一种基于低时钟信号需求的节能高频开关电路的制作方法

文档序号:15401892发布日期:2018-09-11 17:43阅读:171来源:国知局

本发明涉及高频开关电路技术领域,具体涉及一种基于低时钟信号需求的节能高频开关电路。



背景技术:

随着现代电子科学技术的发展,电子设备让人们的生活越来越美好、便捷。目前,绝大多数的电子设备都具有高频开关,高频开关一般都受到振荡器电路的驱动,由于振荡器电路的不稳定性,通常会利用保护电路对振荡器进行隔离、清除和反馈控制,而处在同一电源内部的保护电路是持续活跃的、具有不可静默特性,并且该保护电路无法在不增加定时器等计时电路结构条件下进行自我静默、截止和关断,这一方面会使得高频开关在没有工作任务时也在进行内部耗能,降低系统的电源效率,影响负载实际获取的电源质量,更为微妙地是,另一方面,在某些应用场景中,一个设备体一般会具有很多高频开关,如在其通讯系统中大量使用该保护电路,当系统进行无线电静默时,大量内部保护电路持续的工作形成的电磁场信号是可以被探测出的,容易暴露出相对地理位置。



技术实现要素:

针对上述现有技术,本发明目的在于提供一种基于低时钟信号需求的节能高频开关电路,解决了现有技术所存在难以在信号资源维持不变的条件下实现保护电路静默截止以创造出无处理器的智能高电源效率高频开关电路的技术问题。

为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:

一种基于低时钟信号需求的节能高频开关电路,包括:

脉宽调制电源电路,接收输入信号;

反馈保护电路,采集脉宽调制电源电路所输出的开关通道电压信号和负载电压信号;

所述脉宽调制电源电路,还接收反馈保护电路所输出的重置信号且选择地调制开关通道电压信号和负载电压信号;

关断采集电路,采集脉宽调制电源电路内的开关信号;

所述反馈保护电路,其开关接收关断采集电路所输出的延时信号。

附图说明

图1为本发明电路示意图;

图2为本发明振荡器的电路示意图;

图3为本发明延时控制器的电路示意图;

图4为本发明部分脉冲信号的相对变化示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。

下面结合附图对本发明做进一步说明:

一种基于低时钟信号需求的节能高频开关电路,包括:

脉宽调制电源电路,接收输入信号vin;

反馈保护电路,图1中标记的enc,采集脉宽调制电源电路所输出的开关通道电压信号vcs和负载电压信号vo;

所述脉宽调制电源电路,还接收反馈保护电路所输出的重置信号rst且选择地调制开关通道电压信号vcs和负载电压信号vo;

关断采集电路,采集脉宽调制电源电路内的开关信号vpwm;

所述反馈保护电路,其开关接收关断采集电路所输出的延时信号ds。

实施例1

所述脉宽调制电源电路,包括:振荡器电路;d触发器u2,其d端连接电源vcc,接收振荡器电路输出的基准时钟信号;第一与门u3,其输入端口的第一端子连接d触发器u2的q端且另一端子接收振荡器电路输出的基准时钟信号;隔离器t1;第一场效应管q1,其栅极连接第一与门u3的输出端、其漏极通过隔离器t1的一次绕组接收输入信号vin且源极通过电阻接地,电阻的高电位点输出开关通道电压信号vcs;复用电容c2,预置其最大充电电压不影响第一场效应管q1的开断,能够刚好防止开启电压过冲,其一端连接第一场效应管q1的栅极且另一端接地;所述隔离器t1的二次绕组,用于作为负载端口,连接有整流电路。

上述方案中,所述振荡器电路,包括振荡器osc,采用电容充放电型振荡器;第一反相器u1,用于将振荡器osc输出的宽上升沿和宽下降沿时钟信号pls转换为基准时钟信号,其输入端连接振荡器osc输出端且输出端连接至d触发器u2的时钟端clk。

上述方案中,所述振荡器osc,包括:第一电流源i3,其高电势端连接电源vcc;第二电流源i4,其低电势端接地;第一反馈开关s3,其高电位端连接第一电流源i3的低电势端;第二反馈开关s4,其高电位端连接第一反馈开关s3的低电位端且低电位端连接第二电流源i4的高电势端;

第一电流源i3、第二电流源i4、第一反馈开关s3和第二反馈开关s4构成供电电路;

第一充电电容cosc,其一端接地且另一端连接至第一反馈开关s3和第二反馈开关s4的相连位置所在电位点,该电位点为当前振荡电位base,也是第一反馈开关s3低电位端,还是第二反馈开关s4高电位端;第一比较器u7,其高电位输入端接有预置高电压vh;第二比较器u8,其低电位输入端接有预置低电压vl、其高电位输入端连接第一比较器u7的低电位输入端且高电位输入端还连接至第一反馈开关s3和第二反馈开关s4的相连位置所在电位点;第一与非门u9,其输入端口的第一输入端子连接第一比较器u7的输出端;第二与非门u10,其输入端口的第一输入端子连接第二比较器u8的输出端,第二输入端子连接至第一与非门u9的输出端;所述第一与非门u9,其第二输入端子连接至第二与非门u10的输出端且输出端发出时钟信号pls;所述第一反馈开关s3,其控制端连接第二与非门u10的输出端;所述第二反馈开关s4,其控制端连接第一与非门u9的输出端。

