过零检测电路和开关电源电路制造技术

本申请公开了过零检测电路和开关电源电路。过零检测电路用于根据待检测信号提供过零指示信号，待检测信号响应于电感提供的电感电流，电感在功率开关管导通时被充电，并在功率开关管关断时放电以实现续流，过零检测电路包括：检测单元，根据过零参考值和待检测信号判断电感电流是否已降至零，并提供表征判断结果的过零指示信号；以及调节信号生成单元，用于检测电感的续流时间，并根据续流时间调节过零参考值。本申请能够在开关电源电路的输出电压不同的情况下优化过零检测功能，以防止干扰、检测失效等异常。

【技术实现步骤摘要】
过零检测电路和开关电源电路
本技术涉及电子电路
，更具体地，涉及过零检测电路和开关电源电路。
技术介绍
在一些电路中，常常利用电感阻碍电流变化的特性实现一些功能。例如在开关电源电路中，可以在功率驱动管的导通阶段对电感进行充电以使流经电感的电流达到峰值，在功率驱动管的关断阶段利用电感对负载电容放电，使得负载电容两端的输出电压能够维持在允许范围内。因此，通过在功率驱动管的关断阶段检测流经电感的电流是否过零，结合电路的拓扑结构估算出负载电容两端的输出电压和流经电感的电流，电感电流过零检测还可以用于指示是否需要导通功率驱动管以重新对电感进行充电，和/或用于指示输出电压的过压情况以实现过压保护。传统的电感电流过零检测方案通常采用辅助绕组、电容的耦合或分压网络获得响应于电感电流的待检测信号，并利用过零比较器对该待检测信号和固定的过零参考值进行比较，以获得用于表征电感电流是否过零的检测结果。上述传统方案存在的问题是：如果把过零检测的敏感度设置得较高，当负载电容两端的输出电压较高时，电感电流的变化幅度较大，导致待检测信号容易出现毛刺，待检测信号上的毛刺在过零检测的敏感度较高的情况下将导致过零比较器的输出信号发生误翻转，使得过零检测结果出现错误，并很容易触发过压保护，即过零检测的抗干扰能力较弱；如果将过零检测的敏感度设置得较低，那么当待检测信号与过零参考值相差较大时才会使过零比较器的输出信号发生翻转，然而当负载电容两端的输出电压很低时，电感电流的变化幅度较小，待检测信号很难与过零参考值产生较大的差值，因此可能导致无法检测到电感电流是否过零，即过零检测功能异常。
技术实现思路
鉴于上述问题，本技术的目的在于提供一种过零检测电路和开关电源电路，能够根据电感电流的续流时间调整过零参考值，以实现对过零检测电路的敏感度的调节。由于电感电流的续流时间与输出电压的幅值相关，因此本技术提供的技术方案能够在输出电压不同的情况下适应性地调节过零检测电路的敏感度，以防止毛刺干扰，并避免因无法检测到过零而导致的工作异常。根据本技术的第一方面，提供了一种过零检测电路，用于根据待检测信号提供过零指示信号，所述待检测信号响应于电感提供的电感电流，所述电感在功率开关管导通时被充电，并在所述功率开关管关断时放电以实现续流，所述功率开关管用于将输入电压转换为输出电压，其特征在于，所述过零检测电路包括：检测单元，根据过零参考值和所述待检测信号判断电感电流是否已降至零，并提供表征判断结果的所述过零指示信号；以及调节信号生成单元，检测所述电感的续流时间，并根据所述续流时间调节所述过零参考值。可选的，所述调节信号生成单元与所述检测单元相连接，当所述调节信号生成单元检测到的所述续流时间较短时，所述输出电压较高，所述调节信号生成单元调节所述过零参考值以使所述过零检测电路的敏感度被调低，当所述调节信号生成单元检测到的所述续流时间较长时，所述输出电压较低，所述调节信号生成单元调节所述过零参考值以使所述过零检测电路的敏感度被调高。可选的，所述调节信号生成单元与所述检测单元相连接，以随着检测到的所述续流时间的增加连续或阶梯式地调低所述过零参考值。可选的，所述调节信号生成单元与所述检测单元相连接，以随着检测到的所述续流时间的增加，阶梯式地调低所述过零参考值，其中，在所述调节信号生成单元中设置：不同时刻的所述续流时间处于预设的多个时间区间中的同一个所述时间区间时，相应的所述过零参考值相同，每个所述时间区间的长度为固定值，或与该时间区间对应的所述电感电流的峰值电流正相关，或与该时间区间对应的所述输出电压的幅值负相关。可选的，所述调节信号生成单元在所述功率开关管被关断时由初始值开始计时以获得计时信号，并根据所述计时信号调节所述过零参考值，其中，当所述过零指示信号表征所述电感电流已降至零时，所述调节信号生成单元停止计时，所述计时信号表征所述电感自所述功率开关管被关断时起经历的续流时间。