[发明专利]一种控制器IC及其应用

说明书

本发明提供一种集成功率管M1且带升压功能的控制器IC，且控制器IC内部包括一升压启动与关断点选择模块，所属升压启动与关断点选择模块能实现当所述BOS端连接外部器件时控制器IC具有升压功能，当所述BOS端接地时控制器IC无升压功能，本发明使宽范围输入要求只通过一个控制器IC和升压拓扑外围只用电感和二极管来实现，简化外围电路，减小PCB布板面积和体积，降低成本，满足高密度小体积低成本电源系统的需求。

技术领域

本发明涉及一种控制器IC，特别涉及一种开关电源变换器的控制器IC。

背景技术

随着新能源技术的发展，开关电源中宽输入电压范围的直流-直流变换器得到了广泛关注。开关电源直流-直流变换器主要由主电路和控制器两部分构成。主电路用于电能转换，一般由开关装置和整流滤波电路等组成，电路结构有Buck、Boost、反激、全桥等等。控制器用于检测变换器电路的工作状态，并产生控制脉冲信号控制变换器中的开关装置，调节传递给负载的电量以稳定输出。

如图1所示，为宽范围输入应用电路简化图，主功率拓扑为公知技术，包括输入电压V_IN、输出电压V_OUT、电容C_VIN、C_VDD和C_OUT、采样模块、控制模块、振荡器模块、驱动模块、控制器、主功率变压器T、辅助绕组Ns2、主功率管M1和M2、采样电阻Rcs、二极管D₁、D₂、D_OUT器件组成。GT引脚是控制器的驱动输出，用于控制功率管M2的开启和关断；VDD引脚是控制器的电源输入引脚，用于控制器的供电。为了满足宽范围输入，在V_IN电压比较低的时候不能满足控制器的供电需求，需要将V_IN升压后给控制器的VDD引脚供电，图1所示的升压电路原理是通过采样模块、控制模块、振荡器以及驱动模块结合电感L₁、功率管M₁和二极管D₁构成的升压拓扑实现的。通过控制M1的开关，实现输出VDD电压的上升，当VDD电压达到控制器的启动点之后，通过采样VDD的电压控制振荡器不工作，使功率管M1关断，进而升压拓扑停止给VDD引脚供电。VDD引脚的掉电时间可通过旁路电容C_VDD的大小来设计，当输出电压VOUT建立后，可通过辅助绕组Ns2给VDD引脚供电。图1所示的控制器的其它引脚连接关系和功能与本发明无关，图1并未示出。

可见，图1所示的现有技术中，外围模块复杂、元器件多，PCB布板困难，体积大，采购成本和生产成本都很高，不利于高功率密度小体积模块电源的设计。

如图2所示，也是现有技术实现宽范围输入的一种应用电路简化图，与图1相比，它把采样模块、控制模块、振荡器模块和驱动模块集成在控制器1里面，使升压功能通过控制器1和外围功率管M1、电感L1和二极管D1构成的升压拓扑来实现，减少了外围器件，使PCB布局相对简单。但整个电源系统需要用到两个控制器IC和两个功率管，使PCB布板体积增加，而且采购成本和生产成本也较高。

可见，在图1和图2所示的现有技术中，为了满足宽范围输入的要求，外围元器件多，PCB布板困难，体积大，采购成本和生产成本都很高，不满足高密度小体积低成本电源系统的需求。

发明内容

有鉴如此，本发明要解决的技术问题是提供一种控制器IC，集成功率管M1且带升压功能，使宽范围输入要求只通过一个控制器，并且升压拓扑外围只用电感和二极管来实现，简化外围电路，减小PCB布板面积和体积，降低成本，满足高密度小体积低成本电源系统的需求。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：