本实用新型专利技术公开了一种车载充电器DC-DC系统的控制电路，包括轻载比较器、线损补偿比较器、峰值电流限制比较器以及正温度系数电流产生模块，三个比较器负向输入端连接DC-DC系统内部误差放大器的输出信号，正向输入端连接正温度系数电流产生模块输出的正温度系数电流在串联的多晶硅电阻上形成的不同值的电压，输出端输出轻载高效模式、线损电压补偿和峰值电流限制的控制信号。本实用新型专利技术可实现对输出电流的监控，确定轻载高效、线损补偿和峰值电流限制阈值，并且阈值不随温度变化。电路功能原理简单，易于工艺实现，能够降低芯片成本，可靠性高，也可应用在其它需要此类功能的DC-DC系统中。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种应用到车载充电器DC-DC系统中，通过内部产生的正温度系 数基准电压与功率管金属寄生电阻的采样电压比较，实现对DC-DC系统输出端的轻载高效 率、线损电压补偿和峰值电流限制控制的技术，属于DC-DC变换器
技术介绍
随着便携式电子产品的蓬勃发展，DC-DC转换器在电子产品中得到了广泛的应用， 市场前景非常广阔，对其性能的要求也就越来越高，例如输入输出电压范围、输出最大电 流、电源转换效率、工作频率和电源体积等。 车载充电器是DC-DC较新的应用领域，此种DC-DC属于BUCK型电压转换器，具有 高电压应用范围，且要求较高的轻载转换效率，另由于其输出端到被充电设备的电缆线较 长，在大电流输出时会有较大的电压损耗，并且为保护被充电设备不被损坏，DC-DC的输出 电流需要被限制。因此在车载充电器DC-DC设计中需要考虑其实际的应用环境。 图1是在车载充电应用环境中的同步整流BUCK型DC-DC示意图，其中QHl上管为 主开关管，QL2下管为同步开关管，Ll为储能电感，Rl为电感等效串联电阻，CL为滤波电容， Rc为电容等效串联电阻，Rcable为充电线缆电阻，VOl为DC-DC输出电压，V02为实际负载 端电压。 在每个周期开始，主开关管QHl首先导通为电感Ll充电，电感Ll电流上升，存储 能量，在一定占空比后，主开关管QHl关断。而电感Ll通过同步整流管QL2续流，并且电感 电流下降，电感Ll向输出端释放能量，这样完成一个周期输入到输出的能量转换。并且同 时通过VFB的电压检测和RM的电流检测两条反馈环路对占空比进行控制，实现稳定的电压 和电流输出。 在车载充电DC-DC应用中，需要着重考虑三种输出电流情况。一是在负载涓流充 电阶段，DC-DC会输出恒流阶段1/10的电流，通常为300mA以下，为降低系统功耗，需要加 入轻载工作模式并确定系统何时进入轻载模式。二是在恒流充电阶段，针对不同类型负载 系统可能会持续输出1A-3A的充电电流。而在图1中可以看到，在DC-DC输出端与实际负 载之间存在约Rcable= 150mQ的线电阻，若输出电流为2A，则这个电阻上的压降将会达到 300mV，这样将会对被充电系统安全造成影响，因此车载充电器DC-DC需要加入线电压损耗 补偿功能。三是如果系统输出误短接到地，则会导致电感大电流，因此需要加入峰值电流限 制功能，以防止大电流导通损坏芯片。
技术实现思路
本技术针对车载充电器DC-DC系统工作环境特点，提供一种实现对车载充电 器DC-DC系统轻载高效率、线损电压补偿和峰值电流限制功能的简单高效的控制电路。本 技术也可应用在其它需要此类功能的DC-DC系统中，电路架构简单，工艺易于实现，降 低开发成本，可靠性高。 本技术的技术方案如下： -种车载充电器DC-DC系统的控制电路，包括一个轻载比较器、一个线损补偿比 较器、一个峰值电流限制比较器以及一个正温度系数电流产生模块，所述轻载比较器、线损 补偿比较器以及峰值电流限制比较器的负向输入端连接所述车载充电器DC-DC系统内部 误差放大器的输出信号，正向输入端分别连接所述正温度系数电流产生模块输出的正温度 系数电流在串联的多晶硅电阻上形成的不同值的电压，输出端分别输出轻载高效模式、线 损电压补偿和峰值电流限制的控制信号。 本技术的有益技术效果是： 本技术通过内部产生一个正温度系数的电压与功率管金属电压采样比较，即 可实现对输出电流的监控，确定轻载高效、线损补偿和峰值电流限制阈值，并且阈值不随温 度变化。电路功能原理简单，易于工艺实现，能够降低芯片成本，可靠性高。 本技术的优点将在下面【具体实施方式】部分的描述中给出，部分将从下面的描 述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。