CN101064477A - 一种混合集成电路及基于其的同步整流驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种根据电路中电流变化输出控制信号的混合集成电路及利用该集成电路的同步整流驱动电路。一种混合集成电路，至少包括：用于对电路中电流进行检测的磁场检测元件，以及用于将所述磁场检测元件的输出与设定值进行比较并相应输出电压信号的比较器。本发明中，磁场检测元件非常容易与比较器以及开关管集成，形成新型的集成电路，可以大大减小体积。通过检测电路中电流变化，与可自由设置的设定值做比较以输出希望的信号，可以应用到很多场合。将模/数转换器或数/模转换器也集成到电路中，就成为带有数字接口的混合集成电路，使用非常方便。本发明一种同步整流驱动电路具有缩小电路体积、降低电路成本、保证电路稳定运行的优点。
Description
[技术领域]
本发明涉及电力电子技术，特别涉及一种根据电路中电流变化输出控制信号的混合集成电路及利用该集成电路的同步整流驱动电路。
[背景技术]
高功率密度、大电流输出是模块电源的发展趋势。采用同步整流可以显著地提高效率。图1是现有一种比较有代表性的同步整流控制技术方案，专利号99126693.5，包括第一变压器T1、第二变压器T2、开关管Q1到Q4等元器件。该方案通过第一变压器T1的辅助绕组，经二极管D1，电阻R2开通同步整流管Q3；关断Q3则采用原边的PWM信号，经过电容C1，变压器T2，电容C2，电阻R3，二极管D2，开关管Q4组成的隔离控制电路完成。该电路能实现Q3的同步整流控制，但电路复杂，而且需要原副边实现隔离，导致T2的体积较大。同时，由于C1和T2等效电感产生的谐振，在关机的过程会产生不稳定的脉冲，影响模块的关机特性。
[发明内容]
本发明的一个目的在于提供一种可通过检测电路中电流变化输出控制信号的混合集成电路。本发明的另一个目的在于提供一种基于上述集成电路的、电路简单可靠的同步整流驱动电路，可以克服现有技术的上述缺陷。
本发明解决其第一个技术问题的技术方案是：一种混合集成电路，至少包括：用于对电路中电流进行检测的磁场检测元件，以及用于将所述磁场检测元件的输出与设定值进行比较并相应输出电压信号的比较器。
作为本发明的一个改进，本发明进一步包括：用于输出所述磁场检测元件的输出信号和混合集成电路输出信号的输出接口，以及用于为所述比较器提供设定值的输入接口。
在具体实施过程中，还可以包括信号放大器，串联连接在所述磁场检测元件与比较器之间，用于对磁场检测元件的输出进行放大后输出到比较器。还可以包括驱动电路，其根据所述比较器输出的电压信号输出相应驱动信号。其中，所述驱动电路可以包括NPN开关管和PNP开关管，所述NPN开关管的基极与PNP开关管的基极相连后与所述比较器的输出端相连，其集电极与电源相连，其发射极与所述PNP开关管的集电极相连后作为驱动电路的输出端；PNP开关管的发射极接地。
作为本发明的一个改进，上述驱动电路中还包括功率开关管，其基极与所述PNP开关管的集电极相连，其集电极作为混合集成电路的输出端，其发射极接地；所述磁场检测元件对功率开关管发射极的电流进行检测。
作为本发明的另一种实施方式，所述驱动电路包括PNP开关管，其基极与所述比较器的输出端相连，其发射极接地，其集电极作为混合集成电路的输出端。
作为本发明的一个改进，本发明电路还包括数/模转换器和模/数转换器，所述模/数转换器用于对所述磁场检测元件的输出进行转换后通过所述输出接口输出，所述数/模转换器用于对输入混合集成电路的设定值进行转换后输入到所述比较器。
本发明解决其第二个技术问题的技术方案是：一种基于上述混合集成电路的同步整流驱动电路，其中，同步整流驱动电路包括变压器、第一整流开关管和第二整流开关管，所述第二整流开关管的发射极和集电极分别与第一整流开关管的发射极和变压器副边绕组的一端相连，第一整流开关管的集电极和基极分别与变压器副边绕组的两端相连；特点是本发明同步整理驱动电路进一步包括：用于对所述第二整流开关管发射极电流进行检测的磁场检测元件，以及比较器；所述比较器将所述磁场检测元件的输出与设定值进行比较并相应输出控制信号到所述第二整流开关管基极。
作为本发明同步整理驱动电路的一个改进，还包括串联连接在所述比较器与第二整流开关管之间的驱动电路，所述驱动电路包括NPN开关管和PNP开关管，所述NPN开关管的基极与PNP开关管的基极相连后与所述比较器的输出端相连，其集电极与电源相连，其发射极与所述PNP开关管的集电极相连后与第二整流开关管的基极相连；PNP开关管的发射极接地。
