CN101762737A - 一种零伏电压检测电路及其检测方法 - Google Patents

Abstract

一种零伏电压检测电路，其特征在于它是由零伏比较单元、Non-overlap信号生成单元和输出开关控制信号生成单元构成；其优越性：①通过Non-overlap信号生成电路将控制信号错开，避免功率管同时导通造成的电流损失；②通过对功率管输出电压的检测，在电感储存电能降为0时将电感短接，来防止电感引起的振荡；③通过巧妙插入延时单元，消除电感开关的误动作；④电路构成简单，操作方便，实用性强。

Description

一种零伏电压检测电路及其检测方法

(一)技术领域：

本发明涉及一种电压检测电路及其检测方法，尤其是一种零伏电压检测电路及其检测方法。

(二)背景技术：

在脉冲宽度调制系统中，通过增加零伏电压检测电路来消除功率管输出的振荡，从而提高转换效率及降低输出电压噪声。一般的零伏电压检测电路是通过将功率管输出电压与零伏进行比较，获得的信号对电感开关进行控制，以消除电感电流降为0时输出电压倒流产生的振荡。由于N型与P型功率管的控制延时，这种方式会出现误动作毛刺，增加了输出电压的噪声，为了消除这种毛刺，需要对这种电路进行改进。

(三)发明内容：

本发明的目的在于设计一种零伏电压检测电路及其检测方法，它可以克服现有技术的不足，消除普通零伏电压检测电路的误动作毛刺，从而降低脉冲宽度调制系统输出电压的噪声，提高转换效率及降低输出电压噪声。

本发明的技术方案：一种零伏电压检测电路，包括时钟输入信号DRV端子、零伏电压GND端子、检测电压输入信号LX端子、输出驱动信号DRVP端子、输出驱动信号DRVN端子、输出开关控制信号LXSW端子，其特征在于它是由零伏比较单元、Non-overlap信号生成单元和输出开关控制信号生成单元构成；其中，所说的零伏比较单元的正向输入端连接零伏电压GND端子，其负向输入端连接检测电压输入信号LX端子，其输出端与Non-overlap信号生成单元的输入端连接；所说的Non-overlap信号生成单元的输入端连接时钟输入信号DRV端子，输出端连接输出驱动信号DRVP端子、输出驱动信号DRVN端子和输出开关控制信号生成单元的输入端；所说的输出开关控制信号生成单元的输出端连接输出开关控制信号LXSW端子。

上述所说的零伏比较单元由比较器COMP构成，其正向输入端与零伏电压GND连接，负向输入端与电压输入LX连接，输出端连接与门AND2的输入端。

上述所说的Non-overlap信号生成单元由反相器INV1、反相器INV2、与非门NAND1、与门AND1、缓冲驱动器BUF1、缓冲驱动器BUF2、延迟单元Delay1和延迟单元Delay2构成；其中，所说的反相器INV1的输入端与时钟输入信号DRV端子连接，输出端连接与非门NAND1的一个输入端；所说的反相器INV2的输入端与延时单元Delay2的输出端连接，输出端连接与非门NAND1的另一个输入端；所说的与非门NAND1的输出端与缓冲驱动器BUF1连接；所说的与门AND1的三个输入端分别与时钟输入信号DRV端子、比较器COMP的输出端及延时单元Delay1的输出端连接，其输出端与缓冲驱动器BUF2连接；所说的缓冲驱动器BUF1的输出端DRVP端子与延迟单元Delay1的输入端连接；所说的缓冲驱动器BUF2的输出端DRVN端子与延迟单元Delay2的输入端连接。

上述所说的输出开关控制信号生成单元由延迟单元Delay3、反相器INV3及与门AND2构成；其中，延迟单元Delay3的输入端与延迟单元Delay1的输出端连接，输出端连接与门AND2的1个输入端；所说的反相器INV3的输入端与缓冲驱动器BUF2的输出端DRVN端子以及延迟单元Delay2的输入端连接，其输出端连接与门AND2的第2个输入端；所说的与门AND2第3个输入端分别与时钟输入信号DRV端子连接，其输出端连接输出开关控制信号LXSW端子。

