一种单开关管的输出可调的自举电路的制作方法

1.本发明属于集成电路领域，具体涉及一种单开关管的输出可调的自举电路。


背景技术：

2.目前自举电路广泛应用于集成电路中，随着电源电压的不断下降，使电路内部信号的摆幅降低，而且较低的供电电压会导致电路中的一些子模块无法正常工作，这就要用到自举电路，将较低的电压提升到一个较高的电压。
3.传统自举电路的电路图如图1所示，通过控制三个开关的导通和关断，利用电容两端的电压不能突变的原理来实现自举，具体实现方法为：在充电阶段，开关s1和s3导通，s2关断，电容c1正极电压充电至vsw，负极电压为0v；在泵压阶段，开关s1和s3关断，s2导通，vsw接入电容c1的负极，因为电容两端电压不能突变，上负极的压差仍然是vsw，所以此时电容c1正极电压变为2vsw，即输出电压vbst为2vsw。
4.传统的自举电路是它只能实现电压倍增，输出电压比较固定。当固定的输出电压不能满足后级mos的栅极电压要求时，会存在不能驱动或者击穿后级mos管。固定的输出电压比mos管所需驱动电压低时，自举电路无法驱动后级mos管，当自举电路的输出电压比mos管耐压大时，很容易击穿mos管的栅极导致电路出现问题；且传统自举电路为了防止上下开关管s1和s2同时导通，还需要考虑死区时间，因为上下管同时导通时会导致电路漏电，因此需要设计死区电路。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种单开关管的输出可调的自举电路，包括：第一pmos管、第二pmos管、误差放大器、二极管、可变电阻、电阻、电容；
6.所述第一pmos管源极为电路输入供电电压，栅极接误差放大器的输出端，漏极接二极管的正极，所述二极管的负极接可变电阻一端；
7.所述误差放大器的负极接基准电压，误差放大器的正极接第二pmos管漏极和电阻一端，所述电阻另一端接地；
8.所述第二pmos管源极接可变电阻另一端，栅极接sw信号；
9.所述电容的负极接sw信号，电容正极和可变电阻连接作为电路输出端。
10.本发明的有益效果为：本发明解决了传统自举电路中自举电压不可调的问题，同时电路只需控制一个开关管，无需考虑死区时间，优化了电路结构。
附图说明
11.图1为本发明传统自举电路的电路图；
12.图2为本发明一种单开关管的输出可调的自举电路的电路图；
13.图3和图4为本发明的自举电路在可变电阻r1不同阻值下的效果仿真图。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
15.一种单开关管的输出可调的自举电路的电路图如附图2所示，该电路包括：第一pmos管m1、第二pmos管m2、误差放大器ea、二极管d1、可变电阻r1、电阻r2、电容c1；
16.所述第一pmos管m1源极为电路输入端vin，栅极接误差放大器ea的输出端，漏极接二极管d1的正极，所述二极管d1的负极接可变电阻r1一端；
17.所述误差放大器ea的负极接基准电压vref，误差放大器ea的正极接第二pmos管m2漏极和电阻r2一端，所述电阻r2另一端接地；
18.所述第二pmos管m2源极接可变电阻r1另一端，栅极接sw信号；
19.所述电容c1的负极接sw信号，电容c1正极和可变电阻r1连接作为电路输出端vbst。
20.一种单开关管的输出可调的自举电路的工作原理：
21.当sw为低电平时，第二pmos管m2管导通，此时整个环路作为一个ldo进行工作，通过可变电阻r1和电阻r2分压，此时电容c1的负极电压为0v，正极电压为vbst，输出电压v
bst
的大小为：
[0022][0023]
其中，v
bst
表示sw为低电平时电路的输出电压，v
ref
表示sw为低电平时误差放大器ea负极的基准电压；
[0024]
当sw变为高电平时，第二pmos管m2管关断，此时将vsw加载到电容负极，因为电容两端的电压不能突变，所以电容正极电压大小为vbst vsw，输出电压v
bst
'的大小为：
[0025][0026]
其中，v
bst
'表示sw为高电平时电路的输出电压，v
ref
'表示sw为高电平时误差放大器ea负极的基准电压，v
sw
表示电容c1负极的sw的电压；
[0027]
通过公式(2)可知，电路实现了自举功能，且通过可变电阻r1，还可以改变输出电压vbst'的大小，达到了调节自举电压的目的。其中，二极管d1的作用是防止输出电压过高而导致电流倒灌，且电路中只有一个开关管m2，无需考虑死区时间。
[0028]
图3和图4为该自举电路在可变电阻r1不同阻值下的效果仿真图。图3中的实线为自举输出电压，虚线为sw电压。在sw为高电平时(10v)，自自举电路输出电压为12.4v，sw为低电平(0v)时，自自举电路输出电压为2.4v。图4中的实线为自举输出电压，虚线为sw电压。在sw为高电平时(10v)，自举电路输出电压为17v，sw为低电平(0v)时，自举电路输出电压为7v。从仿真结果可以得到，在可变电阻r1为不同阻值时，自举电压的大小也会随之改变，实现了修调自举电压的目的。
[0029]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种单开关管的输出可调的自举电路，其特征在于，包括：第一pmos管、第二pmos管、误差放大器、二极管、可变电阻、电阻、电容；所述第一pmos管源极为电路输入供电电压，栅极接误差放大器的输出端，漏极接二极管的正极，所述二极管的负极接可变电阻一端；所述误差放大器的负极接基准电压，误差放大器的正极接第二pmos管漏极和电阻一端，所述电阻另一端接地；所述第二pmos管源极接可变电阻另一端，栅极接sw信号；所述电容的负极接sw信号，电容正极和可变电阻连接作为电路输出端。

技术总结
本发明属于集成电路领域，具体涉及一种单开关管的输出可调的自举电路，包括：第一PMOS管、第二PMOS管、误差放大器、二极管、可变电阻、电阻、电容；所述第一PMOS管源极为电路输入供电电压，栅极接误差放大器的输出端，漏极接二极管的正极，所述二极管的负极接可变电阻；所述误差放大器的负极接基准电压，误差放大器的正极接第二PMOS管漏极和电阻一端，所述电阻另一端接地；所述第二PMOS管源极接可变电阻，栅极接SW信号；所述电容的负极接SW信号，电容正极和可变电阻连接作为电路输出端。本发明解决了传统自举电路中自举电压不可调的问题，同时电路只需控制一个开关管，无需考虑死区时间，优化了电路结构。优化了电路结构。优化了电路结构。


技术研发人员：李鹏 刘承松 张青 李可 杨丰 廖鹏飞
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十四研究所
技术研发日：2022.06.29
技术公布日：2022/9/6