本发明中，磁场检测元件非常容易与比较器以及开关管集成，形成新型的集成电路，可以大大减小体积。通过检测电路中电流变化，与可自由设置的设定值做比较以输出希望的信号，可以应用到很多场合。将模/数转换器或数/模转换器也集成到电路中，就成为带有数字接口的混合集成电路，使用非常方便。本发明一种同步整流驱动电路通过检测磁场的方式间接检测第二整流开关管上流经的电流大小和方向，从而控制第二整流开关管的开通和关断，实现同步整流，具有缩小电路体积、降低电路成本、保证电路稳定运行的优点。
[附图说明]
图1是现有同步整流驱动电路的电路结构原理图。
图2是本发明一种混合集成电路的电路结构原理图。
图3是本发明混合集成电路实施例二的电路结构原理图。
图4是本发明混合集成电路实施例三的电路结构原理图。
图5是本发明应用在反激同步整流电路中的电路结构原理图。
图6是本发明应用在正激同步整流驱动电路的电路结构原理图。
[具体实施方式]
下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步阐述。
实施例一：
如图2所示，本发明一种混合集成电路，包括磁场检测元件1和比较器2。磁场检测元件1对电路中特定支路的电流进行检测，并输出与电流基本成线性关系的电压信号到比较器2。比较器2将上述电压信号与一设定值做比较后输出期望得到的相应的电压信号。上述元器件的电源为直流电源VCC。在具体实施中，比较器2的低电压输入端可以根据需要接负电压源。
由于磁场检测元件1非常容易与其后端的控制电路以及开关管集成，形成新型的混合集成电路，可以大大减小体积，应用到很多场合。
实施例二：
如图3所示，本实施例与实施例一相比在于混合集成电路中根据需要增加了信号放大器4和驱动电路3，同时增加了信号接口。信号放大器4串联连接在磁场检测元件1与比较器2之间，用于对磁场检测元件1的输出进行放大，其输出端与比较器2的一个输入端相连，同时还与混合集成电路的信号输出接口(signal out)相连，用于在必要时输出经过放大后的磁场检测元件的输出信号，比如用于显示等等。比较器2的另一个输入端与混合集成电路的设定输入接口(set in)相连，用户可以根据需要通过设定输入接口(set in)为比较器2提供不同的设定值。驱动电路3串联连接在比较器2与输出接口(out)之间，可以采用同相驱动或者反相驱动电路，其根据比较器2输出的高、低电平信号输出相应驱动信号。由于一般比较器2输出的驱动电流比较小，需要增加驱动电路3以输出合适的驱动信号。
其中，信号放大器4、驱动电路3和信号接口可以根据需要选择是否要使用。
图5是本发明应用在反激同步整流电路中的电路。其中，混合集成电路包括磁场检测元件1、比较器2和驱动电路3，磁场检测元件1对整流开关管Q2集电极的电流进行检测，比较器2采用滞环比较器。驱动电路3包括NPN开关管和PNP开关管，NPN开关管的基极与PNP开关管的基极相连后与比较器2的输出端相连，其集电极与电源VCC相连，其发射极与PNP开关管的集电极相连后作为驱动电路3的输出端与整流开关管Q2的基极相连；PNP开关管的发射极接地。当流经整流开关管Q2集电极的电流增加，磁场检测元件1的输出V逐渐变大，当V大于高压设定值时，比较器2输出低电平，经驱动电路3使Q2开通；当流经整流开关管Q2集电极的电流减少，V逐渐变小，当V小于低压设定值时，比较器2输出高电平，经驱动电路使Q2关断。该过程周期性重复，实现反激同步整流。
实施例三：
如图4所示，本实施例与实施例二的主要区别在于混合集成电路中根据需要增加了模/数转换器(ADC)和数/模转换器(DAC)，相应的，将信号输出接口(signalout)和设定输入接口(set in)用相应数据接口取代，所述数据接口可以与输入/输出数据总线相连。其中，ADC用于对磁场检测元件1的输出进行转换后通过对应输出接口输出，DAC用于对输入混合集成电路的设定值进行转换后输入到比较器2。
在一种实施方式中，驱动电路3包括NPN开关管、PNP开关管和功率开关管Q5。磁场检测元件1对功率开关管Q5发射极的电流进行检测。NPN开关管的基极与PNP开关管的基极相连后与比较器2的输出端相连，其集电极与电源VCC相连，其发射极与PNP开关管的集电极相连后与整流开关管Q5的基极相连。PNP开关管的发射极接地。功率开关管Q5的集电极作为混合集成电路的输出端，其发射极接地。其中，功率开关管也采用MOS型开关管。当Q5的S极到D极的电流增加，磁场检测元件1的输出V逐渐变大，当V大于高压设定值时，比较器2输出低电平，经驱动电路使Q5开通；当Q5的S极到D极的电流减少，V逐渐变小，当V小于低压设定值时，比较器2输出高电平，经驱动电路使Q5关断。
