一种具有过零检测功能的驱动电路及过零检测方法技术

本发明专利技术提供一种具有过零检测功能的驱动电路及过零检测方法，包括：控制输出电压及耦合跌落信号的功率开关管；提供上拉电流的上拉驱动管；提供第一、第二下拉电流的第一、第二下拉电流的第二下拉驱动管，第一下拉电流大于第二下拉电流。电感开始放电时，第一下拉电流和第二下拉电流共同对功率开关管的栅端下拉，功率开关管处于截止状态；经过设定时间后，第一下拉电流被关断，其中，设定时间小于电感放电的时间；电感放电结束时，功率开关管的寄生电容耦合跌落信号，当检测到跌落信号后，上拉电流对功率开关管的栅端上拉，功率开关管处于导通状态。本发明专利技术通过优化驱动时序避免了常规驱动电路过零检测的失效或误检测的可能性，提升了系统可靠性。

A Driver Circuit with Zero-Crossing Detection Function and Zero-Crossing Detection Method

The invention provides a driving circuit with zero-crossing detection function and a zero-crossing detection method, including: a power switch for controlling output voltage and coupling drop signal; a pull-up driving tube for providing pull-up current; a second pull-down driving tube for the first and second pull-down currents, with the first pull-down current greater than the second pull-down current. When the inductor starts to discharge, the first pull-down current and the second pull-down current pull down the gate end of the power switch together, and the power switch is in the cut-off state; after setting time, the first pull-down current is turned off, in which the setting time is less than the time of inductance discharge; when the inductance discharge ends, the parasitic capacitance of the power switch is coupled with the drop signal, and when the drop signal is detected, the first pull-down current is turned off. The pull-up current pulls up the gate end of the power switch, and the power switch is in the on state. By optimizing the driving sequence, the invention avoids the possibility of failure or false detection of zero-crossing detection of conventional driving circuit, and improves the reliability of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种具有过零检测功能的驱动电路及过零检测方法
本专利技术涉及开关电源控制领域，特别是涉及一种具有过零检测功能的驱动电路及过零检测方法。
技术介绍
随着全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。传统的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠，但它存在着效率低(只有40％～50％)、体积大、铜铁消耗量大，工作温度高及调整范围小等缺点。为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源，它的效率可达85％以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点，是一种较理想的稳压电源。工作于临界导通模式的开关电源是比较常见的一种开关式稳压电源，其通过对电感电流去磁结束进行过零检测，以确保开关电源的正常工作。