BOOST型开关电源电压调整电路及其调整方法、BOOST型开关电源以及芯片与流程

boost型开关电源电压调整电路及其调整方法、boost型开关电源以及芯片
技术领域
1.本发明属于开关电源技术领域，涉及一种开关电源，尤其涉及一种boost型开关电源电压调整电路及其调整方法、boost型开关电源以及芯片。


背景技术：

2.开关型电源电压调整器是一类一般用于电源设计的拓扑结构，具有产生可调整的稳定输出电压的功能。其结构决定了可以通过人为地去调整输出电压，并且由于存在分压采样网络、误差放大器及脉宽调制器构成稳定的环路，因此被广泛用于电源功能模块中。开关型电源电压调整器的性能对整个电路具有较大影响。
3.以传统的boost型开关电源电压电路为例，请参阅图1：当作为开关管的第一n型沟道mos场效应管nm1导通时，电路的输入端为电感l1充电，当第一n型沟道mos场效应管nm1关断时，由于电感l1的电流不能够突变，所以此时电感l1极性变化并和电路的输入端一起为后续负载提供电流。可以根据boost型开关电源电压电路结构示意图，忽略二极管d1导通压降并在此简要列出开关管d1在导通和关断时的近似方程：，，，，；其中t为开关管开关时间周期，d为对应的占空比。由于开关管开关状况变化时，电感中的电流不会突变，故解方程可得到：，可以看出该结构下通过调整开关管的占空比能够得到的输出电压是大于等于输入电压的，同时与输入端相连的分压网络和误差放大器等构成的反馈环路保证了输出电压的稳定。
4.为进一步扩大电路的应用范围，对boost型开关电源电压调整器电路进行了设计，请参阅图2：在传统的boost型开关电源电压电路的基础上，应用同步整流技术，通过使用第一p型沟道mos场效应管pm1来代替原先电路结构中的二极管d1达到减少因二极管d1导通压降导致的电压损耗的目的。此外，在第一p型沟道mos场效应管pm1和输出端out之间加入了第二p型沟道mos场效应管pm2，当输出端out的输出电压下降到等于输入端in的输入电压时，以输入端in的输入电压和输出端in的输出电压为输入的电压比较器comp检测到这一状况时，输出高电平到第二p型沟道mos场效应管pm2的栅极，使第二p型沟道mos场效应管pm2夹断；此时尽管开关管保持关断，输入端in通过第一p型沟道mos场效应管pm1的源极和衬底构成的pn结直通到pm2的源极，但是却不能够通过与源极相连的衬底和漏极构成的np结导通至输出端out，通过pm2的唯一方法就是通过pm2的沟道传输；第二p型沟道mos场效应管pm2夹断后，输出端out的输出电压会因为负载到地的通路变低，当输出端out的输出电压的分压采样值小于基准电压值时，误差放大器ea和脉宽调制器pwm又会输出方波至开关管的栅极。于是电感l1又开始进行充放电行为，在首个开关管重新恢复导通和关断的周期中，由于电感l1的电流不能发生突变，所以电感l1异名端的电压值会上升直到该电压值通过第一p型沟道mos场效应管pm1的源极和衬底及漏极构成的pn结结构后满足使第二p型沟道mos场效应管pm2导通，即第二p型沟道mos场效应管pm2的源极和栅极的电压差大于所需的导通电压，最终实现降压功能；
在实际应用中，上述的具备降压功能的boost型开关电源电压调整器电路在启动时，最初由于未加使能使电路中各mos场效应管都处于关断状态，假设电路中的电源接至输入端in且电压值为vdd，设第一p型沟道mos场效应管pm1的漏极及衬底与第二p型沟道mos场效应管pm2的源极及衬底连接的点为a点，此时电感l1两端电压均为vdd且a点的电压为va=vdd-vd1，vd1为第一p型沟道mos场效应管pm1的源极和衬底构成的pn结的导通压降，电感l1上此时无电流。当使能开启时，即此时第一p型沟道mos场效应管pm1导通，第二p型沟道mos场效应管pm2由于与栅极连接的电压比较器comp也受使能控制，故在使能开启的短暂时间内输出为低电平，即第二p型沟道mos场效应管pm2也导通，于是电感l1的两端电压分别为vdd和gnd，电感l1上出现不可控的大电流，这就可能对电路中的器件造成损坏进而影响芯片功能。
5.此外，在上述的具备降压功能的boost型开关电源电压调整器电路在使能发生关闭操作时，由于实际应用中的使能关闭操作可能在任一时刻发生，故假设使能关闭操作发生在电感l1刚充完电的瞬间。当使能关闭操作发生前，电感l1通过第一n型沟道mos场效应管构成的充电支路进行充电直至电感l1的电流达到峰值，然后使能关闭。在使能关闭的瞬间，由于电感l1上的电流不能突变，第一p型沟道mos场效应管pm1受到使能关闭的影响也关断导电沟道，故电感l1上的电流通过第一p型沟道mos场效应管pm1的源极和衬底构成的pn结以及抬升a点电压直到使第二p型沟道mos场效应管pm2的源极和栅极的电压差值大于其阈值电压使第二p型沟道mos场效应管pm2的导电沟道导通泄放电流。于是在a点出现非常高的电压值，这可能对电路中的器件尤其是mos管造成击穿失效，最终使整个电路失去相关功能。
6.综上所述，在芯片中使用上述具备降压功能的boost型开关电源电压调整器电路可能会在实际应用环境下，在使能控制下的开启阶段与关闭阶段会出现大电流和高电压，严重威胁集成在芯片内电路的各个器件，包括但不仅限于使器件击穿或烧毁，这可能造成芯片功能出现失效的情况以及芯片参数受到影响的情况，使得芯片的稳定性下降。
7.有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的可集成于芯片内部的boost型开关电源电压调整器电路及控制方法，以便克服现有集成于芯片内部的boost型开关电源电压调整器电路结构中存在的上述部分缺陷，优化保证电路的稳定性和可靠性。


