一种波谷导通电路及使用其的开关电源电路制造技术

本发明专利技术公开了一种波谷导通电路及使用其的开关电源电路，波谷导通电路包括：顺序连接的微分电路、谐振电流过零检测器、波谷识别器、开启判断控制器；其中，微分电路连接所述开关电源电路中的变压器的一次侧、二次侧或者辅助绕组，开启判断控制器连接所述开关电源电路中的PWM逻辑控制器。波谷导通电路将一次侧、二次侧或者辅助绕组上的谐振电压信号转换为谐振电流信号，通过检测该谐振电流信号的过零点，即为一次侧、二次侧或者辅助绕组上的谐振电压信号的波峰和波谷信号，再将电流过零信号进行识别与分离，即可得到谐振电压所对应的波谷信号，由识别出的波谷信号开启功率开关。本发明专利技术解决了传统开关电源的零电压导通问题，提升了整机效率和EMI。整机效率和EMI。整机效率和EMI。

【技术实现步骤摘要】
一种波谷导通电路及使用其的开关电源电路


[0001]本专利技术涉及AC/DC开关电源领域，特别是涉及AC/DC反激转换器的波谷导通电路及使用其的开关电源电路。

技术介绍

[0002]对于AC/DC开关电源电路，传统上功率开关的导通由芯片的内部时钟的上升沿或者下降沿来触发，或者由电压谐振波形的过零点来触发，前者被称之为硬开关，后者被称之为准谐振。随着节能意识的提高以及世界对于节能的要求，能效标准越来越高，即要求损耗要小，效率要高。在硬开关下，由于功率开关的漏极(或者集电极)电压很高，在开关导通时刻，功率开关上的功耗为。因此，降低开启时刻功率开关上的压降，可以减小开关损耗，由于功率开关关断时刻的电压不可控，但可以通过选择开通时机，选择Vds电压较低时刻进行开启功率开关，这就是准谐振开启。
[0003]尽管目前的准谐振技术比硬开关开启在效率上有所提升，由于其并没有实现零电压导通，因此，导通损耗仍然存在。
[0004]传统的波谷检测是通过直接检测谐振电压来判断是否为谐振的波谷，由于芯片制造工艺的原因，芯片的各个引脚都做有ESD防护电路，若直接将谐振电压接到芯片的引脚，则在谐振电压为负压时，ESD二极管导通，会将谐振的负压箝位，使芯片内部无法检测谐振的波谷。而本专利技术则很好的解决了该问题。

