零电流侦测电路及直流转换器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种零电流侦测电路，包括耦合至两晶体管的一电流镜，其中第一晶体管经第一电阻耦合至接地端，而第二晶体管经第二电阻耦合至侦测节点。该第一晶体管的输出耦合至第一比较器的负输入端，该第二晶体管的输出耦合至第一比较器的正输入端。当该第一比较器的正输入端的电压准位大于该第一比较器负输入端的电压准位时，该第一比较器输出一预定信号指示该侦测节点零电流的出现。
【专利说明】零电流侦测电路及直流转换器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种零电流侦测电路及使用该零电流侦测电路的直流转换器。
【背景技术】
[0002]具有上下桥开关的直流转换器通常用于为中央处理器、内存等供电。当直流转换 器工作于非连续导通模式（DiscontinuousConductionMode,DCM)下时，由于电感作用会 有反向电流产生，反向电流无法对输出电流作贡献且消耗电能。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，有必要提供一种利用零电流侦测电路侦测并抑制反向电流的直流转换 器。
[0004] 一种零电流侦测电路，包括： 一偏压电流源； 一电流镜，包括输入端、第一输出端、第二输出端及第三输出端，其中该输入端f禹合至 该偏压电流源； 一第一晶体管，与该第一输出端耦合并经第一电阻接地； 一第二晶体管，与该第二输出端耦合并经第二电阻与一侦测节点连接； 一第一比较器包括正输入端与负输入端，该正输入端稱合至该第二输出端，该负输入 端奉禹合至该第一输出端； 温度补偿电压嵌制单元，用于随温度变化将该第一比较器正输入端与负输入端的电压 准位之差控制一预定范围内； 当该第一比较器的正输入端的电压准位等于该第一比较器负输入端的电压准位时，该 第一比较器输出一预定信号指示该侦测节点零电流的出现。
[0005] 一种直流转换器，包括： 一上桥开关连接一电源供应器； 一下桥开关耦合至该上桥开关与接地端之间，该上桥开关与该下桥开关之间形成一侦 测节点； 一驱动器用于控制该上下、桥开关的导通与关断； 一电感器，耦合至侦测节点与电源输出端之间； 一零电流侦测电路耦合于该驱动器与该侦测节点之间，包括：一偏压电流源； 一电流镜，包括输入端、第一输出端、第二输出端及第三输出端，其中该输入端f禹合至 该偏压电流源； 一第一晶体管，与该第一输出端耦合并经第一电阻接地； 一第二晶体管，与该第二输出端耦合并经第二电阻与一侦测节点连接； 一第一比较器包括正输入端与负输入端，该正输入端稱合至该第二输出端，该负输入 端奉禹合至该第一输出端； 温度补偿电压嵌制单元，用于随温度变化将该第一比较器正输入端与负输入端的电压 准位之差控制一预定范围内； 当该第一比较器正输入端的电压准位等于该第一比较器负输入端的电压准位时，该第 一比较器输出一预定信号指示该侦测节点零电流的出现，该驱动器根据该预定信号控制该 下桥开关关断。
[0006] 相较于现有技术，本发明的直流转换器包括侦测反向电流的零电流侦测电路，且 当反向电流出现时，即侦测节点出现零电流，同时该侦测节点的电压为零时，该零电流侦测 电路输出一控制信号使该驱动器关断该下桥开关，从而避免反向电流的出现，进而提高直 流转换器的工作效率。进一步，当直流转换器由连续导通模式切换至非连续导通模式时，温 度补偿电压嵌制单元随温度变化将该第一比较器正输入端与负输入端的电压准位之差控 制一预定范围内以加快该第一比较器的反应速度。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1是本发明的直流转换器一实施方式电路结构示意图。
[0008] 图2是图1所示的直流转换器的零电流侦测电路示意图。
[0009] 图3是图1所示的直流转换器工作于非连续导通模式时的电感电流及侦测节点电 压变化示意图。
[0010] 主要元件符号说明
【权利要求】
1. 一种零电流侦测电路，包括： 一偏压电流源； 一电流镜，包括输入端、第一输出端、第二输出端及第三输出端，其中该输入端I禹合至 该偏压电流源； 一第一晶体管，与该第一输出端耦合并经第一电阻接地； 一第二晶体管，与该第二输出端耦合并经第二电阻与一侦测节点连接； 一第一比较器包括正输入端与负输入端，该正输入端稱合至该第二输出端，该负输入 端奉禹合至该第一输出端； 温度补偿电压嵌制单元，用于随温度变化将该第一比较器正输入端与负输入端的电压 准位之差控制一预定范围内； 当该第一比较器的正输入端的电压准位等于该第一比较器负输入端的电压准位时，该 第一比较器输出一预定信号指示该侦测节点零电流的出现。
2. 如权利要求1所述的零电流侦测电路，其特征在于，改变该第一电阻、第二电阻的阻 值实现侦测反向电流准位的改变。
3. 如权利要求1所述的零电流侦测电路，其特征在于，该第一比较器包括负输入端、正 负输入端及第一比较输出端，该负输入端与该第一输出端相连，该正输入端与该第二输出 端相连，该第一比较输出端用于输出指不信号。
4. 如权利要求1所述的零电流侦测电路，其特征在于，该第一、第二晶体管为NPN型晶 体管，该第一晶体管的基极、集极均与该第一输出端相连，该第一晶体管的射极经该第一电 阻接地；该第二晶体管的基极、集极均与该第二输出端相连，该第二晶体管的射极经该第二 电阻与侦测节点相连。
