專利名稱：一種低靜態(tài)電流的開關(guān)型調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)型調(diào)節(jié)器，尤其涉及一種低靜態(tài)電流的開關(guān)型調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
目前，隨著人們對(duì)便攜式消費(fèi)類電子產(chǎn)品的使用頻率越來越高，為了實(shí)現(xiàn)其電池系統(tǒng)更長(zhǎng)時(shí)間的待機(jī)工作，降低系統(tǒng)電路的靜態(tài)工作電流成為研究的重點(diǎn)。通過將功率器件與控制電路的高密度集成，能夠在很大程度上能夠降低電路的靜態(tài)工作電流，在此基礎(chǔ)上采用不同的控制策略也可以進(jìn)一步把靜態(tài)工作電流降低。比較典型的例子如采用單芯片功率調(diào)節(jié)器，其包括同步降壓型電壓調(diào)節(jié)器和非同步降壓型電壓調(diào)節(jié)器，其控制策略可以選擇電壓模式控制或定頻峰(谷)值電流模式控制。 相對(duì)而言，傳統(tǒng)的電壓模式控制其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但仍需要單獨(dú)的電流檢測(cè)及過流保護(hù)電路，這些電路額外增加了靜態(tài)工作電流；定頻峰(谷)值電流模式控制有天然的過流保護(hù)功能，更有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定，但是其所必需的電感電流峰(谷)值采樣電路、峰(谷)值比較電路、 時(shí)鐘電路及電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)電路，也都在一定程度上增加了靜態(tài)工作電流的消耗。同時(shí)，無論是同步降壓型電壓調(diào)節(jié)器還是非同步降壓型電壓調(diào)節(jié)器，其作為上管的NMOS管需要較為復(fù)雜的浮驅(qū)動(dòng)電路，增加了靜態(tài)電流；而下管PMOS管雖然不需要復(fù)雜的浮驅(qū)動(dòng)電路，但需要較大的芯片面積才能實(shí)現(xiàn)與NMOS相同的導(dǎo)通電阻，其實(shí)現(xiàn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種低靜態(tài)電流的開關(guān)型調(diào)節(jié)器，通過計(jì)時(shí)電路控制功率級(jí)電路中的開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，并利用電流過零檢測(cè)電路和輸出電壓檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)功率級(jí)電路中的開關(guān)管的零電流導(dǎo)通及其對(duì)輸出電壓在一定的范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中要求電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，低生產(chǎn)成本與低靜態(tài)工作電流之間無法同時(shí)滿足的問題。依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一種低靜態(tài)電流的開關(guān)型調(diào)節(jié)器，其包括功率級(jí)電路，控制電路和驅(qū)動(dòng)電路，其中所述控制電路包括一電流過零檢測(cè)電路，接收功率級(jí)電路中開關(guān)結(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)，用以檢測(cè)功率級(jí)電路中電感的電流過零點(diǎn)，并輸出一過零信號(hào)；—輸出電壓檢測(cè)電路，其接收所述功率級(jí)電路的輸出電壓反饋信號(hào)，并將所述輸出電壓反饋信號(hào)分別與一輸出電壓上限閾值和一輸出電壓下限閾值進(jìn)行比較以產(chǎn)生一使能控制信號(hào)；當(dāng)所述輸出電壓反饋信號(hào)從所述輸出電壓下限閾值上升至所述輸出電壓上限閾值的過程中，所述使能控制信號(hào)為有效狀態(tài)；在輸出電壓反饋信號(hào)從所述輸出電壓上限閾值下降至所述輸出電壓下限閾值的過程中，所述使能控制信號(hào)為無效狀態(tài)；一計(jì)時(shí)電路，用以在所述功率級(jí)電路中開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，并且在一設(shè)定的時(shí)間間隔后輸出一計(jì)時(shí)信號(hào)；一邏輯電路，接收所述過零信號(hào)，使能控制信號(hào)以及計(jì)時(shí)信號(hào)；
