直流变换器及其控制电路和方法_2

文档序号:9550649阅读:来源:国知局
值电压VTH;比较电路108,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端親接至电阻107接收阈值电压VTH,其第二输入端接收检测电压V32,所述比较电路108在主功率管31断开时对检测电压V32和阈值电压VTH进行比较,产生过零检测信号ZCD,在主功率管31导通时比较电路输出的过零检测信号ZCD被无效;以及逻辑控制电路109,接收过零检测信号ZCD,产生第二控制信号G32,当所述检测电压v32大于阈值电压V TH时,所述过零检测信号ZCD复位第二控制信号G 32,使从功率管32被断开。
[0020]当主功率管31导通、从功率管32断开时,流过储能元件33的电流增大,储能元件33开始储存能量;当主功率管31断开、从功率管32导通时,流过储能元件33的电流减小,储能元件33存储的能量被输送至输出。
[0021]在一个实施例中,主功率管31耦接至输入端口 101,从功率管32耦接参考地,储能元件33耦接至输出端口 102,功率开关电路103包括buck拓扑结构。在另一个实施例中,储能元件33耦接至输入端口 101,主功率管31耦接至参考地,从功率管32耦接至输出端口102,功率开关电路包括boost拓扑结构。
[0022]在一个实施例中,误差放大电路105包括:误差放大器51,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端耦接至采样保持电路104接收采样保持信号VSH,其第二输入端耦接至参考地,其输出端产生误差放大信号VEA;补偿电容52,耦接在误差放大器51的输出端和参考地之间。
[0023]图2示出根据本发明实施例的图1所示直流变换器100中比较电路108的电路结构示意图。在图2所示实施例中,所述比较电路108包括:比较器80,具有第一输入端、第二输入端、使能端和输出端,其第一输入端親接至电阻107接收阈值电压VTH,其第二输入端接收检测电压V32,其使能端接收表征第一控制信号G31的使能信号EN,所述比较器80在第一控制信号G31将主功率管31导通时被去使能,在第一控制信号G31将主功率管31断开时被使能,并对检测电压V32和阈值电压V TH进行比较,产生过零检测信号ZCD。
[0024]图3示出根据本发明实施例的图1所示直流变换器100中比较电路108的另一电路结构示意图。在图3所示实施例中,所述比较电路108包括:比较器80,具有第一输入端、第二输入端和输出端;第一开关81,具有第一端和第二端,其第一端接收检测电压V32,第二端耦接至比较器80的第二输入端;第二开关82,耦接在比较器80的第二输入端和参考地之间;第三开关83,具有第一端和第二端,其第一端接收阈值电压VTH,第二端耦接至比较器80的第一输入端;第四开关84,耦接在比较器80的第一输入端和参考地之间。其中,在主功率管31导通时,第一开关81断开、第二开关82导通、第三开关83断开、第四开关84导通;在主功率管31断开时,第一开关81导通、第二开关82断开、第三开关83导通、第四开关84断开。因此,当主功率管31导通时,比较器80的第一输入端和第二输入端均接参考地(其电压均为零),此时其输出ZCD为无效状态;当主功率管31断开时,比较器80的第一输入端接收阈值电压VTH,第二输入端接收检测电压V32,此时比较器80对检测电压V32和阈值电压VTH进行比较,产生过零检测信号ZCD。
[0025]图4示出根据本发明实施例的图1所示直流变换器100中采样保持电路104的电路结构示意图。在图4所示实施例中,所述采样保持电路104包括:短脉冲电路41,响应第二控制信号G32的下降沿,产生短脉冲信号;采样开关42,具有第一端、第二端和控制端,其第一端接收检测电压V32,其控制端耦接至短脉冲电路41接收短脉冲信号;保持电容43,耦接在采样开关42的第二端和参考地之间,其中所述保持电容43两端的电压即为采样保持信号Vu。
[0026]在一个实施例中,短脉冲信号的持续时间为1%的开关周期,如20ns。
[0027]图5示出根据本发明实施例的图1所示直流变换器100中逻辑控制电路109的电路结构示意图。在图5所示实施例中,所述逻辑控制电路109包括:RS触发器,具有置位输入端S、复位输入端R和输出端Q,其复位输入端R耦接至比较电路108接收过零检测信号Z⑶,输出端产生所述第二控制信号G32,用以控制从功率管32的运行。
[0028]图6为根据本发明实施例的直流变换器200的电路结构示意图。图6所示直流变换器200与图1所示直流变换器100相似,与图1所示实施例不同的是,在图6所示实施例中,所述直流变换器200还包括:第一偏置电路110,提供第一偏置电压I,所述检测电压V32经由所述第一偏置电路110被输送至比较电路108 ;所述比较电路108比较阈值电压VTH和检测电压V32与第一偏置电压V i之和的大小,产生过零检测信号ZCD。当检测电压V 32与第一偏置电压之和I大于阈值电压V ^时(即V 32+Vi>VTH),所述过零检测信号Z⑶复位第二控制信号G32,使从功率管32被断开。
[0029]图7为根据本发明实施例的直流变换器300的电路结构示意图。图7所示直流变换器300与图1所示直流变换器100相似,与图1所示实施例不同的是,在图7所示实施例中,所述直流变换器300还包括:第二偏置电路111,提供第二偏置电压^至误差放大电路105。所述误差放大电路105基于米样保持信号VSH和偏置电压V 2,产生误差放大信号VM。
[0030]误差放大器51将采样保持信号VSH和零电压(或者第二偏置电压V2)之间的差值进行放大,并在补偿电容52上进行比例积分,得到误差放大信号VEA。从功率管32被断开后,在电感电流为零前,检测电压V32为从功率管32体二极管的导通压降V ο (在某些应用中,该电压VD = -0.7V);电感电流为零后,检测电压V 32为输出电压V。(在某些应用中,V。=1.2V)。
[0031]如果在当前周期,从功率管32被断开比较早,则体二极管续流的时间较长,即检测电压V32=VD的时间较长。而短脉冲时间固定,因此,此时保持电容52两端电压(即采样保持信号VSH)的平均值小于零。相应地,误差放大信号VEA增大,经由电压电流转化器106后,转化电流Lh也增大。增大的转化电流I A使阈值电压νΤΗ也增大。因此,在比较电路108处,检测电压V32增大至阈值电压V TH的时间变长。也就是说,过零检测信号ZCD被延迟复位第二控制信号G32,在下一个周期中,从功率管32被延迟断开。相反地,如果在当前周期,从功率管32被断开比较晚,则体二极管续流的时间较短,即检测电压V32= V D的时间较短,则误差放大信号VEA减小,经由电压电流转化器106后,转化电流I &也减小。减小的转化电流1&使阈值电压V TH&减小。因此,在比较电路108处,检测电压V 32增大至阈值电压V TH的时间被缩短,在下一个周期中,从功率管32的断开时间点被提前。
[0032]因此,前述实施例的直流变换器100和200可以精确地实现过零检测对从功率管的断开控制。
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