一种零伏电压检测电路的检测方法，其特征在于它是由以下步骤构成：

①时钟信号输入端子DRV采集时钟信号DRV，在DRV为高电平时，与非门NAND1的输出被置为高电平，经缓冲驱动器BUF1后输出给DRVP端子；DRVP信号经延时单元Delay1延时后将AND1的输出置为高电平，然后经缓冲驱动器BUF2后输出给DRVN端子；DRVN信号经延时单元Delay2延时及反相器INV2反相后，将低电平信号传给与非门NAND1，使与非门NAND1保持高电平输出。

在DRV变为低电平时，与门AND1的输出先被置为低电平，然后经缓冲驱动器BUF2后输出给DRVN端子；DRVN信号经延迟单元Delay2及反相器INV2后，将与非门NAND1的输出置为低电平，然后经缓冲驱动器BUF1后输出给DRVP。

这样，每次信号翻转都会通过延迟单元，从而得到了相互不交叠的信号DRVP与DRVN；

②检测电压端子LX采集检测电压输入信号，通过比较器COMP与零伏电压GND进行比较，在检测电压LX高于零伏电压GND时，输出低电平，强制与门AND1置低，然后经缓冲驱动器BUF2输出给DRVN；

③在时钟信号DRV与输出驱动信号DRVP为高电平，输出驱动信号DRVN为低电平时，三个信号共同作用，将LXSW置为高电平；

④由于输出驱动信号DRVP与DRVN的翻转沿被步骤①强制错开，导致开关控制信号LXSW产生了会造成误动作的短脉冲。将输出驱动信号DRVP经过两个延时再提供给与门AND2，消除了这个短脉冲。

本发明的优越性：①通过Non-overlap信号生成电路将控制信号错开，避免功率管同时导通造成的电流损失；②通过对功率管输出电压的检测，在电感储存电能降为0时将电感短接，来防止电感引起的振荡；③通过巧妙插入延时单元，消除电感开关的误动作；④电路构成简单，操作方便，实用性强，可以应用于脉冲宽度调制电路中。

(四)附图说明：

图1为本发明现有技术的普通零伏电压检测电路图(其中，图1-a为普通零伏电压检测电路结构图；图1-b为普通零伏电压检测电路应用于脉冲宽度调制电路时的结果曲线)。

图2为本发明所涉一种零伏电压检测电路的电路图(其中，图2-a为零伏电压检测电路的电路结构图；图2-b为本发明电路应用于脉冲宽度调制电路时的结果曲线)。

(五)具体实施方式

实施例：一种零伏电压检测电路(见图2-a)，包括时钟输入信号DRV端子、零伏电压GND端子、检测电压输入信号LX端子、输出驱动信号DRVP端子、输出驱动信号DRVN端子、输出开关控制信号LXSW端子，其特征在于它是由零伏比较单元、Non-overlap信号生成单元和输出开关控制信号生成单元构成；其中，所说的零伏比较单元的正向输入端连接零伏电压GND端子，其负向输入端连接检测电压输入信号LX端子，其输出端与Non-overlap信号生成单元的输入端连接；所说的Non-overlap信号生成单元的输入端连接时钟输入信号DRV端子，输出端连接输出驱动信号DRVP端子、输出驱动信号DRVN端子和输出开关控制信号生成单元的输入端；所说的输出开关控制信号生成单元的输出端连接输出开关控制信号LXSW端子。

