[發明專利]充電電容時分復用電路及開關恒流源電流控制方法

有效

• 申請號: 201510416368.0
• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN106712457B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 盧圣晟;李進;尤勇;李國成;許林海;任會遠;劉軍;胡津華
• 申請（專利權）人: 華潤矽威科技（上海）有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H03K17/28
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種充電電容時分復用電路，包括：通過充電實現定時的充電電容；向充電電容充電的電流源；用于判斷定時結束的定時比較器以及根據各定時比較器的輸出結果依次產生定時時間到達信號的定時器邏輯電路。電感的電流達到峰值時，功率開關管關斷，充電電容開始對預設的最小續流時間定時，定時結束后，電感的實際續流時間小于最小續流時間，則啟動負載過壓保護；反之，則對充電電容泄放后對預設的開關關斷時間定時，定時結束后，功率開關管導通，進入下一周期。本發明復用同一個充電電容，先后計算最小續流時間和開關關斷時間，合并了開關恒流源負載過壓保護和平均輸出電流調整功能，減少了片上集成電容的個數，從而減小芯片面積，降低成本。

技術領域

本發明涉及集成電路設計領域，特別是涉及一種充電電容時分復用電路及開關恒流源電流控制方法。

背景技術

開關恒流源是通過開關的控制使輸出電流不因負載或輸出電壓變化而變化，輸出電流基本保持不變的電流源。峰值電流模式開關恒流源轉換器是現有技術中比較常見的開關恒流源，其系統結構如圖1所示，峰值電流模式開關恒流源轉換器1包括輸出電容C_OUT，所述輸出電容C_OUT的上極板作為正向電壓輸出端V_OUT+、下極板作為反向電壓輸出端V_OUT-，所述輸出電容C_OUT的上極板連接輸入電壓V_IN、下極板連接電感L；所述電感L的另一端連接續流二極管D1的陽極，所述續流二極管D1的陰極連接所述輸入電壓V_IN；功率開關管M0的漏端連接于所述電感L及所述續流二極管D1之間，所述功率開關管M0的源端經過采樣電阻R3后連接到系統的參考地；檢測電路11的輸入端連接于所述功率開關管M0及所述采樣電阻R3之間，所述檢測電路11的輸出端連接控制電路12的輸入端，所述控制電路12進一步包括最小續流時間定時電路121及開關關斷時間定時電路122，所述控制電路12的輸出端連接所述功率開關管M0的柵端；所述功率開關管M0、所述檢測電路11以及所述控制電路12形成與芯片內；分壓電阻R1的一端連接于所述輸入電壓VIN，另一端連接儲能電容C1后接地，所述芯片連接于所述分壓電阻R1與所述儲能電容C1之間以獲取電源電壓VCC；所述輸入電壓V_IN的兩端還并聯有穩壓電容C_IN。

所述峰值電流模式開關恒流源轉換器1工作在電感電流斷續模式下，所述功率開關管M0的漏極電壓波形和所述電感L的電流波形如圖2所示。在所述電感L的電流斷續的開關工作模式下，所述功率開關管M0導通后，所述電感L的電流IL不斷增大，當所述電感L的電流增大到限定值Ilim時，所述功率開關管M0關斷，所述電感L的電流通過所述續流二極管D1續流，所述電感L的電流不斷減小，當所述電感L的電流減小到零時所述功率開關管M0仍保持關斷，當開關關斷時間到達時所述功率開關管M0重新導通。此時所述峰值電流模式開關恒流源轉換器1的平均輸出電流與電感電流峰值和開關頻率相關。因此，我們需要通過所述開關關斷時間定時電路122來控制所述功率開關管M0的關斷時間，從而調整平均輸出電流。

另一方面，當所述功率開關管M0關斷后，所述續流二極管D1的導通時間(即續流時間Trfy)與開關恒流源的負載電壓相關。所述峰值電流模式開關恒流源轉換器1通過檢測所述電感L的電流減小到零，得到續流時間Trfy。所述峰值電流模式開關恒流源轉換器1中設定了最小續流時間，在實際續流時間小于所述最小續流時間后，所述功率開關管M0停止動作，從而進行負載過壓保護。這就需要所述最小續流時間定時電路121來設定最小續流時間限制，進而控制負載過壓保護。

上述兩個定時電路定時功能，在集成電路中通常都是采用電流對集成電容充電至設定電壓值的定時方法來實現，而集成電路中大容值電容通常會占用較大的芯片面積，增加集成電路的成本。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種充電電容時分復用電路及開關恒流源電流控制方法，用于解決現有技術中開關恒流源集成多個定時電路時，用于定時的充電電容占用較大的芯片面積，增加集成電路成本的問題。