专利名称：一种升压电路及led驱动器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于集成电路领域.，尤其涉及一种升压电路及LED驱动器。
背景技术：
现有技术提供的升压电路如图1所示，输入电压ViN经过电感L后分成两 路， 一路流向功率管1的漏极D,另一路经过二极管Dl后输出电压Vout，功 率管1的栅极G连接信号驱动单元201;由于用于驱动功率管1的电压为输入 电压ViN，当输入电压Vin的大小与功率管1的阔值电压Vra大小接近时，功率 管1导通时的导通电阻R。n的阻值会变大，这样会增加功率管的功率损耗，降 低升压效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种升压电路，旨在解决现有的升压电路中当 输入电压与功率管的阈值电压接近时，功率管的导通电阻变大导致功率损耗大、 升压效率低的问题。
本实用新型是这样实现的， 一种升压电路，包括电感、功率管、二极管， 所述电感的一端连接输入电压，所述电感的另一端连接至所述功率管的漏极， 所述电感的另 一端还与所述二极管的阳极连接，所述二极管的阴极输出电压； 所述升压电路还包括
电荷泵电路，所述电荷泵电路的输入端与所述输入电压连接，所述电荷泵 电路的输出端连接至所述功率管的栅极，所述功率管的源才及接地。
在本实用新型实施例中，电荷泵电路包括升压模块，所述升压模块进一步
包括信号驱动单元、第一控制开关、第二控制开关以及储释能元件； 所述第 一控制开关的固定端通过所述储释能元件与所述第二控制开关的固 定端连接；
所述第 一控制开关的第 一触点接地，所述第 一控制开关的第二触点与所述
信号驱动单元的输出端连接；
所述第二控制开关的第一触点与所述输入电压连接，所述第二控制开关的 第二触点连接至所述功率管的栅极；
所述信号驱动单元的输入端与所述输入电压连接，所述信号驱动单元的接 地端接地，所述信号驱动单元的控制端连接控制信号，在所述控制信号的控制 下由所述信号驱动单元的输出端输出电压信号。
作为本实用新型的一个实施例，所述升压才莫块还包^fe:
开关，所述开关的一端连接至所述功率管的栅极，所述开关的另一端接地。
作为本实用新型的一个实施例，所述第 一控制开关以及所述第二控制开关 为单刀双掷开关。
作为本实用新型的另一个实施例，所述储释能元件为电容。
作为本实用新型的另 一个实施例，所述信号驱动单元进一步包括 第一MOS管以及第二MOS管；
所述第一 MOS管的栅极与所述第二 MOS管的栅极连接并作为所述信号驱 动单元的控制端连接控制信号，所述第一MOS管的源极作为所述信号驱动单 元的输入端连接输入电压，所述第一 MOS管的漏极与所述第二 MOS管的漏 极连接并作为所述信号驱动单元的输出端，所述第二MOS管的源极作为所述 信号驱动单元的接地端接地。
作为本实用新型的一个实施例，所述升压电路还包括滤波电容，所述滤
波电容的一端连接至所述二极管的阴极，另一端接地。还包括负载电阻，所述 负载电阻的一端连接至所述二极管的阴极，另一端接地。
本实用新型的另一目的在于提供一种采用上述升压电路的LED驱动器。的电压进行升压，从而减小了功率管的整体功率损耗，提高了升压效率。
图l是现有技术提供的升压电路的电路图2是本实用新型实施例提供的升压电路的电路图3是本实用新型第一实施例提供的升压电路的电路图4是本实用新型实施例提供的升压电路中信号驱动单元的电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图 及实施例，对本实用新型进4亍进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例提供的升压电路通过电荷泵电路对功率管的栅源极之间 的电压进行升压，从而减小了功率管的导通电阻的损耗，提高了升压效率。
本实用新型实施例提供的升压电路主要应用于LED驱动器中，其电路如图 2所示，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下。
升压电^各包括电感L、功率管1、 二才及管Dl以及电荷泵电路2，电感L 的一端连接输入电压Vin,电感L的另一端连接至功率管1的漏极D,电感L 的另一端还与二极管Dl的阳极连接，二极管Dl的阴极输出电压VouT,电荷泵 电路2的输入端与输入电压ViN连接，电荷泵电路2的输出端连接至功率管1 的栅极G,功率管1的源极S接地。
在本实用新型实施例中，电荷泵电路2包括升压模块20，其中升压模块20 的电路如图3所示，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分， 详述如下