现有技术中的一种过零检测方法直接用电源系统中功率开关的Cgd电容耦合信号来进行过零检测，不需要额外的检测器件及电路实现过零检测，可以减小控制芯片面积，具有明显的成本优势。如图1所示，现有技术中的开关电源驱动电路1包括，输入电压Vin连接电感L’及续流二极管D’的阴极，电感L’的另一端及续流二极管D’的阳极连接功率开关管NM1的漏端；功率开关管NM1的源端通过采样电阻Rsense接地；上拉管11的漏端连接电源电压、源端连接所述功率开关管NM1的栅端、栅端连接驱动信号Driver1’；下拉管12的漏端连接所述功率开关管NM1的栅端、源端接地、栅端连接驱动信号Driver2’；比较器13的反向输入端连接所述功率开关管NM1的栅端、正相输入端连接参考电压VREF1，用于产生过零检测信号ZCD。如图2所示，当电感L’开始放电时，驱动信号Driver1’为低电平，驱动信号Driver2’为高电平；功率开关管NM1的栅端电压GATE被拉低，功率开关管NM1处于截止状态，功率开关管NM1的漏端电压Drain上升；当电感L’放电结束时，功率开关NM1的Cgd电容将电感去磁结束的跌落信号耦合到功率开关管NM1的栅端，通过与参考电压VREF1比较得到过零检测信号ZCD。上述过零检测方案中，系统去磁结束后，跌落信号通过Cgd电容耦合到功率开关的栅极后，下拉管12对功率开关的栅极保持着较强的下拉能力，所以耦合过来的跌落信号会有较大的损失，信号太弱会出现检测不到的问题；现有技术中，为了检测到微弱的跌落信号，会把比较器13的阈值(参考电压VREF1)设计的与地过于接近，也会出现误检测，过零检测失效或误检测会造成电源系统功能不正常甚至炸机，给系统带来可靠性隐患。因此，如何提高过零检测的准确性和系统的可靠性已成为本领域工作人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种具有过零检测功能的驱动电路及过零检测方法，用于解决现有技术中电感电流去磁结束的过零检测误检测带来的可靠性问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种具有过零检测功能的驱动电路，所述具有过零检测功能的驱动电路至少包括：功率开关管、上拉驱动管、第一下拉驱动管及第二下拉驱动管；所述功率开关管的漏端连接开关电源中的电感，所述功率开关管的源端经由电流采样电阻接地，用于通过所述功率开关管的导通和截止来控制输出电压，同时所述功率开关管的漏端和栅端之间的寄生电容耦合所述电感去磁结束的跌落信号；所述功率开关管的栅端经由所述上拉驱动管连接至电源电压，所述上拉驱动管的控制端连接第一驱动信号，用于在所述功率开关管开启的过程中为所述功率开关管的栅端提供上拉电流；所述功率开关管的栅端分别经由所述第一下拉驱动管及所述第二下拉驱动管接地，所述第一下拉驱动管的控制端连接第二驱动信号，用于在所述功率开关管关闭的初始阶段为所述功率开关管的栅端提供第一下拉电流；所述第二下拉驱动管的控制端连接第三驱动信号，用于在所述功率开关管关闭的过程中为所述功率开关管的栅端提供第二下拉电流；其中，所述第一下拉电流大于所述第二下拉电流。优选地，所述电感的输入端连接输入电压，所述电感的两端并联一续流二极管，所述续流二级管的阴极连接所述电感的输入端，所述续流二级管的阳极连接所述电感的输出端。优选地，所述上拉驱动管为NMOS管，所述上拉驱动管的漏端连接所述电源电压，所述上拉驱动管的源端连接所述功率开关管的栅端，所述上拉驱动管的栅端连接所述第一驱动信号；当所述第一驱动信号为高电平时，所述上拉驱动管导通，为所述功率开关管的栅端提供上拉电流。优选地，所述第一下拉驱动管为NMOS管，所述第一下拉驱动管的漏端连接所述功率开关管的栅端，所述第一下拉驱动管的源端接地，所述第一下拉驱动管的栅端连接所述第二驱动信号；当所述第二驱动信号为高电平时，所述第一下拉驱动管导通，为所述功率开关管的栅端提供所述第一下拉电流。优选地，所述第二下拉驱动管为NMOS管，所述第二下拉驱动管的漏端连接所述功率开关管的栅端，所述第二下拉驱动管的源端接地，所述第二下拉驱动管的栅端连接所述第三驱动信号；当所述第三驱动信号为高电平时，所述第二下拉驱动管导通，为所述功率开关管的栅端提供所述第二下拉电流。更优选地，所述第一下拉驱动管的导通时间设定为0ns～1000ns。优选地，所述第一下拉驱动管的尺寸比所述第二下拉驱动管的尺寸大10～100倍。优选地，所述具有过零检测功能的驱动电路还包括一比较器，所述比较器的输入端分别连接所述功率开关管的栅端及一参考电压，用于将检测到的所述电感去磁结束的跌落信号转换成逻辑信号。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种过零检测方法，应用于工作于临界导通模式的开关电源电路中，所述过零检测方法至少包括：电感开始放电时，第一下拉电流和第二下拉电流共同对功率开关管的栅端下拉，使所述功率开关管处于截止状态；经过设定时间后，所述第一下拉电流被关断，所述第二下拉电流继续对所述功率开关管下拉，所述功率开关管仍处于截止状态；其中，所述设定时间小于所述电感放电的时间；所述电感放电结束时，所述功率开关管的漏端和栅端之间的寄生电容耦合所述电感去磁结束的跌落信号，当检测到所述跌落信号后，所述第二下拉电流关断，上拉电流对所述功率开关管的栅端上拉，使所述功率开关管处于导通状态，所述电感开始充电。