直流升壓電路及其集成電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直流升壓電路，包括過零檢測(cè)電路、過流檢測(cè)電路、觸發(fā)邏輯電路和功率開關(guān)；所述過零檢測(cè)電路檢測(cè)變壓器副邊的電壓是否過零，并將結(jié)果輸出給觸發(fā)邏輯電路；所述過流檢測(cè)電路檢測(cè)變壓器原邊的電流是否超過設(shè)定值，并將結(jié)果輸出給觸發(fā)邏輯電路；所述觸發(fā)邏輯電路通過對(duì)上述過零檢測(cè)電路和過流檢測(cè)電路的輸出結(jié)果進(jìn)行邏輯運(yùn)算，從而確定功率開關(guān)的狀態(tài)，并對(duì)功率開關(guān)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。達(dá)到安全可靠、抗干擾能力強(qiáng)的目的。
【專利說明】直流升壓電路及其集成電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，具體地，涉及一種直流升壓電路及其集成電路。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，電容儲(chǔ)能式電子點(diǎn)火器的作用是產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的混合氣體，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作。電容儲(chǔ)能式電子點(diǎn)火器廣泛應(yīng)用于摩托車、汽油發(fā)電機(jī)等設(shè)備。電容儲(chǔ)能式電子點(diǎn)火器由直流升壓器、儲(chǔ)能電容、晶閘管和晶閘管觸發(fā)電路組成?，F(xiàn)有的直流升壓器由振蕩器、變壓器和整流器三部分組成。
[0003]現(xiàn)有的直流升壓器的工作頻率由振蕩器決定，為減小變壓器體積，提高可靠性，通常需要保證其工作在非連續(xù)模式。由于從原邊開關(guān)管關(guān)斷到變壓器能量輸出完成的時(shí)間與儲(chǔ)能電容上的電壓有關(guān)，電壓越高，變壓器能量輸出越快；電壓越低，變壓器能量輸出越慢。為保證輸出電壓較低時(shí)依然工作在非連續(xù)模式，開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間就要做得較大。但是在高壓時(shí)，變壓器能量輸出完成后，仍然需要等待關(guān)斷時(shí)間過去，才能進(jìn)入下一周期，導(dǎo)致充電速度較慢，為補(bǔ)償充電速度，只能增加原邊電流，變壓器尺寸也會(huì)相應(yīng)增大，導(dǎo)致點(diǎn)火器的體積大。同時(shí)，變壓器輸出完成后會(huì)出現(xiàn)LC諧振，產(chǎn)生能量浪費(fèi)和電磁干擾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問題，提出一種直流升壓電路及其集成電路，以實(shí)現(xiàn)安全可靠、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種直流升壓電路，包括過零檢測(cè)電路、過流檢測(cè)電路、觸發(fā)邏輯電路和功率開關(guān)；所述過零檢測(cè)電路檢測(cè)變壓器副邊的電壓是否過零，并將結(jié)果輸出給觸發(fā)邏輯電路；所述過流檢測(cè)電路檢測(cè)變壓器原邊的電流是否超過設(shè)定值，并將結(jié)果輸出給觸發(fā)邏輯電路；
所述觸發(fā)邏輯電路通過對(duì)上述過零檢測(cè)電路和過流檢測(cè)電路的輸出結(jié)果進(jìn)行邏輯運(yùn)算，從而確定功率開關(guān)的狀態(tài)，并對(duì)功率開關(guān)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0006]優(yōu)選的，所述功率開關(guān)至少包括，M0S管、三極管或IGBT。
[0007]優(yōu)選的，還包括，使能邏輯電路、電壓反饋電路、狀態(tài)輸出電路、振蕩器電路、過溫保護(hù)電路、過壓保護(hù)電路和過流保護(hù)電路；所述使能邏輯電路、電壓反饋電路、過溫保護(hù)電路、過壓保護(hù)電路和過流保護(hù)電路的輸出端均與所述觸發(fā)邏輯電路的輸入端相連接；所述狀態(tài)輸出電路的輸入端與所述觸發(fā)邏輯電路的輸出端連接。
