低輸入電壓DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器的啟動電路

摘要：針對DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器在低輸入電壓下無法正常工作的問題，提出了一種基于電容自舉原理的低輸入電壓的啟動電路。采用CSMC公司的0．5μm CMOS混合信號工藝庫進行電路設(shè)計與仿真，考慮到結(jié)構(gòu)復雜的振蕩器在較低電源電壓下不能理想工作，同時為減小電路功耗，電路采用兩種不同簡單結(jié)構(gòu)的環(huán)形振蕩器實現(xiàn)電容自舉，并利用反饋控制模塊進行合理的邏輯控制。仿真結(jié)果表明，O．8 V低輸入電壓時，通過升壓電路轉(zhuǎn)換，可將Vdd升高到2．4V；振蕩信號變化時，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電路，在0．8 V的低輸入電壓下工作，通過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)計要求。

1 啟動電路結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖1為啟動電路結(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)是啟動電路各個功能模塊。為減小電路功耗，該啟動電路采用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，利用該振蕩信號驅(qū)動自舉電路，逐步升高至功率管的柵電平，從而實現(xiàn)功率管的導通與截止。應用boost電路的升壓功能，使Vout逐漸增大。

啟動電路各個模塊的電源均由輸出電壓提供，即Vout是啟動電路的電源電壓。隨著Vout的升高，振蕩器0SC2啟動，通過反饋控制模塊與選通電路的共同作用，0SC2的振蕩信號得以取代0SCl信號控制功率管，使Vout進一步增大。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。
采用無錫上華(CSMC)公司0.5μm CMOS混合信號工藝庫進行電路設(shè)計與仿真。MOS管閾值電壓分別為VTHN=0．7 V，VTHP=-0．95 V。