一種具有瞬時糾正功能的高效率非反Buck‑boost變壓晶片的製作方法

2023-04-27 14:15:41 1

本發明涉及變壓晶片領域，特別涉及一種具有瞬時糾正功能的高效率非反buck-boost變壓晶片。

背景技術：

現有的直流非反buck-boost變壓晶片普遍效率偏低，不適合在低負載(10ma-1a)的情況下使用。如果採用buck結構(降壓)或者boost結構(升壓)則不能做到電壓變化比率的靈活變換(既可以升壓又可以降壓)。於是，一款高效率的升降壓電壓轉換晶片成為了新的需求；不僅如此，在非反buck-boost變壓晶片運行狀態中，總會在一個很短的時間內發生一次瞬時短路情況。我們稱為順勢短路狀態(dead-time)。這個短路狀態會影響晶片的效率和穩定性。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：為了克服現有技術的不足，提供一種具有瞬時糾正功能的高效率非反buck-boost變壓晶片。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種具有瞬時糾正功能的高效率非反buck-boost變壓晶片，包括第一運放、第二運放、第三運放、第四運放、第五運放、第一場效應管、第二場效應管、第三場效應管、第四場效應管、第五場效應管、第一或非門、第二或非門和電感，所述第一運放的輸出端與第一場效應管的柵極連接，所述第一場效應管的漏極外接輸入電壓，所述第一場效應管的源極與第二場效應管的源極連接，所述第二場效應管的漏極接地，所述第二運放的輸出端與第二場效應管的柵極連接，所述第二場效應管的柵極與第一或非門的其中一個輸入端連接，所述第一或非門的另一個輸入端通過電感與第二或非門的其中一個輸入端連接，所述第二或非門的另一個輸入端與第五運放的輸出端連接，所述電感的一端與第一場效應管的源極連接，所述電感的另一個與第五場效應管的源極連接，所述第三運放的輸出端與第三場效應管的柵極連接，所述第三場效應管的源極和第四場效應管的漏極連接，所述第三場效應管的漏極與第四場效應管的源極連接，所述第四場效應管的柵極與第四運放的輸出端連接，所述第五運放的輸出端與第五場效應管的柵極連接。

具體的，所述第一運放的接地端、第二運放的接地端、第三運放的接地端、第四運放的接地端和第五運放的接地端均接地。

具體的，所述第一運放的電源端、第二運放的電源端、第三運放的電源端和第五運放的電源端均外接輸入電壓。

具體的，所述第四運放的電源端與第四場效應管的漏極連接。

具體的，所述第一場效應管和第四場效應管均為n溝道場效應管，所述第二場效應管、第三場效應管和第五場效應管均為p溝道場效應管。

其中，在非反buck-boost變壓晶片電路中，將原有的p溝道場效應管改變成了傳輸門結構，由第三場效應管和第四場效應管組成，這樣做的優勢在於：

1)可以使得hs2位置的導通電阻無論在輸出電壓高的時候還是低的時候都保持較低的電阻值，進而提升了輸出效率。

2)在輸入電壓和輸出電壓不同的狀態下，必須要增加複雜的柵級驅動電路來確保hs2處的電子管可以有效開啟，而應用了此結構，就可以不使用複雜的驅動電路從而提升了輸出效率。

事實上：第二運放的輸出端的電位為vgate_is1，第二場效應管的源極的電位為vx1。

在非反buck-boost變壓晶片電路的vx1與vgate_is1之間加入一個或非門，可以瞬時檢測出當順利短路發生時的異常信號，通過邏輯處理單元測量這個信號的長度就可以測量出瞬時短路的時間長短。在根據此長短來細微修正控制器的控制信號就可以去除瞬時短路現象提升晶片輸出效率。

本發明的有益效果是，該具有瞬時糾正功能的高效率非反buck-boost變壓晶片中，通過由第三場效應管和第四場效應管組成的傳輸門結構，提高了晶片的工作效率；不僅如此，在vx1與vgate_is1之間加入一個或非門，提高了晶片的效率和穩定性。