[0008]優(yōu)選的，所述過零檢測(cè)電路的輸入端與變壓器的副邊的同名端連接，當(dāng)功率開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，并且變壓器副邊的同名端的電壓小于等于0V時(shí)，變壓器能量輸出完成，此時(shí)過零檢測(cè)電路的輸出允許觸發(fā)邏輯電路將功率開關(guān)打開；而后當(dāng)過流檢測(cè)電路檢測(cè)到通過變壓器原邊的電流達(dá)到限流值時(shí)，過流檢測(cè)電路的輸出會(huì)使觸發(fā)邏輯電路關(guān)斷功率開關(guān)，同時(shí)副邊進(jìn)行能量輸出，直至變壓器能量輸出完成，變壓器副邊同名端電壓下降至小于等于ον后，再次開啟功率開關(guān)，進(jìn)入下一工作周期，從而對(duì)輸出電容充電。
[0009]優(yōu)選的，當(dāng)外部電源VCC上電以后，基準(zhǔn)產(chǎn)生電路產(chǎn)生三個(gè)基準(zhǔn)電壓VR1、VR2和VR3，基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的輸出端分別與過零檢測(cè)電路、電壓反饋電路和過流檢測(cè)電路的輸入連接；所述基準(zhǔn)電壓VR1與過零檢測(cè)電路的一個(gè)輸入端連接，所述基準(zhǔn)電壓VR2與反饋電路的一個(gè)輸入端連接，所述基準(zhǔn)電壓VR3與過流檢測(cè)電路的一個(gè)輸入端連接，當(dāng)電壓反饋電路另一個(gè)輸入端的電壓VS高于基準(zhǔn)電壓VR2時(shí)，變壓器的輸出電壓達(dá)到設(shè)定值，此時(shí)觸發(fā)邏輯電路禁止功率開關(guān)開啟；當(dāng)電壓VS低于基準(zhǔn)電壓VR2時(shí)，輸出電壓未達(dá)到設(shè)定值，此時(shí)觸發(fā)邏輯電路允許功率開關(guān)開啟，此時(shí)功率開關(guān)的狀態(tài)由過零檢測(cè)電路另一個(gè)輸入端的電壓ZS和功率開關(guān)的輸出電壓IS決定，當(dāng)電壓ZS低于基準(zhǔn)電壓VR1，并且電壓IS低于基準(zhǔn)電壓VR3時(shí)，觸發(fā)邏輯電路控制功率開關(guān)開啟；功率開關(guān)開啟后，直至電壓IS達(dá)到基準(zhǔn)電壓VR3，此時(shí)觸發(fā)邏輯電路控制功率開關(guān)關(guān)斷；而后電壓ZS則被拉到高電平，直至變壓器能量輸出完成，電壓ZS才會(huì)降至0，此時(shí)再次開啟功率開關(guān)，進(jìn)入下一周期；直至輸出電壓達(dá)到設(shè)定值，即電壓VS超過基準(zhǔn)電壓VR2后，芯片禁止功率開關(guān)開啟。
[0010]同時(shí)本發(fā)明技術(shù)方案將直流升壓電路集成在一起，即本發(fā)明所述的集成電路。且該集成電路上還集成功率開關(guān)。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果:
本發(fā)明的技術(shù)方案，通過設(shè)置過零檢測(cè)電路、過流檢測(cè)電路和觸發(fā)邏輯電路，使變壓器的關(guān)斷時(shí)間恰好等于其能量輸出所需要的時(shí)間，而且輸出完成后功率開關(guān)立即打開，使得變壓器再次進(jìn)入儲(chǔ)能狀態(tài)，因此充電速度快；而且由于沒有發(fā)生LC諧振，因而效率也更高。達(dá)到安全可靠、抗干擾能力強(qiáng)的目的。
[0012]由于過零檢測(cè)、過流檢測(cè)和觸發(fā)邏輯電路等需要大量的器件，會(huì)導(dǎo)致直流升壓器體積大，因此將直流升壓電路集成在一起，從而縮減直流升壓器體積，即提供一種成本低的直流升壓器專用集成電路。
[0013]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的直流升壓器專用集成電路示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的直流升壓器專用集成電路的典型應(yīng)用電路圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述的直流升壓電路的原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]如圖1所示，一種直流升壓電路，包括過零檢測(cè)電路、過流檢測(cè)電路、觸發(fā)邏輯電路和功率開關(guān)。過零檢測(cè)電路檢測(cè)變壓器副邊的電壓是否過零，并將結(jié)果輸出給觸發(fā)邏輯電路；
