用于AC-DC控制器的输出驱动控制电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于AC

【技术实现步骤摘要】
用于AC
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DC控制器的输出驱动控制电路


[0001]本专利技术涉及一种用于电力电子系统中AC
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DC控制器的输出驱动控制电路，属于集成电路


技术介绍

[0002]集成电路的快速发展带动了消费类电子产品的革新，各种各样功能先进，设计新颖的电子产品不断涌现出来，电源管理芯片就相当于这些电子设备的“心脏”，为其提供稳定可靠的电源，使这些电子设备能够正常稳定地运行。电源管理芯片主要分为线性稳压器和开关电源转换器。开关电源使用开关双极型晶体管或场效应管将输入电压斩波成方波，方波由占空比调节，并通过低通输出滤波器得到直流输出电压。相比于线性稳压器，开关电源转换器具有转换效率高，体积小等优点。所以开关电源在现今电源管理市场占据着主要的地位。
[0003]随着便携式电子设备对其供电电源的要求不断提高，开关电源市场正在围绕着低功耗、高精度、小体积等性能展开激烈地角逐，反激式AC
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DC转换器也不例外。反激式AC
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DC电源系统需要将输出端信息反馈到控制芯片中，通过负反馈来调整功率开关管的导通时间占空比，以此达到稳定输出的目的。根据反馈方式，反激式AC
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DC转换器可分为原边反馈(Primary Side Regulation，PSR)和副边反馈(Secondary Side Regulation，SSR)。副边反馈技术也称为光耦隔离反馈，该系统由反激拓扑电路，光耦隔离反馈电路和控制芯片组成。原边反馈技术是通过采样辅助绕组电压，来间接采样输出电压。原边反馈技术所需要的外围器件少，少的外围元器件即降低了PCB成本，也提高了系统的可靠性，所以原边反馈技术目前得到了更为广泛的应用。
[0004]典型原边反馈技术的系统框图如图1所示。当功率管导通时，辅助绕组电压与原边绕组电压成正比且为负值；当功率管关断时，辅助绕组电压与副边绕组电压成正比且为正值，所以，就可以在副边导通时采样辅助绕组的电压信息，来间接得到副边绕组两端的电压，忽略二极管正向导通压降，副边绕组导通时其两端的电压即为输出电压。所以，原边反馈就是在副边绕组导通时采样辅助绕组两端的电压，并将其反馈到控制芯片中，通过调节占空比进行闭环控制。
[0005]如图2所示为常用原边反馈AC
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DC控制器芯片00的内部框图，其中包含了电源模块20、恒压控制模块21、输出驱动控制模块22、恒流控制模块23、原边峰值电流检测模块24以及芯片的各种辅助模块。其中，输出驱动控制模块22用于根据恒压开启信号CV_ctrl、恒流开启信号CC_ctrl、峰值电流检测信号以及保护信号，产生外部功率管的栅控制信号。除此之外，输出驱动控制模块22还起到电流放大功能，用于提供具有大电流驱动能力的GATE输出信号，其内部集成保护电路模块用于对芯片的状态进行监测，以避免异常情况对输出控制对象造成损坏，典型保护电路有欠压保护、过压保护、过温保护和过流保护等。为了保障GATE输出高压功率器件栅极电容能快速充放电，使器件迅速的饱和导通和可靠关断，要求输出驱动电路的输出阻抗小，输出电流大(安培级)。新一代电力电子应用系统要求进一步
提高系统的效率、小型化和增加功能，特别要求电路应用在尺寸、质量、功率和效率之间的权衡，对AC
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DC控制器的频率和效率提出了更高的要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术在现有技术基础上，提供了一种用于AC
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DC控制器的高频高效率的输出驱动控制电路，提升控制器的整体效率。
[0007]本专利技术提供的用于AC
