[發(fā)明專利]直流轉(zhuǎn)換開關(guān)降壓開關(guān)電源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310621624.0
• 申請日: 2013-11-30
• 公開（公告）號: CN103944379A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳雪松;易坤;高繼;趙方麟
• 申請（專利權(quán)）人: 成都岷創(chuàng)科技有限公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02M1/08;G01R19/175;G01R19/04
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路領(lǐng)域，涉及一種直流轉(zhuǎn)換開關(guān)降壓開關(guān)電源。

背景技術(shù)

??隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器在實現(xiàn)輸出與輸入電氣隔離時，通常采用變壓器來實現(xiàn)，由于變壓器具有變壓的功能，所以有利于擴大轉(zhuǎn)換器的輸出應(yīng)用?范圍，也便于實現(xiàn)不同電壓的多路輸出，或相同電壓的多種輸出。

?在開關(guān)電源管理芯片中，根據(jù)電感電流電壓工作模式的不同可以分為CCM(連續(xù)電流工作模式)，BCM（臨界連續(xù)電流工作模式）,DCM(斷續(xù)電流工作模式)以及為了提高效率的QR（準諧振控制模式）等。不同的電源系統(tǒng)設(shè)計中會采用不同的工作模式，例如在AC-DC的LED(Light?Emitting?Diode)照明電源設(shè)計中為了更簡單方便計算和控制LED的輸出電流，有芯片會采用BCM或DCM模式，通過檢測電感電流過零可實現(xiàn)對LED的恒流控制，有的芯片為了提高效率會采用QR控制模式，此時需要增加波谷檢測。

??圖1給出了傳統(tǒng)的BUCK架構(gòu)檢測方法系統(tǒng)電路圖。L1，L2為耦合電感，D0為續(xù)流二極管，Q1為Low?side功率NMOS開關(guān)管，Rfh和Rfl為分壓電阻。要實現(xiàn)L1和Np的電感電流過零檢測和諧振波谷檢測都需要通過ZCD引腳的電壓檢測輸入到控制芯片實現(xiàn)。

??BCM工作模式是指在電感或變壓器的電流降低為零時產(chǎn)生開啟功率管信號，而QR工作模式是指在電感或變壓器電流降為零后在功率管的漏端會發(fā)生諧波振蕩，在諧振波形到達波谷的時候開啟功率管。

?圖2給出了上述應(yīng)用圖中關(guān)鍵節(jié)點的電壓和電流波形。控制芯片通過檢測ZCD波形的a電壓可實現(xiàn)電感電流的過零判斷，對諧振波谷的檢測則通過芯片內(nèi)部的波谷檢測電路檢測ZCD的b點實現(xiàn)。由于芯片為低壓控制器，ZCD需要為低壓波形，且其波形能夠映射LX的波形才可實現(xiàn)檢測功能。為了實現(xiàn)ZCD這一功能，三種電路需要增加耦合電感L2或輔助繞組Ns以及分壓電阻Rfh和Rf來實現(xiàn)。這額外的元器件增加的電感和變壓器的設(shè)計復(fù)雜度，同時也大幅增加了系統(tǒng)的成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的芯片為了實現(xiàn)電感電流過零和諧振波谷檢測需要增加耦合電感或輔助繞組以及分壓電阻，從而造成了增加系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜度和成本增加的不足，本發(fā)明提供一種直流轉(zhuǎn)換開關(guān)降壓開關(guān)電源。

直流轉(zhuǎn)換開關(guān)降壓開關(guān)電源，包括電感、續(xù)流二極管、功率MOS管和控制芯片，所述功率MOS管的源級到地之間連接有檢測電阻；所述功率MOS管的柵極和源級均與控制芯片連接，所述控制芯片包括控制根據(jù)輸出信號調(diào)節(jié)功率MOS管開關(guān)占空比的控制環(huán)路，其特征在于，所述控制環(huán)路還包括一下拉支路，所述下拉支路具備如下功能：在每周期內(nèi)功率NMOS管柵極下降沿結(jié)束后，下拉支路開始持續(xù)時間為T1的下拉狀態(tài)。

對本領(lǐng)域技術(shù)人員，實現(xiàn)上述邏輯運算功能容易實現(xiàn)，對復(fù)雜邏輯，可以利用硬件編程語言例如VHDL或VERILOG編程生成門級邏輯電路，本發(fā)明中上述邏輯功能相當(dāng)簡單，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以直接根據(jù)邏輯關(guān)系，利用與門、或門、傳輸門、觸發(fā)器等門級電路組合實現(xiàn)。

優(yōu)選的，所述邏輯驅(qū)動電路還包括屏蔽電路，所述屏蔽電路具備如下功能：在T1?結(jié)束后，開始持續(xù)時間為T2的屏蔽狀態(tài)，屏蔽狀態(tài)時，所述柵極比較器的輸出信號保持不變。

進一步的，所述屏蔽電路由第一或非門和第二觸發(fā)計時器組成，所述第一或非門的兩個輸入端分別連接第二觸發(fā)計時器和柵極比較器的輸出端，所述第一或非門的輸出端作為電流過零和諧振波谷檢測信號輸出端；

所述第二觸發(fā)計時器的輸入端連接第一觸發(fā)計時器的輸出端，所述第二觸發(fā)計時器檢測輸入信號的下降沿，并以下降沿為起點，持續(xù)時間為T2的高電平輸出。

優(yōu)選的，還包括鉗位支路，所述鉗位支路由鉗位二極管和泄放NMOS管組成，所述鉗位二極管正向端和反向端分別連接邏輯驅(qū)動電路的輸出端和泄放NMOS管的漏極，所述泄放NMOS管的源極接地，柵極連接所述第一PMOS管和第一NMOS管的柵極

優(yōu)選的，所述下拉支路由下拉MOS管和與下拉管柵極連接的第一觸發(fā)計時器連接，所述第一觸發(fā)計時器的輸入端與PWM信號產(chǎn)生器的輸出端連接，所述第一觸發(fā)計時器檢測輸入信號的下降沿，并以下降沿為起點，持續(xù)時間為T1的高電平輸出。

進一步的，觸發(fā)計時器由第一支路、電容和第二或非門組成，

觸發(fā)計時器的信號輸入端通過第一支路與或非門的第一輸入端連接，所述第一支路包括至少3個以上的奇數(shù)個連續(xù)連接的反相器，所述電容連接在任一反相器的輸出端和地之間；