[發明專利]開關電路

有效

• 申請號: 201310181123.5
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN103427604B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 博比·雅各布·丹尼爾;威廉默斯·朗厄塞格
• 申請（專利權）人: 矽力杰股份有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;G01R19/00
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司11449
• 代理人: 蔡純

技術領域

本發明涉及開關電路，如轉換器。

背景技術

在自激振蕩轉換器中，例如邊界導通模式的降壓轉換器，需要通過檢測電壓擺幅中的最低電壓來決定何時打開開關，以便盡量減少硬開關。硬開關會使開關產生很大的功率損耗。在漏極電壓擺幅的最低值打開場效應晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，即MOSFET)開關可以降低功率損耗，因此有助于提高操作效率。

為能夠更好地理解，圖1A示出了傳統的臨界導通模式的降壓轉換器10的電路圖。圖1B示出了在一個開關周期持續時間內場效應晶體管開關12的柵極11和漏極13的電壓和輸出電流15的變化。

在周期的第一部分中(即在第一行程中)，柵極電壓11處于高值，并且場效應晶體管開關12是打開的。電感器中的電流15被檢測到線性上升到預定的峰值，然后開關關閉，并且進入周期的第二部分(即第二行程)。在第二行程中，場效應晶體管開關12的柵極電壓11處于低值，電感器中的電流線性下降，直至達到零。當電感器中的電流達到零時，場效應晶體管開關12的漏極13的電壓由于漏極電容和電感間的諧振而擺動。當柵極電壓回復到高值(場效應晶體管開關12因此切換至打開)，對場效應晶體管12的漏極電容器充電消失，電流15再次線性上升。

如上文所述，在漏極電壓擺幅的低值(即在電壓的谷值)打開場效應晶體管開關12以便降低至場效應晶體管開關12的功率損耗被認為是優選的。

在常規的實施方式中，通過檢測集成電路(IC)中的電容器的一端來檢測電壓谷值，電容器的另一端與漏極相連。這種公知的檢測電壓谷值的方法如圖2所示。這就需要：(1)可從集成電路訪問的漏極節點，和(2)IC內部的高壓電容器。

對于僅靠控制器控制的集成電路，這是不可行的，因為漏極節點是無法訪問的。此外，這將需要與內部的高電壓(HV)電容器相連的額外的引腳(則集成電路就必須要具備高壓器件)，或者與外部的高電壓電容器相連的額外的引腳。這將導致成本的增加和準確性的降低。

一種已知的可替代方式是使用從場效應晶體管漏極到控制器的檢測引腳的電容來檢測電壓谷值。然而，這樣做的缺點是需要額外的高壓電容器和高壓電阻器。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供了一種根據獨立權利要求的開關電路。

實施例中介紹的電壓谷值檢測的概念，只使用被電路控制器驅動的開關的控制部分(例如，場效應晶體管開關的柵極，或者雙極型晶體管的基極)。

根據本發明的一個方面，提供了一種開關電路，包括開關晶體管，用于根據施加到開關晶體管的控制端的控制信號來控制開關電路的操作；調整電路，用于產生控制信號；檢測電路，用于在開關晶體管處于關閉狀態時檢測控制端的電壓，并根據檢測到的電壓產生驅動信號；其中調整電路用于根據所產生的驅動信號來產生控制信號。

因此，實施例可以檢測場效應晶體管開關的柵極電壓，該場效應晶體管開關的柵極與控制器集成電路的驅動引腳相連，以檢測電壓的谷值。因此，控制器引腳提供雙重功能，從而不再需要使用專門的電壓谷值檢測引腳。

根據本發明的另一方面，提供了一種控制開關電路的方法，該開關電路包括具有控制端的開關晶體管，該方法包括：產生控制信號；向開關晶體管的控制端施加控制信號；在開關晶體管處于關閉狀態時檢測控制端的電壓；根據檢測到的電壓產生驅動信號；其中，所述控制信號是根據產生的驅動信號而產生的。

因此，實施例可以通過檢測與外部場效應晶體管開關的柵極相連的集成電路控制器引腳的電壓或電流，以檢測電壓谷值。

附圖說明

圖1A是傳統的臨界導通模式的降壓轉換器的電路圖；

圖1B示出的是圖1A中轉換器在一個開關周期內柵極電壓，漏極電壓和輸出電流的變化；

圖2示出的是應用公知的方法在開關電路中檢測電壓谷值的電路；

圖3A是根據本發明的一個實施例的開關電路的電路圖；

圖3B示出的是圖3A中的開關電路的漏極電壓，米勒電容電流和驅動電壓的變化；

圖4示出的是根據本發明的一個實施例的開關電路的模擬結果。

具體實施方式

本發明的實施例使用從開關的控制端得到的信息來檢測電壓擺幅中的最低電壓(即電壓的谷值)。提供一種具有雙重功能的控制端，因而不需要專用的谷值檢測端。