技术实现要素：

8.本发明提供一种boost型开关电源电压调整电路及其调整方法、boost型开关电源以及芯片，可防止芯片出现损坏的风险，提高芯片的稳定性。
9.为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：一种boost型开关电源电压调整电路，所述电压调整电路包括：电压调整主体电路及逻辑控制模块；所述电压调整主体电路用以进行电感充电积蓄能量与电感放电完成升压，在有降压输出需求时通过控制相关的mos场效应管实现由输入端in到输出端out的稳定的降压输出；所述电压调整主体电路包括第一n型沟道mos场效应管nm1、第一p型沟道mos场效应管pm1、第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场
效应管pm4；所述电压调整主体电路连接有输入端in、输出端out、控制信号端ngate；输入端in与第一n型沟道mos场效应管nm1构成电感的充电电路，用以进行接在输入端in处的电感的充电来积蓄能量；输入端in与第一p型沟道mos场效应管pm1、第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3、第四p型沟道mos场效应管pm4和输出端out构成电感的放电电路，用以进行接在输入端in处的电感的放电来进行释放能量达到升压的效果；所述第一n型沟道mos场效应管nm1的栅极连接至控制信号端ngate，第一n型沟道mos场效应管nm1的漏极分别连接输入端in及第一p型沟道mos场效应管pm1的源极，第一n型沟道mos场效应管nm1的源极及衬底接地；所述第一p型沟道mos场效应管pm1的栅极连接控制信号端pgate，第一p型沟道mos场效应管pm1的源极及衬底与第二p型沟道mos场效应管pm2的源极及衬底、第三p型沟道mos场效应管pm3的源极及衬底和第四p型沟道mos场效应管pm4的源极及衬底连接在一起；所述第二p型沟道mos场效应管pm2的漏极分别连接输出端out、第三p型沟道mos场效应管pm3的漏极及第四p型沟道mos场效应管的漏极；所述逻辑控制模块包括第一输出端及第二输出端，所述第一输出端分别连接第二p型沟道mos场效应管pm2的栅极、第三p型沟道mos场效应管pm3的栅极，所述第二输出端连接第四p型沟道mos场效应管pm4的栅极；所述逻辑控制模块根据输入信号向第一输出端、第二输出端输出信号，控制第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的导电沟道的导通或关断，从而调整电压调整主体电路内部的电流与电压，保护电路中的相关器件。
10.作为本发明的一种实施方式，所述逻辑控制模块连接有使能控制信号端en、软启动结束信号端ssend、电压比较信号端vcomp、电源延迟信号端vdelay和控制信号端ngate。
11.作为本发明的一种实施方式，所述逻辑控制模块包括第一触发器dff1、第二触发器dff2、第一反相器a1、第二反相器a2、第一与门b1、第一或门c1、第二或门c2、第三或门c3、第一或非门d1和延时模块delay；通过对不同的输入信号的综合与判断，进而逻辑控制模块的第一输出端和第二输出端输出对应的高低电平，进而实现对第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的导电沟道的控制；所述第一触发器dff1的置零端reset接至电源延迟信号端vdelay，第一触发器dff1的数据输入端d接至电源，第一触发器dff1的时钟输入端clk接至使能控制信号端en和第一反相器a1的输入端，第一触发器dff1的数据反相输出端qb接至第一与门b1的第二输入端；所述第一反相器a1的输出端分别连接延时模块delay的输入端和第一与门b1的第一输入端；所述延时模块delay的输出端接至第一或非门d1的第一输入端；所述第一与门b1的输出端接至第一或非门d1的第二输入端；所述第一或非门d1的输出端接至第二触发器dff2的置零端reset和第二反相器a2的输入端；所述第一或门c1的第一输入端接至控制信号端ngate，第二输入端接至软启动结束信号端ssend，第一或门c1的输出端接至第二触发器dff2的时钟输入端clk；所述第二触发器dff2的数据输入端d接至电源，第二触发器dff2的反向输出端qb
接至第二或门c2的第一输入端；所述第二反相器a2的输出端接至第三或门c3的第二输入端；所述第二或门c2的第二输入端分别连接电压比较信号端vcomp及第三或门c3的第一输入端，第二或门c2的输出端接至逻辑控制模块的第一输出端；所述第三或门c3的输出端接至逻辑控制模块的第二输出端。
12.作为本发明的一种实施方式，上述触发器的置零端reset均为0有效。
13.根据本发明的另一个方面，采用如下技术方案：一种boost型开关电源，所述开关电源包括上述的boost型开关电源电压调整电路。
14.根据本发明的又一个方面，采用如下技术方案：一种芯片，所述芯片包括上述的boost型开关电源电压调整电路。
15.根据本发明的又一个方面，采用如下技术方案：一种上述boost型开关电源电压调整电路的电压调整方法，所述电压调整方法包括：电压调整主体电路进行电感充电积蓄能量与电感放电完成升压，在有降压输出需求时通过控制相关的mos场效应管实现由输入端in到输出端out的稳定的降压输出；所述逻辑控制模块根据输入信号向第一输出端、第二输出端输出信号，控制第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的导电沟道的导通或关断，从而调整电压调整主体电路内部的电流与电压，保护电路中的相关器件。