5. 如权利要求1所述的零电流侦测电路，其特征在于，该第一、第二晶体管为二极管， 且二极管的阳极与该第一、第二输出端连接，二极管的阴极与该第一、第二电阻连接。
6. 如权利要求1所述的零电流侦测电路，其特征在于，该电压嵌制单元包括第一 NMOS 晶体管、第二比较器及第三晶体管；该第一 NMOS晶体管的漏极与该第二输出端相连接，该 第一 NMOS晶体管的源极接地；该第二比较器包括正输入端、负输入端及第二比较输出端； 该第二比较器的正输入端与第二输出端相连接，该第二比较器的负输入端与该第三输出端 相连，该第二比较输出端与该第一 NMOS晶体管的栅极电连接，该第三晶体管的基极及集极 与该第三输出端相连，该第三晶体管的射极经一第三电阻接地。
7. 如权利要求6所述的零电流侦测电路，其特征在于，通过调整参考电压电压准位将 该第一比较器正输入端的输入电压限制于一预定范围内；当该第一比较器负输入端与正输 入端的差值越小时，该第一比较器的反应速度越快。
8. 如权利要求6所述的零电流侦测电路，其特征在于，该参考电压随温度变化自动调 整，当该第一比较器负输入端的输入电压准位随温度升高而降低时，该参考电压亦随之降 低；当该第一比较器负输入端的输入电压准位随温度降低而升高时，该参考电压亦随之升 高，从而避免由于温度变化对第一比较器反应速度的影响。
9. 一种直流转换器，包括： 一上桥开关连接一电压源； 一下桥开关耦合至该上桥开关与接地端之间，该上桥开关与该下桥开关之间形成一侦 测节点； 一驱动器用于控制该上下、桥开关的导通与关断； 一电感器，耦合至侦测节点与电源输出端之间； 一零电流侦测电路耦合于该驱动器与该侦测节点之间，包括：一偏压电流源； 一电流镜，包括输入端、第一输出端及第二输出端，其中该输入端I禹合至该偏压电流 源； 一第一晶体管，与该第一输出端耦合并经第一电阻接地； 一第二晶体管，与该第二输出端耦合并经第二电阻与一侦测节点连接； 一第一比较器包括正输入端与负输入端，该正输入端稱合至该第二输出端，该负输入 端奉禹合至该第一输出端； 温度补偿电压嵌制单元，用于随温度变化将该第一比较器正输入端与负输入端的电压 准位之差控制一预定范围内； 当该第一比较器正输入端的电压准位等于该第一比较器负输入端的电压准位时，该第 一比较器输出一预定信号指示该侦测节点零电流的出现，该驱动器根据该预定信号控制该 下桥开关关断。
10. 如权利要求9所述的直流转换器，其特征在于，在第一时间段，该驱动器控制该上 桥开关导通、该下桥开关关断，该电感处于充电状态，且经该输出端为负载供电，该侦测节 点处的电压为正电压，则该第一比较器负输入端的输入电压准位低于该正输入端的电压准 位，该第一比较器的第一比较输出端输出控制信号至该驱动器，该驱动器不受该控制信号 影响正常控制该上桥开关导通、下桥开关关断。
11. 如权利要求10所述的直流转换器，其特征在于，在第二时间段，该驱动器控制该上 桥开关关断、该下桥开关导通，该电感处于放电状态经并经该输出端为该负载供电，该侦测 节点处电压为负电压，则该第一比较器负输入端的输入电压准位高于该正输入端的电压准 位，该第一比较器的输出端输入第一控制信号至该驱动器，该驱动器在该第一控制信号下 正常工作。
12. 如权利要求9所述的直流转换器，其特征在于，在第三时间段，该侦测节点出现零 电流时，该第一比较器的正输入端的输入电压准位等于该负输入端的电压准位，该第一比 较器输出第二控制信号至该驱动器，该驱动器根据该第二控制信号强制关断该下桥开关以 抑制反向电流。
13. 如权利要求9所述的直流转换器，其特征在于，该电压嵌制单元包括第一 NMOS晶 体管、第二比较器及第三晶体管；该第一 NMOS晶体管的漏极与该第二输出端相连接，该第 一 NMOS晶体管的源极接地；该第二比较器包括正输入端、负输入端及第二比较输出端；该 第二比较器的正输入端与第二输出端相连接，该第二比较器的负输入端与该第三输出端相 连，该第二比较输出端与该第一 NMOS晶体管的栅极电连接，该第三晶体管的基极及集极与 该第三输出端相连，该第三晶体管的射极经一第三电阻接地。
14. 如权利要求13所述的直流转换器，其特征在于，当直流转换器由连续导通模式切 换至非连续导通模式时，该第一比较器的正输入端的电压准位高于该参考电压时，该第二 比较器输出一控制信号使该第一 NMOS晶体管导通，该第一比较器的正输入端经导通的第 一 NMOS晶体管将第一比较器正输入端嵌制在参考电压准位，从而通过调整参考电压电压 准位将该第一比较器正输入端的输入电压限制于一预定范围内以加快该第一比较器的反 应速度。
15. 如权利要求13所述的直流转换器，其特征在于，该参考电压随温度变化自动调整， 当该第一比较器负输入端的输入电压准位随温度升高而降低时，该参考电压亦随之降低； 当该第一比较器负输入端的输入电压准位随温度降低而升高时，该参考电压亦随之升高， 从而避免由于温度变化对第一比较器反应速度的影响。
16. 如权利要求13所述的直流转换器，其特征在于，当直流转换器工作于连续导通模 式时，通过调整该参考电压的电压准位，使得该第一比较器正输入端的电压准位不会随侦 测节点电压的变化而变化。
17. 如权利要求9所述的直流转换器，其特征在于，通过改变该第一电阻、第二电阻的 阻值实现侦测反向电流准位的改变。
【文档编号】H02M7/217GK104518689SQ201310443219
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】何秋亿, 李文彦, 刘益盛 申请人:天钰科技股份有限公司