過零檢測電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種過零檢測電路，利用主功率電路中的電感電流過零時電路會產(chǎn)生準(zhǔn)諧振的特性，通過準(zhǔn)諧振檢測電路檢測主功率電路中是否產(chǎn)生準(zhǔn)諧振，并在主功率電路產(chǎn)生準(zhǔn)諧振時輸出脈沖，從而起到了對主功率電路進(jìn)行過零檢測的作用。該過零檢測電路結(jié)構(gòu)簡單，并且在保證檢測精確度的基礎(chǔ)上，降低了現(xiàn)有技術(shù)中直接檢測電感電流是否過零的過零檢測電路的成本。
【專利說明】過零檢測電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種過零檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在直流-直流變換器中，過零檢測電路一般采用RC微分型、輔助線圈型和浮地R型等形式實現(xiàn)。RC微分型過零檢測電路是采用串聯(lián)連接的電阻和電容來檢測電流，由于電阻上會流過電流，產(chǎn)生電阻損耗，同時含有高壓電容，由于高壓電容要承受較高的電壓，造成電容成本高，進(jìn)而導(dǎo)致電路成本高；輔助線圈型過零檢測電路是采用輔助線圈來檢測電流，引入了輔助線圈，不僅會引入電路干擾，也會因輔助線圈占較大的電路板體積而導(dǎo)致電路成本高；浮地R型過零檢測電路是采用浮地連接的電阻來檢測電流，由于電阻浮地，則要求采用的控制芯片也必須浮地，使得電路易受干擾，同時也增加了成本。因而，目前使用的過零檢測電路的都存在成本比較高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種過零檢測電路，以降低現(xiàn)有技術(shù)中過零檢測電路的成本。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種過零檢測電路，其用于檢測主功率電路中的電感電流是否過零，所述過零檢測電路包括源極檢測電路、準(zhǔn)諧振檢測電路和功率級控制電路，所述源極檢測電路用于檢測流過所述主功率電路中主功率開關(guān)管的電流，以得到表征所述主功率開關(guān)管電流的電壓采樣信號；所述準(zhǔn)諧振檢測電路用于檢測所述主功率電路中是否產(chǎn)生準(zhǔn)諧振，每當(dāng)所述主功率電路中產(chǎn)生準(zhǔn)諧振時，所述準(zhǔn)諧振檢測電路都發(fā)出一組由一個或多個脈沖信號組成的脈沖信號組；所述功率級控制電路接收所述脈沖信號及表征所述主功率開關(guān)管電流的電壓采樣信號，當(dāng)所述主功率開關(guān)管電流增大到指定值時，所述功率級控制電路控制所述主功率開關(guān)管關(guān)斷；當(dāng)每組所述脈沖信號組中的脈沖信號觸發(fā)時，所述功率級控制電路控制所述主功率開關(guān)管導(dǎo)通。
[0005]進(jìn)一步的，所述源極檢測電路包括第一檢測開關(guān)管和采樣電阻，所述采樣電阻的一端接地，所述第一檢測開關(guān)管接入所述主功率開關(guān)管與所述采樣電阻的另一端之間。
[0006]進(jìn)一步的，所述功率級控制電路包括第一比較器和RS觸發(fā)器，所述第一比較器的同相輸入端接入所述采樣電阻的另一端，以接收表征所述主功率開關(guān)管電流的電壓采樣信號，其反相輸入端接入關(guān)斷基準(zhǔn)電壓信號，其輸出端輸出第一關(guān)斷信號給所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端；所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端接收所述第一關(guān)斷信號，其置位端接入所述脈沖信號，其輸出端輸出第一驅(qū)動信號控制所述第一檢測開關(guān)管的通斷。
[0007]進(jìn)一步的，當(dāng)每組所述脈沖信號組的最后一個脈沖信號觸發(fā)時，所述功率級控制電路控制所述第一檢測開關(guān)管導(dǎo)通。