实施例四：
本实施例提供了本发明应用在正激同步整流驱动电路的电路结构，如图6所示，主要包括变压器T1、第一整流开关管Q2和第二整流开关管Q3。第二整流开关管Q3的发射极和集电极分别与第一整流开关管Q2的发射极和变压器T1副边绕组的同名端相连，第一整流开关管Q2的基极和集电极分别与变压器T1副边绕组的同名端和异名端相连。混合集成电路包括磁场检测元件1、比较器2和驱动电路3，磁场检测元件1对第二整流开关管Q3集电极的电流进行检测，比较器2采用滞环比较器。驱动电路3包括NPN开关管和PNP开关管，NPN开关管的基极与PNP开关管的基极相连后与比较器2的输出端相连，其集电极与电源VCC相连，其发射极与PNP开关管的集电极相连后作为驱动电路3的输出端与第二整流开关管Q3的基极相连；PNP开关管的发射极接地。当第二整流开关管Q3开始续流时，从其S极到D极的电流增加，磁场检测元件1的输出V逐渐变大，当V大于设定值V1时，比较器2输出低电平，经驱动电路3使第二整流开关管Q3开通；当Q3结束续流时，从其S极到D极的电流减少，V逐渐变小，当V小于设定值V2时，比较器2输出高电平，经驱动电路使Q3关断。该过程周期性重复，实现同步整流。
当然，也可以通过检测第一整流开关管Q2的电流来实现同步整流，原理与上述电路相似，故不在此进行详述。
Claims (10)
1、一种混合集成电路，其特征在于，至少包括：用于对电路中电流进行检测的磁场检测元件，以及用于将所述磁场检测元件的输出与设定值进行比较并相应输出电压信号的比较器。
2、根据权利要求1所述的混合集成电路，其特征在于，进一步包括：用于输出所述磁场检测元件的输出信号和混合集成电路输出信号的输出接口，以及用于为所述比较器提供设定值的输入接口。
3、根据权利要求1所述的混合集成电路，其特征在于：还包括信号放大器，串联连接在所述磁场检测元件与比较器之间，用于对磁场检测元件的输出进行放大后输出到比较器。
4、根据权利要求1或2或3所述的混合集成电路，其特征在于：还包括驱动电路，其根据所述比较器输出的电压信号输出相应驱动信号。
5、根据权利要求4所述的混合集成电路，其特征在于：所述驱动电路包括NPN开关管和PNP开关管，所述NPN开关管的基极与PNP开关管的基极相连后与所述比较器的输出端相连，其集电极与电源相连，其发射极与所述PNP开关管的集电极相连后作为驱动电路的输出端；PNP开关管的发射极接地。
6、根据权利要求5所述的混合集成电路，其特征在于：还包括功率开关管，其基极与所述PNP开关管的集电极相连，其集电极作为混合集成电路的输出端，其发射极接地；所述磁场检测元件对功率开关管发射极的电流进行检测。
7、根据权利要求4所述的混合集成电路，其特征在于：所述驱动电路包括PNP开关管，其基极与所述比较器的输出端相连，其发射极接地，其集电极作为混合集成电路的输出端。
8、根据权利要求2所述的混合集成电路，其特征在于：还包括数/模转换器和模/数转换器，所述模/数转换器用于对所述磁场检测元件的输出进行转换后通过所述输出接口输出，所述数/模转换器用于对输入混合集成电路的设定值进行转换后输入到所述比较器。
9、一种基于权利要求1所述混合集成电路的同步整流驱动电路，其中，同步整流驱动电路包括变压器、第一整流开关管和第二整流开关管，所述第二整流开关管的发射极和集电极分别与第一整流开关管的发射极和变压器副边绕组的一端相连，第一整流开关管的集电极和基极分别与变压器副边绕组的两端相连；其特征在于，进一步包括：
用于对所述第二整流开关管发射极电流进行检测的磁场检测元件，以及比较器；所述比较器将所述磁场检测元件的输出与设定值进行比较并相应输出控制信号到所述第二整流开关管基极。
10、根据权利要求9所述的同步整流驱动电路，其特征在于：还包括串联连接在所述比较器与第二整流开关管之间的驱动电路，所述驱动电路包括NPN开关管和PNP开关管，所述NPN开关管的基极与PNP开关管的基极相连后与所述比较器的输出端相连，其集电极与电源相连，其发射极与所述PNP开关管的集电极相连后与第二整流开关管的基极相连；PNP开关管的发射极接地。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20071031 |