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DC控制器的输出驱动控制电路，其结构包括控制逻辑电路(1)和与控制逻辑电路(1)相连的欠压保护电路(2)、过压保护电路(3)、过温保护电路(4)、过流保护电路(6)和输出驱动电路(5)；所述欠压保护电路(2)、过压保护电路(3)、过温保护电路(4)和过流保护电路(6)分别用于产生欠压保护信号UVLO、过压保护信号OVP、过温保护信号OTP以及过流保护信号OCP，所述控制逻辑电路(1)根据接收的恒压开启信号CV_ctrl、恒流开启信号CC_ctrl、峰值电流检测信号LEB、欠压保护信号UVLO、过压保护信号OVP、过温保护信号OTP以及过流保护信号OCP进行逻辑运算，产生输出驱动电路(5)所需要的输入脉冲信号Vin，输出驱动电路(5)用于将输入脉冲信号Vin进行电流和电压放大，得到有大电流驱动能力的最终输出信号VO。
[0008]具体的，所述输出驱动电路(5)包括：P端反相器链(51)、N端反相器链(52)、P端驱动PMOS管M41、N端驱动NMOS管M42、电平移位电路(53)、P端浮动LDO电路(54)、N端LDO电路(55)和延迟补偿电路(56)；所述P端反相器链(51)和N端反相器链(52)均由k个尺寸逐级放大的反相器级联构成，k为任意正整数；
[0009]其中，输入脉冲信号Vin同时进入电平移位电路(53)和延迟补偿电路(56)，分别得到P端输入信号Vinp和N端输入信号Vinn；P端输入信号Vinp和N端输入信号Vinn分别连接到P端反相器链(51)和N端反相器链(52)的输入端，分别得到P端驱动PMOS管M41的栅端控制信号Vgp_n和N端驱动NMOS管M42的栅端控制信号Vgn_n，分别用于控制P端驱动PMOS管M41和N端驱动NMOS管M42的导通和关断；P端驱动PMOS管M41的源端连接到电源VCC，P端驱动PMOS管M41的漏端和N端驱动NMOS管M42的漏端相连，并作为整体电路的输出端，输出信号VO；N端驱动NMOS管M42的源极接地电压VSS；所述P端反相器链(51)内部所有反相器的电源电压均连接到电源VCC，所有反相器的地电位均连接到浮动电压Vfloat；所述N端反相器链(52)内部所有反相器的电源电压均连接到低压电源VCCL，所有反相器的地电位均连接到地电压VSS；
[0010]所述浮动电压Vfloat由P端浮动LDO电路(54)对电源VCC降压得到，其电压值Vfloat＝VCC
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VCCL；所述低压电源VCCL为较电源VCC更低的电源，由N端LDO电路(5)产生；所述电平移位电路(53)同时使用低压电源VCCL、电源VCC、地电压VSS和浮动电压Vfloat；所述延迟补偿电路(56)仅使用低压电源VCCL和地电压VSS；
[0011]所述P端反相器链(51)和N端反相器链(52)内部所有的PMOS管及NMOS管的源漏耐压和栅源耐压大小要求均为VCCL；P端驱动PMOS管M41和N端驱动NMOS管M42的栅源耐压大小要求也为VCCL，P端驱动PMOS管M41和N端驱动NMOS管M42的源漏耐压大小要求为VCC。
[0012]电路正常工作之后，输入脉冲信号Vin、P端输入信号Vinp、N端输入信号Vinn、P端驱动PMOS管M41的栅端控制信号Vgp_n和N端驱动NMOS管M42的栅端控制信号Vgn_n的占空比和时序完全相同；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于AC
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DC控制器的输出驱动控制电路，其特征是，包括控制逻辑电路(1)和与控制逻辑电路(1)相连的欠压保护电路(2)、过压保护电路(3)、过温保护电路(4)、过流保护电路(6)和输出驱动电路(5)；所述欠压保护电路(2)、过压保护电路(3)、过温保护电路(4)和过流保护电路(6)分别用于产生欠压保护信号UVLO、过压保护信号OVP、过温保护信号OTP以及过流保护信号OCP，所述控制逻辑电路(1)根据接收的恒压开启信号CV_ctrl、恒流开启信号CC_ctrl、峰值电流检测信号LEB、欠压保护信号UVLO、过压保护信号OVP、过温保护信号OTP以及过流保护信号OCP进行逻辑运算，产生输出驱动电路(5)所需要的输入脉冲信号Vin，输出驱动电路(5)用于将输入脉冲信号Vin进行电流和电压放大，得到有大电流驱动能力的最终输出信号VO。2.根据权利要求1所述的用于AC
