一种开关电源的电感电流过零检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种开关电源的电感电流过零检测装置，装置包括：依次连接的电容耦合电路、一级预比较器、自动调零电容网络、二级比较器和三级比较器；所述装置还包括时序控制电路和开关网络。本发明专利技术采用电容耦合的方式，检测开关电源的电感的输出节点VSW自身的下降变化量而不是电感两端的节点电压变化量，克服VSW节点与VIN节点变化并非完全同步的技术缺陷，采用四输入比较器，采用自动调零电容网络降低比较器引起的失调电压和时延，本发明专利技术提高了电感电流过零检测的准确性。电流过零检测的准确性。电流过零检测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源的电感电流过零检测装置


[0001]本专利技术涉及开关电源
，特别是涉及一种开关电源的电感电流过零检测装置。

技术介绍

[0002]对于开关电源，例如Buck(降压式变换电路)、Boost(升压式变换电路)、Buck
‑
Boost(降压
‑
升压式变换电路)、PFC(PowerFactor Correction，功率因数校正器)、Flyback(反激式变换器)等需要用到电感元件的拓扑结构。而在这些拓扑结构实际应用的时候，需要对电感电流做过零检测，根据其检测结果调整控制逻辑，使输出的稳定性、效率以及功率因数等指标更优。
[0003]在开关电源拓扑中，电感电流随着充放电的进行而升降起伏。控制部分需要检测电感电流的状态从而对控制逻辑作出必要的调整，以满足不同拓扑的指标要求。
[0004]以图1所示PFC拓扑中的应用为例。在非连续导通模式下，当电感电流降为零后，电流会反向。这样在M1开启后，输入电流便从某个负的电流值开始上升，这不仅会影响输入电流的平均值，而且会造成输入电流的谐波失真。要优化这种现象，就必须调整M1的导通时间，增大电感峰值电流去减弱这种不利影响。为了实现M1导通时间的合理控制，电感电流的过零检测是必不可少的一环。系统可以根据过零检测的结果去优化M1的通断控制。所以电感电流过零检测的速度和精度将会影响整个系统的总谐波失真和功率因数。
[0005]现有的过零检测电路实现原理为：利用比较器检测电感两端节点的相对变化和压差，以判断电感电流是否发生反向。以图1为例，电感两端的节点是VIN和VSW，现有的过零检测方法是比较VSW和VIN两端的压差来实现的。但VSW节点与VIN节点变化并非完全同步，同时由于比较器本身的失调电压和延时导致传统方法对过零点的检测不够精确。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种开关电源的电感电流过零检测装置，以提高电感电流过零检测的准确性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种开关电源的电感电流过零检测装置，所述装置包括：依次连接的电容耦合电路、一级预比较器、自动调零电容网络、二级比较器和三级比较器；所述装置还包括时序控制电路和开关网络；
[0009]所述时序控制电路与所述开关网络的控制端连接；
[0010]所述开关网络包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关；
[0011]所述第一开关设置在阈值电压输入端与一级预比较器的同相输入端之间；
[0012]所述第二开关设置在开关电源器件的电感的输出节点和一级预比较器的反相输入端之间；
[0013]所述第三开关设置在二级比较器的同相输入端和输出端之间；
[0014]所述第四开关设置在所述二级比较器的反相输入端与输出端之间；
[0015]所述第五开关设置在所述三级比较器的输出端与检测信号输出端之间。
[0016]可选的，所述一级预比较器为四输入比较器，所述四输入比较器的同相输入端通过所述第一开关连接至所述阈值电压输入端，所述四输入比较器的反相输入端通过所述第二开关连接至开关电源的电感的输出节点，所述四输入比较器的另外两个输入端接地。
[0017]可选的，所述一级预比较器包括第一电流源、第二电流源、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、MOS管M4和负载网络；
[0018]所述MOS管M1的源端和所述MOS管M2的源端均与第一电流源连接、所述MOS管M3的源端和所述MOS管M4的源端均与所述第二电流源连接；
[0019]所述MOS管M2的漏端和所述MOS管M3的漏端均连接至所述负载网络的第一端，所述MOS管M2的漏端和所述MOS管M3的漏端连接的公共点作为所述一级预比较器的同相输出端；
[0020]所述MOS管M1和所述MOS管M4的漏端均连接至所述负载网络的第二端，所述MOS管M1的漏端和所述MOS管M4的漏端连接的公共点作为所述一级预比较器的反相输出端；
[0021]所述负载网络的其他两端均接地；
[0022]所述MOS管M1的栅端作为所述一级预比较器的反相输入端，所述MOS管M4的栅端作为所述一级预比较器的同相输入端；所述MOS管M2和所述MOS管M3的栅端分别作为所述一级预比较器的另外两个输入端；
[0023]所述一级预比较器的同相输入端通过所述第一开关连接至所述阈值电压输入端，所述一级预比较器的反相输入端通过所述第二开关连接至开关电源的电感的输出节点，所述一级预比较器的另外两个输入端接地。
