驱动电压自适应电路的制作方法

本发明涉及直流-直流转换器领域，特别是涉及一种驱动电压自适应电路。

背景技术：

在直流-直流转换器中，电流传感器电路用于感测功率变换器的电流，并产生与该感测电流成比例的驱动电压。该驱动电压作为工作电压供给到驱动器，用于驱动开关和栅极。

驱动电压的幅度根据感测电流变化，一般利用线性稳压器来调节驱动电压。在低电流时，使用低驱动电压驱动开关和栅极；当电流增加时，驱动电压的幅度也相应增加。然而，当驱动电压输入输出落差越大，线性稳压器的积为损耗越大，从而导致整体的转换效率降低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对直流-直流转换器中轻载效率低的问题，提供一种驱动电压自适应电路。

一种驱动电压自适应电路，用于提高直流-直流转换器中轻载效率，包括辅助电源，其中，所述辅助电源设置有电荷泵，所述电荷泵并联短路控制单元，所述短路控制单元检测所述直流-直流转换器的输出电流，并在所述输出电流低于电流阈值时，使所述电荷泵短路，在所述输出电流高于电流阈值时，使所述电荷泵充电。

在其中一个实施例中，所述电荷泵的数量为一个或多个；当所述电荷泵的数量为多个时，所述多个电荷泵保持串联。

在其中一个实施例中，所述短路控制单元包括开关控制电路和电流检测电路；所述电流检测电路检测所述输出电流，并将检测到的输出电流值输入至开关控制电路；所述开关控制电路根据所述输出电流值使所述电荷泵短路或充电。

在其中一个实施例中，所述开关控制电路包括第一开关、第二开关及第三开关；所述第一开关与所述电荷泵串联，并且所述第一开关与所述电荷泵构成的串联电路与所述第二开关并联；所述第三开关用于控制所述第一开关和所述第二开关导通或断开。

在其中一个实施例中，所述第一开关为pmos管，所述第二开关为nmos管，所述第三开关为npn型三极管；所述npn型三极管检测所述输出电流；若输出电流高于所述电流阈值，所述npn型三极管导通，所述pmos管导通，所述nmos管断开，所述电荷泵保持充电；若输出电流低于所述电流阈值，所述npn型三极管断开，所述pmos管断开，所述nmos管导通，所述电荷泵短路。

在其中一个实施例中，所述电荷泵包括储能电容和续流二极管；所述储能电容器连接所述续流二极管，且所述储能电容器与所述续流二极管的公共端连接所述第一开关；所述储能电容的另一端连接所述第二开关；所述续流二极管的另一端接地

在其中一个实施例中，所述电流检测电路包括电流传感器和运算放大器；所述电流传感器检测所述输出电流；所述运算放大器将所述电流传感器检测的输出电流值放大并将放大后的信号输出至所述开关控制电路。

在其中一个实施例中，所述辅助电源还包括电源、主开关、变压器；所述电源用于提供输入电压；所述主开关串联所述变压器的一次绕组，所述主开关与所述变压器的一次绕组的串联电路与所述电源并联；所述变压器的二次绕组并联所述电荷泵。

在其中一个实施例中，所述辅助电源还包括整流滤波单元；所述整流滤波单元包括整流二极管和滤波电容；所述整流二极管连接滤波电容；所述滤波电容并联所述电荷泵。

在其中一个实施例中，还包括主电源；所述辅助电源连接主电源，并将所述输出驱动电压提供至主电源。

上述驱动电压自适应电路，通过在辅助电源变压器电路中加电荷泵以供应不同的驱动电压。此电路减省掉线性稳压器所带来的损耗，提高了电源在轻载时的效率；其次电路控制简单，使用的外部元件少，节省成本。

附图说明

图1为一实施例的驱动电压自适应电路的工作模块图；

图2为一实施例的驱动电压自适应电路原理图；

图3为一实施例的辅助电源结构示意图；

图4为一实施例的辅助电源与主电源结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的内容公开更加透彻全面。

图1为一实施例的驱动电压自适应电路的工作模块图。

一种驱动电压自适应电路，用于提高直流-直流转换器中轻载效率，包括辅助电源100，如图1所示，该辅助电源100设置有电荷泵110，电荷泵110并联短路控制单元120，短路控制单元120检测直流-直流转换器的输出电流(图中未示出短路控制单元120与直流-直流转换器的连接)，并在输出电流低于电流阈值时，使电荷泵110短路，在输出电流高于电流阈值时，使电荷泵110充电。

在本实施例中，短路控制单元120检测直流-直流转换器的输出电流，若输出电流低于电流阈值i1，则判定直流-直流转换器运行在轻载状态，此时短路控制单元120控制电荷泵110短路，使辅助电源100输出的驱动电压vcc保持在一个较低的值。若输出电流高于电流阈值i1，则判定直流-直流转换器运行在重载状态，此时短路控制单元120控制电荷泵110接入辅助电源110中，使电荷泵110充电，从而提高辅助电源100输出的驱动电压vcc。