[0008]進(jìn)一步的，所述功率級控制電路還包括第一計時器和與門，所述第一計時器的輸入端接入所述第一驅(qū)動信號，其用于將所述第一驅(qū)動信號的波形延時，使每組所述脈沖信號組中只有最后一個脈沖信號落于該波形的高電平區(qū)間內(nèi)；所述與門的兩個輸入端分別接入所述第一計時器的輸出端及所述脈沖信號，其輸出端輸出第一開通信號給所述RS觸發(fā)器的置位端。
[0009]進(jìn)一步的，所述功率級控制電路還包括跨導(dǎo)運算放大器和補償電容，所述跨導(dǎo)運算放大器的反相輸入端接入表征所述主功率電路輸出電壓大小的輸出電壓反饋信號，其同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓信號，其輸出端接入所述第一比較器的反相輸入端；所述補償電容的一端與所述跨導(dǎo)運算放大器的輸出端連接，其另一端接地。
[0010]進(jìn)一步的，所述準(zhǔn)諧振檢測電路包括第二驅(qū)動電阻、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第二檢測開關(guān)管、檢測電阻、第二比較器和脈沖發(fā)生器，所述第二驅(qū)動電阻的一端接入所述主功率開關(guān)管的直流供電電壓，其另一端與所述第二檢測開關(guān)管的柵極連接；所述第一開關(guān)的一端接入直流供電電壓，其另一端接入所述主功率開關(guān)管與第一檢測開關(guān)管之間，以接收表征主功率開關(guān)管源極電壓的第一檢測信號，所述第一開關(guān)由第一開關(guān)控制信號控制其通斷，所述第一開關(guān)控制信號的波形為延時后的所述第一驅(qū)動信號的波形；所述第二開關(guān)的一端與所述第二驅(qū)動電阻的另一端連接，其另一端接入所述主功率開關(guān)管與第一檢測開關(guān)管之間，所述第二開關(guān)由第二開關(guān)控制信號控制其通斷，所述第二開關(guān)控制信號的波形與所述第一驅(qū)動信號的波形互補；所述第二檢測開關(guān)管的源極接入所述直流供電電壓，其漏極與所述檢測電阻的一端連接；所述檢測電阻的一端產(chǎn)生第二檢測信號，其另一端接地；所述第二比較器的反相輸入端接入所述第二檢測信號，其同相輸入端接入閾值信號，其輸出端輸出觸發(fā)信號給所述脈沖發(fā)生器的輸入端；所述脈沖發(fā)生器的輸入端接收所述觸發(fā)信號，其輸出端輸出所述脈沖信號。
[0011]進(jìn)一步的，所述準(zhǔn)諧振檢測電路還包括延時器，所述延時器的輸入端接入所述觸發(fā)信號，其輸出端輸出延時觸發(fā)信號給所述脈沖發(fā)生器。
[0012]進(jìn)一步的，所述功率級控制電路還包括非門，所述非門的輸入端與所述RS觸發(fā)器的輸出端連接，其輸出端輸出所述第二開關(guān)控制信號以控制所述第二開關(guān)的通斷。
[0013]進(jìn)一步的，所述功率級控制電路還包括第二計時器，所述第二計時器的輸入端接入所述RS觸發(fā)器的輸出端，其輸出端輸出所述第一開關(guān)控制信號以控制所述第一開關(guān)的通斷。
[0014]進(jìn)一步的，所述主功率開關(guān)管和第一檢測開關(guān)管上均并聯(lián)有與其對應(yīng)的寄身電容。
[0015]進(jìn)一步的，所述主功率電路為反激電路或其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的直流-直流電壓變換電路。
[0016]進(jìn)一步的，所述主功率電路包括變壓器、RCD吸收電路、續(xù)流二極管、輸出電容、主功率開關(guān)管、第一驅(qū)動電阻和直流供電電壓，所述變壓器包括原邊繞組、副邊繞組、勵磁電感和漏感，所述RCD吸收電路與所述變壓器的原邊繞組串接成回路，所述勵磁電感與所述原邊繞組并聯(lián)，所述漏感的一端接入所述主功率電路的直流輸入電壓，其另一端與所述勵磁電感的一端連接；所述RCD吸收電路包括吸收電容、吸收電阻和箝位二極管，所述吸收電容和吸收電阻并聯(lián)，其一公共端接入所述漏感的一端，其另一公共端與所述箝位二極管的陰極連接，所述箝位二極管的陽極與所述勵磁電感的另一端連接；所述變壓器的副邊繞組、續(xù)流二極管和輸出電容串接成回路，所述輸出電容的兩端接入負(fù)載；所述主功率開關(guān)管的漏極與所述勵磁電感的另一端連接，其源極接入所述過零檢測電路，其柵極與所述第一驅(qū)動電阻的一端連接；所述第一驅(qū)動電阻的另一端接入所述直流供電電壓。
