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓即對(duì)應(yīng)為其柵極電壓，當(dāng)柵極電壓上升后，而由于流過(guò)的參考電流しf保持不變，所以所述第一晶體管Ql和所述參考晶體管Qr的公共連接點(diǎn)NI點(diǎn)的電壓會(huì)隨之上升，也即是所述參考晶體管Qr的漏極電壓上升，這樣，所述參考晶體管Qr的漏極電壓就跟隨所述功率晶體管Qm的漏極電壓變化，優(yōu)選地，所述NI點(diǎn)的電壓與N2點(diǎn)電壓為相等，而又因?yàn)樗鰠⒖季w管Qr與所述功率晶體管Qm的源極電壓近似相等(電感L的電壓降較小，可忽略)，因此可得到所述參考晶體管Qr的漏源電壓與所述功率晶體管Qm的漏源電壓也相等，而根據(jù)電流鏡原理，所述功率晶體管Qm的電流(即預(yù)充電電流IctogJ與所述參考晶體管流過(guò)的電流IMf的關(guān)系為=Ictoge= NXIm,當(dāng)所述參考晶體管流過(guò)的參考電流IMf不變時(shí)，所述功率晶體管流過(guò)的電流也不變，這樣即實(shí)現(xiàn)了所述預(yù)充電電路的預(yù)充電電流不隨輸出電壓的變化，能維持在一預(yù)期固定值。參考圖2B，所示為根據(jù)圖2A所示預(yù)充電電路的工作波形圖，系統(tǒng)在剛起動(dòng)階段，由于Vtjut = 0，此時(shí)N5點(diǎn)的電壓為零，由于參考晶體管Qr和功率晶體管Qm間存在溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)，因此，此時(shí)的預(yù)充電電流Ictoge略大于NX Iref，之后，輸出電壓Vtjut慢慢上升，當(dāng)Uout > Ivgs時(shí)(ves為第一晶體管Qi的柵源電壓)，由于電壓箝位電路的箝位控制，Ni點(diǎn)的電壓會(huì)跟隨N2點(diǎn)電壓的變化，例如當(dāng)N2點(diǎn)的輸出電壓升高時(shí)，相應(yīng)地，NI點(diǎn)的電壓也會(huì)升高，優(yōu)選地，NI點(diǎn)電壓與N2點(diǎn)輸出電壓為相等，這時(shí)候，根據(jù)電流鏡原理，所述預(yù)充電電流Icharge保持為NX Iref0最后，當(dāng)輸出電壓Vtjut充電到所述功率晶體管Qm的漏源電壓小于其飽和電壓Vlissat時(shí)，功率晶體管Qm進(jìn)入線性區(qū)，預(yù)充電電流Ictoge顯著減小。從圖2B中可以看出，在對(duì)輸出電壓進(jìn)行預(yù)充電過(guò)程中，只需在功率晶體管Qm的漏源電壓小于其飽和電壓Vlissat之前，關(guān)斷預(yù)充電模式，可保持預(yù)充電電流在設(shè)置的預(yù)期值，本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)先設(shè)置在輸出電壓Vtjut充電達(dá)到輸入電壓的90%左右時(shí)，進(jìn)入到啟動(dòng)工作狀態(tài)，這樣可保持預(yù)充電電流維持在預(yù)期設(shè)置的電 流值，快速啟動(dòng)負(fù)載。本發(fā)明中實(shí)施例通過(guò)開(kāi)關(guān)SI的開(kāi)通/關(guān)斷來(lái)控制系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)充電模式和正式啟動(dòng)工作模式的切換，開(kāi)關(guān)SI由ー預(yù)充電控制信號(hào)V?？刂破溟_(kāi)關(guān)狀態(tài)，所述預(yù)充電控制信號(hào)的產(chǎn)生與背景技術(shù)中相同，在此不重復(fù)描述。另外，從圖2B中可以看出，本發(fā)明實(shí)施例所示的電路在對(duì)預(yù)充電電流控制的過(guò)程中，由于所述參考晶體管Qr的漏極電壓是可控的，因此可得到所述參考晶體管Qr的漏源電壓與所述功率晶體管Qm的漏源電壓幾乎為相等，根據(jù)溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)，當(dāng)所述參考晶體管和所述功率晶體管Qm的漏源電壓差越小，其電流差也會(huì)越小，因此，在參考晶體管電流ー定的情況下，本發(fā)明中的功率晶體管Qm的電流也會(huì)較小，所以本發(fā)明中的預(yù)充電電流在起始階段電流較小，因此電路損耗更?。煌瑫r(shí)本發(fā)明中的參考晶體管的漏極電壓能實(shí)時(shí)低跟隨輸出電壓的變化，能夠控制預(yù)充電電流快速達(dá)到預(yù)期的固定值，且維持時(shí)間長(zhǎng)，能滿足在不同場(chǎng)合對(duì)輸出電壓和預(yù)充電電流不同的要求，用戶可根據(jù)負(fù)載需要靈活控制輸出電壓和預(yù)充電電流，本發(fā)明預(yù)充電電路可靠性好，靈活性高。