一种电源转换电路

摘要

本发明公开了一种电源转换电路，包括：降压模块，所述降压模块用于将输入电压降低至预设低电压值；升压模块，所述升压模块用于将输入电压或所述预设低电压值升高至目标电压；电压钳位模块，所述电压钳位模块用于将所述目标电压保持在预设电压范围内；滤波模块，所述滤波模块用于过滤掉所述目标电压中的纹波；至少一个输出模块，所述输出模块用于向负载供电。电源转换电路，相比较现有技术中的LDO电路，实现了多路输出电源的目的，当每增加一路输出电源，只需要增加一个场效应管，电路结构简单，易于扩展，适用于需要多路电源的模拟集成电路。

权利要求

1.一种电源转换电路，其特征在于，所述电源转换电路包括：降压模块，所述降压模块用于将输入电压降低至预设低电压值；

升压模块，所述升压模块用于将输入电压或所述预设低电压值升高至目标电压；

电压钳位模块，所述电压钳位模块用于将所述目标电压保持在预设电压范围内；

滤波模块，所述滤波模块用于过滤掉所述目标电压中的纹波；

至少一个输出模块，所述输出模块为场效应管；

其中，所述场效应管的栅极与所述滤波模块的输出端连接，用于接收所述滤波模块处理后的目标电压，漏极与电压输入端连接，源极与负载连接；

所述滤波模块处理后的目标电压为所述场效应管的栅极驱动电压，用于控制所述场效应管的导通状态，进而向所述负载供电。

2.根据权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，所述降压模块包括：第一电阻以及第一二极管；

其中，所述第一电阻的一端与电压输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极接地连接。

3.根据权利要求2所述的电源转换电路，其特征在于，所述第一二极管为稳压二极管。

4.根据权利要求2所述的电源转换电路，其特征在于，所述升压模块包括：电荷泵、振荡器以及第二二极管；

其中，所述电荷泵的第一端以及所述第二二极管的正极分别与所述第一电阻的另一端连接，所述电荷泵的第二端与所述第二二极管的负极连接，所述电荷泵的第三端与所述振荡器的一端连接，所述振荡器的另一端与其中一个所述输出模块连接。

5.根据权利要求4所述的电源转换电路，其特征在于，所述电压钳位模块包括：第三二极管以及第一场效应管；

其中，所述第三二极管的负极与所述电荷泵的第二端连接，所述第三二极管的正极与所述第一场效应管的源极连接，所述第一场效应管的栅极与所述第一场效应管的源极连接，所述第一场效应管的漏极接地连接。

6.根据权利要求5所述的电源转换电路，其特征在于，所述第三二极管为稳压二极管。

7.根据权利要求4所述的电源转换电路，其特征在于，所述电压钳位模块包括：一个稳压二极管以及多个串联的二极管；

其中，所述稳压二极管的正极与所述多个串联的二极管的正极的一端连接，所述稳压二极管的负极与所述电荷泵的第二端连接，所述多个串联的二极管的负极接地连接。

8.根据权利要求5或7所述的电源转换电路，其特征在于，所述滤波模块包括：第二电阻以及电容；

其中，所述第二电阻的一端与所述电荷泵的第二端连接，所述第二电阻的另一端与所述电容的一端连接，所述电容的另一端接地连接。

说明书

一种电源转换电路

技术领域

[0001] 本发明涉及集成电路的电源转换电路技术领域，更具体地说，尤其涉及一种电源转换电路。

背景技术

[0002] 随着科学技术的不断发展，各种各样的电子设备已广泛应用于人们的日常生活以及工作中，为人们的生活以及工作带来了极大的便利。

[0003] 基于模拟集成电路，当输入电压范围较大时，一般需要一个电源转换模块，将宽范围的输入电压转换为较低的恒定电压给内部电路供电。

[0004] 传统的电源转换方法是在芯片内部集成一个LDO(Low Dropout Regulator，低压线性稳压器)，LDO使用在线性区域内运行的晶体管，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。

[0005] LDO具有输出电压精度高的有点，但是需要在带隙基准提供参考电压，还涉及到复杂的反馈环路补偿，设计复杂度很高，且会占用较大的芯片面积。基于一些模拟集成电路，电源电压的精度要求并不是很高，只要求电源电压在安全范围内，不会烧坏内部电路即可，且供电能力要求也不是很高，通常在mA级以下，该情况下，继续采用LDO会造成成本不必要的增加。

[0006] 目前，并没有一种简单可靠的可以产生多路输出电源的技术，例如LDO只能产生一路输出电源，如果要输出两路电源，则需要制作两个LDO，更大程度的占用了芯片面积。

发明内容

[0007] 为解决上述问题，本发明提供了一种电源转换电路，该电源转换电路用于产生多路输出电源，解决了现有技术中存在的问题。

[0008] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0009] 一种电源转换电路，所述电源转换电路包括：