进一步地，电荷泵110的数量可以为一个或多个。当电荷泵110的数量为多个时，多个电荷泵110保持串联。根据串联的电荷泵110的数量，可以使辅助电源100输出不同大小的驱动电压vcc。例如，当电荷泵110的数量为一个时，辅助电源100输出的驱动电压vcc提升一倍。可以看出，当串联的电荷泵110越多，辅助电源100输出的驱动电压vcc就越高。

在其中一个实施例中，如图2所示，短路控制单元120包括开关控制电路121和电流检测电路122。电流检测电路122检测直流-直流转换器的输出电流，并将检测到的输出电流值输入至开关控制电路121。开关控制电路121根据所述输出电流值使电荷泵110短路或充电。

具体地，开关控制电路121包括第一开关q1、第二开关q2及第三开关q3。其中，第一开关q1与电荷泵110串联，并且第一开关q1与电荷泵110构成的串联电路与第二开关q2并联。此外，第三开关q3用于控制第一开关q1和第二开关q2导通或断开。

进一步地，第一开关q1为pmos管，第二开关q2为nmos管，第三开关q3为npn型三极管。其中，npn型三极管(q3)检测输出电流。若输出电流高于电流阈值i1，则npn型三极管(q3)导通，pmos管导通(q1)，nmos管(q2)断开，电荷泵110保持充电。若输出电流低于电流阈值i1，则npn型三极管(q3)断开，pmos管(q1)断开，nmos管(q2)导通，电荷泵110被短路。

在本实施例中，电流阈值i1为直流-直流转换器工作在重载与轻载之间的电流临界值。当输出电流高于电流阈值i1时，直流-直流转换器工作在重载状态。反之，当输出电流低于电流阈值i1时，直流-直流转换器工作在轻载状态。

另外，从图2中可以看出，pmos管(q1)与nmos管(q2)的栅极不仅连接npn型三极管(q3)的集电极，还连接基准电压v0。当npn型三极管(q3)导通时，pmos管(q1)与nmos管(q2)的栅极电压被拉低，进而pmos管(q1)导通，nmos管(q2)断开。当npn型三极管(q3)断开时，基准电压v0给pmos管(q1)与nmos管(q2)的栅极提供较高电压，使pmos管(q1)断开，nmos管(q2)导通。本实施例中，v0可以为12v。

具体地，电荷泵110包括储能电容c1和续流二极管d1。储能电容c1连接续流二极管d1，并且储能电容c1与续流二极管d1的公共端连接第一开关q1，储能电容c1的另一端连接所述第二开关q2。续流二极管d1的另一端接地。

当pmos管(q1)导通，nmos管(q2)断开时，通过对储能电容c1进行充电和放电，实现电荷转移，进而提高输出电压(即驱动电压vcc)。

在其它实施例中，还可以有多个电荷泵110串联，多个电荷泵110的串联电路与短路控制单元120并联，使得辅助电源110的输出驱动电压vcc相比输入电压提高多倍。因此，可根据直流-直流转换器的转换需求，选择加入电荷泵110的数量，从而输出所需要的驱动电压vcc。

具体地，如图2所示，电流检测电路122包括电流传感器l和运算放大器o。电流传感器l检测输出电流，运算放大器o将电流传感器l检测的输出电流值放大，并将放大后的信号输出至开关控制电路121。

具体地，如图3所示，辅助电源100还包括电源vs、主开关s、变压器(包括一次绕组n1和二次绕组n2)。其中，电源vs用于提供输入电压。主开关s串联变压器的一次绕组n1，并且主开关s与变压器的一次绕组n1的串联电路与电源vs并联。变压器的二次绕组n2并联电荷泵110。

进一步地，电荷泵110包括储能电容c1和续流二极管d1，变压器的二次绕组n2的一端连接续流二极管d1并接地，变压器的二次绕组n2的另一端连接储能电容c1。

进一步地，辅助电源100还包括整流滤波单元130。整流滤波单元130包括整流二极管d2和滤波电容c2，其中，整流二极管d2连接滤波电容c2。滤波电容c2并联电荷泵110。

在其中一个实施例中，如图4所示，还包括主电源200。其中，辅助电源100连接主电源200，并将所述输出驱动电压vcc提供至主电源200。

在本实施例中，驱动电压vcc作为工作电压提供给主电源200。由于主电源200在重载时需要较高的驱动电压vcc来导通mosfet开关，才能使mosfet开关的导通损耗较低。在轻载时，需要较低的驱动电压vcc来导通mosfet开关，才能使mosfet开关的导通损耗较低。故，当主电源200在轻载时，辅助电源100输出较低驱动电压vcc驱动主电源20的开关和栅极。当主电源200在重载时，辅助电源100输出较高驱动电压vcc驱动主电源200的开关和栅极。可以看出，根据主电源200的工作状态(重载或轻载)，调节辅助电源100输出的驱动电压vcc，可以减小主电源200的mosfet开关的损耗，从而提高主电源200的工作效率。

上述驱动电压自适应电路，通过在辅助电源100中加电荷泵110以供应不同的驱动电压vcc，然后控制开关选择相应的驱动电压vcc驱动主电源200中的mosfet开关。此电路减省掉线性稳压器所带来的损耗，提高了主电源200在轻载时的效率。其次电路控制简单，使用的外部元件少，节省成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。