可选的，所述调节信号生成单元根据所述计时信号和至少一个参考时间值的比较结果调节所述过零参考值，使得所述过零参考值随所述续流时间的增大而阶梯式下降。可选的，所述检测单元包括：转换模块，根据转换系数将所述待检测信号转换为谐振采样电压；参考电压生成模块，用于产生第一参考电压；以及比较模块，根据所述谐振采样电压和所述第一参考电压的比较结果提供所述过零指示信号，其中，所述过零参考值与所述第一参考电压正相关，与所述转换系数负相关。可选的，所述调节信号生成单元包括：第一电流源，提供充电电流；第一电容，其第一端在所述功率驱动管被关断时开始接收所述充电电流以提供用于表征所述续流时间的计时电压，并在所述过零指示信号表征所述电感电流已降至零时被复位至表征所述初始值的初始电位，所述调节单元根据所述计时电压或所述计时电压对应的数字信号调节所述第一参考电压和/或所述转换系数，以调节所述过零参考值。可选的，所述转换模块与所述功率驱动管的第二端耦合以与所述电感的电流输出端耦合并获得所述待检测信号。可选的，所述转换模块包括依次串联在所述功率驱动管的第二端和参考地之间的第二电容和第一电阻，所述第二电容和所述第一电阻相连的节点提供所述谐振采样电压，所述转换系数正相关于所述第二电容的容值和所述第一电阻的阻值之乘积。可选的，所述调节信号生成单元根据所述续流时间提供相应的第一调节信号，其中，所述第二电容的容值和/或所述第一电阻的阻值在所述第一调节信号的控制下随所述续流时间的增大而连续增大或阶梯式增大。可选的，所述转换模块包括依次串联在所述功率驱动管的第二端和参考地之间的第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻相连的节点提供所述谐振采样电压，所述转换系数负相关于所述第二电阻和所述第三电阻的阻值之比。可选的，所述调节信号生成单元根据所述续流时间提供相应的第二调节信号，所述第二电阻和/或所述第三电阻的阻值受控于所述第二调节信号，其中，在所述第二调节信号的作用下，所述第二电阻与所述第三电阻的阻值之比随所述续流时间的增大而连续减小或阶梯式减小。可选的，所述调节信号生成单元根据所述续流时间提供相应的第三调节信号，所述参考电压生成模块受控于所述第三调节信号以提供可变的所述第一参考电压，其中，所述第一参考电压随所述续流时间的增大而连续减小或阶梯式减小。可选的，所述转换模块与所述功率驱动管的控制端相连以与所述电感的电流输出端耦合并获得所述待检测信号。可选的，所述转换模块包括：使能开关，与所述功率驱动管交替导通；检测电阻单元，与所述使能开关串联在所述功率驱动管的控制端和参考地之间，所述转换系数与所述检测电阻单元的阻值正相关，其中，当所述使能开关导通时，在所述功率驱动管的控制端与所述电感的电流输出端的耦合作用下，所述功率驱动管的控制端根据所述待检测信号提供所述谐振采样电压。可选的，所述转换模块还包括与所述检测电阻单元并联的钳位元件，当所述功率驱动管被关断时，所述钳位元件钳位所述谐振采样电压，以使所述谐振采样电压不超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过零检测电路，用于根据待检测信号提供过零指示信号，所述待检测信号响应于电感提供的电感电流，所述电感在功率开关管导通时被充电，并在所述功率开关管关断时放电以实现续流，所述功率开关管用于将输入电压转换为输出电压，其特征在于，所述过零检测电路包括：/n检测单元，根据过零参考值和所述待检测信号判断电感电流是否已降至零，并提供表征判断结果的所述过零指示信号；以及/n调节信号生成单元，检测所述电感的续流时间，并根据所述续流时间调节所述过零参考值。/n

【技术特征摘要】
1.一种过零检测电路，用于根据待检测信号提供过零指示信号，所述待检测信号响应于电感提供的电感电流，所述电感在功率开关管导通时被充电，并在所述功率开关管关断时放电以实现续流，所述功率开关管用于将输入电压转换为输出电压，其特征在于，所述过零检测电路包括：
检测单元，根据过零参考值和所述待检测信号判断电感电流是否已降至零，并提供表征判断结果的所述过零指示信号；以及
调节信号生成单元，检测所述电感的续流时间，并根据所述续流时间调节所述过零参考值。


