[發明專利]過零檢測電路

無效

• 申請號: 201210263985.8
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN102778602A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 明鑫;劉德尚;謝海武;李涅;王卓;周澤坤;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R19/175
• 分類號: G01R19/175
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

技術領域

本發明屬于開關電源技術領域，具體涉及一種適用于降壓型DC-DC轉換器的過零檢測電路的設計。

背景技術

隨著開關電源向高效率、低功耗的方向發展，出現了眾多技術來提高轉換器的轉換效率，其中同步整流技術采用低導通電阻的功率MOSFET取代整流二極管，大大提高了轉換器的轉換效率，但這種技術帶來了新的問題：當開關電源工作在連續導通模式(Continuous?Conduction?Mode，CCM)時，系統效率很高，但是當系統進入不連續導通模式(Discontinuous?Conduction?Mode，DCM)，電感電流下降為零時，輸出電容會通過同步整流管到地的通路放電，如果此時不及時采取措施關閉同步整流管，那么系統在輕載模式下的效率將大大受限于同步整流管的低導通電阻。這就要求能夠檢測同步整流管的電流是否過零，及時判斷系統進入不連續導通模式并關閉同步整流管，從而提高系統的轉換效率。

現有的過零檢測方式有如下兩種：一、電阻檢測方式，即在續流支路上串聯小阻值的檢測電阻，通過檢測電阻上的壓降來判斷過零點，該方式存在如下的問題：首先引入檢測電阻造成額外的功耗，其次檢測電阻阻值需要很小，導致檢測到的信號微弱且易受工藝和溫度影響，從而使檢測電路精度較低；為了解決該問題，有研究人員利用同步整流管的寄生導通電阻作為檢測電阻，此方法避免了引入額外的電阻而導致的功耗，但采樣電路大都采用放大器嵌位，增大了芯片面積，并且精度不高。二、鏡像電流方式，即通過鏡像作用將同步整流管的電流精確復制出來，此方式避免了在主電流通路中直接添加器件造成的額外功耗，但是需要利用運算放大器來處理復制出來的電流，且對運放的增益和失調等性能的要求較高，從而增加了電路的復雜度。

發明內容

本發明的目的正是為了解決現有的過零檢測存在的上述問題，提出了一種過零檢測電路。

本發明的技術方案為：一種過零檢測電路，包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管以及第一NPN管、第二NPN管和第一電阻、第二電阻，具體連接關系如下：

第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管和第四PMOS管的源極接外部的電源電壓；第一PMOS管的柵極和漏極與第四PMOS管的柵極相連并與第一NPN管的集電極相連接；第二PMOS管的漏極和第二NPN管的集電極相連接；第一NPN管基極和第二NPN管的基極相連接；第一電阻的一端與第一NPN管的發射極相連，另一端與第一NMOS管和第二NMOS管的源極相連接；第二電阻的一端與第二NPN管的發射極和第一NMOS管的漏極連接，另一端與第三NMOS管的源極相連；第一NMOS管和第三NMOS管的柵極分別接外部兩個反相的邏輯控制信號，第三NMOS管的漏極作為所述過零檢測電路的輸入端，第二NMOS管的柵極和漏極分別接電源電壓和地電位；第二PMOS管的柵極與第三PMOS管的柵極和漏極以及第四NMOS的漏極相連接；第四NMOS管的柵極與第五NMOS管的柵極和漏極以及第六NMOS管的柵極相連接，外部偏置電流從第五NMOS管的漏極流入；第四NMOS管、第五NMOS管和第六NMOS管的源極均接地電位；第六NMOS管的漏極和第四PMOS管的漏極相連接作為所述過零檢測電路的輸出端。

本發明的有益效果：本發明提出的過零檢測電路克服了傳統過零檢測方法中功耗大、結構復雜、集成度低等問題。首先本發明的過零檢測電路沒有在系統的主電流回路中添加額外的器件，所以降低了功耗；其次不需要運算放大器作輔助，簡化了電路結構；同時采用的器件數目較少，有效地減小了芯片面積，而且該檢測電路不需要片外檢測電阻，可以完全片上集成，降低了對外部PCB板的面積要求，提高了系統集成度。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的過零檢測電路結構示意圖。

圖2為本發明的過零檢測電路采樣時的等效電路圖。

圖3為本發明的過零檢測電路不采樣時的等效電路圖。

圖4為本發明實施例二的過零檢測電路結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的說明。

實施例一：

本發明實施例一的過零檢測電路結構，具體電路結構如圖1所示，包括PMOS管MP1、MP2、MP3、MP4，NMOS管MN1、MN2、MN3、MN4、MN5、MN6，NPN管Q1、Q2、Q3和電阻R1、R2。具體連接關系如下：