[0010] 降压模块，所述降压模块用于将输入电压降低至预设低电压值；

[0011] 升压模块，所述升压模块用于将输入电压或所述预设低电压值升高至目标电压；

[0012] 电压钳位模块，所述电压钳位模块用于将所述目标电压保持在预设电压范围内；

[0013] 滤波模块，所述滤波模块用于过滤掉所述目标电压中的纹波；

[0014] 至少一个输出模块，所述输出模块用于向负载供电。

[0015] 优选的，在上述电源转换电路中，所述降压模块包括：第一电阻以及第一二极管；

[0016] 其中，所述第一电阻的一端与电压输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极接地连接。

[0017] 优选的，在上述电源转换电路中，所述第一二极管为稳压二极管。

[0018] 优选的，在上述电源转换电路中，所述升压模块包括：电荷泵、振荡器以及第二二极管；

[0019] 其中，所述电荷泵的第一端以及所述第二二极管的正极分别与所述第一电阻的另一端连接，所述电荷泵的第二端与所述第二二极管的负极连接，所述电荷泵的第三端与所述振荡器的一端连接，所述振荡器的另一端与其中一个所述输出模块连接。

[0020] 优选的，在上述电源转换电路中，所述电压钳位模块包括：第三二极管以及第一场效应管；

[0021] 其中，所述第三二极管的负极与所述电荷泵的第二端连接，所述第三二极管的正极与所述第一场效应管的源极连接，所述第一场效应管的栅极与所述第一场效应管的源极连接，所述第一场效应管的漏极接地连接。

[0022] 优选的，在上述电源转换电路中，所述第三二极管为稳压二极管。

[0023] 优选的，在上述电源转换电路中，所述电压钳位模块包括：一个稳压二极管以及多个串联的二极管；

[0024] 其中，所述稳压二极管的正极与所述多个串联的二极管的正极的一端连接，所述稳压二极管的负极与所述电荷泵的第二端连接，所述多个串联的二极管的负极接地连接。

[0025] 优选的，在上述电源转换电路中，所述滤波模块包括：第二电阻以及电容；

[0026] 其中，所述第二电阻的一端与所述电荷泵的第二端连接，所述第二电阻的另一端与所述电容的一端连接，所述电容的另一端接地连接。

[0027] 优选的，在上述电源转换电路中，所述输出模块包括：场效应管；

[0028] 其中，所述场效应管的栅极与所述第二电阻的另一端连接，所述场效应管的源极与所述电压输入端连接，所述场效应管的漏极与负载连接。

[0029] 通过上述描述可知，本发明提供的一种电源转换电路包括：降压模块，所述降压模块用于将输入电压降低至预设低电压值；升压模块，所述升压模块用于将输入电压或所述预设低电压值升高至目标电压；电压钳位模块，所述电压钳位模块用于将所述目标电压保持在预设电压范围内；滤波模块，所述滤波模块用于过滤掉所述目标电压中的纹波；至少一个输出模块，所述输出模块用于向负载供电。

[0030] 该电源转换电路产生了多路输出电源，易于扩展，且电路简单。

附图说明

[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

[0032] 图1为本发明实施例提供的一种电源转换电路的结构示意图；

[0033] 图2为本发明实施例提供的另一种电源转换电路的结构示意图；

[0034] 图3为本发明实施例提供的又一种电源转换电路的结构示意图。

具体实施方式

[0035] 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。

[0036] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0037] 参考图1，图1为本发明实施例提供的一种电源转换电路的结构示意图。

[0038] 所述电源转换电路包括：

[0039] 降压模块11，所述降压模块11用于将输入电压Vin降低至预设低电压值；升压模块12，所述升压模块12用于将输入电压Vin或所述预设低电压值升高至目标电压；电压钳位模块13，所述电压钳位模块13用于将所述目标电压保持在预设电压范围内；滤波模块14，所述滤波模块14用于过滤掉所述目标电压中的纹波；至少一个输出模块15，所述输出模块15用于向负载供电。

[0040] 该电源转换电路相比较现有技术中的LDO集成电路，实现了产生多路输出电源的功能，且电路简单，容易扩展，适用于需要多路电源的模拟集成电路。

[0041] 参考图2，图2为本发明实施例提供的另一种电源转换电路的结构示意图。

[0042] 进一步的，如图2所示，所述降压模块11包括：第一电阻R1以及第一二极管D1。

[0043] 其中，所述第一电阻R1的一端与电压输入端连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第一二极管D1的负极连接，所述第一二极管D1的正极接地连接。

[0044] 具体的，所述降压模块11用于将输入电压Vin降低至一个预设的固定低压值，需要说明的是，该降压模块11在输入电压Vin太高时才起作用，例如当Vin＜8.8V时，该降压电路11的输出与输入电压Vin是相等的。

