CN101938214B - 具有自延时保护功能的内部振荡器模块 - Google Patents

Abstract

具有自延时保护功能的内部振荡器模块中，充电模块(15)的输出端接振荡电容模块(16)的一个输入端以提供充电电流，放电模块(14)的输出端接振荡电容模块(16)的另一个输入端以提供放电电流，振荡电容的一个输出端接第一比较器(1)的一个输入端并控制充电状态开关(K1)，振荡电容的另一个输出端接第二比较器(2)的一个输入端并控制放电状态开关(K2)，第一比较器(1)的另一输入端为第一基准电压(V1)，第二比较器(2)的另一输入端为第二基准电压(V2)，第一比较器(1)的输出端接充电延时启动模块(13)然后控制放电模块(14)，第二比较器(2)的输出端直接控制放电模块(14)。将该模块应用于同步整流开关电源电路中，既不损失电路的高效率，又大大提高了电路的工作可靠性。

Description

具有自延时保护功能的内部振荡器模块

技术领域

本发明是为了提高同步整流绿色开关电源的可靠性而设计的具有自延时保护功能的内部振荡器(VCO)模块，属于开关电源领域。

背景技术

随着电子产品的大量普及，开关电源已经成为集成电路设计的一大主要门类，并向着高效率、低成本、高可靠性三大方向不断发展。由于电源电路是对下级多个系统和电路供电，涉及到整个电子产品的使用安全性，所以电源电路的可靠性设计就相当重要，如今的开关电源设计中都包括了大量的保护模块设计，如过温保护、过压保护、过流保护等等，但电路的异常工作状态千变万化，很多情况是不可预知的，所以保护设计如今只有更全面的，没有最全面的，并且在开关电源的VCO模块处设计保护功能还没有形成标准和统一。本设计就是在普通同步整流开关电源电路的基础上，采用对内部VCO振荡器适当延时开启充电电流的方式，设计出一款在内部VCO部分自带保护功能的模块应用于同步整流开关电源电路中，这样在保证高效率的同时，进一步提高了电路的工作可靠性。

发明内容

技术问题：本发明的目的是设计一个具有自延时保护功能的内部振荡器(VCO)模块应用于同步整流开关电源电路中。

技术方案：本发明的具有自延时保护功能的VCO模块包括：两个基准电平(一个高电平，一个低电平)、两个电压比较器模块、充电模块、放电模块、充电延时启动模块、充(放)电控制开关和振荡电容；

本发明的具有自延时保护功能的内部振荡器模块包括：第一比较器、第一比较器模块、第二比较器、第二比较器模块、充电延时启动模块、放电模块、充电模块和振荡电容模块；充电模块的输出端接振荡电容模块的一个输入端以提供充电电流，放电模块的输出端接振荡电容模块的另一个输入端以提供放电电流，振荡电容的一个输出端接第一比较器的一个输入端并控制充电状态开关，振荡电容的另一个输出端接第二比较器的一个输入端并控制放电状态开关，第一比较器的另一输入端为第一基准电压，第二比较器的另一输入端为第二基准电压，第一比较器的输出端接充电延时启动模块然后控制放电模块，第二比较器的输出端直接控制放电模块。

充电延时启动模块保证在每个振荡周期内，同步整流开关电源电路的输出管至少会在充电延时启动模块所设定的时间内处于关闭状态。

本发明具体方案如(图1)所示。其设计工作原理如下：首先根据电路工作需求的振荡频率设定振荡模块中电容的大小和充电电流的大小(放电电流远大于充电电流，近似忽略放电，故放电电流不决定振荡频率)，充电电流恒定存在，并且设定好第一基准电压和第二基准电压，其中第一基准电压为第一比较器的参考电压，为低电平(相对于振荡输出波形)，以决定何时由放电状态转换为充电状态，第二基准电压为第二比较器的参考电压，为高电平(相对于振荡输出波形)，以决定何时由充电状态转换为放电状态。当放电模块未启动时，充电模块以恒定大小电流对振荡电容充电，当电容上的电位达到基准电压2时，比较器2被触发，放电模块打开，电路进入放电状态，振荡电容以较大电流快速放电，当电容上的电位降到基准电压1时，比较器1被触发，但由于有充电延时启动模块的作用，比较器1被触发后，需延时一段时间才能关闭放电模块，使电路进入充电状态，并且电路按照上述工作状态重复工作，达到振荡状态。

