一种开关电源的过零检测电路制造技术

本发明专利技术提供一种开关电源的过零检测电路，至少包括电压输入模块；连接于所述电压输入模块的电压输出模块；通过充放电控制输出电压的电感；控制电感充放电的开关管；将电感与开关管的漏极之间的谐振信号耦合到开关管栅极的耦合电路；用于取出与所述耦合电路输出信号的负电压呈正比的电流并转化为电压输出的谐振取样模块；根据所述谐振取样模块输出的电压产生控制信号的比较控制模块以及产生所述开关管门电压的控制驱动模块。本发明专利技术的开关电源的过零检测电路可以大幅度减小脉宽调制电源芯片的面积，提升产品竞争力。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种开关电源的过零检测电路，至少包括电压输入模块；连接于所述电压输入模块的电压输出模块；通过充放电控制输出电压的电感；控制电感充放电的开关管；将电感与开关管的漏极之间的谐振信号耦合到开关管栅极的耦合电路；用于取出与所述耦合电路输出信号的负电压呈正比的电流并转化为电压输出的谐振取样模块；根据所述谐振取样模块输出的电压产生控制信号的比较控制模块以及产生所述开关管门电压的控制驱动模块。本专利技术的开关电源的过零检测电路可以大幅度减小脉宽调制电源芯片的面积，提升产品竞争力。【专利说明】—种开关电源的过零检测电路
本专利技术涉及微电子领域，特别是涉及一种开关电源的过零检测电路。
技术介绍
开关电源采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的开通和关断来维持稳定输出电压或电流的一种电源。与线性电源相比，开关电源比线性电源体积更小、效率更高、更加节能、环保。在某些领域已经完全替代了线性电源。尤其是在当前用电设备体积不断减小，电压不断降低，移动设备普遍使用的趋势下，开关电源的应用越来越广泛。目前，开关电源正向着高频化、小型化的方向发展。由于电子技术在不断地发展与创新，开关电源芯片控制技术也在不断出现新的形式。无论何种控制方式都需要芯片的内部电路每时每刻去采样输出电压或电流，通过采样输出量的变化来对自身进行调整。根据输出功率的大小制定出系统的结构、采用的反馈控制技术等。在开关电源的工作过程中，如果电感中的电流在开关过程中没有完全释放，则属于电流连续模式(CCM);如果电感中的电流完全释放，过一段时间再充电，则属于断续模式；如果电感中的电流完全释放后，又立即充电，则属于临界模式(BCM)。不论是断续模式，还是临界模式，电感中的电流都要完全释放。根据电感中电流为零这一特点诞生出不同的采样技术和控制电路。如图1所示为目前普遍使用的一种源极驱动的过零检测电路I。该电路包括电压输入模块11、电压输出模块12、电感Lm、二极管D、稱合电路13、开关管Ml、开关管M2、谐振取样模块14、比较器15、触发器16以及米样电阻Rcs,其中电压输入模块11、电压输出模块12、电感Lm、二极管D、耦合电路13、开关管Ml以及采样电阻Rcs为片外器件，开关管M2、谐振取样模块14、比较器15以及触发器16为片内器件。所述耦合电路13把所述电感Lm和所述开关管Ml之间的谐振信号耦合到片内的所述开关管M2的漏端，然后所述谐振取样模块14对这一信号采样，同时所述比较器15将所述开关管M2漏端的采样信号与参考电压进行比较，所述触发器16接收所述谐振取样模块14及所述比较器15的输出信号，并输出控制所述开关管M2的导通与断开的控制信号。在这种采样方式中，电感Lm中的电流要全部流经芯片内部的开关管M2，该开关管M2需要很大的面积，而且电感Lm中的电流越大，芯片内部的开关管M2的面积就越大，相应的芯片面积就越大，基于这一点芯片的制造成本就大大提高了，产品的竞争力也就相应减小了。如何提高开关电源的过零检测芯片的成本，提升产品竞争力是本领域的技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种开关电源的过零检测电路，用于解决现有技术中开关电源的过零检测芯片的成本高，产品竞争力低下的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种开关电源的过零检测电路，所述开关电源的过零检测电路至少包括:电压输入模块、电压输出模块、电感、开关管、I禹合电路、谐振取样模块、比较控制模块以及控制驱动模块；所述电压输出模块连接于所述电压输入模块，用于输出电压；所述电感连接于所述电压输出模块，通过所述电感的充、放电来调节输出电压，使其稳定在设定值；所述开关管连接于所述电感，通过所述开关管的导通和关断来控制所述电感充、放电，当所述开关管导通时，所述电感充电，当所述开关管关断时，所述电感放电；所述耦合电路的输入端连接于所述电感与所述开关管的漏极之间，所述耦合电路的输出端连接于所述开关管的栅极，用于将所述电感与所述开关管的漏极之间的谐振信号耦合到所述开关管的栅极；所述谐振取样模块连接于所述耦合电路，用于取出与所述耦合电路输出信号的负电压呈正比的电流，并转化为电压输出；所述比较控制模块连接于所述谐振取样模块，根据所述谐振取样模块输出的电压产生控制信号；所述控制驱动模块连接于所述比较控制模块及所述开关管的输出端，用于产生控制所述开关管导通和关断的门电压。