過流檢測(cè)電路檢測(cè)變壓器原邊的電流是否超過設(shè)定值，并將結(jié)果輸出給觸發(fā)邏輯電路；
觸發(fā)邏輯電路通過對(duì)上述過零檢測(cè)電路和過流檢測(cè)電路的輸出結(jié)果進(jìn)行邏輯運(yùn)算，從而確定功率開關(guān)的狀態(tài)，并對(duì)功率開關(guān)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0017]率開關(guān)包括，M0S管、三極管或IGBT等
直流升壓電路還包括，使能邏輯電路、電壓反饋電路、狀態(tài)輸出電路、振蕩器電路、過溫保護(hù)電路、過壓保護(hù)電路和過流保護(hù)電路；使能邏輯電路、電壓反饋電路、過溫保護(hù)電路、過壓保護(hù)電路和過流保護(hù)電路的輸出端均與觸發(fā)邏輯電路的輸入端相連接；狀態(tài)輸出電路的輸入端與觸發(fā)邏輯電路的輸出端連接。
[0018]過零檢測(cè)電路的輸入端與變壓器的副邊的同名端連接，當(dāng)開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，并且變壓器副邊的同名端的電壓小于等于0V時(shí)，說明變壓器能量輸出完成，此時(shí)過零檢測(cè)電路的輸出允許觸發(fā)邏輯電路將功率開關(guān)打開；而后當(dāng)過流檢測(cè)電路檢測(cè)到通過變壓器原邊的電流達(dá)到限流值時(shí)，過流檢測(cè)電路的輸出會(huì)使觸發(fā)邏輯電路關(guān)斷功率開關(guān)，同時(shí)副邊進(jìn)行能量輸出，直至變壓器能量輸出完成，變壓器副邊同名端電壓下降至小于等于0V后，再次開啟功率開關(guān)，進(jìn)入下一工作周期，周而復(fù)始的對(duì)輸出電容充電。
[0019]實(shí)際應(yīng)用中，由于過零檢測(cè)、過流檢測(cè)和觸發(fā)邏輯電路等需要大量的器件，會(huì)導(dǎo)致直流升壓器體積大，因此縮減直流升壓器體積的最好辦法是將過零檢測(cè)電路、過流檢測(cè)電路和觸發(fā)邏輯電路進(jìn)行集成。為進(jìn)一步縮減成本和體積，對(duì)功率開關(guān)一并進(jìn)行集成，并增加基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、電壓反饋電路、保護(hù)電路等電路模塊。
[0020]如圖2和圖3所示，當(dāng)VCC上電以后，基準(zhǔn)產(chǎn)生電路產(chǎn)生三個(gè)基準(zhǔn)電壓VR1、VR2、VR3，并分別接到過零檢測(cè)電路、電壓反饋電路和過流檢測(cè)電路的輸入。當(dāng)電壓VS高于基準(zhǔn)電壓VR2時(shí)，說明輸出電壓已經(jīng)達(dá)到設(shè)定值，此時(shí)觸發(fā)邏輯電路禁止功率開關(guān)開啟；當(dāng)電壓VS低于基準(zhǔn)電壓VR2時(shí)，說明變壓器的輸出電壓如圖2中的V0UT未達(dá)到設(shè)定值，此時(shí)觸發(fā)邏輯電路允許功率開關(guān)開啟，此時(shí)功率開關(guān)的狀態(tài)由電壓ZS和電壓IS決定。當(dāng)電壓ZS低于基準(zhǔn)電壓VR1、并且電壓IS低于基準(zhǔn)電壓VR3時(shí)，觸發(fā)邏輯電路控制功率開關(guān)開啟；功率開關(guān)開啟后，外部與電壓IS串聯(lián)接地的電阻Rs上流過的電流會(huì)不斷增加，直至電壓IS達(dá)到基準(zhǔn)電壓VR3，此時(shí)觸發(fā)邏輯電路控制功率開關(guān)關(guān)斷。而后電壓ZS則被拉到高電平，直至變壓器能量輸出完成，電壓ZS才會(huì)降至0，此時(shí)再次開啟功率開關(guān)，進(jìn)入下一周期。周而復(fù)始，直至輸出電壓達(dá)到設(shè)定值，即電壓VS超過基準(zhǔn)電壓VR2后，芯片禁止功率開關(guān)開啟。圖2中的芯片即為本發(fā)明的直流升壓電路。
