本發(fā)明涉及直流-直流轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域，特別是涉及一種驅(qū)動(dòng)電壓自適應(yīng)電路。

背景技術(shù)：

在直流-直流轉(zhuǎn)換器中，電流傳感器電路用于感測(cè)功率變換器的電流，并產(chǎn)生與該感測(cè)電流成比例的驅(qū)動(dòng)電壓。該驅(qū)動(dòng)電壓作為工作電壓供給到驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)和柵極。

驅(qū)動(dòng)電壓的幅度根據(jù)感測(cè)電流變化，一般利用線性穩(wěn)壓器來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓。在低電流時(shí)，使用低驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)和柵極；當(dāng)電流增加時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓的幅度也相應(yīng)增加。然而，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓輸入輸出落差越大，線性穩(wěn)壓器的積為損耗越大，從而導(dǎo)致整體的轉(zhuǎn)換效率降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)直流-直流轉(zhuǎn)換器中輕載效率低的問(wèn)題，提供一種驅(qū)動(dòng)電壓自適應(yīng)電路。

一種驅(qū)動(dòng)電壓自適應(yīng)電路，用于提高直流-直流轉(zhuǎn)換器中輕載效率，包括輔助電源，其中，所述輔助電源設(shè)置有電荷泵，所述電荷泵并聯(lián)短路控制單元，所述短路控制單元檢測(cè)所述直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電流，并在所述輸出電流低于電流閾值時(shí)，使所述電荷泵短路，在所述輸出電流高于電流閾值時(shí)，使所述電荷泵充電。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電荷泵的數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)；當(dāng)所述電荷泵的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所述多個(gè)電荷泵保持串聯(lián)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述短路控制單元包括開(kāi)關(guān)控制電路和電流檢測(cè)電路；所述電流檢測(cè)電路檢測(cè)所述輸出電流，并將檢測(cè)到的輸出電流值輸入至開(kāi)關(guān)控制電路；所述開(kāi)關(guān)控制電路根據(jù)所述輸出電流值使所述電荷泵短路或充電。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述開(kāi)關(guān)控制電路包括第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)及第三開(kāi)關(guān)；所述第一開(kāi)關(guān)與所述電荷泵串聯(lián)，并且所述第一開(kāi)關(guān)與所述電荷泵構(gòu)成的串聯(lián)電路與所述第二開(kāi)關(guān)并聯(lián)；所述第三開(kāi)關(guān)用于控制所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或斷開(kāi)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一開(kāi)關(guān)為pmos管，所述第二開(kāi)關(guān)為nmos管，所述第三開(kāi)關(guān)為npn型三極管；所述npn型三極管檢測(cè)所述輸出電流；若輸出電流高于所述電流閾值，所述npn型三極管導(dǎo)通，所述pmos管導(dǎo)通，所述nmos管斷開(kāi)，所述電荷泵保持充電；若輸出電流低于所述電流閾值，所述npn型三極管斷開(kāi)，所述pmos管斷開(kāi)，所述nmos管導(dǎo)通，所述電荷泵短路。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電荷泵包括儲(chǔ)能電容和續(xù)流二極管；所述儲(chǔ)能電容器連接所述續(xù)流二極管，且所述儲(chǔ)能電容器與所述續(xù)流二極管的公共端連接所述第一開(kāi)關(guān)；所述儲(chǔ)能電容的另一端連接所述第二開(kāi)關(guān)；所述續(xù)流二極管的另一端接地

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電流檢測(cè)電路包括電流傳感器和運(yùn)算放大器；所述電流傳感器檢測(cè)所述輸出電流；所述運(yùn)算放大器將所述電流傳感器檢測(cè)的輸出電流值放大并將放大后的信號(hào)輸出至所述開(kāi)關(guān)控制電路。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述輔助電源還包括電源、主開(kāi)關(guān)、變壓器；所述電源用于提供輸入電壓；所述主開(kāi)關(guān)串聯(lián)所述變壓器的一次繞組，所述主開(kāi)關(guān)與所述變壓器的一次繞組的串聯(lián)電路與所述電源并聯(lián)；所述變壓器的二次繞組并聯(lián)所述電荷泵。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述輔助電源還包括整流濾波單元；所述整流濾波單元包括整流二極管和濾波電容；所述整流二極管連接濾波電容；所述濾波電容并聯(lián)所述電荷泵。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括主電源；所述輔助電源連接主電源，并將所述輸出驅(qū)動(dòng)電壓提供至主電源。

上述驅(qū)動(dòng)電壓自適應(yīng)電路，通過(guò)在輔助電源變壓器電路中加電荷泵以供應(yīng)不同的驅(qū)動(dòng)電壓。此電路減省掉線性穩(wěn)壓器所帶來(lái)的損耗，提高了電源在輕載時(shí)的效率；其次電路控制簡(jiǎn)單，使用的外部元件少，節(jié)省成本。