[0017]進(jìn)一步的，所述主功率電路前端的直流電壓輸入電路包括交流電壓源和整流橋，所述交流電壓源輸出的交流電壓通過所述整流橋整流；所述整流橋的輸出端輸出直流輸入電壓給所述主功率電路，所述直流輸入電壓的正極接入所述漏感的一端，其負(fù)極接地。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0019]本發(fā)明提供的過零檢測電路引入了準(zhǔn)諧振檢測電路，利用主功率電路中的電感電流過零時電路會產(chǎn)生準(zhǔn)諧振的特性，通過準(zhǔn)諧振檢測電路檢測主功率電路中是否產(chǎn)生準(zhǔn)諧振,并在主功率電路產(chǎn)生準(zhǔn)諧振時輸出脈沖，從而起到了對主功率電路進(jìn)行過零檢測的作用。該過零檢測電路結(jié)構(gòu)簡單，并且在保證檢測精確度的基礎(chǔ)上，降低了現(xiàn)有技術(shù)中直接檢測電感電流是否過零的過零檢測電路的成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0021]圖1為本發(fā)明實施例提供的過零檢測電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實施例提供的過零檢測電路中功率級控制電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖3為本發(fā)明實施例提供的過零檢測電路中準(zhǔn)諧振檢測電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0024]在圖1至3中，
[0025]R:吸收電阻；Rgl:第一驅(qū)動電阻；Rg2:第二驅(qū)動電阻；Rs:采樣電阻；Rd:檢測電阻；C:吸收電容；Co:輸出電`容；CQ、Cq1:寄生電容；Cc:補償電容；D:箝位二極管；Df:續(xù)流~ 極管；Ls:漏感；Lm:勵磁電感；T:變壓器；Νρ:原邊繞組；Ns:副邊繞組；Q:王功率開關(guān)管；Q1:第一檢測開關(guān)管；Q2:第二檢測開關(guān)管；A1:第一比較器；A2:第二比較器；Gm:跨導(dǎo)運算放大器；S1:第一開關(guān)；S2:第二開關(guān)'Ncc:直流供電電壓；Vs:電壓米樣信號；Vc:關(guān)斷基準(zhǔn)電壓信號；\:主功率開關(guān)管控制信號；VQ1:第一驅(qū)動信號；Vfb:輸出電壓反饋信號；Vref:基準(zhǔn)電壓信號；VQs:第一檢測信號;VQ2:第二驅(qū)動信號；Vz:第二檢測信號；Vth:閾值信號:觸發(fā)信號；Vzxd:延時觸發(fā)信號；fr:脈沖信號；Tsl:第一開關(guān)控制信號；Ts2:第二開關(guān)控制信號。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的過零檢測電路作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0027]本發(fā)明的核心思想在于，提供一種過零檢測電路，利用主功率電路中的電感電流過零時電路會產(chǎn)生準(zhǔn)諧振的特性，通過準(zhǔn)諧振檢測電路檢測主功率電路中是否產(chǎn)生準(zhǔn)諧振,并在主功率電路產(chǎn)生準(zhǔn)諧振時輸出脈沖,從而起到了對主功率電路進(jìn)行過零檢測的作用。該過零檢測電路結(jié)構(gòu)簡單，并且在保證檢測精確度的基礎(chǔ)上，降低了現(xiàn)有技術(shù)中直接檢測電感電流是否過零的過零檢測電路的成本。
