降压升压变换器的控制电路、线路板及电子设备的制作方法

    专利2025-06-12  58


    本技术涉及电子电路,特别涉及一种降压升压变换器的控制电路、线路板及电子设备。


    背景技术:

    1、降压升压变换器(buck–boost converter)是一种dc-dc转换器,是能将高电压直流电源转换为较低电压的直流电源,从而减少了能量的浪费。相比于传统的线性稳压器,buck变换器可以更有效地降低成本。由于buck变换器的结构简单,所需的元器件数量也相对较少,因此可以实现更小型化的设计,满足现代电子设备对小型化的需求,在电子设备中的应用非常广泛,如笔记本电脑、手机、平板电脑、数码相机等。因此,对buck变换器的研究和优化具有重要的现实意义。

    2、对于buck电路中,高频工作是非常重要意义。在保证相同输出纹波的条件下,高频工作可以使得电路中使用的电感、电容等元器件的尺寸更小,从而减少成本并提高系统响应速度。

    3、相关技术中,在上管关闭时,需要将上管的栅极信号反馈到下管,在反馈时,存在上管关闭到下管打开之间的三态时间的延迟,难以满足更高的工作频率下的应用场景。


    技术实现思路

    1、本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本技术提出一种降压升压变换器的控制电路、线路板及电子设备,在使上场效应管截止的过程中,能够省去上场效应管关闭到下场效应管打开之间的三态时间,从而降低控制电路的信号传输延迟。

    2、本技术第一方面实施例提供了一种降压升压变换器的控制电路,包括:

    3、上场效应管;

    4、下场效应管,所述上场效应管与所述下场效应管连接;

    5、不交叠时钟模块,所述不交叠时钟模块包括第一与非门、第二与非门、第一非门、第二非门、第三非门、第四非门、第一延时单元;所述第一与非门的输出端与所述上场效应管的栅极连接,所述第一与非门的第一输入端分别与所述第二非门的输入端、所述第三非门的输入端连接,所述第二非门的输出端通过所述第一延时单元连接于所述第二与非门的第一输入端,所述第三非门的输出端与所述第二与非门的第二输入端连接,所述第二与非门的输出端与所述第一非门的输入端连接,所述第一非门的输出端与所述下场效应管的栅极连接,所述第一非门的输出端还与所述第四非门的输入端连接,所述第四非门的输出端与所述第一与非门的第二输入端连接;所述第一延时单元的延时时间大于或等于第一时长,所述第一时长为从所述第一与非门的第一输入端为低电平的时刻起,直至所述上场效应管的栅极为低电平的时长;

    6、上管关闭模块,所述上管关闭模块的输入端、所述上管关闭模块的输出端均与所述第一与非门的第一输入端连接,所述上管关闭模块用于向所述第一与非门的第一输入端输出信号以控制所述上场效应管截止;

    7、下管状态反馈模块,所述下管状态反馈模块的第一输入端与所述第一与非门的第一输入端连接,所述下管状态反馈模块的第二输入端与所述下场效应管的栅极连接,所述下管状态反馈模块的输出端与所述上管关闭模块连接,所述下管状态反馈模块用于向所述上管关闭模块输出信号,以反馈所述下场效应管的状态。