【附图说明】 图1是车载充电器DC-DC示意图。 图2是VC和VSENSE波形示意图。 图3是本技术的电路原理示意图。 图4是正温度系数电流产生模块示意图。图5是轻载高效、线损补偿、峰值电流限制曲线示意图。【具体实施方式】 下面结合附图对本技术的【具体实施方式】做进一步说明。 如图1所示，电流检测放大器检测功率管通路上金属寄生电阻RM的压降并对其放 大，电流检测放大器输出为放大后的电压信号VSENSE，此电压信号具有与金属电阻RM相同 的温度系数约为3000ppm，此VSENSE信号会与内部误差放大器的输出信号VC通过PWM比较 器进行比较，以控制输出占空比变化，每个周期当VSENSE达到VC时，将关断功率管，等待下 一个时钟信号来时开启功率管，如此往复。图2曲线示出了VSENSE与VC信号的关系，这样 每个周期VSENSE信号的峰值都会与VC相等，因此VC信号将与VSENSE的峰值具有相同的 变化趋势，而VSENSE又是来自于对功率管电流的采样，因此VSENSE的峰值是与电感电流和 负载电流对应成比例关系的。 这样通过VSENSE信号即可以反应输出电流的情况，不同的负载电流级别将对应 着不同的VSENSE信号大小，也即VC电压幅度同样对应不同的输出电流大小，因此可以通过 选择不同的VPTAT电压值与VC电压比较，实现对输出负载不同工作阶段的控制，并且由于 两个比较信号具有近似的温度系数，因此本电路架构对输出电流的控制阈值具有接近于零 的温度系数。 由于VC信号为线性变化，因此用VC代替VSENSE作为比较信号。图3中COMP1、 COMP2和COMP3分别为轻载、线损补偿和峰值电流限制比较器，三个比较器的负向端均为 VC，正向端则为一个PTAT电流在POLY电阻上形成的不同值的压降。图4所示为正温度系 数电流产生模块，其中POLY电阻具有很小的温度系数，并且最后可以约掉，最终形成的正 温电压VPEAK、VCABLE和VLIGHT与热电压VT具有相同的温度系数，温度系数约为3000ppm。 其中COMPl为轻载控制比较器，当负载电流低于一定值时，对应的误差放大器输 出信号VC将会低于VLIGHT电压，COMPl的输出信号L_EN翻转为高，系统将进入轻载模式， L_EN信号将会控制关断内部时钟产生信号，因为每个周期由时钟信号下降沿触发上功率管 导通，因此时钟信号关断后，上管将处于持续关断状态，负载电流完全由输出电容提供，VOl 将会下降，则VC电压会升高，当VC电压超过VLIGHT电压，L_EN翻转为低，重新使能时钟信 号模块，功率管开启，电感电流上升，当VSENSE达到VC时，PWM比较器控制输出功率管关断， 此时输出电容被充电，则VC将下降并在低于VLIGHT后，进入轻载模式的下一个周期，如此 往复，这样就降低了系统的工作频率，减小开关损耗。这样通过对VLIGHT电压值的设定，可 以控制在负载电流为何值时进入轻载模式。C0MP2为线损补偿比较器，当负载电流超过一定值时，误差放大器的输出信号VC 超过VCABLE电压，C_EN输出翻转为低，将控制VREF模块电压转换，并且所调整的比例可 通过PAD修调。在本实施例中，VREF电压增加6%，这样VOl输出电压将由原来的5V变为 5. 3V，则在输出电流为2A时假设线缆电阻上的压降损耗为300mV，那么V02的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种车载充电器DC‑DC系统的控制电路，其特征在于，包括一个轻载比较器、一个线损补偿比较器、一个峰值电流限制比较器以及一个正温度系数电流产生模块，所述轻载比较器、线损补偿比较器以及峰值电流限制比较器的负向输入端连接所述车载充电器DC‑DC系统内部误差放大器的输出信号，正向输入端分别连接所述正温度系数电流产生模块输出的正温度系数电流在串联的多晶硅电阻上形成的不同值的电压，输出端分别输出轻载高效模式、线损电压补偿和峰值电流限制的控制信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：康明辉，朱波，郭玮，
申请(专利权)人：无锡新硅微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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