16.作为本发明的一种实施方式，当电路中使能信号为低电平时，如果此时电源电压已经建立完毕并且输入端in与电源电压相连接，那么此时电感l1的另一端电压与电源电压相等；由于电路中使能信号为低电平，所以控制信号pgate对应的输出到第一p型沟道mos场效应管pm1的栅极电压为高电平，此时第一p型沟道mos场效应管pm1关断，相应的源漏间的导电沟道不导通，但是由于p型沟道mos场效应管的衬底与漏极连接在一起，故仍能够通过第一p型沟道mos场效应管pm1的源极和衬底间的pn结进行导通，故可以得知第一p型沟道mos场效应管pm1和第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的连接处a点电压为电源电压减去pn结的导通电压；同时逻辑控制模块控制第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4栅极的输出端out1和out2都为高电平，故这三个p型沟道mos场效应管的导电沟道也不导通，由于其衬底与源极接在一起，故也不能通过源漏端与衬底之间的pn结进行导通，故此时不存在导电通路；当电路中使能信号由低电平切换至高电平时，此时控制信号pgate切换为低电平控制第一p型沟道mos场效应管pm1导通，并且在短暂的延时后逻辑控制模块的输出端out2也切换为低电平控制第四p型沟道mos场效应管pm4导通。此处是通过设计将第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4分离，此时由于电感l1的另一端通过p型沟道mos场效应管构成的放电通路接到电压大小为0的输出端out上，所以电感l1进行放电，此处仅通过第四p型沟道mos场效应管pm4构成由电感l1的输出端到主体电路的输出端out的导电通路是为了减少流过l1的电流值；当电感l1继续放电抬升输出端out的电压直到电感l1的另一端电压与输入端所接的电源电压大小相等时，电感l1上的电流不能够发生突变，所以会出现电感l1伴随着电流
值的减小继续进行放电行为。此时电压比较信号通过比较输入端in的电压和输出端out的电压大小，将输出端out电压比输入端in电压高的现象以电压比较信号高电平的形式输出到逻辑控制模块block1，故逻辑控制模块的输出端out1和输出端out2都输出为高电平，关闭处于导通状态的第四p型沟道mos场效应管pm4；当电感l1的电流逐渐减小至0时，为了防止电感l1的电流出现倒灌的情况，所以设计了电流检测电路并在电感l1电流逐渐减小至0时使控制信号pgate由低电平切换至高电平，将导通的第一p型沟道mos场效应管pm1关断。直到后续软启动使输出电压out高于目前与输入端in相连接的电源电压才重新进行正常的软启动行为，通过控制信号pgate和控制信号ngate使第一p型沟道mos场效应管pm1和第一n型沟道mos场效应管nm1构建电感l1的充放电通路，此时逻辑控制模块block1通过使输出端out1与输出端out2都为低电平输出使得第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4导通，用以减小导通电阻，降低a点电压以及电感l1另一端的电压。
17.作为本发明的一种实施方式，逻辑控制模块的输入端分别接收使能控制信号en、软启动结束信号ssend、电压比较信号vcomp、电源延迟信号vdelay和控制信号ngate；当电源上电后，过一小段延迟事件后电源延迟信号vdelay由低电平切换至高电平，使第一触发器dff1的置零端失效，然后此时再根据使能信号en去控制第一输出端out1与第二输出端out2；当使能信号en从低电平切换至高电平时，假设低电平建立在电源上电后一段时间并且持续时间足够长，此时第一触发器dff1的数据反相输出端qb输出高电平，然后第一反相器a1的输出由高电平切换至低电平，由于延时模块delay对电压的升高起延迟作用，对电压的降低不起延迟作用，所以第一或非门d1的输出很快切换为高电平。此时若电压比较信号vcomp为低电平且软启动结束信号ssend与控制信号ngate也为低电平，则有逻辑控制模块block1的输出端out1为高电平，输出端out2为低电平，达到仅控制第四p型沟道mos场效应管pm4导通；当软启动结束信号ssend与控制信号ngate有一个信号由低电平切换为高电平时，即发生第一n型沟道mos场效应管nm1导通或软启动结束任一情况时，第一与门c1的输出由低电平切换为高电平，第二触发器dff2的数据反相输出端qb输出低电平，此时逻辑控制模块block1的输出端out1切换为低电平，达到控制第二p型沟道mos场效应管pm2和第三p型沟道mos场效应管pm3导通；当使能信号en从高电平切换至低电平时，此时第一反相器a1的输出端切换至高电平，但是延时模块delay的输出由低电平切换至高电平有一定延时，故第一或非门d1的输出会延迟一段时间再切换至高电平，这就会使逻辑控制模块的第一输出端out1和第二输出端out2有一段延迟时间再切换至高电平，即第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的关断时间推延，这就使得当使能控制信号en切换至低电平时，p型沟道mos场效应管关断时的电感l1上的电流更低，使得这时刻的a点电压更低，进一步防止芯片内电路出现损坏现象。
