一種pfm升壓型電源轉(zhuǎn)換電路的保護(hù)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種PFM升壓型電源轉(zhuǎn)換電路的保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路的快速發(fā)展，供能元件對(duì)電源轉(zhuǎn)換器性能的要求越來越高，提高性能的同時(shí)簡(jiǎn)化電路成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。
[0003]圖1為現(xiàn)有的脈沖頻率調(diào)制(Pulse Frequency Modulat1n，PFM)升壓型電源轉(zhuǎn)換電路的電路圖及其受用主集成電路(Integrated Circuit，IC)的示意圖，ICll的脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulat1n,PffM)端用于控制電源轉(zhuǎn)換電路10的脈沖頻率，其電壓輸入端NAVDD端與電源轉(zhuǎn)換電路10的輸出端連接，整個(gè)ICll是電源轉(zhuǎn)換電路10輸出電壓的使用者。電源轉(zhuǎn)換電路10包括第一開關(guān)管Q1、電感L、二極管D和電容C，電源轉(zhuǎn)換電路10正常工作時(shí)，由ICll提供的脈沖電壓控制第一開關(guān)管Ql的開啟與關(guān)斷，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Ql開啟時(shí)，外加電壓VDD對(duì)電感L充電，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Ql關(guān)閉時(shí)，電感L放電，電感L的一端接地，使電感L的另一端電壓為負(fù)，進(jìn)而使電源轉(zhuǎn)換電路10的輸出端輸出負(fù)電壓。這種電路設(shè)計(jì)使元件做到了最大簡(jiǎn)化，且可產(chǎn)生穩(wěn)定的負(fù)壓電源。但當(dāng)用于穩(wěn)壓的電容器C損壞時(shí)，電源轉(zhuǎn)換電路10的輸出端相當(dāng)于對(duì)地短路，這時(shí)電源轉(zhuǎn)換電路10默認(rèn)為輸出電壓不足，為增加電路中的電流，ICll會(huì)增大脈沖寬度調(diào)制端PWM的脈沖頻率來加快第一開關(guān)管Ql的開關(guān)頻率，當(dāng)脈沖頻率過大時(shí)，第一開關(guān)管Ql的開關(guān)頻率相應(yīng)過大，電感L內(nèi)電流變大，會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱、冒煙、直至燒毀的現(xiàn)象，上述整個(gè)過程，電源轉(zhuǎn)換電路10不會(huì)自我保護(hù)。
[0004]為避免元器件的損壞，為PFM升壓型電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)保護(hù)電路是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種PFM升壓型電源轉(zhuǎn)換電路的保護(hù)電路，以在電源轉(zhuǎn)換電路輸出端對(duì)地短路時(shí)保護(hù)電路中的元件免受損壞。
[0006]本發(fā)明提供了一種PFM升壓型電源轉(zhuǎn)換電路的保護(hù)電路，該電路包括:反相器，所述反相器的輸入端與電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，用于將輸出電壓進(jìn)行反相，并輸出反相電壓；減法器，所述減法器的反相輸入端與所述反相器的輸出端連接，所述減法器的正相輸入端與第一參考電壓端連接，用于輸出所述反相電壓與第一參考電壓的差值電壓；比較器，所述比較器的反相輸入端與第二參考電壓端連接，所述比較器的正相輸入端與所述減法器的輸出端連接，用于根據(jù)所述差值電壓和第二參考電壓的比較結(jié)果，輸出控制電壓，其中，在所述輸出電壓大于所述第二參考電壓時(shí)，所述控制電壓為高電平電壓，在所述輸出電壓小于所述第二參考電壓時(shí)，所述控制電壓為低電平電壓；開關(guān)電路，所述開關(guān)電路的第一輸入端與所述比較器的輸出端連接，所述開關(guān)電路的第二輸入端與所述IC的復(fù)位端連接，用于根據(jù)所述控制電壓切換地導(dǎo)通和斷開，以控制所述電源轉(zhuǎn)換電路的開啟和關(guān)閉。
[0007]進(jìn)一步地，所述第二參考電壓的取值大于正常差值電壓，且小于所述第一參考電壓；所述正常差值電壓為所述輸出電壓為負(fù)值時(shí)所述減法器輸出的差值電壓。
[0008]進(jìn)一步地，所述反相器包括第一運(yùn)算放大器、第一電阻、第二電阻和第三電阻；所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端通過所述第三電阻連接所述電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端，所述第二電阻連接在所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出端之間，所述第一運(yùn)算放大器的正相輸入端通過所述第一電阻接地。
[0009]進(jìn)一步地，所述減法器包括第二運(yùn)算放大器、第四電阻、第五電阻、第六電阻和第七電阻；所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端通過所述第四電阻連接所述反相器的輸出端，所述第二運(yùn)算放大器的正相輸入端通過所述第五電阻與所述第一參考電壓端連接，并通過所述第六電阻接地，所述第七電阻連接在所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出端之間。