实施例2

所述反馈保护电路,包括:第一比较器电路,接收关断采集电路所输出的延时信号ds;第二比较器电路,连接第一比较器电路且与第一比较器电路同步接收关断采集电路所输出的延时信号ds;第二与门u6,其输入端口分别连接第一比较器电路的输出端和第二比较器电路的输出端且输出端发出重置信号rst至脉宽调制电源电路。

上述方案中,所述第一比较器电路,包括:第三电流源i1,其高电势端连接电源vcc;第一同步偏置开关s1,其高电位端连接第三电流源i1的低电势端且控制端接收关断采集电路所输出的延时信号ds;第三比较器u4,其偏置电压输入端连接第一同步偏置开关s1的低电位端、其高电位输入端连接有限幅电压vlmt、其低电位输入端采集脉宽调制电源电路所输出的开关通道电压信号vcs且输出端连接至第二与门u6的输入端口。

上述方案中,所述第二比较器电路,包括:第四电流源i2,其高电势端连接电源vcc;第二同步偏置开关s2,其高电位端连接第四电流源i2的低电势端且控制端与第一同步偏置开关s1同步接收关断采集电路所输出的延时信号ds;第四比较器u5,其偏置电压输入端连接第二同步偏置开关s2的低电位端、其低电位输入端与第三比较器u4同步采集脉宽调制电源电路所输出的开关通道电压信号vcs、高电位输入端连接有与负载电压信号vo成比例的负载反馈信号vfb且输出端连接至第二与门u6的输入端口。

实施例3

所述关断采集电路,包括:第二反相器u12,能够使得延时区间更加合理,其输入端采集脉宽调制电源电路内的开关信号vpwm;延时控制器dtcc,连接第二反相器u12的输出端、还采集脉宽调制电源电路的当前振荡电位且输出延时信号ds。

上述方案中,所述延时控制器dtcc,包括:第三反相器u16,其输入端连接第二反相器u12的输出端;第二场效应管q2,其栅极连接第三反相器u16的输出端且源极接地;第五电流源i5,其高电势端连接电源vcc且低电势端连接第二场效应管q2的漏极;第二充电电容c1,其一端连接第五电流源i5的低电势端且另一端接地;rs触发器u9,其s端连接至第二充电电容c1电位变化的一端;第五比较器ua,其高电位输入端连接有低于预置高电压vh和高于预置低电压vl的参考电压vm且低电位输入端采集脉宽调制电源电路的当前振荡电位;第三与门ub,其输入端口一端子连接有与开关信号vpwm成线性关系的时钟信号即是pls,另一端子连接第五比较器ua的输出端且输出端连接至rs触发器u9的r端;第四反相器u11,其输入端连接rs触发器u9的q端且输出端发出延时信号ds。

实施例4

所述振荡器osc,第一电流源i3和第一反馈开关s3构成充电结构,用于对第一充电电容cosc进行充电;第二电流源i4和第二反馈开关s4构成与充电结构同电流通道的放电结构,用于对第一充电电容cosc进行放电;由于第一充电电容cosc的线性充放电特性,当前振荡电位base会使得第一比较器u7或第二比较器u8阶段性输出电压,进一步通过第一与非门u9和第二与非门u10获得时钟信号pls,并同时反馈控制充电结构或放电结构的开启或关闭,形成循环的振荡脉冲输出过程。

实施例5

如图4,所述第一同步偏置开关s1和第二同步偏置开关s2同步接收相对开关信号vpwm具有延迟的延时信号ds,总是会随着开关信号vpwm的关断而有一定延迟时间td1的关断自身;取低于预置高电压vh和高于预置低电压vl的参考电压vm可以对关断采集电路的延时控制器dtcc进行预使能,并且预置高电压vh、预置低电压vl和参考电压vm会控制延迟时间td1大小;考虑第二反相器u12、第三反相器u16和第四反相器u11的固有延迟向量△的延时δτ,结合开关信号vpwm的时间向量函数t1和当前振荡电位base的时间向量函数t2可以有函数关系:

td1=f{[2δτ+t1(vpwm)],δτ,t2(vm,vl)};

而冗余持续时间td2的大小可以由第五电流源i5的大小和第二充电电容c1的容值进行确定,冗余持续时间td2的大小还能够,创造性地,形成不同的反馈保护等级,每种反馈保护等级分别对应一个冗余持续时间td2的大小,同时也还会对应一个电能消耗量,例如冗余持续时间td2越长,该反馈保护等级的电能消耗量也越小(使用p沟道场效应管的第一同步偏置开关s1和第二同步偏置开关s2),冗余持续时间td2的最大值由第一充电电容cosc的线性充放电频率决定。

与现有技术相比,本发明主要的有益效果:实现了无处理器的智能高电源效率高频开关电路;能够在没有更多控制信号或时钟信号资源时进行反馈保护电路的关断控制;由于无需再使用可编程设备定时和也无需使用处理设备提供控制时钟信号,而具有功耗小、成本低且通用性高的特点。

以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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