附圖說(shuō)明

圖1為一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電壓自適應(yīng)電路的工作模塊圖；

圖2為一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電壓自適應(yīng)電路原理圖；

圖3為一實(shí)施例的輔助電源結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為一實(shí)施例的輔助電源與主電源結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容公開(kāi)更加透徹全面。

圖1為一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電壓自適應(yīng)電路的工作模塊圖。

一種驅(qū)動(dòng)電壓自適應(yīng)電路，用于提高直流-直流轉(zhuǎn)換器中輕載效率，包括輔助電源100，如圖1所示，該輔助電源100設(shè)置有電荷泵110，電荷泵110并聯(lián)短路控制單元120，短路控制單元120檢測(cè)直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電流(圖中未示出短路控制單元120與直流-直流轉(zhuǎn)換器的連接)，并在輸出電流低于電流閾值時(shí)，使電荷泵110短路，在輸出電流高于電流閾值時(shí)，使電荷泵110充電。

在本實(shí)施例中，短路控制單元120檢測(cè)直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電流，若輸出電流低于電流閾值i1，則判定直流-直流轉(zhuǎn)換器運(yùn)行在輕載狀態(tài)，此時(shí)短路控制單元120控制電荷泵110短路，使輔助電源100輸出的驅(qū)動(dòng)電壓vcc保持在一個(gè)較低的值。若輸出電流高于電流閾值i1，則判定直流-直流轉(zhuǎn)換器運(yùn)行在重載狀態(tài)，此時(shí)短路控制單元120控制電荷泵110接入輔助電源110中，使電荷泵110充電，從而提高輔助電源100輸出的驅(qū)動(dòng)電壓vcc。

進(jìn)一步地，電荷泵110的數(shù)量可以為一個(gè)或多個(gè)。當(dāng)電荷泵110的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，多個(gè)電荷泵110保持串聯(lián)。根據(jù)串聯(lián)的電荷泵110的數(shù)量，可以使輔助電源100輸出不同大小的驅(qū)動(dòng)電壓vcc。例如，當(dāng)電荷泵110的數(shù)量為一個(gè)時(shí)，輔助電源100輸出的驅(qū)動(dòng)電壓vcc提升一倍。可以看出，當(dāng)串聯(lián)的電荷泵110越多，輔助電源100輸出的驅(qū)動(dòng)電壓vcc就越高。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，短路控制單元120包括開(kāi)關(guān)控制電路121和電流檢測(cè)電路122。電流檢測(cè)電路122檢測(cè)直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電流，并將檢測(cè)到的輸出電流值輸入至開(kāi)關(guān)控制電路121。開(kāi)關(guān)控制電路121根據(jù)所述輸出電流值使電荷泵110短路或充電。

具體地，開(kāi)關(guān)控制電路121包括第一開(kāi)關(guān)q1、第二開(kāi)關(guān)q2及第三開(kāi)關(guān)q3。其中，第一開(kāi)關(guān)q1與電荷泵110串聯(lián)，并且第一開(kāi)關(guān)q1與電荷泵110構(gòu)成的串聯(lián)電路與第二開(kāi)關(guān)q2并聯(lián)。此外，第三開(kāi)關(guān)q3用于控制第一開(kāi)關(guān)q1和第二開(kāi)關(guān)q2導(dǎo)通或斷開(kāi)。

進(jìn)一步地，第一開(kāi)關(guān)q1為pmos管，第二開(kāi)關(guān)q2為nmos管，第三開(kāi)關(guān)q3為npn型三極管。其中，npn型三極管(q3)檢測(cè)輸出電流。若輸出電流高于電流閾值i1，則npn型三極管(q3)導(dǎo)通，pmos管導(dǎo)通(q1)，nmos管(q2)斷開(kāi)，電荷泵110保持充電。若輸出電流低于電流閾值i1，則npn型三極管(q3)斷開(kāi)，pmos管(q1)斷開(kāi)，nmos管(q2)導(dǎo)通，電荷泵110被短路。

在本實(shí)施例中，電流閾值i1為直流-直流轉(zhuǎn)換器工作在重載與輕載之間的電流臨界值。當(dāng)輸出電流高于電流閾值i1時(shí)，直流-直流轉(zhuǎn)換器工作在重載狀態(tài)。反之，當(dāng)輸出電流低于電流閾值i1時(shí)，直流-直流轉(zhuǎn)換器工作在輕載狀態(tài)。