18.本发明的有益效果在于：本发明提出的boost型开关电源电压调整电路及其调整方法、boost型开关电源以及芯片，可以在一定程度上解决传统boost型开关电源电压调整器电路在芯片启动时所产生的大电流现象和高的电压毛刺现象引发的芯片内器件损坏的
问题。通过发明结构内的逻辑控制模块可以通过相关信号去感知和分析当前芯片启动的阶段并且通过控制相关mos管的导通与关闭来对上述电流和电压进行调控，减小相关的电流与电压，一定程度上防止芯片出现损坏的风险，提高芯片的稳定性。
19.此外，由于关注到实际的芯片会存在电路模块使能关闭时出现的电感电流引起电路节点出现超出电源的非理想高电压，最终引发芯片损坏的情况。基于此，本发明提出的一种可集成于芯片内部的boost型开关电源电压调整电路也进行了相关设计，即在通过使能控制信号使相关pmos关闭的行为中增加了一个延时模块，将相关mos管关闭的时间错开确保在电感退磁释放能量的时候能够提供更为安全的导电通道，并在电感电流降低至一定程度后再将相关pmos关断。这样也能够使上述大电压得到降低，起到保护芯片、提高芯片稳定性的作用。
附图说明
20.图1为一种传统boost型开关电源电压调整器电路示意图。
21.图2为一种具备降压功能的boost型开关电源电压调整器电路示意图。
22.图3为本发明一实施例中boost型开关电源电压调整电路示意图。
23.图4为本发明boost型开关电源调整电路中逻辑控制模块的电路示意图。
24.图5为本发明一实施例中boost型开关电源调整电路在一应用场景下的电路示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
26.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
27.该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。
28.需要说明的是，本发明中诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或操作与另一个实体或操作区分，并不代表实体或操作之间存在任何实际的关系或顺序。本发明所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
29.说明书中各个实施例中的步骤的表述只是为了方便说明，本技术的实现方式不受步骤实现的顺序限制。
30.说明书中的“连接”既包含直接连接，也包含间接连接，如通过一些有源器件、无源器件或电传导媒介进行的连接；还可包括本领域技术人员公知的在可实现相同或相似功能目的的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、跟随电路等电路或部件的连接。
31.本发明揭示了一种boost型开关电源电压调整电路，图3为本发明一实施例中
boost型开关电源电压调整电路示意图；请参阅图3，所述电压调整电路包括：电压调整主体电路1及逻辑控制模块2。
32.所述电压调整主体电路1用以进行电感充电积蓄能量与电感放电完成升压，在有降压输出需求时通过控制相关的mos场效应管实现由输入端in到输出端out的稳定的降压输出。
33.所述电压调整主体电路1包括第一n型沟道mos场效应管nm1、第一p型沟道mos场效应管pm1、第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4。
34.与图2所示的电路结构不同，本发明一实施例中对于原结构中的第二p型沟道mos场效应管进行了分段设计，在本发明的一实施例中以第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4取代原有结构的第二p型沟道mos场效。
35.所述电压调整主体电路1连接有输入端in、输出端out、控制信号端ngate；所述输入端in用于提供输入电压；所述输出端out用于提供输出电压。输入端in与第一n型沟道mos场效应管nm1构成电感的充电电路，用以进行接在输入端in处的电感的充电来积蓄能量；输入端in与第一p型沟道mos场效应管pm1、第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3、第四p型沟道mos场效应管pm4和输出端out构成电感的放电电路，用以进行接在输入端in处的电感的放电来进行释放能量达到升压的效果。
36.所述第一n型沟道mos场效应管nm1的栅极连接至控制信号端ngate，第一n型沟道mos场效应管nm1的漏极分别连接输入端in及第一p型沟道mos场效应管pm1的源极，第一n型沟道mos场效应管nm1的源极及衬底接地。
37.所述第一p型沟道mos场效应管pm1的栅极连接控制信号端pgate，第一p型沟道mos场效应管pm1的源极及衬底与第二p型沟道mos场效应管pm2的源极及衬底、第三p型沟道mos场效应管pm3的源极及衬底和第四p型沟道mos场效应管pm4的源极及衬底连接在一起。
38.所述第二p型沟道mos场效应管pm2的漏极分别连接输出端out、第三p型沟道mos场效应管pm3的漏极及第四p型沟道mos场效应管的漏极。
39.所述逻辑控制模块2包括第一输出端及第二输出端，所述第一输出端分别连接第二p型沟道mos场效应管pm2的栅极、第三p型沟道mos场效应管pm3的栅极，所述第二输出端连接第四p型沟道mos场效应管pm4的栅极。
40.所述逻辑控制模块根据输入信号向第一输出端、第二输出端输出信号，控制第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的导电沟道的导通或关断，从而调整电压调整主体电路内部的电流与电压，保护电路中的相关器件。