升压模块20进一步包括信号驱动单元201、第一控制开关S3、第二控制开关S4以及储释能元件202;第一控制开关S3的固定端B2通过储释能元件 202与第二控制开关S4的固定端A2连接；第一控制开关S3的第一触点B0接 地，第一控制开关S3的第二触点Bl与信号驱动单元201的输出端C3连接； 第二控制开关S4的第一触点A0与输入电压ViN连接，第二控制开关S4的第二 触点Al连接至功率管1的栅极G;信号驱动单元201的输入端C2与输入电压 ViN连接，信号驱动单元201的接地端C4接地，信号驱动单元201的控制端C1 连接控制信号，在控制信号的控制下由信号驱动单元201的输出端C3输出电 压信号。
作为本实用新型的一个实施例，升压模块20还包括开关S5，开关S5的 一端连接至功率管1的栅极G,开关S5的另一端接地。
在本实用新型实施例中，第一控制开关S3以及第二控制开关S4可以为单 刀双掷开关；储释能元件202可以为电容C0。
在本实用新型实施例中，信号驱动单元201的电路如图4所示，为了便于 说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下。
信号驱动单元201包括第一MOS管2011以及第二 MOS管2012;其中， 第一 MOS管2011的栅极G与第二 MOS管2012的栅极连接并作为信号驱动单 元201的控制端Cl连接控制信号，第一 MOS管2011的源极S作为信号驱动 单元201的输入端C2连接输入电压Vin，第一 MOS管2011的漏极D与第二 MOS管2012的漏极D连接并作为信号驱动单元201的输出端C3，第二 MOS 管2012的源极S作为信号驱动单元201的接地端C4接地。作为本实用新型的 一个实施例，第一MOS管2011为PMOS管，而第二MOS管2012为NMOS 管。
在本实用新型实施例中，升压电路还包括滤波电容Com,滤波电容Cour 的一端连接至二极管Dl的阴极，另一端接地。进一步还包括负载电阻Ru)ad，
负载电阻rload的一端连接至二极管Dl的阴极，另一端4矣地。
为了更进一步的说明本实用新型，现结合图1和图3举例说明如下
7当采用图l所示的电路时，在一个周期内，导通电阻R。n损耗的功率Wr'
on
为
尺on ^
ow 乂
"5
7b
因为:
'PBWf K on Tow
3
一个周期内，升压电路输出端的输出功率W0UT=VOUTIOUTT，其中，T为周
期；那么导通电阻ron损库毛的功率WrON与IIT出功率wout之比为
尺on
/
2 P PE4IC n on
/
OUT
ourfoc/rJ
PEA/C.:' 、■ on
而
2 [3],其中t!为升压电路的升压效率；
将公式[2]和[3]代入公式[1]中得出导通电阻R。n损耗的功率Wron与揄出 功率Wour之比为
W柳=4^cw WQW
OUT
3一K
2 、/2
其中，R。n即为功率管1导通时的导通电阻。
当采用本实用新型提供的如图3所示的电路时，利用电荷泵电路2中的升压模块20将输入电压ViN增加一倍后驱动功率管1:当第一控制开关S3的固定 端B2与其第一触点BO接通且第二控制开关S4的固定端A2与其第一触点AO 接通时，输入电压ViN给电容CO充电，充电后电容CO两端的电压等于输入电
压VlN;由于功率管1的栅源极之间存在一个电容CGS,且电容CO远远大于Ccs,
当第一控制开关S3的固定端B2与其第二触点Bl接通且第二控制开关S4的固 定端A2与其第二触点Al接通时，此时，功率管1的栅源极电压Vgs等于信号
在一个周期内，电容Qjs充电一次在其上损库毛的功率Wccjs为 ic /2
z ;而在一个周期内，升压电路输出端输出功率WouT为
1 ^
附匕 W。w Kx/rW7"2Hw [5]
其中，f为工作频率；假设系统工作频率为200KHZ; 综合上述可知，功率管l的功率损耗百分比为
Woyr Woyr WOUT
现以具体的实例进行说明假设某功率管1为NTD3055型MOS管，其当栅 源极电压为5 V时的导通电阻为
尺on ，s纖柳- f04mO VW- f.6V, C6S= 7O0/ F 利用MOS管的长沟才莫型， 估计当栅源极电压VGs-3v时的导通电阻R。n为当输入电压V^3V时，由公式[4]可知，导通电阻R。N的功率损耗百分比为
W賴(vss纖3vo — 4 x 253mQ x 20m>A x (60V — 3V)二 肪 Wot/r 一 3x0.82x32V2 , 一 0
当通过本实用新型提供的电荷泵电路将NTD3055型MOS管的栅源极之间
的电压增加一倍后，栅源极电压Vcjs因电荷泵升至6V,由公式[7]可得出功率管
的导通电阻R。N为80mQ;由公式[4]可知，导通电阻R。N的功率损耗百分比为
W 6y) = 4 xx 20/7 yA x - 3VQ 二 ^ ，f % Wow — 3x0.82x32V2 ， — ' °
