零电流侦测电路及直流转换器制造技术

本发明专利技术提供一种零电流侦测电路，包括耦合至两晶体管的一电流镜，其中第一晶体管经第一电阻耦合至接地端，而第二晶体管经第二电阻耦合至侦测节点。该第一晶体管的输出耦合至第一比较器的负输入端，该第二晶体管的输出耦合至第一比较器的正输入端。当该第一比较器的正输入端的电压准位大于该第一比较器负输入端的电压准位时，该第一比较器输出一预定信号指示该侦测节点零电流的出现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种零电流侦测电路及使用该零电流侦测电路的直流转换器。
技术介绍
具有上下桥开关的直流转换器通常用于为中央处理器、内存等供电。当直流转换器工作于非连续导通模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM)下时，由于电感作用会有反向电流产生，反向电流无法对输出电流作贡献且消耗电能。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种利用零电流侦测电路侦测并抑制反向电流的直流转换器。一种零电流侦测电路，包括：一偏压电流源；一电流镜，包括输入端、第一输出端、第二输出端及第三输出端，其中该输入端耦合至该偏压电流源；一第一晶体管，与该第一输出端耦合并经第一电阻接地；一第二晶体管，与该第二输出端耦合并经第二电阻与一侦测节点连接；一第一比较器包括正输入端与负输入端，该正输入端耦合至该第二输出端，该负输入端耦合至该第一输出端；温度补偿电压嵌制单元，用于随温度变化将该第一比较器正输入端与负输入端的电压准位之差控制一预定范围内；当该第一比较器的正输入端的电压准位等于该第一比较器负输入端的电压准位时，该第一比较器输出一预定信号指示该侦测节点零电流的出现。一种直流转换器，包括：一上桥开关连接一电源供应器；一下桥开关耦合至该上桥开关与接地端之间，该上桥开关与该下桥开关之间形成一侦测节点；一驱动器用于控制该上下、桥开关的导通与关断；一电感器，耦合至侦测节点与电源输出端之间；一零电流侦测电路耦合于该驱动器与该侦测节点之间，包括：一偏压电流源；一电流镜，包括输入端、第一输出端、第二输出端及第三输出端，其中该输入端耦合至该偏压电流源；一第一晶体管，与该第一输出端耦合并经第一电阻接地；一第二晶体管，与该第二输出端耦合并经第二电阻与一侦测节点连接；一第一比较器包括正输入端与负输入端，该正输入端耦合至该第二输出端，该负输入端耦合至该第一输出端；温度补偿电压嵌制单元，用于随温度变化将该第一比较器正输入端与负输入端的电压准位之差控制一预定范围内；当该第一比较器正输入端的电压准位等于该第一比较器负输入端的电压准位时，该第一比较器输出一预定信号指示该侦测节点零电流的出现，该驱动器根据该预定信号控制该下桥开关关断。相较于现有技术，本专利技术的直流转换器包括侦测反向电流的零电流侦测电路，且当反向电流出现时，即侦测节点出现零电流，同时该侦测节点的电压为零时，该零电流侦测电路输出一控制信号使该驱动器关断该下桥开关，从而避免反向电流的出现，进而提高直流转换器的工作效率。进一步，当直流转换器由连续导通模式切换至非连续导通模式时，温度补偿电压嵌制单元随温度变化将该第一比较器正输入端与负输入端的电压准位之差控制一预定范围内以加快该第一比较器的反应速度。附图说明图1是本专利技术的直流转换器一实施方式电路结构示意图。图2是图1所示的直流转换器的零电流侦测电路示意图。图3是图1所示的直流转换器工作于非连续导通模式时的电感电流及侦测节点电压变化示意图。