進(jìn)ー步的，在所述DC-DC升壓變換器的負(fù)載不同的情況下，本發(fā)明實(shí)施例的預(yù)充電電路可根據(jù)負(fù)載的大小對(duì)所述預(yù)充電電流的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)預(yù)充電電流Ictoge和參考電流 Iref 的關(guān)系=Icharge = NX Iref，其中，Iref = Vref/R，所以有 Icharge = NX (Vref/R)。例如，當(dāng)所啟動(dòng)的負(fù)載較小，需要的啟動(dòng)電流也小，這時(shí)可將參考電壓Vref設(shè)置的較小以減小Iref值，即可得到較小的預(yù)充電電流，滿足小負(fù)載啟動(dòng)要求。當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，則進(jìn)行相反的操作即可。根據(jù)上述公式本發(fā)明實(shí)施中也可以改變參考電阻的阻值來(lái)調(diào)節(jié)參考電流的大小。以下對(duì)依據(jù)本發(fā)明的一種用于DC-DC升壓變換器的預(yù)充電方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。參考圖3，所示為依據(jù)本發(fā)明的一種用于DC-DC升壓變換器的預(yù)充電方法的流程圖。其包括以下步驟S301 :調(diào)節(jié)流過(guò)所述參考晶體管的參考電流，使所述參考電流維持不變；S302 :控制所述參考晶體管的漏源電壓跟隨所述功率晶體管的漏源電壓變化，以使所述參考晶體管的漏源電壓與所述功率晶體管的漏源電壓保持相等；S303 :通過(guò)所述功率晶體管對(duì)所述參考晶體管的鏡像，獲得ー恒定的鏡像電流，來(lái)作為所述預(yù)充電電路的預(yù)充電電流。其中，在步驟S301中，當(dāng)所述參考電流減小時(shí)，控制所述參考晶體管的柵源電壓增大以提聞流過(guò)所述參考晶體管的參考電流；當(dāng)所述參考電流增大時(shí)，控制所述參考晶體管的柵源電壓減小以降低流過(guò)所述參考晶體管的參考電流。進(jìn)ー步的，在步驟S302中，控制所述參考晶體管的漏極電壓跟隨所述功率晶體管的漏極電壓變化，以使所述參考晶體管的漏極電壓與所述功率晶體管的漏極電壓保持為相
坐寸ο綜上所述，依照本發(fā)明所公開(kāi)的用于DC-DC升壓變換器中的預(yù)充電電路及其預(yù)充電方法，通過(guò)電流調(diào)節(jié)電路的反饋控制穩(wěn)定參考電流，并利用電壓箝位電路對(duì)參考晶體管的漏極電壓進(jìn)行箝位控制，以使得參考晶體管的漏源電壓與功率晶體管的漏源電壓為相等，從而保證預(yù)充電電流不隨輸出電壓變化。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，不但能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)充電提高輸出電壓，而且能夠保證在預(yù)充電過(guò)程中，預(yù)充電電流不變，滿足快速啟動(dòng)負(fù)載的要求。此外，本發(fā)明所述的預(yù)充電控制技術(shù)方案預(yù)充電電流的啟動(dòng)電流小，井能根據(jù)負(fù)載控制預(yù)充電電流的大小，電路損耗更小；預(yù)充電電流能快速達(dá)到固定值，維持時(shí)間長(zhǎng)，穩(wěn)定性更好。以上對(duì)依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的預(yù)充電電路進(jìn)行了詳盡描述，本發(fā)明實(shí)施例所述的預(yù)充電電路為預(yù)充電控制方 法的其中ー種，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以推知其他技術(shù)或電路結(jié)構(gòu)均可應(yīng)用于所述實(shí)施例，只要其控制方案與本發(fā)明技術(shù)方案一致或等同均落于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。依照本發(fā)明的實(shí)施例如上文所述，這些實(shí)施例并沒(méi)有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書(shū)選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上的修改使用。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書(shū)及其全部范圍和等效物的限制
權(quán)利要求
1.一種用于DC-DC升壓變換器的預(yù)充電方法，所述DC-DC升壓變換器中的預(yù)充電電路包含一由參考晶體管和功率晶體管組成的電流鏡電路，其特征在于，包括以下步驟 Si:調(diào)節(jié)流過(guò)所述參考晶體管的參考電流，使所述參考電流維持不變； S2:控制所述參考晶體管的漏源電壓跟隨所述功率晶體管的漏源電壓變化，以使所述參考晶體管的漏源電壓與所述功率晶體管的漏源電壓保持相等； S3:通過(guò)所述功率晶體管對(duì)所述參考晶體管的鏡像，獲得ー恒定的鏡像電流，來(lái)作為所述預(yù)充電電路的預(yù)充電電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)充電方法，其特征在于，在步驟SI中，當(dāng)所述參考電流減小時(shí)，控制所述參考晶體管的柵源電壓增大以提高流過(guò)所述參考晶體管的參考電流； 當(dāng)所述參考電流增大時(shí)，控制所述參考晶體管的柵源電壓減小以降低流過(guò)所述參考晶體管的參考電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)充電方法，其特征在于，在步驟S2中，控制所述參考晶體管的漏極電壓跟隨所述功率晶體管的漏極電壓變化，以使所述參考晶體管的漏極電壓與所述功率晶體管的漏極電壓保持為相等。