而NTD3055型MOS管的栅源极之间的电容为Cgs = 700PF; 通过公式[5]可以算出当输入电压ViN-3V，栅源极电压VGs二3v时，电容C。s
的功率损耗百分比为
Wcs草gs,3w — 700pFx32V2x200/cHz = Q Q5% "~W證 一 2x60Vx20/nA ， '
的电压增加一倍后，即输入电压ViN-3V,而栅源极电压VG^6v时，电容Ccjs的功 率损耗百分比为
_ 7Q0pF x 62/2 x 200/cWz =021% Woot— 2x60Vx20mA ， '
由公式[6]可知，现有技术中功率管l的总损耗为6.68%+0.05%=6.73%;而 采用本实用新型提供的升压电路后，功率管l的总损耗为2.11%+0.21%=2.32%; 因此，采用本实用新型实施例提供的电荷泵电路对功率管1的栅源极之间的电压 进行升压后，功率损耗百分比相对于现有技术可以降低几个百分点，大大的提 高了升压电路的升压效率。
本实用新型实施例提供的升压电路通过电荷泵电路对功率管的栅源极之间的电压进行升压，从而减小了功率管的整体功率损耗，提高了升压效率。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型， 凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应 包含在本实用新型的保护范围之内。
1权利要求1、一种升压电路，包括电感、功率管、二极管，所述电感的一端连接输入电压，所述电感的另一端连接至所述功率管的漏极，所述电感的另一端还与所述二极管的阳极连接，所述二极管的阴极输出电压；其特征在于，所述升压电路还包括电荷泵电路，所述电荷泵电路的输入端与所述输入电压连接，所述电荷泵电路的输出端连接至所述功率管的栅极，所述功率管的源极接地。
2、 如权利要求1所述的升压电路，其特征在于，所述电荷泵电路包括升压 模块，所述升压模块进一步包括信号驱动单元、第一控制开关、第二控制开关以及储释能元件； 所述第一控制开关的固定端通过所述储释能元件与所述第二控制开关的固 定端连接；所述第 一控制开关的第 一触点接地，所述第 一控制开关的第二触点与所述 信号驱动单元的输出端连接；所述第二控制开关的第 一触点与所述输入电压连4妄，所述第二控制开关的 第二触点连接至所述功率管的栅极；所述信号驱动单元的输入端与所述输入电压连接，所述信号驱动单元的接 地端接地，所述信号驱动单元的控制端连接控制信号，在所述控制信号的控制 下由所述信号驱动单元的输出端输出电压信号。
3、 如权利要求2所述的升压电路，其特征在于，所述升压模块还包括 开关，所述开关的一端连接至所述功率管的栅极，所述开关的另一端接地。
4、 如权利要求2所述的升压电路，其特征在于，所述第一控制开关以及所 述第二控制开关为单刀双掷开关。
5、 如权利要求2所述的升压电路，其特征在于，所述储释能元件为电容。
6、 如权利要求2所述的升压电路，其特征在于，所述信号驱动单元进一步 包括第一MOS管以及第二MOS管；所述第一 MOS管的栅极与所述第二 MOS管的栅极连接并作为所述信号驱 动单元的控制端连接控制信号，所述第一MOS管的源才及作为所述信号驱动单 元的输入端连接输入电压，所述第一 MOS管的漏极与所述第二 MOS管的漏 极连接并作为所述信号驱动单元的输出端，所述第二MOS管的源极作为所述 信号驱动单元的接地端接地。
7、 如权利要求1所述的升压电i 各，其特征在于，所述升压电路还包括 滤波电容，所述滤波电容的一端连接至所述二极管的阴极，另一端接地。
8、 如权利要求7所述的升压电路，其特征在于，所述升压电路还包括 负载电阻，所述负载电阻的一端连接至所述二极管的阴极，另一端接地。
9、 一种LED驱动器，其特征在于，所述LED驱动器包括权利要求l-8任 一项所述的升压电i 各。
专利摘要本实用新型适用于集成电路领域，提供了一种升压电路及LED驱动器，其中升压电路包括电感、功率管、二极管，所述电感的一端连接输入电压，所述电感的另一端连接至所述功率管的漏极，所述电感的另一端还与所述二极管的阳极连接，所述二极管的阴极输出电压；所述升压电路还包括电荷泵电路，所述电荷泵电路的输入端与所述输入电压连接，所述电荷泵电路的输出端连接至所述功率管的栅极，所述功率管的源极接地。本实用新型提供的升压电路通过电荷泵电路对功率管的栅源极之间的电压进行升压，从而减小了功率管的整体功率损耗，提高了升压效率。
文档编号H05B37/00GK201418176SQ20092013085
公开日2010年3月3日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者黄顺康 申请人:黄顺康