[发明专利]应用于高压DC-DC转换器内部的稳压电源电路

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及稳压电源电路，可用于高压DC-DC转换器中。

背景技术

开关型集成DC-DC转换器由于具有很高的效率，使它在汽车电子产品中成为电源管理的首选方案。但是汽车电子的宽输入电压和宽负载范围的应用要求给转换器的设计带来了新的挑战。对一般的高压DC-DC转换器，都需要有高低两个电源，其中高输入电源为内部高压驱动及相关模块供电，而低压内部电源则为内部低压模块供电，这样就需要在芯片内部产生一个高压转低压的电源。

图1显示了脉冲宽度调制峰值电流模高压Buck DC-DC的系统框图，其中虚线框内为芯片内部结构，其它为外围电路。其中误差放大器EA、PWM比较器等模拟电路在芯片正常工作需要恒定的低压电源电压；低端驱动Low Side Driver等功率模块需要比较大的瞬态电流；逻辑Logic等数字模块会让电源电压有几百毫伏的抖动；在NMOS管MN₂开启时，低压电源要给自举电容C_BST进行充电，以保证NMOS管MN₁正常工作，由于该自举电容一般在nF级，充电电流会比较大，因此系统需要几组不同的内部电源电压VCCA、VCCD、VCCP、VCCB分别给模拟部分，数字部分，功率部分和自举电容供电，同时这几组电源电压需要做到良好隔离，以减少相互间的干扰。

传统高压电源管理芯片通常采用稳压二极管的反向击穿电压给基准及后级误差放大器提供电源。图2给出了传统高压电源管理芯片内部的稳压电源结构，高压输入电源V_IN通过电阻R1和稳压二级管D1连接到反馈电压V_FB；电阻R1与稳压二级管D1的公共端连接到NPN管Q1，NPN管Q1的发射极输出电压V_REG，并为基准及误差放大器A提供电源；误差放大器A的同相输入端和反相输入端分别连接基准电压和反馈电压V_FB；误差放大器A的输出端与调整管相连；调整管通过反馈电阻R2和R3连接到地，反馈电阻R2与反馈电阻R3的公共端电压为V_FB，并连接到误差放大器A，从而构成一个负反馈结构；调整管与反馈电阻R2的公共端作为内部稳压电路电路的输出，输出稳压电源V_O。传统的内部稳压电源结构只产生了一个内部电源，同时为芯片内部模拟部分，数字部分，功率部分和自举电容供电，因此不能对各内部电源间的干扰进行有效地隔离，并且在集成电路中由于受到工艺的限制，稳压二级管也不易集成。

发明内容

本发明的目的在于针对现有高压DC-DC转换器内部低压电路供电问题，提出了一种应用于高压DC-DC转换器内部的稳压电源电路，以产生四组相互隔离，互不干扰的芯片内部稳压电源，分别给模拟模块、数字模块、功率模块和自举电容供电，使得在芯片正常工作时各内部电源相互独立，互不干扰。

为实现上述目的，本发明包括用于产生零温度系数基准电压V_BG和偏置电压V_BIAS的带隙基准电路1，其特征在于：还包括软起动电路2，复合差分线性稳压器3和电源分组隔离电路4；

所述软起及偏置电路2，用于为内部稳压电源提供偏置电流I_BIAS和软起电压V_SOFT，并连接到复合差分线性稳压器3；

所述复合差分线性稳压器3，用于完成软起及偏置电路2输入的软起电压V_SOFT与带隙基准电路1输入的基准电压V_BG两者之间的切换，并输出电压信号VCC和偏置电流信号I_S2到电源分组隔离电路4；

所述电源分组隔离电路4，将复合差分线性稳压器3输入的电压信号VCC转换为四组相互隔离、互不干扰的内部电源VCCA、VCCD、VCCP和VCCB，分别为高压DC-DC转换器内部的模拟模块、数字模块、功率模块和自举电容供电。

上述稳压电源电路，其中软起及偏置电路2，包括5个源、漏极之间耐压值大于12V的高压PMOS管M9~M13，8个源、漏极之间耐压值小于5V的低压PMOS管M1~M8，3个源、漏极之间耐压值大于12V的高压NMOS管M14~M16，4个源、漏极之间耐压值小于5V的低压NMOS管M17~M20和电阻R1；

所述低压PMOS管M6~M8，其栅极分别与自身漏极相连构成二极管结构，并串联跨接于高压输入电源V_IN与高压NMOS管M14的漏极之间；

所述高压NMOS管M14，其栅极和源极共同连接到地；