41.在本发明的一实施例中，所述逻辑控制模块连接有使能控制信号端en、软启动结束信号端ssend、电压比较信号端vcomp、电源延迟信号端vdelay和控制信号端ngate。
42.图4为本发明boost型开关电源调整器电路中逻辑控制模块的电路示意图；请参阅图4，在本发明的一实施例中，所述逻辑控制模块包括第一触发器dff1、第二触发器dff2、第一反相器a1、第二反相器a2、第一与门b1、第一或门c1、第二或门c2、第三或门c3、第一或非门d1和延时模块delay；通过对不同的输入信号的综合与判断，进而逻辑控制模块的第一输
出端和第二输出端输出对应的高低电平，进而实现对第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的导电沟道的控制。
43.所述第一触发器dff1的置零端reset接至电源延迟信号端vdelay，第一触发器dff1的数据输入端d接至电源，第一触发器dff1的时钟输入端clk接至使能控制信号端en和第一反相器a1的输入端，第一触发器dff1的数据反相输出端qb接至第一与门b1的第二输入端。
44.所述第一反相器a1的输出端分别连接延时模块delay的输入端和第一与门b1的第一输入端；所述延时模块delay的输出端接至第一或非门d1的第一输入端；所述第一与门b1的输出端接至第一或非门d1的第二输入端。
45.所述第一或非门d1的输出端接至第二触发器dff2的置零端reset和第二反相器a2的输入端；所述第一或门c1的第一输入端接至控制信号端ngate，第二输入端接至软启动结束信号端ssend，第一或门c1的输出端接至第二触发器dff2的时钟输入端clk。
46.所述第二触发器dff2的数据输入端d接至电源，第二触发器dff2的反向输出端qb接至第二或门c2的第一输入端；所述第二反相器a2的输出端接至第三或门c3的第二输入端。
47.所述第二或门c2的第二输入端分别连接电压比较信号端vcomp及第三或门c3的第一输入端，第二或门c2的输出端接至逻辑控制模块的第一输出端；所述第三或门c3的输出端接至逻辑控制模块的第二输出端。上述触发器的置零端reset可以均为0有效。
48.本发明还揭示一种上述开关电源电压调整电路的电压调整方法，所述电压调整方法包括：电压调整主体电路进行电感充电积蓄能量与电感放电完成升压，在有降压输出需求时通过控制相关的mos场效应管实现由输入端in到输出端out的稳定的降压输出；所述逻辑控制模块根据输入信号向第一输出端、第二输出端输出信号，控制第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的导电沟道的导通或关断，从而调整电压调整主体电路内部的电流与电压，保护电路中的相关器件。
49.在本发明的一实施例中，当电路中使能信号为低电平时，如果此时电源电压已经建立完毕并且输入端in与电源电压相连接，那么此时电感l1的另一端电压与电源电压相等；由于电路中使能信号为低电平，所以控制信号pgate对应的输出到第一p型沟道mos场效应管pm1的栅极电压为高电平，此时第一p型沟道mos场效应管pm1关断，相应的源漏间的导电沟道不导通，但是由于p型沟道mos场效应管的衬底与漏极连接在一起，故仍能够通过第一p型沟道mos场效应管pm1的源极和衬底间的pn结进行导通，故可以得知第一p型沟道mos场效应管pm1和第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的连接处a点电压为电源电压减去pn结的导通电压；同时逻辑控制模块控制第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4栅极的输出端out1和out2都为高电平，故这三个p型沟道mos场效应管的导电沟道也不导通，由于其衬底与源极接在一起，故也不能通过源漏端与衬底之间的pn结进行导通，故此时不存在导电通路。
50.当电路中使能信号由低电平切换至高电平时，此时控制信号pgate切换为低电平
控制第一p型沟道mos场效应管pm1导通，并且在短暂的延时后逻辑控制模块的输出端out2也切换为低电平控制第四p型沟道mos场效应管pm4导通。此处是通过设计将第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4分离，此时由于电感l1的另一端通过p型沟道mos场效应管构成的放电通路接到电压大小为0的输出端out上，所以电感l1进行放电，此处仅通过第四p型沟道mos场效应管pm4构成由电感l1的输出端到主体电路的输出端out的导电通路是为了减少流过l1的电流值。
51.当电感l1继续放电抬升输出端out的电压直到电感l1的另一端电压与输入端所接的电源电压大小相等时，电感l1上的电流不能够发生突变，所以会出现电感l1伴随着电流值的减小继续进行放电行为。此时电压比较信号通过比较输入端in的电压和输出端out的电压大小，将输出端out电压比输入端in电压高的现象以电压比较信号高电平的形式输出到逻辑控制模块block1，故逻辑控制模块的输出端out1和输出端out2都输出为高电平，关闭处于导通状态的第四p型沟道mos场效应管pm4。
