一种电容预充电电路及开关电容器转换器制造技术

本申请实施例提供一种电容预充电电路及开关电容器转换器，包括：输入电压正极与第一取样电阻一端及第一开关管第一级相连，第一取样电阻另一端与第二取样电阻一端相连，第一开关管第二极与飞跨电容一端相连，飞跨电容另一端与第二开关管第一级相连，第二取样电阻另一端及第二开关管第二极与输入电压负极相连；第一比较器第一输入与第一取样电阻另一端相连，第一比较器第二输入与飞跨电容一端相连，第一比较器输出与第二比较器及第三比较器第一输入相连，第二比较器及第三比较器第二输入与电压V

【技术实现步骤摘要】
一种电容预充电电路及开关电容器转换器


[0001]本申请涉及开关电容器转换器，特别地涉及用于开关电容器转换器启动控制的电容预充电电路。

技术介绍

[0002]目前，包括三电平降压转换器(Buck Converter，Buck转换器)和三电平升压转换器(Boost Converter，Boost转换器)在内的电源转换器，具有开关器件电压应力减半的优点，以及具有滤波斩波电抗的电流频率增加一倍和纹波减小一倍的优势，这为提升传输功率等级和减小磁性元件体积带来了解决方案，从而在大功率、大电压的电力变换中广泛使用。在实际应用中，电源转换器在发波前需要保证飞跨电容C
fly
两端的电压建立为输入电压U
in
的一半。因此，在启动电源转换器前，所述飞跨电容C
fly
需要进行软启动步骤，以实现飞跨电容C
fly
的预充电。
[0003]目前，已有的预充电方案多是通过控制主电路开关管，或者通过额外的充电回路采样监测来控制其飞跨电容C
fly
两端的电压为输入电压U
in
的一半，这些方案中涉及的电路结构复杂性，并且会由于采样监测而带来相应的延迟与误差。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种电容预充电电路及开关电容器转换器，所述预充电电路包括：三个比较器（COMP、COMP
up
、COMP
down
），两个取样电阻（R
up
、R
down
），两个构成预充电回路的开关管（Q
up
、Q
down
）以及调整充电速度的限流电阻R
charge
，本申请实施例通过以上器件构成的模拟电路进行电容预充电，可以有效提升预充电电路的响应速度并简化控制流程。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种电容预充电电路，包括：一种电容预充电电路，其特征在于，所述电路包括：第一比较器COMP、第二比较器COMP
up
、第三比较器COMP
down
、第一取样电阻R
up
、第二取样电阻R
down
、第一开关管Q
up
、第二开关管Q
down
以及飞跨电容C
fly
，其中，输入电压U
in
的正极与所述第一取样电阻R
up
的一端相连、以及与所述第一开关管Q
up
的第一级相连，所述第一取样电阻R
up
的另一端与所述第二取样电阻R
down
的一端相连，所述第一开关管Q
up
的第二极与所述飞跨电容C
fly
的一端相连，所述飞跨电容C
fly
的另一端与所述第二开关管Q
down
的第一级相连，所述第二取样电阻R
down
的另一端以及所述第二开关管Q
down
的第二极与所述输入电压U
in
的负极相连；所述第一比较器COMP的第一输入端与所述第一取样电阻R
up
的另一端相连，所述第一比较器COMP的第二输入端与所述飞跨电容C
fly
的一端相连，所述第一比较器COMP的输出端与所述第二比较器COMP
up
的第一输入端相连、以及与所述第三比较器COMP
down
的第一输入端相连，所述第二比较器COMP
up
的第二输入端的电压为V
GS
，所述第二比较器COMP
up
的输出端与所述第一开关管Q
up
的第三极相连，所述第三比较器COMP
down
的第二输入端的电压为V
GS
，所述第三比较器COMP
down
的输出端与所述第二开关管Q
down
的第三极相连。
[0006]在本申请实施例中，通过所述第一取样电阻R
up
和所述第二取样电阻R
down
控制所述
第一比较器COMP的第一输入端的电压为所述输入电压U
in
的一半；所述第一开关管Q
up
、所述第二开关管Q
down
以及所述飞跨电容C
fly
共同构成预充电回路。所述电容预充电电路通过比较器（COMP、COMP
up
、COMP
