低輸入電壓DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)電路

摘要：針對(duì)DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器在低輸入電壓下無(wú)法正常工作的問(wèn)題，提出了一種基于電容自舉原理的低輸入電壓的啟動(dòng)電路。采用CSMC公司的0．5μm CMOS混合信號(hào)工藝庫(kù)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與仿真，考慮到結(jié)構(gòu)復(fù)雜的振蕩器在較低電源電壓下不能理想工作，同時(shí)為減小電路功耗，電路采用兩種不同簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的環(huán)形振蕩器實(shí)現(xiàn)電容自舉，并利用反饋控制模塊進(jìn)行合理的邏輯控制。仿真結(jié)果表明，O．8 V低輸入電壓時(shí)，通過(guò)升壓電路轉(zhuǎn)換，可將Vdd升高到2．4V；振蕩信號(hào)變化時(shí)，輸出電壓變化微小，可以為DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器提供穩(wěn)定的電源電壓。
關(guān)鍵詞：低輸入電壓；DC-DC升壓轉(zhuǎn)換；啟動(dòng)電路

在遙控器、MP3播放器、手持式設(shè)備等電子產(chǎn)品中，通常使用單節(jié)AA電池或充電電池供電，電壓僅約0．8 V，無(wú)法保證DC-DC器件正常穩(wěn)定的工作。本文提出了一種基于電容自舉原理的低輸入電壓啟動(dòng)電路，在0．8 V的低輸入電壓下工作，通過(guò)DC-DC升壓轉(zhuǎn)換，將Vdd升高到2．4 V，并采用從Vdd供電的方式，為后續(xù)的DC-DC升壓電路的各個(gè)模塊提供穩(wěn)定的電源電壓，以保證自舉(Boost)器件滿足設(shè)計(jì)要求。

1 啟動(dòng)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖1為啟動(dòng)電路結(jié)構(gòu)框圖。其中，電感L、電容C、續(xù)流二極管VD以及功率MOS管構(gòu)成典型的DC-DC升壓電路，虛線框內(nèi)是啟動(dòng)電路各個(gè)功能模塊。為減小電路功耗，該啟動(dòng)電路采用2種不同結(jié)構(gòu)的振蕩器，其中振蕩器0SCl工作在低電源電壓下，利用該振蕩信號(hào)驅(qū)動(dòng)自舉電路，逐步升高至功率管的柵電平，從而實(shí)現(xiàn)功率管的導(dǎo)通與截止。應(yīng)用boost電路的升壓功能，使Vout逐漸增大。

啟動(dòng)電路各個(gè)模塊的電源均由輸出電壓提供，即Vout是啟動(dòng)電路的電源電壓。隨著Vout的升高，振蕩器0SC2啟動(dòng)，通過(guò)反饋控制模塊與選通電路的共同作用，0SC2的振蕩信號(hào)得以取代0SCl信號(hào)控制功率管，使Vout進(jìn)一步增大。最終輸出較穩(wěn)定的電壓，為DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器提供初始工作電壓。
采用無(wú)錫上華(CSMC)公司0.5μm CMOS混合信號(hào)工藝庫(kù)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與仿真。MOS管閾值電壓分別為VTHN=0．7 V，VTHP=-0．95 V。