52.当电感l1的电流逐渐减小至0时，为了防止电感l1的电流出现倒灌的情况，所以设计了电流检测电路并在电感l1电流逐渐减小至0时使控制信号pgate由低电平切换至高电平，将导通的第一p型沟道mos场效应管pm1关断。直到后续软启动使输出电压out高于目前与输入端in相连接的电源电压才重新进行正常的软启动行为，通过控制信号pgate和控制信号ngate使第一p型沟道mos场效应管pm1和第一n型沟道mos场效应管nm1构建电感l1的充放电通路，此时逻辑控制模块block1通过使输出端out1与输出端out2都为低电平输出使得第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4导通，用以减小导通电阻，降低a点电压以及电感l1另一端的电压。
53.在本发明的一实施例中，逻辑控制模块的输入端分别接收使能控制信号en、软启动结束信号ssend、电压比较信号vcomp、电源延迟信号vdelay和控制信号ngate；当电源上电后，过一小段延迟事件后电源延迟信号vdelay由低电平切换至高电平，使第一触发器dff1的置零端失效，然后此时再根据使能信号en去控制第一输出端out1与第二输出端out2。
54.当使能信号en从低电平切换至高电平时，假设低电平建立在电源上电后一段时间并且持续时间足够长，此时第一触发器dff1的数据反相输出端qb输出高电平，然后第一反相器a1的输出由高电平切换至低电平，由于延时模块delay对电压的升高起延迟作用，对电压的降低不起延迟作用，所以第一或非门d1的输出很快切换为高电平。此时若电压比较信号vcomp为低电平且软启动结束信号ssend与控制信号ngate也为低电平，则有逻辑控制模块block1的输出端out1为高电平，输出端out2为低电平，达到仅控制第四p型沟道mos场效应管pm4导通。
55.当软启动结束信号ssend与控制信号ngate有一个信号由低电平切换为高电平时，即发生第一n型沟道mos场效应管nm1导通或软启动结束任一情况时，第一与门c1的输出由低电平切换为高电平，第二触发器dff2的数据反相输出端qb输出低电平，此时逻辑控制模块block1的输出端out1切换为低电平，达到控制第二p型沟道mos场效应管pm2和第三p型沟道mos场效应管pm3导通。
56.当使能信号en从高电平切换至低电平时，此时第一反相器a1的输出端切换至高电平，但是延时模块delay的输出由低电平切换至高电平有一定延时，故第一或非门d1的输出
会延迟一段时间再切换至高电平，这就会使逻辑控制模块的第一输出端out1和第二输出端out2有一段延迟时间再切换至高电平，即第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的关断时间推延，这就使得当使能控制信号en切换至低电平时，p型沟道mos场效应管关断时的电感l1上的电流更低，使得这时刻的a点电压更低，进一步防止芯片内电路出现损坏现象。
57.本发明还揭示一种boost型开关电源，所述boost型开关电源包括上述的boost型开关电源电压调整电路。
58.图5为本发明一实施例中boost型开关电源电压调整电路在一应用场景下的电路示意图；请参阅图5，boost型开关电源包括上述的boost型开关电源电压调整电路以及第一电感l1；第一电感l1的第一端连接输入端in，第一电感l1的第二端分别连接第一p型沟道mos场效应管pm1的漏极和第一n型沟道mos场效应管nm1的漏极。
59.本发明进一步揭示一种芯片，所述芯片可以包括上述的boost型开关电源电压调整电路。
60.综上所述，本发明提出的boost型开关电源电压调整电路及其调整方法、boost型开关电源以及芯片，能够有效在电路启动和关断时实施对相关mos场效应管的控制，进而提升电路在启动阶段和关闭阶段的稳定性和可靠性。
61.需要注意的是，本技术可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施；例如，可采用专用集成电路(asic)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一些实施例中，本技术的软件程序可以通过处理器执行以实现上文步骤或功能。同样地，本技术的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中；例如，ram存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本技术的一些步骤或功能可采用硬件来实现；例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。
62.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
63.这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。实施例中所涉及的效果或优点可因多种因素干扰而可能不能在实施例中体现，对于效果或优点的描述不用于对实施例进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

技术特征：