down
）监测和控制预充电过程，所述第一比较器COMP、所述第二比较器COMP
up
和所述第三比较器COMP
down
通过模拟量控制所述第一开关管Q
up
和所述第二开关管Q
down
的连通或闭合，进而自动控制所述飞跨电容C
fly
的电压稳定至所述输入电压U
in
的一半，而无需在预充电过程中进行数字采样检测，也无需通过外加控制器对预充电电路进行控制，减小了电路的复杂性，避免了采样过程带来的充电延迟与误差，可以有效提升预充电电路的响应速度并简化预充电的控制流程。
[0007]在一种可能的实现方式中，所述电路还包括：限流电阻R
charge
，其中，所述第一开关管Q
up
的第二极通过所述限流电阻R
charge
与所述飞跨电容C
fly
的一端相连。
[0008]在本申请实施例中，通过设置所述限流电阻R
charge
可以控制预充电电路的充电电流和充电速度，极大地减小了控制电路的复杂性，简化了预充电的控制流程，提高预充电电路的适用性。
[0009]在一种可能的实现方式中，所述第一比较器COMP为滞回比较器。
[0010]在本申请实施例中，通过将第一比较器COMP设置为滞回比较器，可以解决在电源转换器主电路正常工作时，由所述电容C
fly
产生的波动引起所述第一比较器COMP的输出出现同频抖动的问题，提高了预充电电路输出动作的抗干扰性。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述电路还包括：第一电阻R1、第二电阻R2和双向稳压管U
z
，其中，所述第一比较器COMP的第二输入端通过所述第一电阻R1与所述飞跨电容C
fly
的一端相连，所述第二电阻R2的一端相连于所述第一比较器COMP的第二输入端与所述第一电阻R1之间，所述第二电阻R2的另一端与所述第一比较器COMP的输出端相连、以及与所述双向稳压管U
z
的一端相连，所述双向稳压管U
z
的另一端接地。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2以及所述双向稳压管U
z
满足：其中，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容预充电电路，其特征在于，所述电路包括：第一比较器COMP、第二比较器COMP
up
、第三比较器COMP
down
、第一取样电阻R
up
、第二取样电阻R
down
、第一开关管Q
up
、第二开关管Q
down
以及飞跨电容C
fly
，其中，输入电压U
in
的正极与所述第一取样电阻R
up
的一端相连、以及与所述第一开关管Q
up
的第一级相连，所述第一取样电阻R
up
的另一端与所述第二取样电阻R
down
的一端相连，所述第一开关管Q
up
的第二极与所述飞跨电容C
fly
的一端相连，所述飞跨电容C
fly
的另一端与所述第二开关管Q
down
的第一级相连，所述第二取样电阻R
down
的另一端以及所述第二开关管Q
down
的第二极与所述输入电压U
in
的负极相连；所述第一比较器COMP的第一输入端与所述第一取样电阻R
up
的另一端相连，所述第一比较器COMP的第二输入端与所述飞跨电容C
fly
的一端相连，所述第一比较器COMP的输出端与所述第二比较器COMP
up
的第一输入端相连、以及与所述第三比较器COMP
down
的第一输入端相连，所述第二比较器COMP
up
的第二输入端的电压为V
GS
，所述第二比较器COMP
up
的输出端与所述第一开关管Q
up
的第三极相连，所述第三比较器COMP
down
的第二输入端的电压为V
GS
，所述第三比较器COMP
down
的输出端与所述第二开关管Q
down
的第三极相连。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：限流电阻R
charge
，其中，所述第一开关管Q
up
的第二极通过所述限流电阻R
charge
与所述飞跨电容C
fly
的一端相连。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明涛，李晨光，陈小平，踪成林，张凯旋，钟镇壑，朱建国，
申请(专利权)人：深圳市永联科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：