上述所说的零伏比较单元(见图2-a)由比较器COMP构成，其正向输入端与零伏电压GND连接，负向输入端与电压输入LX连接，输出端连接与门AND2的输入端。

上述所说的Non-overlap信号生成单元(见图2-a)由反相器INV1、反相器INV2、与非门NAND1、与门AND1、缓冲驱动器BUF1、缓冲驱动器BUF2、延迟单元Delay1和延迟单元Delay2构成；其中，所说的反相器INV1的输入端与时钟输入信号DRV端子连接，输出端连接与非门NAND1的一个输入端；所说的反相器INV2的输入端与延时单元Delay2的输出端连接，输出端连接与非门NAND1的另一个输入端；所说的与非门NAND1的输出端与缓冲驱动器BUF1连接；所说的与门AND1的三个输入端分别与时钟输入信号DRV端子、比较器COMP的输出端及延时单元Delay1的输出端连接，其输出端与缓冲驱动器BUF2连接；所说的缓冲驱动器BUF1的输出端DRVP端子与延迟单元Delay1的输入端连接；所说的缓冲驱动器BUF2的输出端DRVN端子与延迟单元Delay2的输入端连接。

上述所说的输出开关控制信号生成单元(见图2-a)由延迟单元Delay3、反相器INV3及与门AND2构成；其中，延迟单元Delay3的输入端与延迟单元Delay1的输出端连接，输出端连接与门AND2的1个输入端；所说的反相器INV3的输入端与缓冲驱动器BUF2的输出端DRVN端子以及延迟单元Delay2的输入端连接，其输出端连接与门AND2的第2个输入端；所说的与门AND2第3个输入端分别与时钟输入信号DRV端子连接，其输出端连接输出开关控制信号LXSW端子。

图1-b中可以看出，每次LX在零伏上下变化时，零伏电压检测信号总会引起LXSW翻转，究其原因，是DRV的变化直接引起LXSW翻转，而DRVN相应的翻转在经过Non-overlap延时及零伏检测信号产生后才发生。

在DRVP后插入一定延时，这样DRV的变化引起DRVP变化，然后经过一定延时，再与DRV一起共同作用于LXSW，这样处理以后，上述误动作毛刺就会被过虑掉，如图2-b所示。

一种零伏电压检测电路的检测方法，其特征在于它是由以下步骤构成：

①时钟信号输入端子DRV采集时钟信号DRV，在DRV为高电平时，与非门NAND1的输出被置为高电平，经缓冲驱动器BUF1后输出给DRVP端子；DRVP信号经延时单元Delay1延时后将AND1的输出置为高电平，然后经缓冲驱动器BUF2后输出给DRVN端子；DRVN信号经延时单元Delay2延时及反相器INV2反相后，将低电平信号传给与非门NAND1，使与非门NAND1保持高电平输出。

在DRV变为低电平时，与门AND1的输出先被置为低电平，然后经缓冲驱动器BUF2后输出给DRVN端子；DRVN信号经延迟单元Delay2及反相器INV2后，将与非门NAND1的输出置为低电平，然后经缓冲驱动器BUF1后输出给DRVP。

这样，每次信号翻转都会通过延迟单元，从而得到了相互不交叠的信号DRVP与DRVN；

②检测电压端子LX采集检测电压输入信号，通过比较器COMP与零伏电压GND进行比较，在检测电压LX高于零伏电压GND时，输出低电平，强制与门AND1置低，然后经缓冲驱动器BUF2输出给DRVN；

③在时钟信号DRV与输出驱动信号DRVP为高电平，输出驱动信号DRVN为低电平时，三个信号共同作用，将LXSW置为高电平；

④由于输出驱动信号DRVP与DRVN的翻转沿被步骤①强制错开，导致开关控制信号LXSW产生了会造成误动作的短脉冲。将输出驱动信号DRVP经过两个延时再提供给与门AND2，消除了这个短脉冲。

Claims (5)

1.一种零伏电压检测电路，包括时钟输入信号DRV端子、零伏电压GND端子、检测电压输入信号LX端子、输出驱动信号DRVP端子、输出驱动信号DRVN端子、输出开关控制信号LXSW端子，其特征在于它是由零伏比较单元、Non-overlap信号生成单元和输出开关控制信号生成单元构成；其中，所说的零伏比较单元的正向输入端连接零伏电压GND端子，其负向输入端连接检测电压输入信号LX端子，其输出端与Non-overlap信号生成单元的输入端连接；所说的Non-overlap信号生成单元的输入端连接时钟输入信号DRV端子，输出端连接输出驱动信号DRVP端子、输出驱动信号DRVN端子和输出开关控制信号生成单元的输入端；所说的输出开关控制信号生成单元的输出端连接输出开关控制信号LXSW端子。

