CN105846654A - 一种半桥同步整流集成控制器电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半桥同步整流集成控制器电路，包括脉宽控制逻辑处理单元、时钟信号发生电路、输入电压前馈电路、MOSFET驱动电路、同步整流驱动电路、保护逻辑处理单元、7.6V供电电路和5V基准电路，所述时钟信号发生电路、保护逻辑处理单元的输出端均与脉宽控制逻辑处理单元的输入端相连，所述输入电压前馈电路的输出端与时钟信号发生电路的输入端相连，脉宽控制逻辑处理单元的输出端分别与MOSFET驱动电路和同步整流转换电路的输入端相连，所述7.6V供电电路的输出端与保护逻辑处理单元的输入端相连，其输出端与5V基准电路的输入端相连。本发明电路简单、体积小、集成度高，在电路中设有短路保护电路，提高了电路安全性。

Description

一种半桥同步整流集成控制器电路

技术领域

本发明涉及开关电源电路技术领域，具体涉及一种半桥同步整流集成控制器电路。

背景技术

开关电源广泛应用于航天、航空、船舶、兵器、电子、铁路、通信、医疗电子、工业自动化设备等军民用电子系统中。在开关电源开机启动时即输入电源通电时，开关电源的输出电压波形对负载整机系统有很大影响。而开关电源中的驱动控制电路有多种，目前现有技术主要采用多个混合电路相互连接构成，由于电路中元器件较多，在制作工艺方面存在电路结构复杂、布线繁琐等问题，而且制作成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电路简单、体积小、集成度高、制作成本较低半桥同步整流集成控制器电路。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括脉宽控制逻辑处理单元、时钟信号发生电路、输入电压前馈电路、MOSFET驱动电路、同步整流驱动电路、保护逻辑处理单元、7.6V供电电路和5V基准电路，所述时钟信号发生电路、保护逻辑处理单元的输出端均与脉宽控制逻辑处理单元的输入端相连，所述输入电压前馈电路的输出端与时钟信号发生电路的输入端相连，脉宽控制逻辑处理单元的输出端分别与MOSFET驱动电路和同步整流转换电路的输入端相连，所述7.6V供电电路的输出端与保护逻辑处理单元的输入端相连，其输出端与5V基准电路的输入端相连。

还包括输入过欠压检测电路和过温检测电路，所述输入过欠压检测电路和过温检测电路的输出端与保护逻辑处理单元的输入端相连。

还包括软启动电路，所述软启动电路的输出端与脉宽控制逻辑处理单元的输入端相连。

还包括短路保护电路和短路取样电路，所述短路保护电路的输入端与短路取样电路的输出端相连，其输出端与脉宽控制逻辑处理单元的输入端相连。

还包括输出电压反馈电路，所述输出电压反馈电路的输出端与脉宽控制逻辑处理单元的输入端相连。

短路保护电路包括场效应管P1、P2、P3、P4、P5、N1、N2、N3、N4，放大器U1、U2，第一触发器，第二触发器，第三触发器，或门OR1、OR2，非门INV1，所述场效应管P1、P2、P3和P5的漏极分别与电源相连，其栅极相互连接，场效应管P1的源极与短路取样电路相连，场效应管P2的源极与场效应管N1的漏极相连，场效应管P3的源极与场效应管P4的漏极相连，场效应管P5的源极经电阻R1接地，所述场效应管P4的源极与场效应管N3的漏极相连，场效应管P4的栅极与场效应管N3的栅极相连，场效应管N3的源极与场效应管N2的漏极相连，场效应管N2的栅极与场效应管N1的栅极相连，所述场效应管N4的漏极与放大器U2的正向输入端相连，其源极分别与或门OR1的输入端、第二触发器的S端及非门INV1的输出端相连，场效应管N1、N2、N4的源极接地，所述或门OR1的输出端与第一触发器的输入端S相连，第一触发器的输出端与第二触发器的D端相连，第二出发器的Q端与放大器U2的正向输入端相连，所述放大器U1的正向输入端与场效应管P5的源极相连，其反向输入端与放大器U2的正向输入端相连，所述放大器U2的输出端与或门OR2的一输入端相连，或门OR2的另一输入端与短路取样电路输出端相连，其输出端与第三触发器的输入端相连。

所述过温检测电路包括场效应管P6、P7、P8、P9、P10、P11、P12、N5、N6、N7、N8、N9、N10、N11、N12，三极管Q1和电阻R2，所述场效应管P6、P7、P8、P9、P10、P11、P12的漏极与电源相连，其栅极相互连接，场效应管P6的源极与场效应管N6的漏极相连，场效应管P7的栅极经电阻R2接地，场效应管P8的源极与场效应管N7的漏极相连，场效应管P9的源极与三极管Q1的集电极相连，所述三极管Q1的基极与场效应管P7的源极相连，其发射极接地，场效应管P10的源极与场效应管N8的漏极相连，所述场效应管N7的栅极与场效应管P12的源极相连，且该源极为过温检测电路的输出端，场效应管N7的源与场效应管P7的源极相连，所述场效应管P11的源极与场效应管N9的漏极相连，其栅极与场效应管N8的漏极相连，所述场效应管P12的源极与场效应管N11的漏极相连，其栅极与场效应管P11的源极相连，所述场效应管N9的源极与场效应管N12的漏极相连，其栅极分别与场效应管N10、P11的栅极相连，所述场效应管N11的栅极分别与场效应管P12、N12的栅极相连， 所述场效应管N8、N10、N11的源极均接地，所述场效应管P10和P11之间的节点通过电容C1接地，所述场效应管N8的栅极与三极管Q1的集电极相连，所述场效应管N5、N6的源极接地，其栅极相互连接。

