一种过零比较电路和开关电源制造技术

本发明专利技术涉及一种过零比较电路和开关电源，该过零比较电路包括电压采样电路、第一比较电路以及第二比较电路，其中，电压采样电路采样开关电源的输出电压，并生成与输出电压正相关的失调电流，该失调电流引起第一比较电路的第一或第二比较输出端产生与输出电压正相关的失调电压，第一比较电路根据开关节点的电压与地的比较结果生成差分信号，第二比较电路再根据差分信号以及失调电压输出比较信号。因此，该过零比较电路在输出比较信号时，通过失调电压补偿过零比较电路中的延迟，相对于固定的失调电压补偿，该失调电压与输出电压正相关，其根据不同的输出电压而自动跟随，适应更宽的输出电压范围，进而能够更加精准控制下管关闭，减小能量损失。减小能量损失。减小能量损失。

【技术实现步骤摘要】
一种过零比较电路和开关电源


[0001]本专利技术涉及过零比较领域，特别是涉及一种过零比较电路和开关电源。

技术介绍

[0002]在BUCK开关电源工作中，下管电感电流会存在从电感到地的方向，造成能量损失，因此需要采用过零检测电路来比较开关节点的电压和地，以判断电感电流方向，当电感电流为零时，则通过驱动电路控制下管关闭，以防止能量损失。
[0003]过零比较电路通过两级运放来比较开关节点的电压和地，两级运放输出比较信号，当电感电流为零时，比较信号为高电平信号，但由于两级运放输出会有寄生电容而导致延迟，使得比较信号会延迟一段时间才输出高电平信号。而为了消除延迟，可在过零比较电路的输入端加入固定失调电压以补偿延迟，但当开关电源输出电压范围比较宽时，固定失调电压仍然无法完全消除延迟，导致滞后输出比较结果，进而无法精准控制下管关闭，造成能量损失。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例旨在提供一种过零比较电路和开关电源，其能够适应更宽的输出电压范围，使得失调电压跟随输出电压的改变而改变，以消除比较器延迟，进而精准控制下管关闭，减小能量损失。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：在第一方面，本专利技术实施例提供一种过零比较电路，应用于开关电源，所述开关电源包括上位管、下位管以及电感，所述上位管、所述下位管以及所述电感的共同连接点为开关节点，所述过零比较电路包括：电压采样电路、第一比较电路以及第二比较电路；所述电压采样电路包括用于接入所述开关电源的输出电压的第一采样端、连接至所述第一比较电路的负载端的第二采样端，所述电压采样电路用于采样所述输出电压，并在所述第二采样端生成与所述输出电压正相关的失调电流；所述第一比较电路包括用于接入所述开关节点的电压的第一比较输入端及接地的第二比较输入端，还包括分别与所述第二比较电路的第一输入端及第二输入端连接的第一比较输出端及第二比较输出端；所述失调电流引起所述第一或第二比较输出端产生与所述输出电压正相关的失调电压，所述第一比较电路用于根据所述开关节点的电压与地的比较结果生成差分信号并从所述第一、第二比较输出端输出；所述第二比较电路用于根据所述差分信号以及所述失调电压生成比较信号，以在所述第二比较电路的输出端输出所述比较信号。
[0006]在一些实施例中，所述电压采样电路包括电流生成模块以及镜像模块；所述电流生成模块包括所述第一采样端以及连接至所述镜像模块的输入端的控制输出端，所述电流生成模块用于生成与所述输出电压正相关的反馈电流；所述镜像模块还包括用于接入所述开关电源的控制信号的控制端及所述第二采
样端，所述镜像模块用于镜像所述反馈电流以生成所述失调电流，并在所述控制信号的控制下输出所述失调电流。