主要元件符号说明直流转换器10驱动器102上桥开关104下桥开关106电感108电容110电压源VDD输出端VOUT负载RL侦测节点LX零电流侦测电路120偏压电流源122电流镜124零电流侦测单元126温度补偿电压嵌制单元128输入端VIN第一PMOS晶体管M1第二PMOS晶体管M2第三PMOS晶体管M3第四PMOS晶体管M4第一输出端V1第二输出端V2第三输出端V3第一晶体管Q1第二晶体管Q2第三晶体管Q3第一电阻R1第二电阻R2第三电阻R3第一比较器CM1正输入端V+负输入端V-第一比较输出端Cout1第二比较输出端Cout2第二比较器CM2第一NMOS晶体管ME1如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式请参阅图1，图1是本专利技术的直流转换器10一实施方式电路结构示意图。该直流转换器10包括驱动器102、上桥开关104、下桥开关106、电感108、电容110、负载RL及输出端VOUT。该驱动器102用于控制该上、下桥开关104、106的导通与关断。该在本实施方式中，该上桥开关104为一PMOS(P-Metal Oxide Semiconductor)晶体管，该下桥开关106为一NMOS (N-Metal Oxide Semiconductor)晶体管。该上桥开关104的源极与一电压源VDD连接，该上桥开关104的漏极与该下桥开关106的漏极连接，该下桥开关106的源极接地。该上、下桥开关104、106的栅极与该驱动器102相连。该上桥开关104漏极与该下桥开关106的漏极之间的节点为侦测节点LX。该侦测节点LX经该电感108、该输出端VOUT与负载RL相连。该电容110串接于该输出端VOUT与该地之间。该直流转换器10还包括连接于该侦测节点LX与该驱动器102之间的零电流侦测电路120。该直流转换器10在非连续导通模式下，零电流侦测电路120用于侦测该侦测节点LX的零电流，即侦测该上桥开关104关断，该下桥开关106导通时的该侦测节点LX处的反向电流Ir(如图1中所示)且当该侦测节点LX出现零电流时，该零电流侦测电路120输出一指示零电流的预定信号至该驱动器102，该驱动器102根据该预定信号将该下桥开关106关断。请参阅图2，其为图1所示的零电流侦测电路120示意图。该零电流侦测电路120包括一偏压电流源122、一电流镜124、一零电流侦测单元126及一温度补偿电压嵌制单元128。该偏压电流源122输出电流值为IB的电流。该电流镜124包括输入端VIN、第一PMOS晶体管M1、第二PMOS晶体管M2、第三PMOS晶体管M3、第四PMOS晶体管M4、第一输出端V1、第二输出端V2及第三输出端V3。该输入端VIN与该偏压电流源122相连。该第一、第二、第三、第四PMOS晶体管M1、M2、M3、M4的栅极均与该输入端VIN电连接。该第一PMOS晶体管M1的漏极与该输入端VIN相连。该第一、第二、第三、第四PMOS晶体管M1、M2、M3、M4的源极均连接至电压源VDD的节点。该第二PMOS晶体管M2的漏极为第一输出端V1，该第三PMOS晶体管M3的漏极为第二输出端V2，该第四PMOS晶体管M4的漏极为第三输出端V3。本实施方式中，该第一、第二及第三输出端V1、V2及V3的输出电流值亦为IB。该侦测节点LX的电压计为VLX。该零电流侦测单元126包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2及第一比较器CM1。该第一晶体管Q1与该第一电阻R1串接于该第一输出端V1与地之间。该第二晶体管Q2与该第二电阻R2串接于该第二输出端V2与侦测节点LX之间。该第一比较器CM1包括负输入端V-、正负输入端V+及第一比较输出端Cout1，该负输入端V-与该第一输出端V1相连，该正输入端V+与该第二输出端V2相连，该第一比较输出端Cout1与该驱动器102电连接。在本实施方式中，该第一、第二晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种零电流侦测电路，包括：一偏压电流源；一电流镜，包括输入端、第一输出端、第二输出端及第三输出端，其中该输入端耦合至该偏压电流源；一第一晶体管，与该第一输出端耦合并经第一电阻接地；一第二晶体管，与该第二输出端耦合并经第二电阻与一侦测节点连接；一第一比较器包括正输入端与负输入端，该正输入端耦合至该第二输出端，该负输入端耦合至该第一输出端；温度补偿电压嵌制单元，用于随温度变化将该第一比较器正输入端与负输入端的电压准位之差控制一预定范围内；当该第一比较器的正输入端的电压准位等于该第一比较器负输入端的电压准位时，该第一比较器输出一预定信号指示该侦测节点零电流的出现。