优选地，所述开关电源的过零检测电路适用于断续模式或临界导通模式的脉宽调制电源。优选地，所述电压输入模块包括电源及连接于所述电源的滤波电容。优选地，所述电压输出模块包括输出电容及并联于所述输出电容的负载。优选地，所述开关管为NM0SFET。优选地，所述耦合电路为电容或由电容与电阻串联构成的电路。优选地，所述比较控制模块包括第一比较器、第一触发器以及缓冲器；所述第一比较器的输入端分别连接所述谐振取样模块及第一参考电压，将所述谐振取样模块的输出信号与所述第一参考电压做比较；所述第一触发器连接于所述第一比较器，当所述第一比较器输出高电平信号时所述第一触发器输出高电平脉冲；所述缓冲器连接于所述第一触发器，用于缓冲输出信号。更优选地，所述第一触发器为D触发器。优选地，所述控制驱动电路包括第二比较器以及第二触发器，所述第二比较器将与所述开关管输出电流相对应的电压信号与第二参考电压作比较，并将比较结果输出至所述第二触发器，所述第二触发器用于输出驱动所述开关管的门电压。更优选地，所述第二触发器可以是D触发器或RS触发器。优选地，还包括二极管，所述二极管的阳极连接于所述电感及所述开关管的漏极之间，所述二极管的阴极连接于所述电压输入模块，当所述开关管导通时，所述二极管截止；当所述开关管关断时，所述二极管导通，给所述电感及所述电压输出模块提供通路。优选地，还包括采样电阻，所述采样电阻的一端连接于所述开关管的输出端，另一端接地，用于采集与所述开关管输出电流相对应的电压。如上所述，本专利技术的开关电源的过零检测电路，具有以下有益效果:本专利技术的开关电源的过零检测电路对电路结构进行优化，将芯片内部的开关管与芯片外部的开关管合成为一个开关，且放置于芯片外部，可以把芯片的面积大大地缩小，提高产品的竞争力。【专利附图】【附图说明】图1显示为现有技术中的开关电源的过零检测电路的示意图。图2显示为本专利技术的开关电源的过零检测电路的示意图。图3显示为本专利技术的开关电源的过零检测电路的谐振取样模块的电路示意图。图4(a)显示为本专利技术的开关电源的过零检测电路在断续模式下电感充放电的波形示意图。图4(b)显示为本专利技术的开关电源的过零检测电路在断续模式下Lx节点的波形示意图。图4(c)显示为本专利技术的开关电源的过零检测电路在断续模式下Gs节点的波形示意图。图5(a)显示为本专利技术的开关电源的过零检测电路在临界模式下电感充放电的波形示意图。图5(b)显示为本专利技术的开关电源的过零检测电路在临界模式下Lx节点的波形示意图。图5(c)显示为本专利技术的开关电源的过零检测电路在临界模式下Gs节点的波形示意图。元件标号说明1开关电源的过零检测电路11电压输入模块12电压输出模块13耦合电路14谐振取样模块15比较器16RS 触发器2开关电源 的过零检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源的过零检测电路，其特征在于，所述开关电源的过零检测电路至少包括：电压输入模块、电压输出模块、电感、开关管、耦合电路、谐振取样模块、比较控制模块以及控制驱动模块；所述电压输出模块连接于所述电压输入模块，用于输出电压；所述电感连接于所述电压输出模块，通过所述电感的充、放电来调节输出电压，使其稳定在设定值；所述开关管连接于所述电感，通过所述开关管的导通和关断来控制所述电感充、放电，当所述开关管导通时，所述电感充电，当所述开关管关断时，所述电感放电；所述耦合电路的输入端连接于所述电感与所述开关管的漏极之间，所述耦合电路的输出端连接于所述开关管的栅极，用于将所述电感与所述开关管的漏极之间的谐振信号耦合到所述开关管的栅极；所述谐振取样模块连接于所述耦合电路，用于取出与所述耦合电路输出信号的负电压呈正比的电流，并转化为电压输出；所述比较控制模块连接于所述谐振取样模块，根据所述谐振取样模块输出的电压产生控制信号；所述控制驱动模块连接于所述比较控制模块及所述开关管的输出端，用于产生控制所述开关管导通和关断的门电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈后鹏，胡佳俊，王倩，宋志棠，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31