1.一种boost型开关电源电压调整电路，其特征在于，所述电压调整电路包括：电压调整主体电路及逻辑控制模块；所述电压调整主体电路用以进行电感充电积蓄能量与电感放电完成升压，在有降压输出需求时通过控制相关的mos场效应管实现由输入端in到输出端out的稳定的降压输出；所述电压调整主体电路包括第一n型沟道mos场效应管nm1、第一p型沟道mos场效应管pm1、第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4；所述电压调整主体电路连接有输入端in、输出端out、控制信号端ngate；输入端in与第一n型沟道mos场效应管nm1构成电感的充电电路，用以进行接在输入端in处的电感的充电来积蓄能量；输入端in与第一p型沟道mos场效应管pm1、第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3、第四p型沟道mos场效应管pm4和输出端out构成电感的放电电路，用以进行接在输入端in处的电感的放电来进行释放能量达到升压的效果；所述第一n型沟道mos场效应管nm1的栅极连接至控制信号端ngate，第一n型沟道mos场效应管nm1的漏极分别连接输入端in及第一p型沟道mos场效应管pm1的源极，第一n型沟道mos场效应管nm1的源极及衬底接地；所述第一p型沟道mos场效应管pm1的栅极连接控制信号端pgate，第一p型沟道mos场效应管pm1的源极及衬底与第二p型沟道mos场效应管pm2的源极及衬底、第三p型沟道mos场效应管pm3的源极及衬底和第四p型沟道mos场效应管pm4的源极及衬底连接在一起；所述第二p型沟道mos场效应管pm2的漏极分别连接输出端out、第三p型沟道mos场效应管pm3的漏极及第四p型沟道mos场效应管的漏极；所述逻辑控制模块包括第一输出端及第二输出端，所述第一输出端分别连接第二p型沟道mos场效应管pm2的栅极、第三p型沟道mos场效应管pm3的栅极，所述第二输出端连接第四p型沟道mos场效应管pm4的栅极；所述逻辑控制模块根据输入信号向第一输出端、第二输出端输出信号，控制第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的导电沟道的导通或关断，从而调整电压调整主体电路内部的电流与电压，保护电路中的相关器件。2.根据权利要求1所述的boost型开关电源电压调整电路，其特征在于：所述逻辑控制模块连接有使能控制信号端en、软启动结束信号端ssend、电压比较信号端vcomp、电源延迟信号端vdelay和控制信号端ngate。3.根据权利要求2所述的boost型开关电源电压调整电路，其特征在于：所述逻辑控制模块包括第一触发器dff1、第二触发器dff2、第一反相器a1、第二反相器a2、第一与门b1、第一或门c1、第二或门c2、第三或门c3、第一或非门d1和延时模块delay；通过对不同的输入信号的综合与判断，进而逻辑控制模块的第一输出端和第二输出端输出对应的高低电平，进而实现对第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的导电沟道的控制；所述第一触发器dff1的置零端reset接至电源延迟信号端vdelay，第一触发器dff1的数据输入端d接至电源，第一触发器dff1的时钟输入端clk接至使能控制信号端en和第一反相器a1的输入端，第一触发器dff1的数据反相输出端qb接至第一与门b1的第二输入端；所述第一反相器a1的输出端分别连接延时模块delay的输入端和第一与门b1的第一输
入端；所述延时模块delay的输出端接至第一或非门d1的第一输入端；所述第一与门b1的输出端接至第一或非门d1的第二输入端；所述第一或非门d1的输出端接至第二触发器dff2的置零端reset和第二反相器a2的输入端；所述第一或门c1的第一输入端接至控制信号端ngate，第二输入端接至软启动结束信号端ssend，第一或门c1的输出端接至第二触发器dff2的时钟输入端clk；所述第二触发器dff2的数据输入端d接至电源，第二触发器dff2的反向输出端qb接至第二或门c2的第一输入端；所述第二反相器a2的输出端接至第三或门c3的第二输入端；所述第二或门c2的第二输入端分别连接电压比较信号端vcomp及第三或门c3的第一输入端，第二或门c2的输出端接至逻辑控制模块的第一输出端；所述第三或门c3的输出端接至逻辑控制模块的第二输出端。4.根据权利要求3所述的boost型开关电源电压调整电路，其特征在于：上述触发器的置零端reset均为0有效。5.一种boost型开关电源，其特征在于：所述boost型开关电源包括权利要求1至4任一所述的boost型开关电源电压调整电路。6.一种芯片，其特征在于：所述芯片包括权利要求1至4任一所述的boost型开关电源电压调整电路。7.一种权利要求1至4任一所述boost型开关电源电压调整电路的电压调整方法，其特征在于，所述电压调整方法包括：电压调整主体电路进行电感充电积蓄能量与电感放电完成升压，在有降压输出需求时通过控制相关的mos场效应管实现由输入端in到输出端out的稳定的降压输出；所述逻辑控制模块根据输入信号向第一输出端、第二输出端输出信号，控制第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的导电沟道的导通或关断，从而调整电压调整主体电路内部的电流与电压，保护电路中的相关器件。8.根据权利要求7所述的电压调整方法，其特征在于：当电压调整电路中使能信号为低电平时，如果此时电源电压已经建立完毕并且输入端in与电源电压相连接，此时电感l1的另一端电压与电源电压相等；电压调整电路中使能信号为低电平，控制信号pgate对应的输出到第一p型沟道mos场效应管pm1的栅极电压为高电平，此时第一p型沟道mos场效应管pm1关断，相应的源漏间的导电沟道不导通；p型沟道mos场效应管的衬底与漏极连接在一起，仍能够通过第一p型沟道mos场效应管pm1的源极和衬底间的pn结进行导通，第一p型沟道mos场效应管pm1和第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的连接处a点电压为电源电压减去pn结的导通电压；逻辑控制模块控制第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4栅极的输出端out1和out2都为高电平，第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的导电沟道均不导通，由于其衬底与源极接在一起，不能通过源漏端与衬底之间的pn结进行导通，此时不存在导电通路；当电路中使能信号由低电平切换至高电平时，此时控制信号pgate切换为低电平控制第一p型沟道mos场效应管pm1导通，并且在短暂的延时后逻辑控制模块的输出端out2切换