    8、根据本技术实施例的降压升压变换器的控制电路,至少具有如下有益效果:在本技术实施例的降压升压变换器的控制电路中,当上场效应管导通,下场效应管截止,此时下场效应管的栅极为低电平,上场效应管的栅极为低电平,第一与非门的第一输入端为高电平。当要使上场效应管截止时,下管状态反馈模块向上管关闭模块输出信号,以反馈所述下场效应管的状态为截止状态,然后上管关闭模块向第一与非门的第一输入端输出低电平的信号,以使第一与非门的第一输入端变为低电平,此时第一与非门的第一输入端的信号经过第一与非门传递至上场效应管的栅极,使得上场效应管的栅极为高,以使上场效应管截止,同时第一与非门的第一输入端的信号还经过第二非门、第一延时单元、第二与非门、第一非门传递至下场效应管的栅极,使得下场效应管的栅极为高,以使下场效应管导通。而由于第一延时单元的延时时间大于或等于第一时长,第一时长为从所述第一与非门的第一输入端为低电平的时刻起,直至所述上场效应管的栅极为低电平的时长,因此,能够保证是在上场效应管截止之后,下场效应管才导通的。并且,在这个过程中,本技术无需将上场效应管管的栅极信号反馈到下场效应管,因此能够省去上场效应管关闭到下场效应管打开之间的三态时间,加快了下场效应管的导通时刻,降低了控制电路的信号传输延迟。因此,本技术的控制电路实现了在保证上场效应管截止之后,下场效应管才导通的前提下,加快了下场效应管的导通时刻,降低了控制电路的信号传输延迟,能够满足高频应用场景的需求。

    9、根据本技术的一些实施例,所述上管关闭模块包括第二延时单元、第一或非门、第二或非门、计时单元、第五非门,所述第二延时单元的一端通过所述计时单元与所述第一或非门的第一输入端连接,所述第二延时单元的另一端作为所述上管关闭模块的输入端;所述第一或非门的第二输入端与所述第二或非门的输出端连接,所述第一或非门的输出端与所述第二或非门的第一输入端连接,所述第二或非门的输出端与所述第一或非门的第二输入端连接,所述第二或非门的第二输入端与所述下管状态反馈模块连接,所述第二或非门的输出端还与所述第五非门的输入端连接,所述第五非门的输出端作为所述上管关闭模块的输出端;所述第二延时单元的延时时间大于或等于第二时长,所述第二时长为从所述第一与非门的第一输入端为高电平的时刻起,直至所述上场效应管的栅极为高电平的时长。

    10、根据本技术的一些实施例,所述下管状态反馈模块包括第三延时单元、第一或门和第二与门,所述第三延时单元的一端作为所述下管状态反馈模块的第二输入端,所述第三延时单元的另一端与所述第一或门的第一输入端连接,所述第一或门的第二输入端作为所述下管状态反馈模块的第一输入端,所述第一或门的输出端与所述第二与门的第一输入端连接,所述第二与门的第二输入端用于接入控制脉冲;所述第三延时单元用于保证所述下场效应管的导通时间满足第一预设时长。

    11、根据本技术的一些实施例,所述不交叠时钟模块还包括第四延时单元,所述第四非门的输出端通过所述第四延时单元与所述第一与非门的第二输入端连接。

    12、根据本技术的一些实施例,所述不交叠时钟模块还包括第三与非门,所述第三与非门的输出端与所述第二与非门的第二输入端连接,所述第三与非门的第一输入端用于接入第一工作模式信号;所述第三与非门的第二输入端用于接入负载电流过零检测信号。

    13、根据本技术的一些实施例,所述不交叠时钟模块还包括第一驱动器,所述第一与非门的输出端通过所述第一驱动器与所述上场效应管的栅极连接;

    14、所述下管状态反馈模块还包括第二驱动器,所述第三延时单元的一端通过所述第二驱动器与所述下场效应管的栅极连接;

    15、所述上管关闭模块还包括第三驱动器,所述第二延时单元的另一端通过所述第三驱动器与所述第一与非门的第一输入端连接。

    16、根据本技术的一些实施例,所述第一或非门的第三输入端接入电流过大检测信号。

    17、根据本技术的一些实施例,所述上管关闭模块还包括第一与门,所述第一与门的输出端与所述第二或非门的第三输入端连接,所述第一与门的第一输入端接入第二工作模式信号,所述第一与门的第二输入端接入负电流检测信号。