技术实现思路

[0005]针对上述的现有技术中存在的开启时刻功率器件上Vds(Vce)电压不为零的问题，本专利技术做了改进，使得功率管上的压降为零时开启，解决了传统技术的硬开关或者准谐振开启时的开关损耗问题。
[0006]另外，本专利技术采用微分电路将谐振的电压波形转换为电流波形，微分原件采用电容，从而将谐振波形与芯片引脚隔离，因此很好的解决了当谐振电压为负压时的波谷信息丢失问题。所谓的波谷信息丢失，是指若将谐振电压直接接入芯片引脚，在谐振电压为负压时，由于芯片引脚ESD二极管的导通，会将负压箝位为-0.7V,从而将波谷信息屏蔽掉，发生波谷信息丢失。
[0007]本专利技术的微分电容集成于芯片之中，采用MIM(Metal-Isolation-Metal)的形式，也可以将该微分电容放置于芯片之外来实现同样之功能。
[0008]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。
[0009]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种波谷导通电路，用于开关电源电路，包括：顺序连接的微分电路、谐振电流过零检测器、波谷识别器、开启判断控制器；其中，所述微分电路连接所述开关电源电路中的变压器的一次侧、二次侧或者辅助绕组，所述开启判断控制器连接所述开关电源电路中的PWM逻辑控制器。
[0010]进一步的，所述波谷导通电路将所述一次侧、二次侧或者辅助绕组上的谐振电压
信号转换为谐振电流信号，通过检测该谐振电流信号的过零点，作为所述谐振电压信号的波峰和波谷信号，再将所述谐振电流信号的过零点进行识别与分离，得到谐振电压信号所对应的波谷信号，由所述波谷信号开启所述开关电源电路的功率开关。
[0011]进一步的，所述微分电路，配置用于接收谐振电压信号，将所接收到的谐振电压信号转换为谐振电流信号，送入谐振电流过零检测器中；
[0012]所述谐振电流过零检测器，检测该谐振电流信号的过零点，作为所述谐振电压信号的波峰和波谷信号；
[0013]所述波谷识别器，将所述谐振电流信号的过零点进行识别与分离，得到谐振电压信号所对应的波谷信号；
[0014]所述开启判断控制器，接收波谷识别器识别出的波谷信号，并结合内置时钟进行判断，送出开启信号。
[0015]进一步的，所述微分电路包括第一电容，第一电容的阳极接采样的谐振电压，该谐振电压为所述一次侧、二次侧或者辅助绕组上的电压；第一电容的阴极接谐振电流过零检测器的输入。
[0016]进一步的，所述谐振电流过零检测器，包括第一电阻和比较器；
[0017]其中，第一电阻的阳极接第一电容的阴极，第一电阻的阴极接地；
[0018]第一比较器的反相输入端接地，同相输入端接第一电阻的阳极；第一比较器的输出端接所述波谷识别器的输入端。
[0019]进一步的，所述波谷识别器包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第一与非门、第四反相器、第二电容；其中，第一反相器的输入接第一比较器的输出，第一反相器的输出接第二电容的阳极，第二电容的阴极接地；第二反相器的输入接第一反相器的输出，第二反相器的输出接第三反相器的输入；第三反相器的输出接第一与非门的输入一，第一与非门的输入二接第一反相器的输入端，第一与非门的输出接第四反相器的输入端。
[0020]进一步的，开启判断控制器包括：第二与非门、延迟单元、第五反相器、第一或非门、第六反相器；其中，第二与非门的第一输入端接第四反相器的输出，第二与非门的第二输入端接内部时钟，第二与非门的输出接第五反相器的输入；第五反相器的输出接第一或非门的第一输入端；延迟单元的第一输入端接第二与非门的输出，延迟单元的第二输入端接内部时钟,延迟单元的输出接第一或非门的第二输入端；第一或非门的输出接第六反相器的输入，第六反相器的输出为开启判断控制器的输出。
[0021]进一步的，所述微分电路采用无源微分电路或有源微分电路。
[0022]根据本专利技术的第二个方面，提供了一种开关电源电路，其包括根据第一方面所述的一种波谷导通电路。
[0023]进一步的，所述开关电源电路进一步包括功率开关、PWM比较器、PWM逻辑控制器、输出驱动器；其中，所述PWM逻辑控制器的输入端连接开启判断控制器、PWM比较器的输出端，PWM逻辑控制器的输出端连接输出驱动器的输入端，所述输出驱动器的输出端连接所述功率开关的栅极；所述功率开关的源极连接PWM比较器的输入端，所述功率开关的漏极连接所述变压器的一次侧。
[0024]本专利技术的优点在于：本专利技术提供了一种应用于AC/DC的波谷导通技术，解决了传统开关电源的零电压导通问题，提升了整机效率和EMI。
附图说明
[0025]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0026]附图1示出了根据本专利技术实施方式的AC/DC开关电源电路原理图；
[0027]附图2示出了根据本专利技术实施方式的波谷导通电路原理图；
[0028]附图3示出了根据本专利技术实施方式的波谷导通电路信号控制时序图。
具体实施方式
[0029]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0030]附图1示出了根据本专利技术实施方式的AC/DC开关电源电路原理图；如图1所示，AC/DC开关电源电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波谷导通电路，用于开关电源电路，其特征在于，包括：顺序连接的微分电路、谐振电流过零检测器、波谷识别器、开启判断控制器；其中，所述微分电路连接所述开关电源电路中的变压器的一次侧、二次侧或者辅助绕组，所述开启判断控制器连接所述开关电源电路中的PWM逻辑控制器。2.根据权利要求1所述的一种波谷导通电路，其特征在于，所述波谷导通电路将所述一次侧、二次侧或者辅助绕组上的谐振电压信号转换为谐振电流信号，通过检测该谐振电流信号的过零点，作为所述谐振电压信号的波峰和波谷信号，再将所述谐振电流信号的过零点进行识别与分离，得到谐振电压信号所对应的波谷信号，由所述波谷信号开启所述开关电源电路的功率开关。3.根据权利要求1或2所述的一种波谷导通电路，其特征在于，所述微分电路，配置用于接收谐振电压信号，将所接收到的谐振电压信号转换为谐振电流信号，送入谐振电流过零检测器中；所述谐振电流过零检测器，检测该谐振电流信号的过零点，作为所述谐振电压信号的波峰和波谷信号；所述波谷识别器，将所述谐振电流信号的过零点进行识别与分离，得到谐振电压信号所对应的波谷信号；所述开启判断控制器，接收波谷识别器识别出的波谷信号，并结合内置时钟进行判断，送出开启信号以开启所述开关电源电路的功率开关。4.根据权利要求1所述的一种波谷导通电路，其特征在于，所述微分电路包括第一电容，第一电容的阳极接采样的谐振电压，该谐振电压为所述一次侧、二次侧或者辅助绕组上的电压；第一电容的阴极接谐振电流过零检测器的输入。5.根据权利要求1或4所述的一种波谷导通电路，其特征在于，所述谐振电流过零检测器，包括第一电阻和比较器；其中，第一电阻的阳极接第一电容的阴极，第一电阻的阴极接地；第一比较器的反相输入端接地，同相输入端接第一电阻的阳极；第一比较器的输出端接所述波谷识...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷晗，
申请(专利权)人：西安鼎芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：