[0028]請參考圖1至3，圖1為本發(fā)明實施例提供的過零檢測電路的電路結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的過零檢測電路中功率級控制電路的電路結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的過零檢測電路中準(zhǔn)諧振檢測電路的電路結(jié)構(gòu)圖。[0029]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種過零檢測電路，其用于檢測主功率電路中的電感電流是否過零。在本實施例中所述主功率電路為反激(Flyback)電路，故所檢測的電感電流為流經(jīng)變壓器T副邊繞組Ns的電流。當(dāng)主功率電路采用其它類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時，所述過零檢測電路就是用來檢測電路中的電感電流是否過零，所述過零檢測電路包括源極檢測電路、準(zhǔn)諧振檢測電路和功率級控制電路，
[0030]所述源極檢測電路用于檢測流過所述主功率電路中主功率開關(guān)管Q的電流，以得到表征所述主功率開關(guān)管Q電流的電壓采樣信號；
[0031]所述準(zhǔn)諧振檢測電路用于檢測所述主功率電路中是否產(chǎn)生準(zhǔn)諧振，每當(dāng)所述主功率電路中產(chǎn)生準(zhǔn)諧振時，所述準(zhǔn)諧振檢測電路都發(fā)出一組由一個或多個脈沖信號fr組成的脈沖信號組；
[0032]所述功率級控制電路接收所述脈沖信號fr及表征所述主功率開關(guān)管電流的電壓采樣信號，當(dāng)所述主功率開關(guān)管電流增大到指定值時，所述功率級控制電路控制所述主功率開關(guān)管Q關(guān)斷；當(dāng)每組所述脈沖信號組中的脈沖信號fr觸發(fā)時，所述功率級控制電路控制所述主功率開關(guān)管Q導(dǎo)通。
[0033]進(jìn)一步的，所述源極檢測電路包括第一檢測開關(guān)管Ql和采樣電阻Rs，所述采樣電阻Rs的一端接地，所述第一檢測開關(guān)管Ql接入所述主功率開關(guān)管Q與所述采樣電阻Rs的另一端之間。
[0034]進(jìn)一步的，如圖2所示，所述功率級控制電路包括第一比較器Al和RS觸發(fā)器，
[0035]所述第一比較器Al的同相輸入端接入所述采樣電阻Rs的另一端，以接收表征所述主功率開關(guān)管Q電流的電壓采樣信號Vs，其反相輸入端接入關(guān)斷基準(zhǔn)電壓信號Vc，其輸出端輸出第一關(guān)斷信號給所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端；
[0036]所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端接收所述第一關(guān)斷信號，其置位端接入第一開通信號，其輸出端輸出第一驅(qū)動信號Vqi以控制所述第一檢測開關(guān)管Ql的通斷。
[0037]進(jìn)一步的，當(dāng)每組所述脈沖信號組中的最后一個脈沖信號觸發(fā)時，所述功率級控制電路控制所述第一檢測開關(guān)管Ql導(dǎo)通。
[0038]進(jìn)一步的，所述功率級控制電路還包括第一計時器和與門，
[0039]所述第一計時器的輸入端接入所述第一驅(qū)動信號Vqi，其用于將所述第一驅(qū)動信號Vqi的波形延時，使每組所述脈沖信號fr中只有最后一個脈沖信號落于該波形的高電平區(qū)間內(nèi)；
[0040]所述與門的兩個輸入端分別接入所述第一計時器的輸出端及所述脈沖信號fr，其輸出端輸出所述第一開通信號給所述RS觸發(fā)器的置位端。
[0041]進(jìn)一步的，所述功率級控制電路還包括跨導(dǎo)運算放大器Gm和補償電容Ce，
[0042]所述跨導(dǎo)運算放大器Gm的反相輸入端接入表征所述主功率電路輸出電壓大小的輸出電壓反饋信號Vfb，其同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓信號Vref，其輸出端接入所述第一比較器Al的反相輸入端；
[0043]所述補償電容Ce的一端與所述跨導(dǎo)運算放大器Gm的輸出端連接，其另一端接地。
[0044]進(jìn)一步的，如圖3所示，所述準(zhǔn)諧振檢測電路包括第二驅(qū)動電阻Rg2、第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2、第二檢測開關(guān)管Q2、檢測電阻Rd、第二比較器A2和脈沖發(fā)生器，
[0045]所述第二驅(qū)動電阻Rg2的一端接入所述主功率開關(guān)管Q的直流供電電壓Vcc，其另一端與所述第二檢測開關(guān)管Q2的柵極連接；