當(dāng)所述使能控制信號(hào)有效，并且所述過零信號(hào)有效時(shí)，導(dǎo)通所述功率級(jí)電路中的開關(guān)管；當(dāng)所述計(jì)時(shí)信號(hào)有效時(shí)，關(guān)斷所述功率級(jí)電路中的開關(guān)管；在所述使能控制信號(hào)為無效狀態(tài)時(shí)，保持所述功率級(jí)電路中開關(guān)管為關(guān)斷狀態(tài)；所述驅(qū)動(dòng)電路接收所述邏輯電路輸出的控制信號(hào)，并根據(jù)所述控制信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，來驅(qū)動(dòng)所述功率級(jí)電路中開關(guān)管的開關(guān)動(dòng)作以在其輸出端得到一恒定的電信號(hào)。進(jìn)一步的，所述開關(guān)型調(diào)節(jié)器進(jìn)一步包括一上電啟動(dòng)電路，與所述控制電路連接， 用以在上電初始時(shí)刻，保證所述功率級(jí)電路中開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)。優(yōu)選的，所述電流過零檢測(cè)電路包括第一比較器，用以比較接收到的所述功率級(jí)電路中開關(guān)結(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)和第一基準(zhǔn)電壓，其輸出信號(hào)作為所述過零信號(hào)。優(yōu)選的，所述輸出電壓檢測(cè)電路包括一第二比較器，所述第二比較器為一滯回比較器，具有第二基準(zhǔn)電壓，其將所述輸出電壓反饋信號(hào)和第二基準(zhǔn)電壓相比較，其輸出信號(hào)作為所述使能控制信號(hào)。優(yōu)選的，所述計(jì)時(shí)電路控制所述功率級(jí)電路的開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間為恒定的，其包括第一開關(guān)管，由恒定電流源和第一電容組成的充電電路，第三比較器和第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；其中所述第一開關(guān)管接收所述邏輯電路輸出的控制信號(hào)，以控制所述充電電路的充放電動(dòng)作；所述第三比較器將第一電容電壓與一第三基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，其輸出通過所述第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后，作為所述計(jì)時(shí)信號(hào)輸入至所述邏輯電路。優(yōu)選的，所述計(jì)時(shí)電路控制所述功率級(jí)電路中的開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間隨著所述功率級(jí)電路的輸入電壓和輸出電壓的變化而變化，用以提高所述功率級(jí)電路的帶載能力；其包括第二開關(guān)管，由一電壓控制電流源和第二電容組成的充電電路，第四比較器和第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；其中，所述第二開關(guān)管接收所述邏輯電路輸出的控制信號(hào)，以控制所述充電電路的充放電動(dòng)作；所述第四比較器將所述第二電容電壓與一第三基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，其輸出通過所述第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后，作為所述計(jì)時(shí)信號(hào)輸入至所述邏輯電路；所述電壓控制電流源的輸入電壓為所述功率級(jí)電路的輸入電壓和輸出電壓的差值，所述電壓控制電流源的輸出電流與其輸入電壓成比例關(guān)系，以此控制所述充電電路的充電時(shí)間，進(jìn)而控制所述功率級(jí)電路中開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間。優(yōu)選的，所述邏輯電路包括第一 RS觸發(fā)器，第二 RS觸發(fā)器、第三單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和一與門；其中所述與門的第一輸入端接收所述過零信號(hào)，第二輸入端接收所述使能控制信號(hào)， 其輸出信號(hào)通過所述第三單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后，輸入至所述第一 RS觸發(fā)器的S端和所述第二 RS 觸發(fā)器的R端；所述第一 RS觸發(fā)器的R端與所述第二 RS觸發(fā)器的S端連接，并接收所述計(jì)時(shí)信號(hào)，其輸出信號(hào)控制所述功率級(jí)電路中的開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷；
所述第二 RS觸發(fā)器的輸出信號(hào)用以控制所述計(jì)時(shí)電路在所述功率級(jí)電路中開關(guān)管開通時(shí)開始計(jì)時(shí)工作，在其關(guān)斷時(shí)停止計(jì)時(shí)。優(yōu)選的，所述功率級(jí)電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為非隔離型同步降壓調(diào)節(jié)器、非隔離型非同步降壓調(diào)節(jié)器、非隔離型升降壓調(diào)節(jié)器、非隔離型升壓調(diào)節(jié)器或隔離型升降壓調(diào)節(jié)器。
依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，電流過零檢測(cè)電路通過檢測(cè)功率級(jí)電路中開關(guān)結(jié)點(diǎn)電壓以判斷電感電流是否過零，而其他部分的電路結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，因而控制電路需要的元器件較少，易于實(shí)現(xiàn)，且控制邏輯簡(jiǎn)單，在實(shí)現(xiàn)低靜態(tài)電流的同時(shí)，減小了其芯片面積，更適合單芯片的集成并降低了生產(chǎn)成本。另外，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例適用于非隔離型同步降壓調(diào)節(jié)器、非隔離型非同步降壓調(diào)節(jié)器、非隔離型升壓調(diào)節(jié)器、非隔離型升降壓調(diào)節(jié)器、隔離型降壓調(diào)節(jié)器、或隔離型升降壓調(diào)節(jié)器等多種功率級(jí)電路。通過下文優(yōu)選實(shí)施例的具體描述，本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點(diǎn)更顯而易見。