优选地，所述设定时间为0ns～1000ns。更优选地，所述设定时间为400ns～500ns。优选地，所述第一下拉电流为所述第二下拉电流的10～100倍。优选地，所述跌落信号耦合到所述功率开关管的栅端后与一参考电压比较，当所述跌落信号的耦合信号小于所述参考电压时，过零检测信号起效，所述上拉电流形成。如上所述，本专利技术的具有过零检测功能的驱动电路及过零检测方法，具有以下有益效果：本专利技术的具有过零检测功能的驱动电路及过零检测方法通过优化驱动时序避免了常规驱动电路过零检测的失效或误检测的可能性，提升了系统可靠性。附图说明图1显示为现有技术中的开关电源驱动电路的结构示意图。图2显示为现有技术中的驱动电路的工作时序示意图。图3显示为本专利技术的具有过零检测功能的驱动电路的结构示意图。图4显示为本专利技术的具有过零检测功能的驱动电路的工作时序示意图。元件标号说明1开关电源驱动电路11上拉管12下拉管13比较器2具有过零检测功能的驱动电路21上拉驱动管22第一下拉驱动管23第二下拉驱动管24比较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有过零检测功能的驱动电路，其特征在于，所述具有过零检测功能的驱动电路至少包括：功率开关管、上拉驱动管、第一下拉驱动管及第二下拉驱动管；所述功率开关管的漏端连接开关电源中的电感的输出端，所述功率开关管的源端经由电流采样电阻接地，用于通过所述功率开关管的导通和截止来控制输出电压，同时所述功率开关管的漏端和栅端之间的寄生电容耦合所述电感去磁结束的跌落信号；所述功率开关管的栅端经由所述上拉驱动管连接至电源电压，所述上拉驱动管的控制端连接第一驱动信号，用于在所述功率开关管开启的过程中为所述功率开关管的栅端提供上拉电流；所述功率开关管的栅端分别经由所述第一下拉驱动管及所述第二下拉驱动管接地，所述第一下拉驱动管的控制端连接第二驱动信号，用于在所述功率开关管关闭的初始阶段为所述功率开关管的栅端提供第一下拉电流；所述第二下拉驱动管的控制端连接第三驱动信号，用于在所述功率开关管关闭的过程中为所述功率开关管的栅端提供第二下拉电流；其中，所述第一下拉电流大于所述第二下拉电流。

【技术特征摘要】
1.一种具有过零检测功能的驱动电路，其特征在于，所述具有过零检测功能的驱动电路至少包括：功率开关管、上拉驱动管、第一下拉驱动管及第二下拉驱动管；所述功率开关管的漏端连接开关电源中的电感的输出端，所述功率开关管的源端经由电流采样电阻接地，用于通过所述功率开关管的导通和截止来控制输出电压，同时所述功率开关管的漏端和栅端之间的寄生电容耦合所述电感去磁结束的跌落信号；所述功率开关管的栅端经由所述上拉驱动管连接至电源电压，所述上拉驱动管的控制端连接第一驱动信号，用于在所述功率开关管开启的过程中为所述功率开关管的栅端提供上拉电流；所述功率开关管的栅端分别经由所述第一下拉驱动管及所述第二下拉驱动管接地，所述第一下拉驱动管的控制端连接第二驱动信号，用于在所述功率开关管关闭的初始阶段为所述功率开关管的栅端提供第一下拉电流；所述第二下拉驱动管的控制端连接第三驱动信号，用于在所述功率开关管关闭的过程中为所述功率开关管的栅端提供第二下拉电流；其中，所述第一下拉电流大于所述第二下拉电流。2.根据权利要求1所述的具有过零检测功能的驱动电路，其特征在于：所述电感的输入端连接输入电压，所述电感的两端并联一续流二极管，所述续流二级管的阴极连接所述电感的输入端，所述续流二级管的阳极连接所述电感的输出端。3.根据权利要求1所述的具有过零检测功能的驱动电路，其特征在于：所述上拉驱动管为NMOS管，所述上拉驱动管的漏端连接所述电源电压，所述上拉驱动管的源端连接所述功率开关管的栅端，所述上拉驱动管的栅端连接所述第一驱动信号；当所述第一驱动信号为高电平时，所述上拉驱动管导通，为所述功率开关管的栅端提供上拉电流。4.根据权利要求1所述的具有过零检测功能的驱动电路，其特征在于：所述第一下拉驱动管为NMOS管，所述第一下拉驱动管的漏端连接所述功率开关管的栅端，所述第一下拉驱动管的源端接地，所述第一下拉驱动管的栅端连接所述第二驱动信号；当所述第二驱动信号为高电平时，所述第一下拉驱动管导通，为所述功率开关管的栅端提供所述第一下拉电流。5.根据权利要求1所述的具有过零检测功能的驱动电路，其特征在于：所述第二下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李进，尤勇，林昌全，李国成，罗丙寅，卢圣晟，
申请(专利权)人：华润矽威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31