一种降压型直流对直流转换器的制作方法

1.本发明涉及直流转转器领域，尤其涉及一种降压型直流对直流转换器。

背景技术：

2.在降压型直流对直流变换器(即buck converter)电路中，往往需要输入很高的电压，比如输入电池电压3.7v～4.2v甚至更高到5v，而在较先进cmos工艺比如28nm、22nm等或者更先进cmos工艺下，并没有bcd器件，因而其mos器件的栅源电压无法耐压到3.7v以上，否则就会被击穿而损坏。
3.常见通用型buck converter电路结构，其中onchip部分即方框内的电路为芯片内电路，offchip部分为芯片外电路(主要是由于该部分电路中的电感和电容值太大，无法在芯片内集成)。芯片内的vddh为输入电压(通常电压在3.6v以下)，内部pwm/pfm控制器，栅驱动电路，大功率mos管mp1，mn1均工作在此电压下。但如果输入电压是锂电池电压(3.7v～4.2v，甚至5v)，则这些电路中的mos管的栅源电压很大部分是工作在此高压下的，这样就会导致这一部分mos管被击穿而损坏，这在电路设计之初就应该要避免的。

技术实现要素：

4.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种降压型直流对直流转换器。
5.根据本发明的一个方面，提供了一种降压型直流对直流转换器，所述转换器包括：芯片内电路和芯片外电路；
6.所述芯片内电路包括电压调整器、参考电路、控制器、自适应功率管驱动器、p型场效应晶体管和n型场效应晶体管；
7.所述电压调整器的高电压输入端与所述参考电路的电压输入端连接，电压调整器的电压输出端分别与所述控制器和所述自适应功率管驱动器连接，所述控制器与所述自适应功率管驱动器连接，所述自适应功率管驱动器分别与所述p型场效应晶体管和所述n型场效应晶体管的栅极连接；
8.所述芯片外电路与所述芯片内电路连接。
9.可选的，所述芯片外电路包括：
10.输出滤波电感l和输出滤波电容cout，以及第三分压电阻r3和第四分压电阻r4；
11.经过所述第三分压电阻r3和所述第四分压电阻r4对buck converter电路的输出进行分压取样fb，反馈给芯片内fb端。
12.可选的，所述电压调整器具体包括：两个电压输入/输出端，分别是高电压输入端和低电压输出端。
13.本发明提供的一种降压型直流对直流转换器，所述转换器包括：芯片内电路和芯片外电路；所述芯片内电路包括电压调整器、参考电路、控制器、自适应功率管驱动器、p型场效应晶体管和n型场效应晶体管；所述电压调整器的高电压输入端与所述参考电路的电
压输入端连接，电压调整器的电压输出端分别与所述控制器和所述自适应功率管驱动器连接，所述控制器与所述自适应功率管驱动器连接，所述自适应功率管驱动器分别与所述p型场效应晶体管和所述n型场效应晶体管的栅极连接；所述芯片外电路与所述芯片内电路连接。能够将输入电压提升到锂电池电压3.7v～4.2v，甚至5v。
14.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
16.图1为本发明实施例提供的一种降压型直流对直流转换器的电路示意图；
17.图2为本发明实施例提供的驱动功率mos管的电平转换实际电路；
18.图3为本发明实施例提供的功率管驱动浮动低电平实现电路。
具体实施方式
19.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
20.本发明的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。
21.下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
22.如图1所示，将buck converter电路中的pwm/pfm控制器部分工作在低压使其不被击穿，这里的低压由电压调整器即ldo来实现(图1中虚线框内电路)，也就是让输入高压经过ldo转换成低压供控制器使用。同时，让功率pmos(mp1)的栅压工作在vddh与vddh-vddl之间，即功率pmos的栅控制电压高电平与输入电压一样，而低电平却为vddh-vddl，这样保证其栅源电压固定为vddl。同时功率nmos(mn1)的栅控制电压工作在vddl与地之间，即功率nmos的栅控制电压高电平为vddl，而低电平为地。这部分的具体实现电路如图2中的自适应功率管驱动器。
23.图1中黑实线框内为芯片内电路，而片外电路包括输出滤波电感l和输出滤波电容cout，以及分压电阻r3和r4。经过r3和r4对buck converter电路的输出进行分压取样fb，然后反馈回芯片内fb端，此fb端接芯片内的pwm/pfm控制器的负输入端，而pwm/pfm控制器的正输入端则接参考电路产生的参考电压vref。pwm/pfm控制器工作在管子的正常工作电压范围内，而此电压由电压调整器模块从高压vddh产生得到vddl。pwm/pfm控制器的输出是pwm(脉冲宽度调制)波形，其高电平是vddl，低电平是地。此pwm波形送入到自适应功率管驱动器中，将此波形根据高压vddh进行调整成适合功率管mp1和mn1的栅压范围的波形pd和
nd，以此驱动功率管mp1和mn1。功率管mp1和mn1的漏端输出接片外的输出滤波电感l和输出滤波电容cout，从而完成高压vddh到低压vo的转换。
24.图2和图3所示，为采用本专利技术的功率管驱动电路，在图2中，i1和i2是反相器，其工作电压为vddl，来自于图1中的vddl，即输入级ldo的输出，假设vddl＝2.5v。
25.图3中电路实现图2中的vddh-2.5电压。在图3中，i2为低功耗运算放大器，工作电压为高压vddh，i3为classab型ldo。在图2右下角为该电路的输入，输出电压电平示意图。
26.有益效果：能够将输入电压提升到锂电池电压3.7v～4.2v，甚至5v；能够处理更宽的输入电压，比如从2.7v～5v，如果输入ldo的输出vddl电压低至2.3v，则输入电压更能够低至2.5v。
27.以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种降压型直流对直流转换器，其特征在于，所述转换器包括：芯片内电路和芯片外电路；所述芯片内电路包括电压调整器、参考电路、控制器、自适应功率管驱动器、p型场效应晶体管和n型场效应晶体管；所述电压调整器的高电压输入端与所述参考电路的电压输入端连接，电压调整器的电压输出端分别与所述控制器和所述自适应功率管驱动器连接，所述控制器与所述自适应功率管驱动器连接，所述自适应功率管驱动器分别与所述p型场效应晶体管和所述n型场效应晶体管的栅极连接；所述芯片外电路与所述芯片内电路连接。2.根据权利要求1所述的一种降压型直流对直流转换器，其特征在于，所述芯片外电路包括：输出滤波电感l和输出滤波电容cout，以及第三分压电阻r3和第四分压电阻r4；经过所述第三分压电阻r3和所述第四分压电阻r4对buck converter电路的输出进行分压取样fb，反馈给芯片内fb端。3.根据权利要求1所述的一种降压型直流对直流转换器，其特征在于，所述电压调整器具体包括：两个电压输入/输出端，分别是高电压输入端和低电压输出端。

技术总结

本发明提供的一种降压型直流对直流转换器，所述转换器包括：芯片内电路和芯片外电路；所述芯片内电路包括电压调整器、参考电路、控制器、自适应功率管驱动器、P型场效应晶体管和N型场效应晶体管；所述电压调整器的高电压输入端与所述参考电路的电压输入端连接，电压调整器的电压输出端分别与所述控制器和所述自适应功率管驱动器连接，所述控制器与所述自适应功率管驱动器连接，所述自适应功率管驱动器分别与所述P型场效应晶体管和所述N型场效应晶体管的栅极连接；所述芯片外电路与所述芯片内电路连接。能够将输入电压提升到锂电池电压3.7V～4.2V甚至5V。3.7V～4.2V甚至5V。3.7V～4.2V甚至5V。