[0046]所述第一開關(guān)SI的一端接入直流供電電壓Vcc，其另一端接入所述主功率開關(guān)管Q與第一檢測開關(guān)管Ql之間，以接收表征主功率開關(guān)管Q的源級電壓的第一檢測信號VQs，所述第一開關(guān)SI由第一開關(guān)控制信號Tsl控制其通斷，所述第一開關(guān)控制信號Tsl的波形為延時后的所述第一驅(qū)動信號Vqi的波形；
[0047]所述第二開關(guān)S2的一端與所述第二驅(qū)動電阻Rg2的另一端連接，其另一端接入所述主功率開關(guān)管Q與第一檢測開關(guān)管Ql之間，所述第二開關(guān)S2由第二開關(guān)控制信號Ts2控制其通斷，所述第二開關(guān)控制信號Ts2的波形與所述第一驅(qū)動信號Vqi的波形互補；
[0048]所述第二檢測開關(guān)管Q2的源極接入所述直流供電電壓Vcc，其漏極與所述檢測電阻Rd的一端連接；
[0049]所述檢測電阻Rd的一端產(chǎn)生第二檢測信號Vz，其另一端接地；
[0050]所述第二比較器A2的反相輸入端接入所述第二檢測信號Vz，其同相輸入端接入閾值信號Vth,其輸出端輸出觸發(fā)信號Vzx給所述脈沖發(fā)生器的輸入端；
[0051]所述脈沖發(fā)生器的輸入端接收所述觸發(fā)信號Vzx，其輸出端輸出所述脈沖信號fr。
[0052]在本實施例中，所述第二檢測開關(guān)管Q2為P型MOS管。
[0053]進(jìn)一步的，所述準(zhǔn)諧振檢測電路還包括延時器，
[0054]所述延時器的輸入端接入所述觸發(fā)信號Vzx，其輸出端輸出延時觸發(fā)信號Vzxd給所述脈沖發(fā)生器。
[0055]進(jìn)一步的，所述功率級控制電路還包括非門，
[0056]所述非門的輸入端與所述RS觸發(fā)器的輸出端連接，其輸出端輸出所述第二開關(guān)控制信號Ts2以控制所述第二開關(guān)S2的通斷。
[0057]進(jìn)一步的，所述功率級控制電路還包括第二計時器，
[0058]所述第二計時器的輸入端接入所述RS觸發(fā)器的輸出端，其輸出端輸出所述第一開關(guān)控制信號Tsl以控制所述第一開關(guān)SI的通斷。
[0059]進(jìn)一步的，所述主功率開關(guān)管Q的源、漏極和第一檢測開關(guān)管Ql的源、漏極上分別并聯(lián)有與其對應(yīng)的寄身電容Cq和CQ1。
[0060]進(jìn)一步的，所述主功率電路包括變壓器T、RCD吸收電路、續(xù)流二極管Df、輸出電容Co、主功率開關(guān)管Q、第一驅(qū)動電阻Rgl和直流供電電壓Vcc，
[0061]所述變壓器T包括原邊繞組Np、副邊繞組Ns、勵磁電感Lm和漏感Ls，所述RCD吸收電路與所述變壓器T的原邊繞組Np串接成回路，所述勵磁電感Lm與所述原邊繞組Np并聯(lián)，所述漏感Ls的一端接入所述主功率電路的直流輸入電壓，其另一端與所述勵磁電感Lm的一端連接；
[0062]所述RCD吸收電路包括吸收電容C、吸收電阻R和箝位二極管D，所述吸收電容C和吸收電阻R并聯(lián)，其一公共端接入所述漏感Ls的一端，其另一公共端與所述箝位二極管D的陰極連接，所述箝位二極管D的陽極與所述勵磁電感Lm的另一端連接；
[0063]所述變壓器T的副邊繞組Ns、續(xù)流二極管Df和輸出電容Co串接成回路，所述輸出電容Co的兩端接入負(fù)載；
[0064]所述主功率開關(guān)管Q的漏極與所述勵磁電感Lm的另一端連接，其源極接入所述過零檢測電路，其柵極與所述第一驅(qū)動電阻Rgl的一端連接；
[0065]所述第一驅(qū)動電阻Rgl的另一端接入所述直流供電電壓Vcc。
[0066]進(jìn)一步的，所述主功率電路前端的直流電壓輸入電路包括交流電壓源和整流橋，
[0067]所述交流電壓源輸出的交流電壓通過所述整流橋整流；
[0068]所述整流橋的輸出端輸出直流輸入電壓給所述主功率電路，所述直流輸入電壓的正極接入所述漏感Ls的一端，其負(fù)極接地。
[0069]下面結(jié)合圖1至3詳細(xì)闡述本發(fā)明實施例提供的過零檢測電路的工作原理。
