本發(fā)明涉及電源管理領(lǐng)域，特別是涉及一種自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間調(diào)控電路。

背景技術(shù)：

隨著便攜式電子產(chǎn)品的普及，電源管理系統(tǒng)越來越重要，對(duì)于電源性能的要求也越來越高。為了保證開關(guān)電源在安全的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)最大效率，死區(qū)時(shí)間的調(diào)控至關(guān)重要。死區(qū)時(shí)間是pwm輸出時(shí)，為了使h橋或半h橋的上下管不會(huì)因?yàn)殚_關(guān)速度問題發(fā)生同時(shí)導(dǎo)通而設(shè)置的一個(gè)保護(hù)時(shí)段。通常也指pwm響應(yīng)時(shí)間。由于igbt(絕緣柵極型功率管)等功率器件都存在一定的結(jié)電容，所以會(huì)造成器件導(dǎo)通關(guān)斷的延遲現(xiàn)象。一般在設(shè)計(jì)電路時(shí)已盡量降低該影響，比如盡量提高控制極驅(qū)動(dòng)電壓電流，設(shè)置結(jié)電容釋放回路等。為了使igbt工作可靠，避免由于關(guān)斷延遲效應(yīng)造成上下橋臂直通，有必要設(shè)置死區(qū)時(shí)間，也就是上下橋臂同時(shí)關(guān)斷時(shí)間。死區(qū)時(shí)間可有效地避免延遲效應(yīng)所造成的一個(gè)橋臂未完全關(guān)斷，而另一橋臂又處于導(dǎo)通狀態(tài)，避免直通炸模塊。死區(qū)時(shí)間大，模塊工作更加可靠，但會(huì)帶來輸出波形的失真及降低輸出效率。死區(qū)時(shí)間小，輸出波形要好一些，只是會(huì)降低可靠性，一般為us級(jí)。一般來說死區(qū)時(shí)間是不可以改變的，只取決于功率元件制作工藝。死區(qū)時(shí)間是指控制不到的時(shí)間域。在變頻器里一般是指功率器件輸出電壓、電流的“0”區(qū)，在傳動(dòng)控制里一般是指電機(jī)正反向轉(zhuǎn)換電壓、電流的過零時(shí)間。死區(qū)時(shí)間當(dāng)然越小越好，但是所以設(shè)置死區(qū)時(shí)間，是為了安全。因此又不可沒有。最佳的設(shè)置方案是：在保證安全的前提下，越小越好。以不炸功率管、輸出不短路為前提。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間調(diào)控電路，能夠滿足保證電路安全的基礎(chǔ)上最大限度提高效率。

一種自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間調(diào)控電路包括以下模塊：延遲產(chǎn)生單元，邏輯電路，d觸發(fā)器鏈。對(duì)于自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間調(diào)控電路，pwm的占空比決定開關(guān)電源輸出的平均電壓。pwm不是調(diào)節(jié)電流的，pwm的意思是脈寬調(diào)節(jié)，也就是調(diào)節(jié)方波高電平和低電平的時(shí)間比，一個(gè)20％占空比波形，會(huì)有20％的高電平時(shí)間和80％的低電平時(shí)間，而一個(gè)60％占空比的波形則具有60％的高電平時(shí)間和40％的低電平時(shí)間，占空比越大，高電平時(shí)間越長，則輸出的脈沖幅度越高，即電壓越高。如果占空比為0％，那么高電平時(shí)間為0，則沒有電壓輸出。如果占空比為100％，那么輸出全部電壓。所以通過調(diào)節(jié)占空比，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的，而且輸出電壓可以無級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)。通過檢測(cè)輸出電流，電壓大小反饋回來調(diào)整d觸發(fā)器的時(shí)序，在d觸發(fā)器時(shí)序和pwm的共同作用下，可以將死區(qū)時(shí)間控制到最小，即自適應(yīng)死區(qū)控制。

因此本發(fā)明具有如下特點(diǎn)：(1)本電路采用延遲單元來實(shí)現(xiàn)延遲，從而使得開關(guān)管和同步整流管能正常導(dǎo)通關(guān)閉，保證了電路的正常工作(2)本電路采用了自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間控制，可以在保證電路正常工作的基礎(chǔ)上盡量減小死區(qū)時(shí)間，保證了開關(guān)電源比較高的效率。

附圖說明

圖1為死區(qū)時(shí)間控制邏輯電路

圖2為延遲單元產(chǎn)生電路

圖3為小的延遲產(chǎn)生模塊

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)更加清晰，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。