为低电平控制第四p型沟道mos场效应管pm4导通；将第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4分离；电感l1的另一端通过p型沟道mos场效应管构成的放电通路接到电压大小为0的输出端out上，所以电感l1进行放电，此处仅通过第四p型沟道mos场效应管pm4构成由电感l1的输出端到主体电路的输出端out的导电通路是为了减少流过l1的电流值；当电感l1继续放电抬升输出端out的电压直到电感l1的另一端电压与输入端所接的电源电压大小相等时，电感l1上的电流不能够发生突变，所以会出现电感l1伴随着电流值的减小继续进行放电行为；此时电压比较信号通过比较输入端in的电压和输出端out的电压大小，将输出端out电压比输入端in电压高的现象以电压比较信号高电平的形式输出到逻辑控制模块block1，故逻辑控制模块的输出端out1和输出端out2都输出为高电平，关闭处于导通状态的第四p型沟道mos场效应管pm4；当电感l1的电流逐渐减小至0时，为了防止电感l1的电流出现倒灌的情况，所以设计了电流检测电路并在电感l1电流逐渐减小至0时使控制信号pgate由低电平切换至高电平，将导通的第一p型沟道mos场效应管pm1关断；直到后续软启动使输出电压out高于目前与输入端in相连接的电源电压才重新进行正常的软启动行为，通过控制信号pgate和控制信号ngate使第一p型沟道mos场效应管pm1和第一n型沟道mos场效应管nm1构建电感l1的充放电通路，此时逻辑控制模块block1通过使输出端out1与输出端out2都为低电平输出使得第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4导通，用以减小导通电阻，降低a点电压以及电感l1另一端的电压。9.根据权利要求7所述的电压调整方法，其特征在于：逻辑控制模块的输入端分别接收使能控制信号en、软启动结束信号ssend、电压比较信号vcomp、电源延迟信号vdelay和控制信号ngate；当电源上电后，过一段延迟事件后电源延迟信号vdelay由低电平切换至高电平，使第一触发器dff1的置零端失效，然后此时再根据使能信号en去控制第一输出端out1与第二输出端out2；当使能信号en从低电平切换至高电平时，假设低电平建立在电源上电后一段时间并且持续时间足够长，此时第一触发器dff1的数据反相输出端qb输出高电平，然后第一反相器a1的输出由高电平切换至低电平，由于延时模块delay对电压的升高起延迟作用，对电压的降低不起延迟作用，所以第一或非门d1的输出很快切换为高电平；此时若电压比较信号vcomp为低电平且软启动结束信号ssend与控制信号ngate也为低电平，则有逻辑控制模块block1的输出端out1为高电平，输出端out2为低电平，达到仅控制第四p型沟道mos场效应管pm4导通；当软启动结束信号ssend与控制信号ngate有一个信号由低电平切换为高电平时，即发生第一n型沟道mos场效应管nm1导通或软启动结束任一情况时，第一与门c1的输出由低电平切换为高电平，第二触发器dff2的数据反相输出端qb输出低电平，此时逻辑控制模块block1的输出端out1切换为低电平，达到控制第二p型沟道mos场效应管pm2和第三p型沟道mos场效应管pm3导通；当使能信号en从高电平切换至低电平时，此时第一反相器a1的输出端切换至高电平，但是延时模块delay的输出由低电平切换至高电平有一定延时，故第一或非门d1的输出会延迟一段时间再切换至高电平，这就会使逻辑控制模块的第一输出端out1和第二输出端
out2有一段延迟时间再切换至高电平，即第二p型沟道mos场效应管pm2、第三p型沟道mos场效应管pm3和第四p型沟道mos场效应管pm4的关断时间推延，这就使得当使能控制信号en切换至低电平时，p型沟道mos场效应管关断时的电感l1上的电流更低，使得这时刻的a点电压更低，进一步防止芯片内电路出现损坏现象。

技术总结
本发明揭示了一种BOOST型开关电源电压调整电路及其调整方法、BOOST型开关电源以及芯片，所述电压调整电路包括电压调整主体电路及逻辑控制模块；电压调整主体电路用以进行电感充电积蓄能量与电感放电完成升压，在有降压输出需求时通过控制相关的MOS场效应管实现由输入端IN到输出端OUT的稳定的降压输出；电压调整主体电路包括NM1、PM1、PM2、PM3和PM4；所述逻辑控制模块根据输入信号向第一输出端、第二输出端输出信号，控制PM2、PM3和PM4的导电沟道的导通或关断，从而调整电压调整主体电路内部的电流与电压，保护电路中的相关器件。本发明可防止芯片出现损坏的风险，提高芯片的稳定性。提高芯片的稳定性。提高芯片的稳定性。


技术研发人员：相琛 杨城
受保护的技术使用者：昂赛微电子（上海）有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/7/22