2.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于，所述调节信号生成单元与所述检测单元相连接，
当所述调节信号生成单元检测到的所述续流时间较短时，所述输出电压较高，所述调节信号生成单元调节所述过零参考值以使所述过零检测电路的敏感度被调低，
当所述调节信号生成单元检测到的所述续流时间较长时，所述输出电压较低，所述调节信号生成单元调节所述过零参考值以使所述过零检测电路的敏感度被调高。


3.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于，所述调节信号生成单元与所述检测单元相连接，以随着检测到的所述续流时间的增加连续或阶梯式地调低所述过零参考值。


4.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于，所述调节信号生成单元与所述检测单元相连接，以随着检测到的所述续流时间的增加，阶梯式地调低所述过零参考值，
其中，在所述调节信号生成单元中设置：
不同时刻的所述续流时间处于预设的多个时间区间中的同一个所述时间区间时，相应的所述过零参考值相同，
每个所述时间区间的长度为固定值，或与该时间区间对应的所述电感电流的峰值电流正相关，或与该时间区间对应的所述输出电压的幅值负相关。


5.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于，所述调节信号生成单元在所述功率开关管被关断时由初始值开始计时以获得计时信号，并根据所述计时信号调节所述过零参考值，
其中，当所述过零指示信号表征所述电感电流已降至零时，所述调节信号生成单元停止计时，所述计时信号表征所述电感自所述功率开关管被关断时起经历的续流时间。


6.根据权利要求5所述的过零检测电路，其特征在于，所述调节信号生成单元根据所述计时信号和至少一个参考时间值的比较结果调节所述过零参考值，使得所述过零参考值随所述续流时间的增大而阶梯式下降。


7.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于，所述检测单元包括：
转换模块，根据转换系数将所述待检测信号转换为谐振采样电压；
参考电压生成模块，用于产生第一参考电压；以及
比较模块，根据所述谐振采样电压和所述第一参考电压的比较结果提供所述过零指示信号，
其中，所述过零参考值与所述第一参考电压正相关，与所述转换系数负相关。


8.根据权利要求7所述的过零检测电路，其特征在于，所述调节信号生成单元包括：
第一电流源，提供充电电流；
第一电容，其第一端在所述功率驱动管被关断时开始接收所述充电电流以提供用于表征所述续流时间的计时电压，并在所述过零指示信号表征所述电感电流已降至零时被复位至表征初始值的初始电位，
所述调节信号生成单元根据所述计时电压或所述计时电压对应的数字信号调节所述第一参考电压和/或所述转换系数，以调节所述过零参考值。


9.根据权利要求7所述的过零检测电路，其特征在于，所述转换模块与所述功率驱动管的第二端耦合以与所述电感的电流输出端耦合并获得所述待检测信号。


10.根据权利要求9所述的过零检测电路，其特征在于，所述转换模块包括依次串联在所述功率驱动管的第二端和参考地之间的第二电容和第一电阻，所述第二电容和所述第一电阻相连的节点提供所述谐振采样电压，所述转换系数正相关于所述第二电容的容值和所述第一电阻的阻值之乘积。


11.根据权利要求10所述的过零检测电路，其特征在于，所述调节信号生成单元根据所述续流时间提供相应的第一调节信号，
其中，所述第二电容的容值和/或所述第一电阻的阻值在所述第一调节信号的控制下随所述续流时间的增大而连续增大或阶梯式增大。


12.根据权利要求9所述的过零检测电路，其特征在于，所述转换模块包括依次串联在所述功率驱动管的第二端和参考地之间的第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻相连的节点提供所述谐振采样电压，所述转换系数负相关于所述第二电阻和所述第三电阻的阻值之比。


13.根据权利要求12所述的过零检测电路，其特征在于，所述调节信号生成单元根据所述续流时间提供相应的第二调节信号，所述第二电阻和/或所述第三电阻的阻值受控于所述第二调节信号，
其中，在所述第二调节信号的作用下，所述第二电阻与所述第三电阻的阻值之比随所述续流时间的增大而连续减小或阶梯式减小。


14.根据权利要求7所述的过零检测电路，其特征在于，所述调节信号生成单元根据所述续流时间提供相应的第三调节信号，所述参考电压生成模块受控于所述第三调节信号以提供可变的所述第一参考电压，
其中，所述第一参考电压随所述续流时间的增大而连续减小或阶梯式减小。


15.根据权利要求7所述的过零检测电路，其特征在于，所述转换模块与所述功率驱动管的控制端相连以与所述电感的电流输出端耦合并获得所述待检测信号。

【专利技术属性】
技术研发人员：姚云龙，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33