[發(fā)明專利]非隔離DC/DC控制電路及轉(zhuǎn)換器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910161003.2
• 申請(qǐng)日: 2009-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN101599696A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳林峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建星網(wǎng)銳捷網(wǎng)絡(luò)有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/155
• 分類號(hào): H02M3/155
• 代理公司: 北京同達(dá)信恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 黃志華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子器件控制領(lǐng)域，尤其涉及一種非隔離DC(Direct?Current)/DC(Direct?Current)控制電路及其提供邏輯控制信號(hào)的時(shí)序控制方法，及非隔離DC(Direct?Current)/DC(Direct?Current)轉(zhuǎn)換器。?

背景技術(shù)

金屬氧化層半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(Metal?Oxide?Semiconductor?Field-EfiectTransistor，MOSFET)簡(jiǎn)稱金氧半場(chǎng)效晶體管，是一種可以廣泛使用在類比電路與數(shù)位電路的場(chǎng)效晶體管(field-effect?transistor)。MOSFET依照其“通道”的極性不同，可分為N型與P型的MOSFET，通常又稱為NMOS與PMOS。?

非隔離DC(Direct?Current)/DC(Direct?Current)轉(zhuǎn)換器是一種將某種直流電壓DC轉(zhuǎn)換成另外一種直流電壓DC的電路。在非隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器中應(yīng)用比較廣泛的是NMOS，如圖1所示，非隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器包括依次連接的內(nèi)部控制邏輯單元101、驅(qū)動(dòng)單元102、轉(zhuǎn)換單元103、輸出單元104，其中內(nèi)部控制邏輯單元101用于提供邏輯控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)單元102根據(jù)所述邏輯控制信號(hào)為轉(zhuǎn)換單元103提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述轉(zhuǎn)換單元103在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下將輸入直流電壓轉(zhuǎn)換為輸出直流電壓，將經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換后得到的輸出直流電壓輸入到輸出單元104。?

如圖2所示為傳統(tǒng)的非隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器示意圖，轉(zhuǎn)換單元采用串聯(lián)連接的NMOS器件Q1和Q2，驅(qū)動(dòng)單元102包括為Q1提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第一驅(qū)動(dòng)單元1021和為Q2提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第二驅(qū)動(dòng)單元1022，A1、A2和A3分別為Q1的源極、漏極和柵極，B1、B2和B3分別為Q2的源極、漏極和柵極。如果在柵極和漏極之間施加一定的正向電壓，源極和漏極之間的電阻就會(huì)接近于?0，此時(shí)，NMOS器件處于開通狀態(tài)；反之，如果不施加這個(gè)正向電壓，源極和漏極之間的電阻就會(huì)接近于無窮大，此時(shí)，NMOS器件處于關(guān)斷狀態(tài)。因此，NMOS具備開關(guān)特性。本文又將NMOS器件Q1和Q2分別稱為開關(guān)管Q1和Q2。輸出單元為并聯(lián)連接在Q2兩端，包括串聯(lián)連接的電感元件L和電容元件C，電容元件C的兩端接入負(fù)載。?

對(duì)非隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制的非隔離DC/DC控制電路包括內(nèi)部控制邏輯單元101和驅(qū)動(dòng)單元102，由內(nèi)部控制邏輯單元101提供邏輯控制信號(hào)到第一驅(qū)動(dòng)單元1021和第二驅(qū)動(dòng)單元1022，第一驅(qū)動(dòng)單元1021根據(jù)邏輯控制信號(hào)提供第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)到開關(guān)管Q1，第二驅(qū)動(dòng)單元1022根據(jù)邏輯控制信號(hào)提供第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)到開關(guān)管Q2，進(jìn)而控制開關(guān)管Q1和Q2的開通和關(guān)斷。圖中反饋到第一驅(qū)動(dòng)單元1021的虛線部分表示第一驅(qū)動(dòng)單元1021采用的基準(zhǔn)電壓。圖中反饋到第二驅(qū)動(dòng)單元1022的虛線部分表示第二驅(qū)動(dòng)單元1022采用的基準(zhǔn)電壓。Q1的源極電壓和Q2的漏極電壓反饋到內(nèi)部控制邏輯單元101供其提供邏輯控制信號(hào)時(shí)作參考。同時(shí)，對(duì)輸出的直流電壓進(jìn)行采樣并電壓反饋單元反饋到內(nèi)部控制邏輯單元101，將采樣輸出直流電壓與內(nèi)部參考比較，然后通過控制第一驅(qū)動(dòng)單元1021和第二驅(qū)動(dòng)單元1022輸出有效驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)短來調(diào)整開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間長(zhǎng)短，實(shí)現(xiàn)輸出直流電壓的調(diào)整。?

通常第一驅(qū)動(dòng)單元1021輸出的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)單元1022輸出的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)不會(huì)同時(shí)有效，一般第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)有效時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)為無效；第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)有效時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)為無效。本文所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)有效是指在此驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下開關(guān)管柵極和漏極之間達(dá)到正向電壓而使其處于開通狀態(tài)，本文所述無效是指在此驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下開關(guān)管柵極和漏極之間達(dá)不到正向電壓而使其處于關(guān)斷狀態(tài)。從第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)有效結(jié)束到第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)有效開始，或者第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)有效結(jié)束到第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)有效開始的時(shí)間差稱為死區(qū)時(shí)間，如圖3中的t1，又可以稱為MOSFET開關(guān)時(shí)間。由于輸出單元中一般連接有儲(chǔ)能元件如電感、電容，在其中一個(gè)MOSFET關(guān)斷的情況下，由于電感?中的電流不能立刻改變，因此電感中電流的變化會(huì)產(chǎn)生壓降，導(dǎo)致回流，設(shè)置死區(qū)時(shí)間的目的是保證在其中一個(gè)MOSFET關(guān)斷的情況下，使另一MOSFET的源極和漏極壓差逐漸趨于零后才開通，否則可能導(dǎo)致燒壞電路。通常，MOSFET的開通時(shí)間(如圖3中的t3)比開通時(shí)間(如圖3中的t3)與關(guān)斷時(shí)間(如圖3中的t2)之和稱為占空比。?