[0070]如圖1至3所示，當(dāng)主功率開關(guān)管Q、第一檢測開關(guān)管Ql導(dǎo)通時，主功率電路中變壓器T的原邊繞組Np開始存儲能量，所述第一比較器Al的反相輸入端接收輸出電壓反饋信號Vfb, Vfb是表征所述主功率電路的輸出電壓(Vfb為輸出電壓的分壓信號)，同相輸入端接收基準(zhǔn)電壓信號Vref。當(dāng)主功率電路輸出端的負(fù)載為重載時，Vfb始終小于Vref，跨導(dǎo)運算放大器Gm輸出的電流給補償電容Ce充電，補償電容Ce的電壓，即關(guān)斷基準(zhǔn)電壓信號Vc為正值。采樣電阻Rs采樣流過主功率開關(guān)管Q的電流，得到電壓采樣信號Vs，即電壓采樣信號Vs表征流過主功率開關(guān)管Q的電流，Vs線性增大，當(dāng)Vs增大到Vc時，第一比較器Al輸出高電平，RS觸發(fā)器被復(fù)位,RS觸發(fā)器輸出的第一驅(qū)動信號Vqi為低電平,第一檢測開關(guān)管Ql關(guān)斷。
[0071]當(dāng)?shù)谝或?qū)動信號Vqi為低電平時，其經(jīng)過第二計時器處理得到的第一開關(guān)控制信號Tsl為高電平，對其作非門運算得到的第二開關(guān)控制信號Ts2也為高電平。
[0072]所述準(zhǔn)諧振檢測電路接收到的第一開關(guān)控制信號Tsl和第二開關(guān)控制信號Ts2均為高電平，則第一開關(guān)SI和第二開關(guān)S2均閉合，表征主功率開關(guān)管源極電壓的第一檢測信號Vqs的電壓大小等于直流供電電壓Vcc，第二檢測開關(guān)管Q2的驅(qū)動信號Vq2的電壓等于第一檢測信號Vqs的電壓，則第二驅(qū)動信號Vq2等于直流供電電壓Vcc，第二檢測開關(guān)管Q2導(dǎo)通。
[0073]同時，主功率開關(guān)管Ql的漏源電壓等于(Vqs-Vqs)，由于此時第一檢測信號Vqs的電壓等于直流供電電壓Vcc，則主功率開關(guān)管Q的柵源電壓幾乎為零，不足以給主功率開關(guān)管Q提供驅(qū)動電壓，因而主功率開關(guān)管Q關(guān)斷，流過主功率開關(guān)管Q的電流為零，繼而Vs變?yōu)榱?，主功率開關(guān)管Q、第一檢測開關(guān)管Ql兩端并聯(lián)的寄生電容CQ、Cqi (Cq與Cqi都是寄生電容，位于開關(guān)管本體結(jié)構(gòu)內(nèi)部)與漏感Ls串聯(lián)諧振，電路中開始產(chǎn)生諧振電流。
[0074]此時變壓器T副邊繞組Ns的電感電流過零，原邊電路開始振蕩，電流流經(jīng)主功率開關(guān)管Q兩端并聯(lián)的寄生電容Cq、第二檢測開關(guān)管Q2和檢測電阻Rd，第二檢測信號Vz通過檢測電阻Rd檢測流過第二檢測開關(guān)管Q2的電流，即可表征處于諧振狀態(tài)時流過主功率開關(guān)管Q的寄生電容Cq的電流。此處第二檢測開關(guān)管Q2采用P型MOS管較易實現(xiàn)電路。
[0075]第二比較器A2的反相輸入端接收第二檢測信號Vz，同相輸入端接收閾值信號Vth,當(dāng)Vz低于Vth時，變壓器T的原邊電路處于準(zhǔn)諧振狀態(tài)，主功率開關(guān)管Q兩端并聯(lián)的寄生電容Cq與漏感Ls發(fā)生準(zhǔn)諧振，第二比較器A2輸出的觸發(fā)信號Vzx為高電平，經(jīng)過延時器得到的延時觸發(fā)信號Vzxd也為高電平，當(dāng)Vzxd為高電平時，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一個脈沖信號fr，當(dāng)Vzxd再次為高電平時，脈沖發(fā)生器再產(chǎn)生一個脈沖信號fr。
[0076]同時，所述功率級控制電路接收電路準(zhǔn)諧振時觸發(fā)的脈沖信號fr。所述第一驅(qū)動信號Vqi經(jīng)過第一計時器處理后，再與觸發(fā)信號fr作與運算，當(dāng)兩者同時為高電平時，置位所述RS觸發(fā)器，Vqi跳變?yōu)楦唠娖剑谝粰z測開關(guān)管Ql開通，則第一檢測信號Vqs的電壓大小等于零，第二檢測開關(guān)管Q2關(guān)斷，則加在主功率開關(guān)管Q的柵極的主功率管控制信號Veg等于Vcc，故主功率開關(guān)管Q也開通，電壓采樣信號Vs開始增大，直到Vs增大到Vc，Vqi再次跳變?yōu)榈碗娖?。上述工作過程如此循環(huán)，實現(xiàn)主功率電路的過零檢測。