【技术特征摘要】
1.一种零电流侦测电路，包括：
一偏压电流源；
一电流镜，包括输入端、第一输出端、第二输出端及第三输出端，其中该输入端耦合至该偏压电流源；
一第一晶体管，与该第一输出端耦合并经第一电阻接地；
一第二晶体管，与该第二输出端耦合并经第二电阻与一侦测节点连接；
一第一比较器包括正输入端与负输入端，该正输入端耦合至该第二输出端，该负输入端耦合至该第一输出端；
温度补偿电压嵌制单元，用于随温度变化将该第一比较器正输入端与负输入端的电压准位之差控制一预定范围内；
当该第一比较器的正输入端的电压准位等于该第一比较器负输入端的电压准位时，该第一比较器输出一预定信号指示该侦测节点零电流的出现。
2.如权利要求1所述的零电流侦测电路，其特征在于，改变该第一电阻、第二电阻的阻值实现侦测反向电流准位的改变。
3.如权利要求1所述的零电流侦测电路，其特征在于，该第一比较器包括负输入端、正负输入端及第一比较输出端，该负输入端与该第一输出端相连，该正输入端与该第二输出端相连，该第一比较输出端用于输出指示信号。
4.如权利要求1所述的零电流侦测电路，其特征在于，该第一、第二晶体管为NPN型晶体管，该第一晶体管的基极、集极均与该第一输出端相连，该第一晶体管的射极经该第一电阻接地；该第二晶体管的基极、集极均与该第二输出端相连，该第二晶体管的射极经该第二电阻与侦测节点相连。
5.如权利要求1所述的零电流侦测电路，其特征在于，该第一、第二晶体管为二极管，且二极管的阳极与该第一、第二输出端连接，二极管的阴极与该第一、第二电阻连接。
6.如权利要求1所述的零电流侦测电路，其特征在于，该电压嵌制单元包括第一NMOS晶体管、第二比较器及第三晶体管；该第一NMOS晶体管的漏极与该第二输出端相连接，该第一NMOS晶体管的源极接地；该第二比较器包括正输入端、负输入端及第二比较输出端；该第二比较器的正输入端与第二输出端相连接，该第二比较器的负输入端与该第三输出端相连，该第二比较输出端与该第一NMOS晶体管的栅极电连接，该第三晶体管的基极及集极与该第三输出端相连，该第三晶体管的射极经一第三电阻接地。
7.如权利要求6所述的零电流侦测电路，其特征在于，通过调整参考电压电压准位将该第一比较器正输入端的输入电压限制于一预定范围内；当该第一比较器负输入端与正输入端的差值越小时，该第一比较器的反应速度越快。
8.如权利要求6所述的零电流侦测电路，其特征在于，该参考电压随温度变化自动调整，当该第一比较器负输入端的输入电压准位随温度升高而降低时，该参考电压亦随之降低；当该第一比较器负输入端的输入电压准位随温度降低而升高时，该参考电压亦随之升高，从而避免由于温度变化对第一比较器反应速度的影响。
9.一种直流转换器，包括：
一上桥开关连接一电压源；
一下桥开关耦合至该上桥开关与接地端之间，该上桥开关与该下桥开关之间形成一侦测节点；
一驱动器用于控制该上下、桥开关的导通与关断；
一电感器，耦合至侦测节点与电源输出端之间；
一零电流侦测电路耦合于该驱动器与该侦测节点之间，包括：一偏压电流源；
一电流镜，包括输入端、第一输出端及第二输出端，其中该输入端耦合至该偏压电流源；
一第一晶体管，与该第一输出端耦合并经第一电阻接地；
一第二晶体管，与该第二输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：何秋亿，李文彦，刘益盛，
申请(专利权)人：天钰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71