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DC控制器的输出驱动控制电路，其特征是，所述输出驱动电路(5)包括：P端反相器链(51)、N端反相器链(52)、P端驱动PMOS管M41、N端驱动NMOS管M42、电平移位电路(53)、P端浮动LDO电路(54)、N端LDO电路(55)和延迟补偿电路(56)；所述P端反相器链(51)和N端反相器链(52)均由k个尺寸逐级放大的反相器级联构成，k为任意正整数；其中，输入脉冲信号Vin同时进入电平移位电路(53)和延迟补偿电路(56)，分别得到P端输入信号Vinp和N端输入信号Vinn；P端输入信号Vinp和N端输入信号Vinn分别连接到P端反相器链(51)和N端反相器链(52)的输入端，分别得到P端驱动PMOS管M41的栅端控制信号Vgp_n和N端驱动NMOS管M42的栅端控制信号Vgn_n，分别用于控制P端驱动PMOS管M41和N端驱动NMOS管M42的导通和关断；P端驱动PMOS管M41的源端连接到电源VCC，P端驱动PMOS管M41的漏端和N端驱动NMOS管M42的漏端相连，并作为整体电路的输出端，输出信号VO；N端驱动NMOS管M42的源极接地电压VSS；所述P端反相器链(51)内部所有反相器的电源电压均连接到电源VCC，所有反相器的地电位均连接到浮动电压Vfloat；所述N端反相器链(52)内部所有反相器的电源电压均连接到低压电源VCCL，所有反相器的地电位均连接到地电压VSS；所述浮动电压Vfloat由P端浮动LDO电路(54)对电源VCC降压得到，其电压值Vfloat＝VCC
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VCCL；所述低压电源VCCL为较电源VCC更低的电源，由N端LDO电路(5)产生；所述电平移位电路(53)同时使用低压电源VCCL、电源VCC、地电压VSS和浮动电压Vfloat；所述延迟补偿电路(56)仅使用低压电源VCCL和地电压VSS；所述P端反相器链(51)和N端反相器链(52)内部所有的PMOS管及NMOS管的源漏耐压和栅源耐压大小要求均为VCCL；P端驱动PMOS管M41和N端驱动NMOS管M42的栅源耐压大小要求也为VCCL，P端驱动PMOS管M41和N端驱动NMOS管M42的源漏耐压大小要求为VCC。3.根据权利要求2所述的用于AC
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DC控制器的输出驱动控制电路，其特征是，电路正常工作之后，输入脉冲信号Vin、P端输入信号Vinp、N端输入信号Vinn、P端驱动PMOS管M41的栅端控制信号Vgp_n和N端驱动NMOS管M42的栅端控制信号Vgn_n的占空比和时序完全相同；输入脉冲信号Vin、N端输入信号Vinn和N端驱动NMOS管M42的栅端控制信号Vgn_n的低电平均为地电压VSS，高电平均为低压电源VCCL；P端输入信号Vinp和P端驱动NMOS管M41的栅端控制信号Vgp_n的低电平均为浮动电压Vfloat，高电平均为电源VCC；输出信号VO的低电平为地电压VSS，高电平为电源VCC。4.根据权利要求2所述的用于AC
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DC控制器的输出驱动控制电路，其特征是，所述电平移位电路(53)包括：反相器inv81的输入端连接输入脉冲信号Vin，反相器inv81的输出端
Vg2连接到反相器inv82的输入端和NMOS管M82的栅端，反相器inv82的输出端Vg1连接到NMOS管M81的栅端，反相器inv81和反相器inv82的电源均连接到低压电源VCCL，反相器inv81和反相器inv82的地均连接到地电压VSS；NMOS管M81漏端连接到高压NMOS管M83源端，NMOS管M82漏端连接到高压NMOS管M84源端，NMOS管M81源端和NMOS管M82源端均连接到地电压VSS；高压NMOS管M83栅端和高压NMOS管M84栅端均连接到偏置电压Vbn；高压NMOS管M83漏端连接到PMOS管M85漏端和栅端；高压NMOS管M84漏端与PMOS管M86漏端、NMOS管M87漏端和二极管D81阴极相连，并作为电平移位电路(53)的输出端；NMOS管M87源端通过电阻R81连接到电源VCC，PMOS管M85源端、PMOS管M86源端和二极管D81阳极均连接到电源VCC；NMOS管M87栅端连接浮动电压Vfloat；电路工作时，所述高压NMOS管M83和高压NMOS管M84始终处于饱和导通状态，起到承受电源VCC耐压的作用，保...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宁，王强，
申请(专利权)人：瀚昕微电子无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：