[0010]進(jìn)一步地，所述比較器包括第三運(yùn)算放大器和第八電阻；所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端與所述第二參考電壓端連接，所述第三運(yùn)算放大器的正相輸入端與所述減法器的輸出端連接，所述比較器的高壓控制端接所述第一參考電壓端，所述比較器的低壓控制端接地，所述第八電阻連接在所述第三運(yùn)算放大器的輸出端和所述比較器的所述高壓控制端之間。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述開關(guān)電路包括開關(guān)管，所述開關(guān)管為N型金屬氧化物半導(dǎo)體NMOS管；所述開關(guān)管的源極接地，所述開關(guān)管的漏極連接所述IC的復(fù)位端，用于改變復(fù)位電壓，所述開關(guān)管的柵極連接所述比較器的輸出端。
[0012]本發(fā)明通過設(shè)計(jì)PFM升壓型電源轉(zhuǎn)換電路的保護(hù)電路，使電源轉(zhuǎn)換電路在輸出端對(duì)地短路時(shí)實(shí)現(xiàn)了自我保護(hù)，避免了電路中元件的損壞。
【附圖說明】
[0013]圖1為現(xiàn)有的PFM升壓型電源轉(zhuǎn)換電路電路圖及其受用主集成電路的示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中PFM升壓型電源轉(zhuǎn)換電路的保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二中PFM升壓型電源轉(zhuǎn)換電路的保護(hù)電路的示例電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0017]實(shí)施例一
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中PFM升壓型電源轉(zhuǎn)換電路的保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)圖，該電路用于在電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端對(duì)地短路時(shí)保護(hù)電源轉(zhuǎn)換電路中的元件，PFM升壓型電源轉(zhuǎn)換電路保護(hù)電路具體包括:反相器21、減法器22、比較器23和開關(guān)電路24。
[0019]其中，反相器21的輸入端與電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端Uo連接，用于將輸出電壓進(jìn)行反相，并輸出反相電壓。
[0020]減法器22的反相輸入端與反相器21的輸出端連接，減法器22的正相輸入端與第一參考電壓端VGHl連接，用于輸出反相電壓與第一參考電壓的差值電壓。
[0021]具體的，第一參考電壓可以由IC的參考電壓端口提供，IC是PFM升壓型電源轉(zhuǎn)換電路輸出電壓的使用者。
[0022]比較器23的反相輸入端與第二參考電壓端VGH2連接，比較器23的正相輸入端與減法器22的輸出端連接，用于根據(jù)差值電壓和第二參考電壓的比較結(jié)果，輸出控制電壓，其中，在輸出電壓大于第二參考電壓時(shí)，控制電壓為高電平電壓，在輸出電壓小于第二參考電壓時(shí)，控制電壓為低電平電壓；
[0023]具體的，第二參考電壓的取值大于正常差值電壓，且小于第一參考電壓；正常差值電壓為電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端Uo的輸出電壓為負(fù)值時(shí)減法器22輸出的差值電壓。
[0024]電源轉(zhuǎn)換電路正常工作時(shí)，比較器23輸出的是低電平電壓，根據(jù)比較器23的工作原理可知，此時(shí)比較器23的反相輸入端電壓大于正相輸入端電壓，即第二參考電壓的取值大于正常差值電壓。此外，IC的參考電壓端口串聯(lián)一個(gè)電阻后的輸出電壓，串聯(lián)電阻上會(huì)產(chǎn)生一定的電壓降，因此第二參考電壓的電壓值小于第一參考電壓，開關(guān)電路24的第一輸入端與比較器23的輸出端連接，開關(guān)電路24的第二輸入端與IC的復(fù)位端RSTB連接，用于根據(jù)控制電壓切換地導(dǎo)通和斷開，以控制電源轉(zhuǎn)換電路的開啟和關(guān)閉。
[0025]比較器23根據(jù)兩個(gè)輸入端的電壓值比較結(jié)果，可輸出高電平電壓和低電平電壓兩個(gè)電壓值，優(yōu)選的，高電平電壓為20V，低電平電壓為0V，比較器23的輸出端連接開關(guān)電路24中第二開關(guān)管的柵極，第二開關(guān)管優(yōu)選為N型金屬氧化物半導(dǎo)體(N-Metal OxideSemiconductor, NM0S)管，當(dāng)輸出電壓為高電平電壓時(shí)第二開關(guān)管導(dǎo)通，輸出為低電平電壓時(shí)第二開關(guān)管關(guān)閉，第二開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)閉可控制復(fù)位電壓端的電壓，進(jìn)而控制IC的停止或工作。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例中電源轉(zhuǎn)換電路的保護(hù)電路，通過給電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電源轉(zhuǎn)換電路中元件的保護(hù)。
[0027]實(shí)施例二
[0028]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二中PFM升壓型電源轉(zhuǎn)換電路的保護(hù)電路的示例電路結(jié)構(gòu)圖，電源轉(zhuǎn)換電路以上述實(shí)施例一為基礎(chǔ)