圖1為死區(qū)時(shí)間控制邏輯電路，通過pwm的高電電平控制來調(diào)節(jié)上下功率管的導(dǎo)通關(guān)閉，先只分析pwm的電平高低，不考慮pwm的占空比。由圖可知當(dāng)pwm為高電平時(shí)，四輸入或非門輸出為低電平，這時(shí)會(huì)控制下面的同步整流管關(guān)斷，此時(shí)引腳1為高電平，進(jìn)入延遲單元1，延遲單元1和2結(jié)構(gòu)相同如圖2所示。延遲單元的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。兩個(gè)反相器中間接一個(gè)電容，這樣當(dāng)輸入為高電平時(shí)，第一個(gè)反相器輸出為低電平，電容通過前面的反相器下面的mos管放電，當(dāng)電容上的電平低到第二個(gè)反相器的上面mos管導(dǎo)通時(shí)，這時(shí)第二個(gè)反相器輸出為高電平，所以從輸入為高電平到輸出為高電平存在一定的延遲時(shí)間。當(dāng)輸入低電平時(shí)，第一個(gè)反相器輸出為高電平，此時(shí)會(huì)對(duì)中間的電容進(jìn)行充電，當(dāng)電容的電平高到第二個(gè)反相器下面mos管的開啟電壓，第二個(gè)反相器輸出為低電平，所以從輸入為低電平到輸出為低電平存在一定的延遲時(shí)間。然后由圖2可知，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，經(jīng)過四個(gè)延遲模塊的延遲，四個(gè)輸出都為高電平，前面a，b經(jīng)過一串邏輯作用，然后跟后面的四個(gè)延遲單元的輸出共同作用，下面分析a,b不同電平時(shí)前面邏輯的輸出，輸出為從上到下的輸出

從表格中可以看出，無論a，b為高低電平，前面的邏輯輸出都會(huì)有一個(gè)引腳為高電平，這時(shí)和延遲單元的輸出共同作用下，后面的而四個(gè)二輸入與非門必定有一個(gè)輸出為低電平，然后作為四輸入與非門的輸入，會(huì)使得與非門的輸出為高電平，這樣延遲單元1的輸出為高電平，輸出經(jīng)過兩個(gè)反相器，作為mux的輸入，其中cp＝0，會(huì)選擇該輸入作為輸出，該輸出會(huì)控制開關(guān)管導(dǎo)通。這樣就實(shí)現(xiàn)了當(dāng)上面的開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)下面的同步整流管關(guān)斷。這樣就保證了下面同步整流管先關(guān)斷然后上面的開關(guān)管才導(dǎo)通，保證pwm為高電平時(shí)的死區(qū)時(shí)間.當(dāng)pwm為低電平時(shí)首先延遲單元1的輸入為低電平。

圖2為延遲單元產(chǎn)生電路，當(dāng)輸入為低電平，這時(shí)經(jīng)過四個(gè)延遲單元的作用會(huì)使得四個(gè)輸出都為低電平，然后后面四個(gè)與非門輸出都為高電平，經(jīng)過四輸入與非門作用，最后的輸出為低電平，即延遲單元的輸出為低電平。然后延時(shí)單元會(huì)關(guān)斷上面的開關(guān)管，同時(shí)延遲單元1也會(huì)作為延遲單元2的輸入，這樣延遲單元2的輸出同樣也會(huì)為低電平，作為三輸入或非門的輸入，該或非門的三個(gè)輸入都為0，這樣輸出為高電平，同步整流管開啟，這樣就保證了上面的開關(guān)管先關(guān)斷，下面的同步整流管再開啟，保證了死區(qū)時(shí)間。其中pwm信號(hào)的占空比由后面的反饋電流電壓經(jīng)過adcd的作用來產(chǎn)生，再去控制后面的功率管。其中延遲單元1,2中的a,b是d觸發(fā)器加上邏輯單元的作用，這樣死區(qū)時(shí)間的控制會(huì)根據(jù)后面電壓電流的情況來采取不同的延遲時(shí)間，即自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間控制，這樣在保證電路正常工作的情況下，是實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源的最大效率。

圖3為小的延遲產(chǎn)生模塊，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，經(jīng)過第一個(gè)反相器作用后為低電平，中間的電容放電，當(dāng)電容上的電平低到一定程度時(shí)，第二個(gè)反相器輸出為高電平，從而產(chǎn)生了延遲；當(dāng)輸入為低電平時(shí)，經(jīng)過第一個(gè)反相器作用后為高電平，中間的電容充電，當(dāng)電容上的電平高到一定程度時(shí)，第二個(gè)反相器輸出為低電平，從而產(chǎn)生延遲。

整體電路工作原理如下，pwm為高低電平信號(hào)，高電平時(shí)下面的同步整流管直接關(guān)閉，然后經(jīng)過一個(gè)延遲單元后上面的開關(guān)管導(dǎo)通。當(dāng)pwm為低電平時(shí)經(jīng)過一個(gè)延遲單元后上面的開關(guān)管先關(guān)斷，然后再經(jīng)過一個(gè)延遲單元下面的同步整流管再導(dǎo)通。其中延遲時(shí)間有d觸發(fā)器鏈和一系列邏輯作用，實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間的控制。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。