[0021]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直流升壓電路，其特征在于，包括過零檢測(cè)電路、過流檢測(cè)電路、觸發(fā)邏輯電路和功率開關(guān)； 所述過零檢測(cè)電路檢測(cè)變壓器副邊的電壓是否過零，并將結(jié)果輸出給觸發(fā)邏輯電路； 所述過流檢測(cè)電路檢測(cè)變壓器原邊的電流是否超過設(shè)定值，并將結(jié)果輸出給觸發(fā)邏輯電路； 所述觸發(fā)邏輯電路通過對(duì)上述過零檢測(cè)電路和過流檢測(cè)電路的輸出結(jié)果進(jìn)行邏輯運(yùn)算，從而確定功率開關(guān)的狀態(tài)，并對(duì)功率開關(guān)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流升壓電路，其特征在于，所述功率開關(guān)至少包括，MOS管、三極管或IGBT。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流升壓電路，其特征在于，還包括，使能邏輯電路、電壓反饋電路、狀態(tài)輸出電路、過溫保護(hù)電路、過壓保護(hù)電路和過流保護(hù)電路；所述使能邏輯電路、電壓反饋電路、過溫保護(hù)電路、過壓保護(hù)電路和過流保護(hù)電路的輸出端均與所述觸發(fā)邏輯電路的輸入端相連接；所述狀態(tài)輸出電路的輸入端與所述觸發(fā)邏輯電路的輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流升壓電路，其特征在于，所述過零檢測(cè)電路的輸入端與變壓器的副邊的同名端連接，當(dāng)功率開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，并且變壓器副邊的同名端的電壓小于等于OV時(shí)，變壓器能量輸出完成，此時(shí)過零檢測(cè)電路的輸出允許觸發(fā)邏輯電路將功率開關(guān)打開；而后當(dāng)過流檢測(cè)電路檢測(cè)到通過變壓器原邊的電流達(dá)到限流值時(shí)，過流檢測(cè)電路的輸出會(huì)使觸發(fā)邏輯電路關(guān)斷功率開關(guān)，同時(shí)副邊進(jìn)行能量輸出，直至變壓器能量輸出完成，變壓器副邊同名端電壓下降至小于等于OV后，再次開啟功率開關(guān)，進(jìn)入下一工作周期，從而對(duì)輸出電容充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流升壓電路，其特征在于，當(dāng)外部電源VCC上電以后，基準(zhǔn)產(chǎn)生電路產(chǎn)生三個(gè)基準(zhǔn)電壓VR1、VR2和VR3，基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的輸出端分別與過零檢測(cè)電路、電壓反饋電路和過流檢測(cè)電路的輸入連接；所述基準(zhǔn)電壓VRl與過零檢測(cè)電路的一個(gè)輸入端連接，所述基準(zhǔn)電壓VR2與反饋電路的一個(gè)輸入端連接，所述基準(zhǔn)電壓VR3與過流檢測(cè)電路的一個(gè)輸入端連接，當(dāng)電壓反饋電路另一個(gè)輸入端的電壓VS高于基準(zhǔn)電壓VR2時(shí)，輸出電壓達(dá)到設(shè)定值，此時(shí)觸發(fā)邏輯電路禁止功率開關(guān)開啟；當(dāng)電壓VS低于基準(zhǔn)電壓VR2時(shí)，變壓器的輸出電壓未達(dá)到設(shè)定值，此時(shí)觸發(fā)邏輯電路允許功率開關(guān)開啟，此時(shí)功率開關(guān)的狀態(tài)由過零檢測(cè)電路另一個(gè)輸入端的電壓ZS和功率開關(guān)的輸出電壓IS決定，當(dāng)電壓ZS低于基準(zhǔn)電壓VR1，并且電壓IS低于基準(zhǔn)電壓VR3時(shí)，觸發(fā)邏輯電路控制功率開關(guān)開啟；功率開關(guān)開啟后，直至電壓IS達(dá)到基準(zhǔn)電壓VR3，此時(shí)觸發(fā)邏輯電路控制功率開關(guān)關(guān)斷；而后電壓ZS則被拉到高電平，直至變壓器能量輸出完成，電壓ZS才會(huì)降至0，此時(shí)再次開啟功率開關(guān)，進(jìn)入下一周期；直至輸出電壓達(dá)到設(shè)定值，即電壓VS超過基準(zhǔn)電壓VR2后，芯片禁止功率開關(guān)開啟。
6.一種包含權(quán)利要求1所述的直流升壓電路的集成電路，其特征在于，包括權(quán)利要求1所述的直流升壓電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6集成電路，其特征在于，該集成電路上還集成功率開關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK104348364SQ201410609026
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】陳俊, 楊燁照, 郭成美, 王彥新 申請(qǐng)人:無錫邁爾斯通集成電路有限公司