有益效果：由于采用了充电延时启动模块应用于电路中，并且通过合理的配置，保证了在每个振荡周期内，振荡器都会在放电完毕后，即最低电位处维持一小段时间，这样就保证了电路的输出开关管至少会在这段时间内关闭，避免了电路在异常情况上一直处于上下输出管同时开通的状态(此状态下会产生极大电流，烧坏输出管)，大大提高了电路的工作可靠性。

附图说明

图1是本发明中的完成自延时保护功能的VCO模块原理方框图。图中包括：第一比较器1、第一模块11、第二比较器2、第二模块12、充电延时启动模块13、放电模块14、充电模块15、振荡电容模块16。

图2为完成自延时保护功能的VCO模块的电原理图。

具体实施方式

本发明中具有自延时保护功能的内部振荡器(VCO)模块包括：第一比较器1、第一比较器模块11、第二比较器2、第二比较器模块12、充电延时启动模块13、放电模块14、充电模块15和振荡电容模块16；充电模块15的输出端接振荡电容模块16的一个输入端以提供充电电流，放电模块14的输出端接振荡电容模块16的另一个输入端以提供放电电流，振荡电容的一个输出端接第一比较器1的一个输入端并控制充电状态开关K1，振荡电容的另一个输出端接第二比较器2的一个输入端并控制放电状态开关K2，第一比较器1的另一输入端为第一基准电压V1，第二比较器2的另一输入端为第二基准电压V2，第一比较器1的输出端接充电延时启动模块13然后控制放电模块14，第二比较器2的输出端直接控制放电模块14。

这里给出了具体原理方框图(图1)，以及具体实施线路原理图(图2)。如图2所示，其中C1为振荡电容；A1为充电恒流源，提供充电电流；A2为偏置恒流源，为电路提供静态工作点；M1为放电管，提供放电电流；M3与M4组成第一比较器1；M2与M4组成第二比较器2；电阻R1和R2分压形成第一基准电压V1；放大器I1输出低电平(0V)做为第二基准电压V2；放大器I2、I3、I4、I5、I6、I7、I8以及晶体管M12、M13、M14共同组成充电延时启动模块。当电路启动后，充电恒流源A1以恒定电流为振荡电容C1充电，振荡电容C1电位提高，当电位到达第一基准电压V1时，比较器1被触发，并由放大器I1、I2、I7、I8传递，使放电管M1开启，振荡电容C1开始放电，振荡电容C1电位降低，当电位下降到第二基准电压V2(0V)时，第二比较器2被触发，然后经过由放大器I2、I3、I4、I5、I6、I7、I8以及晶体管M12、M13、M14共同组成的充电延时启动模块后，将放电管M1关闭，振荡电容C1又进入到充电状态，并按上述状态循环工作。

此模块专门设计了充电延时启动模块，并且只要适当配置电容C2以及偏置恒流源A2的大小，就能调整到理想的延时时间，由于此模块的存在，保证了电路在每个振荡周期内，振荡器都会在放电完毕后，即最低电位处维持一小段时间，这样也就保证了电路的上输出开关管至少会在这段时间内关闭，避免了电路在异常情况上一直处于上、下输出管同时开通的状态，大大提高了电路的工作可靠性。

Claims (1)

1.一种具有自延时保护功能的内部振荡器模块，其特征在于该模块包括：第一比较器(1)、第一比较器模块(11)、第二比较器(2)、第二比较器模块(12)、充电延时启动模块(13)、放电模块(14)、充电模块(15)和振荡电容模块(16)；充电模块(15)的输出端接振荡电容模块(16)的一个输入端以提供充电电流，放电模块(14)的输出端接振荡电容模块(16)的另一个输入端以提供放电电流，振荡电容的一个输出端接第一比较器(1)的一个输入端并控制充电状态开关(K1)，振荡电容的另一个输出端接第二比较器(2)的一个输入端并控制放电状态开关(K2)，第一比较器(1)的另一输入端为第一基准电压(V1)，第二比较器(2)的另一输入端为第二基准电压(V2)，第一比较器(1)的输出端接充电延时启动模块(13)然后控制放电模块(14)，第二比较器(2)的输出端直接控制放电模块(14)；

充电延时启动模块(13)保证在每个振荡周期内，同步整流开关电源电路的输出管至少会在充电延时启动模块(13)所设定的时间内处于关闭状态。

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