附圖說明

圖1是本發明的具有瞬時糾正功能的高效率非反buck-boost變壓晶片的結構示意圖。

圖中：u1.第一運放，u2.第二運放，u3.第三運放，u4.第四運放，u5.第五運放，q1.第一場效應管，q2.第二場效應管，q3.第三場效應管，q4.第四場效應管，q5.第五場效應管，n1.第一或非門，n2.第二或非門，l1.電感。

具體實施方式

以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。

如圖1所示，一種具有瞬時糾正功能的高效率非反buck-boost變壓晶片，包括第一運放u1、第二運放u2、第三運放u3、第四運放u4、第五運放u5、第一場效應管q1、第二場效應管q2、第三場效應管q3、第四場效應管q4、第五場效應管q5、第一或非門n1、第二或非門n2和電感l1，所述第一運放u1的輸出端與第一場效應管q1的柵極連接，所述第一場效應管q1的漏極外接輸入電壓，所述第一場效應管q1的源極與第二場效應管q2的源極連接，所述第二場效應管q2的漏極接地，所述第二運放u2的輸出端與第二場效應管q2的柵極連接，所述第二場效應管q2的柵極與第一或非門n1的其中一個輸入端連接，所述第一或非門n1的另一個輸入端通過電感l1與第二或非門n2的其中一個輸入端連接，所述第二或非門n2的另一個輸入端與第五運放u5的輸出端連接，所述電感l1的一端與第一場效應管q1的源極連接，所述電感l1的另一個與第五場效應管q5的源極連接，所述第三運放u3的輸出端與第三場效應管q3的柵極連接，所述第三場效應管q3的源極和第四場效應管q4的漏極連接，所述第三場效應管q3的漏極與第四場效應管q4的源極連接，所述第四場效應管q4的柵極與第四運放u4的輸出端連接，所述第五運放u5的輸出端與第五場效應管q5的柵極連接。

具體的，所述第一運放u1的接地端、第二運放u2的接地端、第三運放u3的接地端、第四運放u4的接地端和第五運放u5的接地端均接地。

具體的，所述第一運放u1的電源端、第二運放u2的電源端、第三運放u3的電源端和第五運放u5的電源端均外接輸入電壓。

具體的，所述第四運放u4的電源端與第四場效應管q4的漏極連接。

具體的，所述第一場效應管q1和第四場效應管q4均為n溝道場效應管，所述第二場效應管q2、第三場效應管q3和第五場效應管q5均為p溝道場效應管。

其中，在非反buck-boost變壓晶片電路圖的hs2位置中，將原有的p溝道場效應管改變成了傳輸門結構，由第三場效應管q3和第四場效應管q4組成，這樣做的優勢在於：

1)可以使的hs2位置的導通電阻無論在輸出電壓高的時候還是低的時候都保持較低的電阻值，進而提升了輸出效率。

2)在輸入電壓和輸出電壓不同的狀態下，必須要增加複雜的柵級驅動電路來確保hs2處的電子管可以有效開啟，而應用了此結構，就可以不使用複雜的驅動電路從而提升了輸出效率。

事實上：第二運放u2的輸出端的電位為vgate_is1，第二場效應管q2的源極的電位為vx1。

在非反buck-boost變壓晶片電路的vx1與vgate_is1之間加入一個或非門，可以瞬時檢測出當順利短路發生時的異常信號，通過邏輯處理單元測量這個信號的長度就可以測量出瞬時短路的時間長短。在根據此長短來細微修正控制器的控制信號就可以去除瞬時短路現象提升晶片輸出效率。

與現有技術相比，該具有瞬時糾正功能的高效率非反buck-boost變壓晶片中，通過由第三場效應管q3和第四場效應管q4組成的傳輸門結構，提高了晶片的工作效率；不僅如此，在vx1與vgate_is1之間加入一個或非門，提高了晶片的效率和穩定性。

雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施例對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬於本發明要求保護的範圍。