[0045] 可选的，所述第一二极管D1为稳压二极管。

[0046] 进一步的，如图2所示，所述升压模块12包括：电荷泵、振荡器以及第二二极管D2。

[0047] 其中，所述电荷泵的第一端以及所述第二二极管D2的正极分别与所述第一电阻R1的另一端连接，所述电荷泵的第二端与所述第二二极管D2的负极连接，所述电荷泵的第三端与所述振荡器的一端连接，所述振荡器的另一端与其中一个所述输出模块15连接。

[0048] 具体的，所述升压模块12用于将输入电压Vin或所述预设低电压值升高至目标电压，以避免电源转换电路中因场效应管的阈值电压而造成电压损失的问题。

[0049] 进一步的，如图2所示，所述电压钳位模块13包括：第三二极管D3以及第一场效应管Mcl。

[0050] 其中，所述第三二极管D3的负极与所述电荷泵的第二端连接，所述第三二极管D3的正极与所述第一场效应管Mcl的源极连接，所述第一场效应管Mcl的栅极与所述第一场效应管Mcl的源极连接，所述第一场效应管Mcl的漏极接地连接。

[0051] 具体的，由于该电源转换电路大多数用于低压电路供电，因此通过设置该电压钳位模块13将电压维持在一个安全范围内，防止击穿低压电路。

[0052] 可选的，所述第三二极管D3为稳压二极管。需要说明的是，该第一场效应管Mcl为N型场效应管。

[0053] 或，如图3所示，所述电压钳位模块13包括：一个稳压二极管以及多个串联的二极管。

[0054] 其中，所述稳压二极管的正极与所述多个串联的二极管的正极的一端连接，所述稳压二极管的负极与所述电荷泵的第二端连接，所述多个串联的二极管的负极接地连接。

[0055] 具体的，串联的二极管的个数可以控制被钳位电压的大小。

[0056] 进一步的，如图2所示，所述滤波模块14包括：第二电阻R2以及电容C。

[0057] 其中，所述第二电阻R2的一端与所述电荷泵的第二端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述电容C的一端连接，所述电容C的另一端接地连接。

[0058] 具体的，该滤波电路14将升压模块12输出的电压Vcp的纹波过滤，使其电压更稳定，同时通过设置电容C，当电源电压跳变或抖动时，使输出模块15的输出电压更加稳定。

[0059] 进一步的，如图2所示，所述输出模块15包括：场效应管。

[0060] 其中，所述场效应管的栅极与所述第二电阻R2的另一端连接，所述场效应管的源极与所述电压输入端连接，所述场效应管的漏极与负载连接。

[0061] 具体的，如图2所示，该电源转换电路包括多个输出模块，即多个场效应管M1、M2…..Mn，其中n为正整数，分别输出电压VDD1、VDD2…..VDDn，其中n为正整数，该电源转换电路每增加一路输出电源，只需要增加一个场效应管，电路结构简单，易于扩展，适用于需要多路电源的模拟集成电路。

[0062] 需要说明的是，该场效应管为N型场效应管。

[0063] 在本发明实施例中，该电源转换模块的具体原理如下：

[0064] 该电源转换模块的多路输出电压由多个输出模块中场效应管M1、M2…..Mn提供，将输入电压Vin转换为低压输出，分别输出电压VDD1、VDD2…..VDDn，其余所述降压模块11、所述升压模块12、所述电压钳位模块13以及所述滤波模块14用于控制输出模块15中场效应管的栅极电压Gate。

[0065] 所述降压模块11用于将输入电压Vin降低至一个预设的固定低压值，需要说明的是，该降压模块在输入电压Vin太高时才起作用，例如当Vin＜8.8V时，该降压电路的输出与输入电压Vin是相等的。

[0066] 所述升压模块12用于在输入电压Vin较低时或经过所述降压模块11降压后的预设低电压值后，输出一个高于输入电压Vin的栅极电压Gate，即目标电压Vcp，否则栅极电压Gate只能小于等于输入电压Vin，这样输出模块15的输出电压VDD1、VDD2…..VDDn必然比输入电压Vin至少低Vth(即输出模块15中场效应管的阈值电压，大约0.8V)。

[0067] 由于输出模块15的输出电压VDD1、VDD2…..VDDn所能达到的最高电压为Vcp-Vgs，Vgs为输出模块中场效应管的源漏电压，因为输出电压VDD1、VDD2…..VDDn大多数给低压部分电路供电，因此输出电压VDD1、VDD2…..VDDn不能过高，用于保护低压部分电路不被击穿烧毁，也就意味着Vcp不能过高，因此通过设置电压钳位模块13将目标电压Vcp保持在一个安全的预设电压范围内。

[0068] 该滤波模块13目标电压Vcp的纹波过滤，使栅极电压Gate更稳定，同时通过设置电容C，当电源电压跳变或抖动时，使输出模块15的输出电压更加稳定。

[0069] 由此可知，本发明提供的一种电源转换电路，相比较现有技术中的LDO电路，实现了多路输出电源的目的，当每增加一路输出电源，只需要增加一个场效应管，电路结构简单，易于扩展，适用于需要多路电源的模拟集成电路。

[0070] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。