[0077]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些改動和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種過零檢測電路，用于檢測主功率電路中的電感電流是否過零，其特征在于，包括源極檢測電路、準(zhǔn)諧振檢測電路和功率級控制電路， 所述源極檢測電路用于檢測流過所述主功率電路中主功率開關(guān)管的電流，以得到表征所述主功率開關(guān)管電流的電壓采樣信號； 所述準(zhǔn)諧振檢測電路用于檢測所述主功率電路中是否產(chǎn)生準(zhǔn)諧振，每當(dāng)所述主功率電路中產(chǎn)生準(zhǔn)諧振時，所述準(zhǔn)諧振檢測電路都發(fā)出一組由一個或多個脈沖信號組成的脈沖信號組； 所述功率級控制電路接收所述脈沖信號及表征所述主功率開關(guān)管電流的電壓采樣信號，當(dāng)所述主功率開關(guān)管電流增大到指定值時，所述功率級控制電路控制所述主功率開關(guān)管關(guān)斷；當(dāng)每組所述脈沖信號組中的脈沖信號觸發(fā)時，所述功率級控制電路控制所述主功率開關(guān)管導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過零檢測電路，其特征在于，所述源極檢測電路包括第一檢測開關(guān)管和采樣電阻，所述采樣電阻的一端接地，所述第一檢測開關(guān)管接入所述主功率開關(guān)管與所述采樣電阻的另一端之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過零檢測電路，其特征在于，所述功率級控制電路包括第一比較器和RS觸發(fā)器， 所述第一比較器的同相輸入端接入所述采樣電阻的另一端，以接收表征所述主功率開關(guān)管電流的電壓采樣信號，其反相輸入端接入關(guān)斷基準(zhǔn)電壓信號，其輸出端輸出第一關(guān)斷信號給所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端； 所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端接收所述第一關(guān)斷信號，其置位端接入所述脈沖信號，其輸出端輸出第一驅(qū)動信號控制所述第一檢測開關(guān)管的通斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過零檢測電路，其特征在于，當(dāng)每組所述脈沖信號組的最后一個脈沖信號觸發(fā)時，所述功率級控制電路控制所述第一檢測開關(guān)管導(dǎo)通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過零檢測電路，其特征在于，所述功率級控制電路還包括第一計時器和與門， 所述第一計時器的輸入端接入所述第一驅(qū)動信號，其用于將所述第一驅(qū)動信號的波形延時，使每組所述脈沖信號組中只有最后一個脈沖信號落于該波形的高電平區(qū)間內(nèi)； 所述與門的兩個輸入端分別接入所述第一計時器的輸出端及所述脈沖信號，其輸出端輸出第一開通信號給所述RS觸發(fā)器的置位端。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過零檢測電路，其特征在于，所述功率級控制電路還包括跨導(dǎo)運算放大器和補償電容， 所述跨導(dǎo)運算放大器的反相輸入端接入表征所述主功率電路輸出電壓大小的輸出電壓反饋信號，其同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓信號，其輸出端接入所述第一比較器的反相輸入端; 所述補償電容的一端與所述跨導(dǎo)運算放大器的輸出端連接，其另一端接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過零檢測電路，其特征在于，所述準(zhǔn)諧振檢測電路包括第二驅(qū)動電阻、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第二檢測開關(guān)管、檢測電阻、第二比較器和脈沖發(fā)生器， 