另外，從圖2中可以看出，pmos管(q1)與nmos管(q2)的柵極不僅連接npn型三極管(q3)的集電極，還連接基準(zhǔn)電壓v0。當(dāng)npn型三極管(q3)導(dǎo)通時(shí)，pmos管(q1)與nmos管(q2)的柵極電壓被拉低，進(jìn)而pmos管(q1)導(dǎo)通，nmos管(q2)斷開(kāi)。當(dāng)npn型三極管(q3)斷開(kāi)時(shí)，基準(zhǔn)電壓v0給pmos管(q1)與nmos管(q2)的柵極提供較高電壓，使pmos管(q1)斷開(kāi)，nmos管(q2)導(dǎo)通。本實(shí)施例中，v0可以為12v。

具體地，電荷泵110包括儲(chǔ)能電容c1和續(xù)流二極管d1。儲(chǔ)能電容c1連接續(xù)流二極管d1，并且儲(chǔ)能電容c1與續(xù)流二極管d1的公共端連接第一開(kāi)關(guān)q1，儲(chǔ)能電容c1的另一端連接所述第二開(kāi)關(guān)q2。續(xù)流二極管d1的另一端接地。

當(dāng)pmos管(q1)導(dǎo)通，nmos管(q2)斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)對(duì)儲(chǔ)能電容c1進(jìn)行充電和放電，實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移，進(jìn)而提高輸出電壓(即驅(qū)動(dòng)電壓vcc)。

在其它實(shí)施例中，還可以有多個(gè)電荷泵110串聯(lián)，多個(gè)電荷泵110的串聯(lián)電路與短路控制單元120并聯(lián)，使得輔助電源110的輸出驅(qū)動(dòng)電壓vcc相比輸入電壓提高多倍。因此，可根據(jù)直流-直流轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換需求，選擇加入電荷泵110的數(shù)量，從而輸出所需要的驅(qū)動(dòng)電壓vcc。

具體地，如圖2所示，電流檢測(cè)電路122包括電流傳感器l和運(yùn)算放大器o。電流傳感器l檢測(cè)輸出電流，運(yùn)算放大器o將電流傳感器l檢測(cè)的輸出電流值放大，并將放大后的信號(hào)輸出至開(kāi)關(guān)控制電路121。

具體地，如圖3所示，輔助電源100還包括電源vs、主開(kāi)關(guān)s、變壓器(包括一次繞組n1和二次繞組n2)。其中，電源vs用于提供輸入電壓。主開(kāi)關(guān)s串聯(lián)變壓器的一次繞組n1，并且主開(kāi)關(guān)s與變壓器的一次繞組n1的串聯(lián)電路與電源vs并聯(lián)。變壓器的二次繞組n2并聯(lián)電荷泵110。

進(jìn)一步地，電荷泵110包括儲(chǔ)能電容c1和續(xù)流二極管d1，變壓器的二次繞組n2的一端連接續(xù)流二極管d1并接地，變壓器的二次繞組n2的另一端連接儲(chǔ)能電容c1。

進(jìn)一步地，輔助電源100還包括整流濾波單元130。整流濾波單元130包括整流二極管d2和濾波電容c2，其中，整流二極管d2連接濾波電容c2。濾波電容c2并聯(lián)電荷泵110。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖4所示，還包括主電源200。其中，輔助電源100連接主電源200，并將所述輸出驅(qū)動(dòng)電壓vcc提供至主電源200。

在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電壓vcc作為工作電壓提供給主電源200。由于主電源200在重載時(shí)需要較高的驅(qū)動(dòng)電壓vcc來(lái)導(dǎo)通mosfet開(kāi)關(guān)，才能使mosfet開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通損耗較低。在輕載時(shí)，需要較低的驅(qū)動(dòng)電壓vcc來(lái)導(dǎo)通mosfet開(kāi)關(guān)，才能使mosfet開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通損耗較低。故，當(dāng)主電源200在輕載時(shí)，輔助電源100輸出較低驅(qū)動(dòng)電壓vcc驅(qū)動(dòng)主電源20的開(kāi)關(guān)和柵極。當(dāng)主電源200在重載時(shí)，輔助電源100輸出較高驅(qū)動(dòng)電壓vcc驅(qū)動(dòng)主電源200的開(kāi)關(guān)和柵極。可以看出，根據(jù)主電源200的工作狀態(tài)(重載或輕載)，調(diào)節(jié)輔助電源100輸出的驅(qū)動(dòng)電壓vcc，可以減小主電源200的mosfet開(kāi)關(guān)的損耗，從而提高主電源200的工作效率。

上述驅(qū)動(dòng)電壓自適應(yīng)電路，通過(guò)在輔助電源100中加電荷泵110以供應(yīng)不同的驅(qū)動(dòng)電壓vcc，然后控制開(kāi)關(guān)選擇相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓vcc驅(qū)動(dòng)主電源200中的mosfet開(kāi)關(guān)。此電路減省掉線性穩(wěn)壓器所帶來(lái)的損耗，提高了主電源200在輕載時(shí)的效率。其次電路控制簡(jiǎn)單，使用的外部元件少，節(jié)省成本。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。