[發(fā)明專利]逆向電流防止電路及其方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610107829.7
• 申請日: 2006-07-24
• 公開（公告）號: CN101114795A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳天賜
• 申請（專利權(quán)）人: 圓創(chuàng)科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10;H02M3/155;H02M3/156
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 王英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于一種逆向電流防止電路，尤其關(guān)于一種用于同步切換式電壓轉(zhuǎn)換器的逆向電流防止電路，可準(zhǔn)確地防止逆向電流的發(fā)生。

背景技術(shù)

圖1(a)示出現(xiàn)有同步切換式電壓轉(zhuǎn)換器10的電路圖。同步切換式電壓轉(zhuǎn)換器10將輸入電壓V_in轉(zhuǎn)換成輸出電壓V_out，而供應(yīng)至負(fù)載Ld。上側(cè)開關(guān)SH耦合于輸入電壓V_in與切換節(jié)點SN間，而下側(cè)開關(guān)SL則耦合于切換節(jié)點SN與接地電位間。在圖1(a)所示的例子中，上側(cè)開關(guān)SH由PMOS晶體管所實現(xiàn)而下側(cè)開關(guān)SL則由NMOS晶體管所實現(xiàn)。電感L耦合于切換節(jié)點SN與輸出端O間。切換控制電路12產(chǎn)生切換控制信號CS，例如脈沖寬度調(diào)制信號(Pulse?WidthModulation，PWM)，用以決定上側(cè)開關(guān)SH與下側(cè)開關(guān)SL的導(dǎo)通與不導(dǎo)通。響應(yīng)輸出電壓V_out的反饋，切換控制電路12調(diào)整切換控制信號CS的工作周期(Duty?Cycle)，從而調(diào)節(jié)輸出電壓V_out。此外，輸出電容C_o耦合于輸出端O，以便對輸出電壓V_out進行過濾。

圖1(b)示出現(xiàn)有同步切換式電壓轉(zhuǎn)換器10的理想操作波形時序圖。在時間ta至tb中，上側(cè)開關(guān)SH導(dǎo)通且下側(cè)開關(guān)SL不導(dǎo)通，使得電感電流I_L從輸入電壓V_in經(jīng)由上側(cè)開關(guān)SH流向輸出端O并且逐漸上升。在此情況下，切換節(jié)點SN處的切換電壓V_SN被拉高至輸入電壓V_in。在時間tb處，上側(cè)開關(guān)SH轉(zhuǎn)變?yōu)椴粚?dǎo)通且下側(cè)開關(guān)SL轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通，使得電感電流I_L從接地電位經(jīng)由下側(cè)開關(guān)SL流向輸出端O并且逐漸下降。在此情況下，切換節(jié)點SN處的切換電壓V_SN瞬間被拉低至接地電位以下。當(dāng)電感電流I_L降低至一預(yù)定的臨界電流I_th時，也就是在時間tc處，電感電流I_L在感測電阻R_S上所造成的電位差變?yōu)樾∮趨⒖茧妷涸碫_ref。結(jié)果，比較器CP1的非反相輸入端所接收的電位大于反相輸入端所接收的電位。由于比較器CP1因?qū)嶋H操作速度有限而造成反應(yīng)時間t_R，故必須等到時間td時比較器CP1所輸出的防止信號PR1才會從低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖剑渲衪d-tc＝t_R。響應(yīng)比較器CP1所輸出的防止信號PR1的高電平，閉鎖電路15輸出低電平信號使得下側(cè)開關(guān)SL不導(dǎo)通。理想上地，閉鎖電路15使下側(cè)開關(guān)SL不導(dǎo)通的時機安排于電感電流I_L剛好降低至零的時候，也就是時間td，從而防止電感電流I_L逆轉(zhuǎn)方向而降低效率。為了達成這一理想效果，必須精確掌握電感電流I_L的下降速率與比較器CP1的反應(yīng)時間t_R，從而決定適當(dāng)?shù)呐R界電流It_h。

然而，電感電流I_L的下降速率正比于輸出電壓V_out且反比于電感L。假設(shè)臨界電流I_th一經(jīng)設(shè)定即維持恒定。倘若電感電流I_L的下降速率太慢，則在下側(cè)開關(guān)SL變?yōu)椴粚?dǎo)通時，電感電流I_L仍未降低至零，如圖2(a)所示。倘若電感電流I_L的下降速率太快，則在下側(cè)開關(guān)SL變?yōu)椴粚?dǎo)通時，電感電流I_L已經(jīng)逆轉(zhuǎn)方向，如圖2(b)所示。在這兩種情況中，同步切換式電壓轉(zhuǎn)換器10的操作效率都發(fā)生降低的不良后果。

而且，所設(shè)定的臨界電流I_th實際上會隨著工藝參數(shù)變化與溫度改變而發(fā)生變動。倘若臨界電流I_th增大而變?yōu)檫^大的臨界電流I_th’，如圖3(a)所示，則下側(cè)開關(guān)SL在電感電流I_L尚未降低至零時已經(jīng)變?yōu)椴粚?dǎo)通。倘若臨界電流I_th減小而變?yōu)檫^小的臨界電流I_th”，如圖3(b)所示，則在電感電流I_L已經(jīng)逆轉(zhuǎn)方向后下側(cè)開關(guān)SL才變?yōu)椴粚?dǎo)通。在這兩種情況中，同步切換式電壓轉(zhuǎn)換器10的操作效率都發(fā)生降低的不良后果。

發(fā)明內(nèi)容