[0007]在一些实施例中，所述电流生成模块包括第一比较器、第一MOS管与第一电阻；所述第一MOS管与所述第一电阻串接在一个电压源与地之间，所述第一MOS管与所述第一电阻的共同连接点为钳位端；所述第一比较器的反相输入端为所述第一采样端，同相输入端连接至所述钳位端，输出端为所述控制输出端并连接至所述第一MOS管的栅极，所述第一比较器用于将所述钳位端的电压钳位至所述输出电压。
[0008]在一些实施例中，所述镜像模块包括按顺序串接在电压源与所述第二采样端之间的第二MOS管与第三MOS管；所述第二MOS管的栅极为所述镜像模块的控制端，所述第三MOS管的栅极为所述镜像模块的输入端；所述第三MOS管用于镜像所述反馈电流以生成所述失调电流，所述第二MOS管用于控制所述失调电流的输出与否。
[0009]在一些实施例中，所述镜像模块包括按顺序串接在所述第二采样端与地之间的第二MOS管与第三MOS管；所述第二MOS管的栅极为所述镜像模块的控制端，所述第三MOS管的栅极为所述镜像模块的输入端；所述第三MOS管用于镜像所述反馈电流以生成所述失调电流，所述第二MOS管用于控制所述失调电流的输出与否。
[0010]在一些实施例中，所述第一比较电路包括第一开关模块、比较模块以及负载模块；所述第一开关模块包括所述第一比较输入端、与所述比较模块的第一输入端连接的第二端以及用于接入所述开关电源的控制信号的控制端，所述第一开关模块用于切换所述比较模块的第一输入端与所述开关节点的电压连接或与地连接；所述比较模块包括所述第二比较输入端、所述第一比较输出端以及所述第二比较输出端，所述比较模块用于根据所述开关节点的电压与地的比较结果生成所述差分信号并从所述第一比较输出端、第二比较输出端输出；所述负载模块包括失调电阻，所述负载端连接至所述失调电阻，所述负载模块用于根据所述失调电流,基于所述失调电阻生成所述失调电压，以将所述失调电压加载于所述比较模块的第一比较输出端或其第二比较输出端。
[0011]在一些实施例中，所述第一比较电路还包括第二开关模块；所述第二开关模块包括与所述第一比较输出端连接的第一端、与所述第二比较输出端连接的第二端以及用于接入所述开关电源的控制信号的控制端，所述第二开关模块用于控制所述比较模块的第一比较输出端以及其第二比较输出端的连接状态。
[0012]在一些实施例中，所述第一开关模块包括第四MOS管与第五MOS管；所述第四MOS管的源极为所述第一比较输入端，所述第四MOS管的栅极与所述第五MOS管的栅极的共同连接点为所述第一开关模块的控制端，所述第四MOS管的漏极与所述第五MOS管的漏极的共同连接点为所述第一开关模块的第二端。
[0013]在一些实施例中，所述比较模块包括第一三极管、第二三极管以及第一电流源；所述第一电流源的一端用于接入所述直流电源，所述第一电流源的另一端分别与所述第一三极管的发射极以及所述第二三极管的发射极连接，所述第一三极管的基极作为
所述比较模块的第一输入端，所述第一三极管的集电极为所述第一比较输出端；所述第二三极管的基极为所述第二比较输入端，所述第二三极管的集电极为所述第二比较输出端。
[0014]在一些实施例中，所述第二开关模块包括第六MOS管；所述第六MOS管的栅极为所述第二开关模块的控制端，所述第六MOS管的源极为所述第二开关模块的第一端，所述第六MOS管的漏极为所述第二开关模块的第二端。
[0015]在一些实施例中，所述失调电流自所述第二采样端流向所述负载端，所述负载端通过所述失调电阻接地，所述负载端还连接至所述第二比较输出端；所述负载模块还包括连接在所述第一比较输出端与地之间的平衡电阻。
[0016]在一些实施例中，所述失调电流自所述负载端流向所述第二采样端，所述负载端通过所述失调电阻连接至所述第一比较输出端，所述负载端还接地；所述负载模块还包括连接在所述第二比较输出端与地之间的平衡电阻。
