一種DC-DC升壓型開(kāi)關(guān)電源的低壓?jiǎn)?dòng)方案
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3 輔助振蕩器的設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)中提出的輔助振蕩器電路也采用環(huán)形振蕩器結(jié)構(gòu)，它利用亞閾值導(dǎo)通的原理，使得起振電壓降至0．8 V，但是這個(gè)輔助振蕩器在0．8～1．9 V的VDD區(qū)間里頻率變化很大，會(huì)在電路啟動(dòng)階段造成很大的浪涌電流，造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
文獻(xiàn)中提出的輔助振蕩器克服了以上缺點(diǎn)，既保證了在0．8 V起振，又避免了振蕩頻率變化過(guò)大，但是，在輔助振蕩器關(guān)斷之后由于工藝偏差可能會(huì)在R，S端出現(xiàn)不確定狀態(tài)，導(dǎo)致功耗過(guò)大，并造成后續(xù)電路不能正常工作。本文在文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，增加M17管，M18管，所設(shè)計(jì)的輔助振蕩器如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/178328.htm
圖3中，M1～M12是低輸入電壓偏置電流電路，這個(gè)電路的主要功能是在低輸入電壓下產(chǎn)生一個(gè)恒定的納安級(jí)的偏置電流。這一不隨電源電壓變化的偏置電流將為圖3所示的輔助振蕩器提供偏置。M8～M13為啟動(dòng)電路，M3，M4都工作在亞閾值區(qū)，
式中：K=(W／L)M4／(W／L)M3，通過(guò)式(5)可以發(fā)現(xiàn)，偏置電流IM1，IM2與輸入電源無(wú)關(guān)。
恒流源II和I4對(duì)電容C1充放電，該振蕩器的核心模塊是兩個(gè)比較器，M21，M22組成COMP1，該比較器閾值較高，為M22管的導(dǎo)通閾值，記為VH=Vth。M22，M23，M24，M25，M26，R2組成COMP2，該比較器閾值較低，記為VL：
SE為輔助振蕩器切換信號(hào)，SEB為SE的反信號(hào)。當(dāng)VDD低于1．9 V時(shí)，SE為高電平，M17，M18都截止，不影響R，S觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)，輔助振蕩器工作，開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，S2閉合；當(dāng)VDD高于1．9 V時(shí)，SE為低電平，輔助振蕩器關(guān)斷，開(kāi)關(guān)S1閉合，S2斷開(kāi)，M17，M18都導(dǎo)通，R=1，S=0，AUXCLK被鎖定為高電平，既減小了功耗，也避免了輔助振蕩器關(guān)斷之后R，S端出現(xiàn)不確定狀態(tài)。
4 電路整體仿真結(jié)果與分析
整體電路在0．5μm CMOS工藝庫(kù)(VthN=0．72 V，VthP=-0．97 V)下仿真，仿真條件為VIN=0．8 V，仿真結(jié)果如圖4所示。
從圖4可以看出，電路啟動(dòng)后，首先輔助振蕩器V(auxclk)起振，VDD逐漸升高，升高至1.4 V時(shí)，主振蕩器V(mainclk)起振，但此時(shí)只有輔助振蕩信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)S2傳到功率管的柵極，當(dāng)VDD升高至1．9 V時(shí)，輔助振蕩器關(guān)掉，主振蕩器信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)S1傳到功率管的柵極，VDD繼續(xù)升高至設(shè)定的輸出電壓3．3 V以后，由反饋電路控制主振蕩器的開(kāi)啟與關(guān)斷，來(lái)維持這一輸出電壓。
5 結(jié)語(yǔ)
本文針對(duì)輸入電源電壓變化范圍較大，設(shè)計(jì)了兩種結(jié)構(gòu)不同的振蕩器，其在在不同電源電壓范圍內(nèi)工作的頻率較穩(wěn)定，并利用電壓檢測(cè)模塊進(jìn)行合理的切換，解決了低輸入電壓下電路無(wú)法啟動(dòng)的問(wèn)題，是一款適用于商業(yè)開(kāi)發(fā)的DC-DC升壓型開(kāi)關(guān)電源。
評(píng)論