圖1所示為依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)型調(diào)節(jié)器的第一實(shí)施例的原理框圖；圖2所示為依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)型調(diào)節(jié)器的第二實(shí)施例的原理框圖；圖3所示為圖2所示的開關(guān)型調(diào)節(jié)器的工作波形圖；圖4所示為依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)型調(diào)節(jié)器的第三實(shí)施例的原理框圖；圖5所示為依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)型調(diào)節(jié)器的第四實(shí)施例的原理框圖；圖6所示為依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)型調(diào)節(jié)器的第五實(shí)施例的原理框圖；圖7所示為依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)型調(diào)節(jié)器的第六實(shí)施例的原理框圖；圖8所示為依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)型調(diào)節(jié)器的第七實(shí)施例的原理框圖；圖9所示為依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)型調(diào)節(jié)器的第八實(shí)施例的原理框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對(duì)本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。參考圖1，所示為依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)型調(diào)節(jié)器的第一實(shí)施例的原理框圖；其中功率級(jí)電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為非隔離型非同步降壓調(diào)節(jié)器，控制電路包括電流過零檢測(cè)電路101， 計(jì)時(shí)電路102，輸出電壓檢測(cè)電路103和邏輯電路104。所述電流過零檢測(cè)電路101，接收功率級(jí)電路中開關(guān)結(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)，用以檢測(cè)其功率級(jí)電路中電感L的電流過零點(diǎn)，并輸出一過零信號(hào)；所述計(jì)時(shí)電路102，用以在所述功率級(jí)電路中開關(guān)管SW的導(dǎo)通時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，并在一設(shè)定的導(dǎo)通時(shí)間后，輸出一計(jì)時(shí)信號(hào)；所述輸出電壓檢測(cè)電路103，其接收所述功率級(jí)電路的輸出電壓反饋信號(hào)Vfb，并將所述輸出電壓反饋信號(hào)Vfb分別與一輸出電壓上限閾值V1^n—輸出電壓下限閾值\進(jìn)行比較以產(chǎn)生一使能控制信號(hào)；
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所述邏輯電路104，接收所述過零信號(hào)，計(jì)時(shí)信號(hào)以及使能控制信號(hào)，并據(jù)此輸出控制信號(hào)控制所述開關(guān)管SW的開關(guān)動(dòng)作。本實(shí)施例中的控制電路其工作過程如下在所述開關(guān)管SW導(dǎo)通后，所述電感L的電流開始上升，所述計(jì)時(shí)電路102同時(shí)開始計(jì)時(shí)。在計(jì)時(shí)到一定時(shí)間后，所述計(jì)時(shí)電路102 輸出所述計(jì)時(shí)信號(hào)至所述邏輯電路104，經(jīng)過所述邏輯電路104的邏輯運(yùn)算后，通過驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷所述開關(guān)管SW。所述開關(guān)管SW關(guān)斷后，所述電感L開始續(xù)流，流過其的電流開始下降。所述電流過零檢測(cè)電路101在檢測(cè)到流過所述電感L的電流過零時(shí)輸出所述過零信號(hào)至所述邏輯電路 104。在所述輸出電壓反饋信號(hào)Vfb從所述輸出電壓下限閾值\上升至所述輸出電壓上限閾值Vh的過程中，所述輸出電壓檢測(cè)電路103輸出的所述使能控制信號(hào)為有效狀態(tài)；在所述輸出電壓反饋信號(hào)Vfb從所述輸出電壓上限閾值Vh下降至所述輸出電壓下限閾值\的過程中，所述輸出電壓檢測(cè)電路103輸出的所述使能控制信號(hào)為無效狀態(tài)。