2.根据权利要求1中所述一种零伏电压检测电路，其特征在于所说的零伏比较单元由比较器COMP构成，其正向输入端与零伏电压GND连接，负向输入端与电压输入LX连接，输出端连接与门AND2的输入端。

3.根据权利要求1中所述一种零伏电压检测电路，其特征在于所说的Non-overlap信号生成单元由反相器INV1、反相器INV2、与非门NAND1、与门AND1、缓冲驱动器BUF1、缓冲驱动器BUF2、延迟单元Delay1和延迟单元Delay2构成；其中，所说的反相器INV1的输入端与时钟输入信号DRV端子连接，输出端连接与非门NAND1的一个输入端；所说的反相器INV2的输入端与延时单元Delay2的输出端连接，输出端连接与非门NAND1的另一个输入端；所说的与非门NAND1的输出端与缓冲驱动器BUF1连接；所说的与门AND1的三个输入端分别与时钟输入信号DRV端子、比较器COMP的输出端及延时单元Delay1的输出端连接，其输出端与缓冲驱动器BUF2连接；所说的缓冲驱动器BUF1的输出端DRVP端子与延迟单元Delay1的输入端连接；所说的缓冲驱动器BUF2的输出端DRVN端子与延迟单元Delay2的输入端连接。

4.根据权利要求1中所述一种零伏电压检测电路，其特征在于所说的输出开关控制信号生成单元由延迟单元Delay3、反相器INV3及与门AND2构成；其中，延迟单元Delay3的输入端与延迟单元Delay1的输出端连接，输出端连接与门AND2的1个输入端；所说的反相器INV3的输入端与缓冲驱动器BUF2的输出端DRVN端子以及延迟单元Delay2的输入端连接，其输出端连接与门AND2的第2个输入端；所说的与门AND2第3个输入端分别与时钟输入信号DRV端子连接，其输出端连接输出开关控制信号LXSW端子。

5.一种零伏电压检测电路的检测方法，其特征在于它是由以下步骤构成：

①时钟信号输入端子DRV采集时钟信号DRV，在DRV为高电平时，与非门NAND1的输出被置为高电平，经缓冲驱动器BUF1后输出给DRVP端子；DRVP信号经延时单元Delay1延时后将AND1的输出置为高电平，然后经缓冲驱动器BUF2后输出给DRVN端子；DRVN信号经延时单元Delay2延时及反相器INV2反相后，将低电平信号传给与非门NAND1，使与非门NAND1保持高电平输出。

在DRV变为低电平时，与门AND1的输出先被置为低电平，然后经缓冲驱动器BUF2后输出给DRVN端子；DRVN信号经延迟单元Delay2及反相器INV2后，将与非门NAND1的输出置为低电平，然后经缓冲驱动器BUF1后输出给DRVP。

这样，每次信号翻转都会通过延迟单元，从而得到了相互不交叠的信号DRVP与DRVN；

②检测电压端子LX采集检测电压输入信号，通过比较器COMP与零伏电压GND进行比较，在检测电压LX高于零伏电压GND时，输出低电平，强制与门AND1置低，然后经缓冲驱动器BUF2输出给DRVN；

③在时钟信号DRV与输出驱动信号DRVP为高电平，输出驱动信号DRVN为低电平时，三个信号共同作用，将LXSW置为高电平；

④由于输出驱动信号DRVP与DRVN的翻转沿被步骤①强制错开，导致开关控制信号LXSW产生了会造成误动作的短脉冲。将输出驱动信号DRVP经过两个延时再提供给与门AND2，消除了这个短脉冲。

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