[0017]在一些实施例中，所述第二比较电路包括第二比较器与第七MOS管；所述第二比较器的同相输入端为所述第一输入端，所述第二比较器的反相输入端作为所述第二输入端，所述第二比较器的输出端与所述第七MOS管的漏极连接，所述第二比较器的输出端用于输出所述比较信号；所述第七MOS管的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过零比较电路，应用于开关电源，其特征在于，所述开关电源包括上位管、下位管以及电感，所述上位管、所述下位管以及所述电感的共同连接点为开关节点，所述过零比较电路包括：电压采样电路、第一比较电路以及第二比较电路；所述电压采样电路包括用于接入所述开关电源的输出电压的第一采样端、连接至所述第一比较电路的负载端的第二采样端，所述电压采样电路用于采样所述输出电压，并在所述第二采样端生成与所述输出电压正相关的失调电流；所述第一比较电路包括用于接入所述开关节点的电压的第一比较输入端及接地的第二比较输入端，还包括分别与所述第二比较电路的第一输入端及第二输入端连接的第一比较输出端及第二比较输出端；所述失调电流引起所述第一或第二比较输出端产生与所述输出电压正相关的失调电压，所述第一比较电路用于根据所述开关节点的电压与地的比较结果生成差分信号并从所述第一、第二比较输出端输出；所述第二比较电路用于根据所述差分信号以及所述失调电压生成比较信号，以在所述第二比较电路的输出端输出所述比较信号。2.根据权利要求1所述的过零比较电路，其特征在于，所述电压采样电路包括电流生成模块以及镜像模块；所述电流生成模块包括所述第一采样端以及连接至所述镜像模块的输入端的控制输出端，所述电流生成模块用于生成与所述输出电压正相关的反馈电流；所述镜像模块还包括用于接入所述开关电源的控制信号的控制端及所述第二采样端，所述镜像模块用于镜像所述反馈电流以生成所述失调电流，并在所述控制信号的控制下输出所述失调电流。3.根据权利要求2所述的过零比较电路，其特征在于，所述电流生成模块包括第一比较器、第一MOS管与第一电阻；所述第一MOS管与所述第一电阻串接在一个电压源与地之间，所述第一MOS管与所述第一电阻的共同连接点为钳位端；所述第一比较器的反相输入端为所述第一采样端，同相输入端连接至所述钳位端，输出端为所述控制输出端并连接至所述第一MOS管的栅极，所述第一比较器用于将所述钳位端的电压钳位至所述输出电压。4.根据权利要求2所述的过零比较电路，其特征在于，所述镜像模块包括按顺序串接在电压源与所述第二采样端之间的第二MOS管与第三MOS管；所述第二MOS管的栅极为所述镜像模块的控制端，所述第三MOS管的栅极为所述镜像模块的输入端；所述第三MOS管用于镜像所述反馈电流以生成所述失调电流，所述第二MOS管用于控制所述失调电流的输出与否。5.根据权利要求2所述的过零比较电路，其特征在于，所述镜像模块包括按顺序串接在所述第二采样端与地之间的第二MOS管与第三MOS管；所述第二MOS管的栅极为所述镜像模块的控制端，所述第三MOS管的栅极为所述镜像模块的输入端；所述第三MOS管用于镜像所述反馈电流以生成所述失调电流，所述第二MOS管用于控制所述失调电流的输出与否。6.根据权利要求1所述的过零比较电路，其特征在于，所述第一比较电路包括第一开关模块、比较模块以及负载模块；
所述第一开关模块包括所述第一比较输入端、与所述比较模块的第一输入端连接的第二端以及用于接入所述开关电源的控制信号的控制端，所述第一开关模块用于切换所述比较模块的第一输入端与所述开关节点的电压连接或与地连接；所述比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟俊达，周欢欢，李经珊，
申请(专利权)人：深圳市思远半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：