[實用新型]一種三態過零比較電路及電源管理芯片

有效

• 申請號: 201821378071.5
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN208675196U
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 董淵;王云松;黃建剛;吳傳奎;程劍濤
• 申請（專利權）人: 上海艾為電子技術股份有限公司
• 主分類號: H03K17/296
• 分類號: H03K17/296;H03K17/28;H03K17/567
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本實用新型公開了一種三態過零比較電路及電源管理芯片，包括：過零比較模塊、邏輯輸出模塊、啟動延時模塊、負向失調切換模塊以及輕載檢測模塊，其中，過零比較模塊用于比較輸出端與SW端的電壓，產生邏輯電平翻轉并控制主功率開關管的關斷；啟動延時模塊用于在DRVP信號為低，過零比較模塊開啟時，產生合適的啟動時序，以避免SW端的電壓擾動在建立過程中所產生的誤翻；邏輯輸出模塊用于將過零比較模塊輸出的電壓轉換為數字邏輯控制信號；負向失調切換模塊用于當負載電流極低時，將過零比較模塊的翻轉點設為負向電流，起到保護作用。通過本實用新型可以防止過零檢測信號在開關電源功率管瞬間切換期間誤觸發，避免主功率開關管被燒毀。

技術領域

本實用新型涉及模擬集成電路技術領域，更具體的說，是涉及一種三態過零比較電路及電源管理芯片，其適用于開關電源電路。

背景技術

開關電源芯片是模擬集成電路中一類用途極廣泛的芯片，其可以根據負載的需求將輸入電壓降低或提升，產生穩定的輸出電壓提供給后級的負載電路，其通常具有轉換效率高、控制方式靈活、輸入輸出范圍寬等特點。而在開關電源芯片中，BOOST升壓類型的開關電源芯片有著極為重要的用途，其特點是可以控制功率管的導通與關斷，使輸出電壓高于輸入電壓。

如圖1所示，功率管驅動信號DRVP表示占空比為D的方波信號，當DRVP 為高電平時，主功率開關管MP1關斷，N型功率開關管MN1導通，則SW端被拉至地電位，輸入端VIN的電源V_IN在電感L1上產生對地的電流使得電感L1存儲能量，此時通過電容C1向輸出端VOUT供電；當DRVP為低電平時，主功率開關管MP1導通，N型功率開關管MN1關斷，由于電感L1上的電流不能突變，因此，SW端電位被抬高，V_SW>V_OUT，通過主功率開關管MP1向電容C1和輸出端VOUT供電，由能量守恒定律，當電路穩定工作時可得：V_OUT＝V_IN/D。在BOOST升壓電路中，若負載電流比較小，在主功率開關管MP1導通期間，當電感電流i_L逐漸減小時，輸出端VOUT的電壓V_OUT和SW端的電壓V_SW逐漸逼近，當i_L為負時，V_OUT>V_SW，此時會產生從輸出端VOUT到輸入端VIN的反向倒灌電流，會對輸入端VIN的電源V_IN帶來損害。因此，BOOST電路中需要增加過零檢測比較電路1，當過零檢測比較電路1檢測到電感L1上的電流逐漸逼近0時，則BOOST_NCD信號會從低電平翻轉為高電平，并控制功率驅動電路2 使功率管驅動信號DRVP為高電平，將主功率開關管MP1關斷，達到保護功率級的作用。

如圖2所示，為現有的過零檢測比較電路原理圖，具體的，過零檢測比較電路1包括：過零比較模塊21和邏輯輸出模塊22，在BOOST電路中，當DRVP 為主功率開關管MP1的驅動信號，DRVN為DRVP的反向信號，當DRVP為低電平，主功率開關管MP1導通，過零檢測比較電路1開始工作，若檢測到 V_SW>V_OUT，則無反向電流產生，過零檢測比較電路1輸出BOOST_NCD維持低電平；當V_SW<V_OUT時，主功率開關管MP1上會產生從輸出端VOUT至SW端的負向反灌電流，此時過零檢測比較電路1輸出高電平，并控制DRVP信號關斷主功率開關管MP1。但是，該過零檢測比較電路1存在以下兩個缺陷：

第一，在DRVP變為低電平時，過零比較器會立刻使能比較V_OUT和V_SW的大小，但此時SW端的電位從較低的電位抬升至高電位時需要一定的時間，并且在SW端的電位穩定前，會有一定的阻尼振蕩現象，這會導致過零比較器發生誤翻轉，產生錯誤的功率管驅動信號DRVP；