所述邏輯電路104根據(jù)接收到的所述過零信號(hào)和使能控制信號(hào)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算， 在所述使能控制信號(hào)和過零信號(hào)均為有效狀態(tài)時(shí)，控制所述開關(guān)管SW的重新開通，所述計(jì)時(shí)電路102同時(shí)重新計(jì)時(shí)；在所述使能控制信號(hào)為無效狀態(tài)時(shí)，保持所述開關(guān)管SW始終關(guān)斷。所述驅(qū)動(dòng)電路接收所述邏輯電路輸出的控制信號(hào)，并根據(jù)所述控制信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，來驅(qū)動(dòng)所述功率級(jí)電路中開關(guān)管的開關(guān)動(dòng)作以在其輸出端得到一恒定的電信號(hào)。參考圖2，所示為依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)型調(diào)節(jié)器的第二實(shí)施例的原理框圖；仍以功率級(jí)電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為非隔離型非同步降壓調(diào)節(jié)器為例，具體描述了電流過零檢測(cè)電路 101，計(jì)時(shí)電路102，輸出電壓檢測(cè)電路103和邏輯電路104的一種實(shí)現(xiàn)方法。所述電流過零檢測(cè)電路101包括第一比較器CMPl，所述第一比較器CMPl的同相輸入端接收功率級(jí)電路中開關(guān)結(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)，其反相輸入端接收第一基準(zhǔn)電壓VMfl，其輸出信號(hào)為所述過零信號(hào)。所述計(jì)時(shí)電路102包括第一開關(guān)管S1,由恒定電流源Iqk和電容Ctqn組成的充電電路，具有第三基準(zhǔn)電壓V,ef3的第三比較器CMP3和第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器OS-I ；其中所述第一開關(guān)管S1接收所述邏輯電路104輸出的控制信號(hào)，以控制所述充電電路的充放電動(dòng)作；所述第三比較器CMP3將所述電容Ctqn的電壓與所述第三基準(zhǔn)電壓Vref3進(jìn)行比較， 其輸出通過所述第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器OS-I后，作為所述計(jì)時(shí)信號(hào)輸入至所述邏輯電路104 ；所述第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器OS-I為一正邊沿單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。所述輸出電壓檢測(cè)電路103包括第二比較器CMP2，所述第二比較器CMP2為一滯回比較器，具有第二基準(zhǔn)電壓Vref2，其同相輸入端接收所述第二基準(zhǔn)電壓VMf2，反相輸入端接收所述輸出電壓反饋信號(hào)Vfb，其輸出信號(hào)作為所述使能控制信號(hào)，其中所述第二基準(zhǔn)電壓 Vref2大于所述輸出電壓下限閾值\并小于所述輸出電壓上限閾值vH。所述邏輯電路104包括第一 RS觸發(fā)器201，第二 RS觸發(fā)器202、與門203和第三單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器0S-3;其中
所述與門203的第一輸入端與所述第一比較器CMPl的輸出端連接，接收所述過零信號(hào)，第二輸入端與所述第二比較器CMP2的輸出端連接，接收所述使能控制信號(hào)，其輸出信號(hào)通過所述第三單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器0S-3后，輸入至所述第一 RS觸發(fā)器201的S端和所述第二 RS觸發(fā)器202的R端；所述第一 RS觸發(fā)器201的R端與所述第二 RS觸發(fā)器202的S端連接，并連接至所述第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器OS-I的輸出端，接收所述計(jì)時(shí)信號(hào)，其Q端的輸出信號(hào)與驅(qū)動(dòng)電路連接，用以控制所述開關(guān)管SW的開關(guān)動(dòng)作；所述第二 RS觸發(fā)器202的輸出端Q連接至所述第一開關(guān)管S1的控制端，用以控制其開關(guān)動(dòng)作；所述第三單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器0S-3為一正邊沿單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。以下以高電平使能邏輯為例，并結(jié)合圖3所示的圖2所示實(shí)施例的工作波形圖，詳細(xì)說明其工作原理，其中圖3中Ve代表所述開關(guān)管SW的控制信號(hào)。在所述開關(guān)管SW導(dǎo)通的同時(shí)，所述第一開關(guān)管S1關(guān)斷。電感電流k由零開始逐漸上升，同時(shí)，所述恒定電流源Iaffi也開始向所述電容Cton充電。所述第三比較器CMP3的同相輸入端接收所述電容Cton的電壓信號(hào)，反相輸入端接收第三基準(zhǔn)電壓Vref3，因此在經(jīng)過充電時(shí)間Tqn后，所述第三比較器CMP3通過所述第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器OS-I輸出一高電平脈沖的計(jì)時(shí)信號(hào)。其中，所述充電時(shí)間Tm為一恒值，且由下式?jīng)Q定