[0024]可选的，所述负载网络为电阻阵列或预设偏置的MOS管。
[0025]可选的，所述电容耦合电路和所述一级预比较器之间还设置有滤波电路。
[0026]可选的，所述第一开关、所述第二开关和所述第五开关均为双输入单输出电子开关；
[0027]所述双输入单输出电子开关的输出端和一个输入端，分别作为双输入单输出电子开关的输出端和输入端，所述双输入单输出电子开关的另一个输入端接地，所述双输入单输出电子开关的控制端与时序控制电路连接。
[0028]可选的，所述双输入单输出电子开关包括第一电控开关、第二电控开关和反相器；
[0029]所述第一电控开关的一端作为所述双输入单输出电子开关的一个输入端，所述第二电控开关的一端作为所述双输入单输出电子开关的另一个输入端；
[0030]所述第一电控开关的另一端和第二电控开关的另一端连接，所述第一电控开关的另一端和第二电控开关的另一端连接的公共点作为所述双输入单输出电子开关的输出端；
[0031]所述第二电控开关的控制端作为所述双输入单输出电子开关的控制端；所述第二电控开关的控制端与所述反相器的输入端连接，所述反向器的输出端与所述第一电控开关的控制端连接。
[0032]可选的，所述第一电控开关和所述第二电控开关为三极管或MOS管。
[0033]可选的，所述时序控制电路用于根据开关电源的功率管栅极的驱动信号产生第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号；
[0034]所述第一控制信号、所述第二控制信号和所述第三控制信号的上升沿与所述驱动
信号的上升沿同步；所述第一控制信号的下降沿相对于所述驱动信号的下降沿延迟第一时间；所述第二控制信号的下降沿相对于所述第一控制信号的下降沿延迟第二预设时间；所述第三控制信号的下降沿相对于所述第二控制信号的下降沿延迟第三预设时间；
[0035]所述第一控制信号用于控制所述第一开关、所述第三开关和所述第四开关的状态；所述第二控制信号用于控制所述第二开关的状态；所述第三控制信号用于控制所述第五开关的状态。
[0036]可选的，所述电容耦合电路包括充放电电容，所述电容耦合电路用于通过所述充放电电容的充电和放电过程将开关电源的电感的输出节点的信号传递给所述一级预比较器。
[0037]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关电源的电感电流过零检测装置，其特征在于，所述装置包括：依次连接的电容耦合电路、一级预比较器、自动调零电容网络、二级比较器和三级比较器；所述装置还包括时序控制电路和开关网络；所述时序控制电路与所述开关网络的控制端连接；所述时序控制电路用于控制开关网络的状态；所述开关网络包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关；所述第一开关设置在阈值电压输入端与一级预比较器的同相输入端之间；所述第二开关设置在开关电源的电感的输出节点和一级预比较器的反相输入端之间；所述第三开关设置在二级比较器的同相输入端和输出端之间；所述第四开关设置在所述二级比较器的反相输入端与输出端之间；所述第五开关设置在所述三级比较器的输出端与检测信号输出端之间。2.根据权利要求1所述的开关电源的电感电流过零检测装置，其特征在于，所述一级预比较器为四输入比较器，所述四输入比较器的同相输入端通过所述第一开关连接至所述阈值电压输入端，所述四输入比较器的反相输入端通过所述第二开关连接至开关电源的电感的输出节点，所述四输入比较器的另外两个输入端接地。3.根据权利要求1或2所述的开关电源的电感电流过零检测装置，其特征在于，所述一级预比较器包括第一电流源、第二电流源、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、MOS管M4和负载网络；所述MOS管M1的源端和所述MOS管M2的源端均与第一电流源连接、所述MOS管M3的源端和所述MOS管M4的源端均与所述第二电流源连接；所述MOS管M2的漏端和所述MOS管M3的漏端均连接至所述负载网络的第一端，所述MOS管M2的漏端和所述MOS管M3的漏端连接的公共点作为所述一级预比较器的同相输出端；所述MOS管M1和所述MOS管M4的漏端均连接至所述负载网络的第二端，所述MOS管M1的漏端和所述MOS管M4的漏端连接的公共点作为所述一级预比较器的反相输出端；所述负载网络的其他两端均接地；所述MOS管M1的栅端作为所述一级预比较器的反相输入端，所述MOS管M4的栅端作为所述一级预比较器的同相输入端；所述MOS管M2和所述MOS管M3的栅端分别作为所述一级预比较器的另外两个输入端；所述一级预比较器的同相输入端通过所述第一开关连接至所述阈值电压输入端，所述一级预比较器的反相输入端通过所述第二开关连接至开关电源的电感的输出节点，所述一级预比较器的另外两个输入端接地。4.根据权利要求3所述的开关电源的电感电流过零检测装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：何勇杰，冯林，魏郅，
申请(专利权)人：上海南芯半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：