4.一種用于DC-DC升壓變換器的預(yù)充電電路，所述預(yù)充電電路包含由參考晶體管和功率晶體管組成的電流鏡電路，其特征在于，所述預(yù)充電電路還包括一電壓箝位電路和電流調(diào)節(jié)電路，其用以控制所述預(yù)充電電路的預(yù)充電電流保持不變，其中， 所述電流調(diào)節(jié)電路的ー輸入端與所述電壓箝位電路連接，另ー輸入端接收ー參考電壓，其輸出端接到所述參考晶體管和所述功率晶體管的柵極，所述電流調(diào)節(jié)電路將接收到的表征流過(guò)所述參考晶體管的參考電流的檢測(cè)電壓與所述參考電壓進(jìn)行比較，井根據(jù)比較的結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)流過(guò)參考晶體管的參考電流，以使所述參考電流保持不變； 所述電壓箝位電路分別與所述參考晶體管和所述功率晶體管的漏極相連接，所述電壓箝位電路用以控制所述參考晶體管的漏源電壓與所述功率晶體管的漏源電壓保持相等，以在預(yù)充電過(guò)程中所述參考晶體管和所述功率晶體管保持為電流鏡電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)充電電路，其特征在于，所述電壓箝位電路對(duì)所述參考晶體管的漏極電壓進(jìn)行箝位控制，以使所述參考晶體管的漏極電壓與所述功率晶體管的漏極電壓為相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)充電電路，其特征在于，所述電壓箝位電路具體包括一第一晶體管和第二晶體管， 所述第一晶體管與所述參考晶體管串聯(lián)連接后經(jīng)ー取樣電路連接至地； 所述第二晶體管與所述功率晶體管串聯(lián)連接后經(jīng)ー穩(wěn)流電路連接至地，且所述第二晶體管的柵極與所述第一晶體管的柵極相連接，所述第二晶體管的柵極與其漏極相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)充電電路，其特征在于，所述電流調(diào)節(jié)電路包括一誤差放大器，所述誤差放大器的同相輸入端接所述第一晶體管和所述取樣電路的公共連接點(diǎn)，反相輸入端接收所述參考電壓，其輸出端連接至所述參考晶體管和所述功率晶體管的柵極，所述第一晶體管和所述取樣電路的公共連接點(diǎn)的電壓作為表征流過(guò)所述參考晶體管的參考電流的檢測(cè)電壓， 當(dāng)所述檢測(cè)電壓小于所述參考電壓時(shí)，所述誤差放大器輸出ー負(fù)電平的誤差電壓信號(hào)以提聞流過(guò)所述參考晶體管的參考電流；當(dāng)所述檢測(cè)電壓大于所述參考電壓時(shí)，所述誤差放大器輸出一正電平的誤差電壓信號(hào)以降低流過(guò)所述參考晶體管的參考電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)充電電路，其特征在于，所述參考電壓的電壓值為根據(jù)所述DC-DC升壓變換器的負(fù)載大小來(lái)調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于DC-DC升壓變換器的預(yù)充電電路及預(yù)充電方法，其通過(guò)調(diào)節(jié)流過(guò)所述參考晶體管的參考電流，以使所述參考電流保持不變；控制所述參考晶體管的漏極電壓跟隨所述功率晶體管的漏極電壓變化，以使所述參考晶體管與所述功率晶體管在預(yù)充電過(guò)程中為電流鏡電路，通過(guò)所述功率晶體管對(duì)所述參考晶體管的鏡像，獲得一恒定的鏡像電流來(lái)作為預(yù)充電電流，這樣即實(shí)現(xiàn)了所述預(yù)充電電路的預(yù)充電電流保持不變。本發(fā)明不但能夠進(jìn)行預(yù)充電以升高輸出電壓，而且能夠保證在預(yù)充電過(guò)程中，預(yù)充電電流不變，滿足快速啟動(dòng)負(fù)載的要求。此外，本發(fā)明所述的預(yù)充電控制技術(shù)方案的預(yù)充電電流的啟動(dòng)電流小，維持時(shí)間長(zhǎng)，因而電路損耗更小，穩(wěn)定性更高。
文檔編號(hào)H02M3/156GK102624232SQ20121011913
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者董晉平 申請(qǐng)人:矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司