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iCHG所述第一 RS觸發(fā)器201的R端接收所述計(jì)時(shí)信號(hào)，其Q端輸出一低電平信號(hào)通過所述驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷所述開關(guān)管SW，所述電感電流k開始下降；同時(shí)，所述第二RS觸發(fā)器202 的S端接收所述計(jì)時(shí)信號(hào)，其Q端輸出一高電平信號(hào)控制所述第一開關(guān)管S1導(dǎo)通，所述恒定電流源Iqk停止充電，計(jì)時(shí)結(jié)束。所述第一比較器CMPl的同相輸入端接收功率級(jí)電路中開關(guān)結(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)，并與所述第一基準(zhǔn)電壓Vrefl相比較，當(dāng)所述電感電流k下降至過零點(diǎn)時(shí)，所述第一比較器CMPl 輸出一高電平脈沖的過零信號(hào)。因此在電路剛剛開始工作時(shí)，所述第二比較器CMP2接收的所述輸出電壓反饋信號(hào)Vfb小于所述輸出電壓上限閾值VH，因此使能控制信號(hào)為高電平有效狀態(tài)，當(dāng)所述與門 203接收到所述過零信號(hào)時(shí)，所述與門203輸出一高電平至所述第一 RS觸發(fā)器201的S端和第二 RS觸發(fā)器的R端；所述第一 RS觸發(fā)器201的Q端輸出一高電平信號(hào)控制所述開關(guān)管SW重新導(dǎo)通，同時(shí)，所述第二 RS觸發(fā)器202的Q端輸出一低電平信號(hào)從而關(guān)斷所述第一開關(guān)管S1，計(jì)時(shí)重新開始。如此反復(fù)，在所述輸出電壓反饋信號(hào)Vfb逐漸增大至所述第二基準(zhǔn)電壓VMf2并繼續(xù)上升至所述輸出電壓上限閾值Vh的過程中，其輸出的所述使能控制信號(hào)為高電平有效狀態(tài)；因此上述過程一直重復(fù)直至所述輸出電壓反饋信號(hào)Vfb上升至所述輸出電壓上限閾值 Vh時(shí)，所述第二比較器CMP2輸出的所述使能控制信號(hào)開始為一低電平信號(hào)，則與門203的輸出保持為低電平，則所述第一 RS觸發(fā)器201的輸出保持為低電平，因此所述開關(guān)管SW保持關(guān)斷狀態(tài)，因此所述輸出電壓反饋Vfb開始下降，其下降至所述第二基準(zhǔn)電壓Vref2并繼續(xù)下降至所述輸出電壓下限閾值\的過程中，第二比較器CMP2輸出的使能控制信號(hào)保持為低電平。當(dāng)所述輸出電壓反饋Vfb下降至所述輸出電壓下限閾值\時(shí)，所述使能控制信號(hào)才重新變?yōu)闉橐桓唠娖?，?dāng)所述與門203接收到所述過零信號(hào)時(shí)，其輸出高電平信號(hào)至第一 RS觸發(fā)器201的S端控制所述SW導(dǎo)通，所述輸出電壓反饋信號(hào)Vfb再次緩慢上升，由此可以控制所述功率級(jí)電路的輸出電壓V。ut在一定的范圍內(nèi)變化?？梢姡捎脠D2所示的依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)型調(diào)節(jié)器，通過計(jì)時(shí)電路控制功率級(jí)電路中的開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間保持恒定，而利用電流過零檢測(cè)電路和輸出電壓檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)功率級(jí)電路中的開關(guān)管的零電流導(dǎo)通并調(diào)節(jié)功率級(jí)電路的輸出電壓在一定的范圍內(nèi)，其電路的結(jié)構(gòu)以及控制邏輯簡(jiǎn)單易行，實(shí)現(xiàn)了電路的低靜態(tài)電流。參考圖4，所示為依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)型調(diào)節(jié)器的第三實(shí)施例的原理框圖；其在圖2 所示的實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了一上電啟動(dòng)電路401和一或門402。所述或門402的第一輸入端接收所述上電啟動(dòng)電路401的輸出信號(hào)，其第二輸入端接收所述第三單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器0S-3 的輸出信號(hào)。在電路上電的初始時(shí)刻或掉電重啟時(shí)，所述上電啟動(dòng)電路401輸出一高電平脈沖信號(hào)至所述或門402的第一輸入端，所述或門402輸出一高電平信號(hào)至所述第一 RS觸發(fā)器 201的S端，從而控制所述開關(guān)管SW開始導(dǎo)通。同時(shí)，由于所述第一開關(guān)管S1初始為關(guān)斷狀態(tài)，計(jì)時(shí)電路開始計(jì)時(shí)，所述控制電路開始工作，其電路結(jié)構(gòu)，工作過程及工作原理與圖2 所示實(shí)施例類似，在此不再贅述。在以上實(shí)施例中，通過對(duì)電感電流的過零檢測(cè)，使電路工作在臨界導(dǎo)通狀態(tài)，而對(duì)功率級(jí)電路中開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間的恒定控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電路中輸入電流的限制。由于功率級(jí)電路的輸出電流平均值L與電感電流峰值Ipk的關(guān)系由下式所示Io =^-Ipk(2)