所述第二驅(qū)動電阻的一端接入所述主功率開關(guān)管的直流供電電壓，其另一端與所述第二檢測開關(guān)管的柵極連接；所述第一開關(guān)的一端接入直流供電電壓，其另一端接入所述主功率開關(guān)管與第一檢測開關(guān)管之間，以接收表征主功率開關(guān)管源極電壓的第一檢測信號，所述第一開關(guān)由第一開關(guān)控制信號控制其通斷，所述第一開關(guān)控制信號的波形為延時后的所述第一驅(qū)動信號的波形； 所述第二開關(guān)的一端與所述第二驅(qū)動電阻的另一端連接，其另一端接入所述主功率開關(guān)管與第一檢測開關(guān)管之間，所述第二開關(guān)由第二開關(guān)控制信號控制其通斷，所述第二開關(guān)控制信號的波形與所述第一驅(qū)動信號的波形互補； 所述第二檢測開關(guān)管的源極接入所述直流供電電壓，其漏極與所述檢測電阻的一端連接； 所述檢測電阻的一端產(chǎn)生第二檢測信號，其另一端接地； 所述第二比較器的反相輸入端接入所述第二檢測信號，其同相輸入端接入閾值信號，其輸出端輸出觸發(fā)信號給所述脈沖發(fā)生器的輸入端； 所述脈沖發(fā)生器的輸入端接收所述觸發(fā)信號，其輸出端輸出所述脈沖信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的過零檢測電路，其特征在于，所述準(zhǔn)諧振檢測電路還包括延時器， 所述延時器的輸入端接入所述觸發(fā)信號，其輸出端輸出延時觸發(fā)信號給所述脈沖發(fā)生器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的過零檢測電路，其特征在于，所述功率級控制電路還包括非門，` 所述非門的輸入端與所述RS觸發(fā)器的輸出端連接，其輸出端輸出所述第二開關(guān)控制信號以控制所述第二開關(guān)的通斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的過零檢測電路，其特征在于，所述功率級控制電路還包括第二計時器， 所述第二計時器的輸入端接入所述RS觸發(fā)器的輸出端，其輸出端輸出所述第一開關(guān)控制信號以控制所述第一開關(guān)的通斷。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項所述的過零檢測電路，其特征在于，所述主功率電路為反激電路或其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的直流-直流電壓變換電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過零檢測電路，其特征在于，所述主功率電路包括變壓器、RCD吸收電路、續(xù)流二極管、輸出電容、主功率開關(guān)管、第一驅(qū)動電阻和直流供電電壓， 所述變壓器包括原邊繞組、副邊繞組、勵磁電感和漏感，所述RCD吸收電路與所述變壓器的原邊繞組串接成回路，所述勵磁電感與所述原邊繞組并聯(lián)，所述漏感的一端接入所述主功率電路的直流輸入電壓，其另一端與所述勵磁電感的一端連接； 所述RCD吸收電路包括吸收電容、吸收電阻和箝位二極管，所述吸收電容和吸收電阻并聯(lián)，其一公共端接入所述漏感的一端，其另一公共端與所述箝位二極管的陰極連接，所述箝位二極管的陽極與所述勵磁電感的另一端連接； 所述變壓器的副邊繞組、續(xù)流二極管和輸出電容串接成回路，所述輸出電容的兩端接入負(fù)載； 所述主功率開關(guān)管的漏極與所述勵磁電感的另一端連接，其源極接入所述過零檢測電路，其柵極與所述第一驅(qū)動電阻的一端連接；所述第一驅(qū)動電阻的另一端接入所 述直流供電電壓。
【文檔編號】G01R19/175GK103760408SQ201410039224
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】徐孝如, 劉國家, 鄧建 申請人:矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司