    18、本技术第二方面实施例提供了一种线路板,包括如本技术第一方面实施例任意一项所述的降压升压变换器的控制电路。

    19、本技术第三方面实施例提供了一种电子设备,包括如本技术第二方面实施例所述的线路板。

    20、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本技术的实践了解到。


    技术特征:

    1.一种降压升压变换器的控制电路,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的降压升压变换器的控制电路,其特征在于,所述上管关闭模块包括第二延时单元、第一或非门、第二或非门、计时单元、第五非门,所述第二延时单元的一端通过所述计时单元与所述第一或非门的第一输入端连接,所述第二延时单元的另一端作为所述上管关闭模块的输入端;所述第一或非门的第二输入端与所述第二或非门的输出端连接,所述第一或非门的输出端与所述第二或非门的第一输入端连接,所述第二或非门的输出端与所述第一或非门的第二输入端连接,所述第二或非门的第二输入端与所述下管状态反馈模块连接,所述第二或非门的输出端还与所述第五非门的输入端连接,所述第五非门的输出端作为所述上管关闭模块的输出端;所述第二延时单元的延时时间大于或等于第二时长,所述第二时长为从所述第一与非门的第一输入端为高电平的时刻起,直至所述上场效应管的栅极为高电平的时长。

    3.根据权利要求2所述的降压升压变换器的控制电路,其特征在于,所述下管状态反馈模块包括第三延时单元、第一或门和第二与门,所述第三延时单元的一端作为所述下管状态反馈模块的第二输入端,所述第三延时单元的另一端与所述第一或门的第一输入端连接,所述第一或门的第二输入端作为所述下管状态反馈模块的第一输入端,所述第一或门的输出端与所述第二与门的第一输入端连接,所述第二与门的第二输入端用于接入控制脉冲;所述第三延时单元用于保证所述下场效应管的导通时间满足第一预设时长。

    4.根据权利要求1所述的降压升压变换器的控制电路,其特征在于,所述不交叠时钟模块还包括第四延时单元,所述第四非门的输出端通过所述第四延时单元与所述第一与非门的第二输入端连接。

    5.根据权利要求1所述的降压升压变换器的控制电路,其特征在于,所述不交叠时钟模块还包括第三与非门,所述第三与非门的输出端与所述第二与非门的第二输入端连接,所述第三与非门的第一输入端用于接入第一工作模式信号;所述第三与非门的第二输入端用于接入负载电流过零检测信号。

    6.根据权利要求3所述的降压升压变换器的控制电路,其特征在于,所述不交叠时钟模块还包括第一驱动器,所述第一与非门的输出端通过所述第一驱动器与所述上场效应管的栅极连接;

    7.根据权利要求2所述的降压升压变换器的控制电路,其特征在于,所述第一或非门的第三输入端接入电流过大检测信号。

    8.根据权利要求2所述的降压升压变换器的控制电路,其特征在于,所述上管关闭模块还包括第一与门,所述第一与门的输出端与所述第二或非门的第三输入端连接,所述第一与门的第一输入端接入第二工作模式信号,所述第一与门的第二输入端接入负电流检测信号。

    9.一种线路板,其特征在于,包括如权利要求1至8任意一项所述的降压升压变换器的控制电路。

    10.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求9所述的线路板。


    技术总结
    本申请公开了一种降压升压变换器的控制电路、线路板及电子设备,电路包括上场效应管、下场效应管、不交叠时钟模块、上管关闭模块和下管状态反馈模块。在使上场效应管截止的过程中,本申请无需将上场效应管管的栅极信号反馈到下场效应管,因此能够省去上场效应管关闭到下场效应管打开之间的三态时间,加快了下场效应管的导通时刻,降低了控制电路的信号传输延迟。因此,本申请的控制电路实现了在保证上场效应管截止之后,下场效应管才导通的前提下,加快了下场效应管的导通时刻,降低了控制电路的信号传输延迟,能够满足高频应用场景的需求。

    技术研发人员:周滔,陶万科
    受保护的技术使用者:东莞市长工微电子有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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