2L其中Vin，Vout分別為功率級(jí)電路的輸入電壓和輸出電壓。由式⑵可以，當(dāng)輸入電壓Vin變大時(shí)，電感電流峰值Ipk隨之增大，輸出電流平均值了。也隨之增大，功率級(jí)電路的帶載能力變強(qiáng)，反之亦然，因此在輸入電壓變化的條件下， 電路的帶載能力不同。在圖5所示的實(shí)施例中，采用對(duì)功率級(jí)電路中開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間作輸入電壓前饋補(bǔ)償控制解決這一問題。參考圖5，所示為依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)型調(diào)節(jié)器的第四實(shí)施例的原理框圖。其中， 所述計(jì)時(shí)電路501的電路結(jié)構(gòu)與圖2所示實(shí)施例中計(jì)時(shí)電路102的結(jié)構(gòu)類似，但不同之處在于，充電電路中的電流源并不是一恒定電流源，而包括電壓控制電流源502，其輸出電流 I' Oie與其輸入電壓成一定的比例關(guān)系，其比例系數(shù)為K。當(dāng)所述電壓控制電流源502的輸入電壓為功率級(jí)電路的輸入電壓Vin與輸出電壓V-的差值時(shí)，其輸出的充電電流I' ■可以由下式表示
權(quán)利要求
1.一種低靜態(tài)電流的開關(guān)型調(diào)節(jié)器，其包括功率級(jí)電路，控制電路和驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述控制電路包括一電流過零檢測(cè)電路，接收功率級(jí)電路中開關(guān)結(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)，用以檢測(cè)功率級(jí)電路中電感的電流過零點(diǎn)，并輸出一過零信號(hào)；一輸出電壓檢測(cè)電路，其接收所述功率級(jí)電路的輸出電壓反饋信號(hào)，并將所述輸出電壓反饋信號(hào)分別與一輸出電壓上限閾值和一輸出電壓下限閾值進(jìn)行比較以產(chǎn)生一使能控制信號(hào)；當(dāng)所述輸出電壓反饋信號(hào)從所述輸出電壓下限閾值上升至所述輸出電壓上限閾值的過程中，所述使能控制信號(hào)為有效狀態(tài)；在輸出電壓反饋信號(hào)從所述輸出電壓上限閾值下降至所述輸出電壓下限閾值的過程中，所述使能控制信號(hào)為無效狀態(tài)；一計(jì)時(shí)電路，用以在所述功率級(jí)電路中開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，并且在一設(shè)定的時(shí)間間隔后輸出一計(jì)時(shí)信號(hào)；一邏輯電路，接收所述過零信號(hào)，使能控制信號(hào)以及計(jì)時(shí)信號(hào)； 當(dāng)所述使能控制信號(hào)有效，并且所述過零信號(hào)有效時(shí)，導(dǎo)通所述功率級(jí)電路中的開關(guān)管；當(dāng)所述計(jì)時(shí)信號(hào)有效時(shí)，關(guān)斷所述功率級(jí)電路中的開關(guān)管； 在所述使能控制信號(hào)為無效狀態(tài)時(shí)，保持所述功率級(jí)電路中開關(guān)管為關(guān)斷狀態(tài)； 所述驅(qū)動(dòng)電路接收所述邏輯電路輸出的控制信號(hào)，并根據(jù)所述控制信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，來驅(qū)動(dòng)所述功率級(jí)電路中開關(guān)管的開關(guān)動(dòng)作以在其輸出端得到一恒定的電信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)型調(diào)節(jié)器，其特征在于，進(jìn)一步包括一上電啟動(dòng)電路，與所述控制電路連接，用以在上電初始時(shí)刻，保證所述功率級(jí)電路中開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)型調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述電流過零檢測(cè)電路包括第一比較器，用以比較接收到的所述功率級(jí)電路中開關(guān)結(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)和第一基準(zhǔn)電壓，其輸出信號(hào)作為所述過零信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)型調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述輸出電壓檢測(cè)電路包括一第二比較器，所述第二比較器為一滯回比較器，具有第二基準(zhǔn)電壓，其將所述輸出電壓反饋信號(hào)和第二基準(zhǔn)電壓相比較，其輸出信號(hào)作為所述使能控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)型調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述計(jì)時(shí)電路控制所述功率級(jí)電路的開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間為恒定的，其包括第一開關(guān)管，由恒定電流源和第一電容組成的充電電路，第三比較器和第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；其中所述第一開關(guān)管接收所述邏輯電路輸出的控制信號(hào)，以控制所述充電電路的充放電動(dòng)作；所述第三比較器將第一電容電壓與一第三基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，其輸出通過所述第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后，作為所述計(jì)時(shí)信號(hào)輸入至所述邏輯電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)型調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述計(jì)時(shí)電路控制所述功率級(jí)電路中的開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間隨著所述功率級(jí)電路的輸入電壓和輸出電壓的變化而變化，用以提高所述功率級(jí)電路的帶載能力；其包括第二開關(guān)管，由一電壓控制電流源和第二電容組成的充電電路，第四比較器和第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；其中，所述第二開關(guān)管接收所述邏輯電路輸出的控制信號(hào)，以控制所述充電電路的充放電動(dòng)作；所述第四比較器將所述第二電容電壓與一第三基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，其輸出通過所述第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后，作為所述計(jì)時(shí)信號(hào)輸入至所述邏輯電路；所述電壓控制電流源的輸入電壓為所述功率級(jí)電路的輸入電壓和輸出電壓的差值，所述電壓控制電流源的輸出電流與其輸入電壓成比例關(guān)系，以此控制所述充電電路的充電時(shí)間，進(jìn)而控制所述功率級(jí)電路中開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)型調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述邏輯電路包括第一RS觸發(fā)器，第二 RS觸發(fā)器、第三單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和一與門；其中所述與門的第一輸入端接收所述過零信號(hào)，第二輸入端接收所述使能控制信號(hào)，其輸出信號(hào)通過所述第三單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后，輸入至所述第一 RS觸發(fā)器的S端和所述第二 RS觸發(fā)器的R端；所述第一 RS觸發(fā)器的R端與所述第二 RS觸發(fā)器的S端連接，并接收所述計(jì)時(shí)信號(hào)，其輸出信號(hào)控制所述功率級(jí)電路中的開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷；所述第二 RS觸發(fā)器的輸出信號(hào)用以控制所述計(jì)時(shí)電路在所述功率級(jí)電路中開關(guān)管開通時(shí)開始計(jì)時(shí)工作，在其關(guān)斷時(shí)停止計(jì)時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)型調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述功率級(jí)電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為非隔離型同步降壓調(diào)節(jié)器、非隔離型非同步降壓調(diào)節(jié)器、非隔離型升降壓調(diào)節(jié)器、非隔離型升壓調(diào)節(jié)器或隔離型升降壓調(diào)節(jié)器。
全文摘要
依據(jù)本發(fā)明的一種低靜態(tài)電流的開關(guān)型調(diào)節(jié)器，通過計(jì)時(shí)電路控制功率級(jí)電路中的開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，并利用電流過零檢測(cè)電路和輸出電壓檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)功率級(jí)電路中的開關(guān)管的零電流導(dǎo)通及其對(duì)輸出電壓在一定的范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)。其中的電流過零檢測(cè)電路通過檢測(cè)功率級(jí)電路中開關(guān)結(jié)點(diǎn)電壓以判斷電感電流是否過零，而其他部分的電路結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，因而控制電路需要的元器件較少，易于實(shí)現(xiàn)，且控制邏輯簡(jiǎn)單，在實(shí)現(xiàn)低靜態(tài)電流的同時(shí)，減小了其芯片面積，更適合單芯片的集成并降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)H02M3/158GK102427296SQ20111030482
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者趙晨 申請(qǐng)人:杭州矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)有限公司