由上述技术方案可知，本发明所述的半桥同步整流集成控制器电路，具有电路结构简单、体积小、集成度高等显著优点，而且电路中还设置短路保护电路，从而使所述的半桥同步整流集成控制器使用时较为安全。由于集成度较高，使该电路制作成本较低。因此，所述的半桥同步整流集成控制器电路在开关电源的驱动控制电路中有着重要的使用价值。

附图说明

图 1是本发明的电路框图；

图 2是本发明中驱动控制电路的内部框图；

图 3是图 1中过温检测电路的内部电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如 图 1所示，本实施例的半桥同步整流集成控制器电路，包括脉宽控制逻辑处理单元9、时钟信号发生电路7、输入电压前馈电路6、MOSFET驱动电路10、同步整流驱动电路11、保护逻辑处理单元4、输入过欠压检测电路3、过温检测电路5、软启动电路8、短路保护电路13、短路取样电路12、输出电压反馈电路14、7.6V供电电路1和5V基准电路2，该时钟信号发生电路7、保护逻辑处理单元4的输出端均与脉宽控制逻辑处理单元9的输入端相连，输入电压前馈电路6的输出端与时钟信号发生电路7的输入端相连，脉宽控制逻辑处理单元9的输出端分别与MOSFET驱动电路10和同步整流驱动电路9的输入端相连，7.6V供电电路1的输出端与保护逻辑处理单元4的输入端相连，其输出端与5V基准电路2的输入端相连。该输入过欠压检测电路3和过温检测电路5的输出端与保护逻辑处理单元4的输入端相连。该软启动电路8的输出端与脉宽控制逻辑处理单元9的输入端相连，短路保护电路13的输入端与短路取样电路12的输出端相连，其输出端与脉宽控制逻辑处理单元9的输入端相连，输出电压反馈电路14的输出端与脉宽控制逻辑处理单元9的输入端相连。

输入供电电压进入电路，经由7.6V供电电路1转换为内部7.6V供电供给其余各单元使用，并且供给5V基准电路2稳定的5V基准电压；输入电压过欠压检测电路3通过外接电阻分压的方式检测输入电压，生成过、欠压检测信号进入保护逻辑处理单元4，温度采集信号则通过过温检测电路5生成过温检测信号进入保护逻辑处理单元4；保护逻辑处理单元4获取保护信号后，控制脉宽控制逻辑处理单元9，关闭脉宽输出。输入电压经由输入电压前馈电路6经由时钟信号发生电路7生成规定频率的三角波，输出电压反馈电路14则生成反馈补偿信号，二者在脉宽控制逻辑处理单元中生成控制次级输出所需要的不同脉宽的矩形波，同时生成反相的同步波形。矩形波进入MOSFET驱动电路10，生成主开关管驱动信号。同步波形进入同步整流驱动电路11，生成同步整流管驱动信号。而在上电初期，软启动电路8通过控制脉宽控制逻辑处理单元9，使其输出脉宽缓慢增长而不受输入电压前馈电路6和输出电压反馈电路14的影响。软启动时间过后，才恢复脉宽控制逻辑处理单元的正常功能。工作中，短路取样电路12采集初级电流信号，通过短路保护电路12与短路保护门阀电位比较，一旦超出短路保护限定门阀值，则控制脉宽控制逻辑处理单元9关闭脉宽输出。

如 图 2所示，该短路保护电路13包括场效应管P1、P2、P3、P4、P5、N1、N2、N3、N4，放大器U1、U2，第一触发器131，第二触发器133，第三触发器132，或门OR1、OR2，非门INV1，该场效应管P1、P2、P3和P5的漏极分别与电源相连，其栅极相互连接，场效应管P1的源极与短路取样电路12相连，场效应管P2的源极与场效应管N1的漏极相连，场效应管P3的源极与场效应管P4的漏极相连，场效应管P5的源极经电阻R1接地，场效应管P4的源极与场效应管N3的漏极相连，场效应管P4的栅极与场效应管N3的栅极相连，场效应管N3的源极与场效应管N2的漏极相连，场效应管N2的栅极与场效应管N1的栅极相连，场效应管N4的漏极与放大器U2的正向输入端相连，其源极分别与或门OR1的输入端、第二触发器133的S端及非门INV1的输出端相连，场效应管N1、N2、N4的源极接地，或门OR1的输出端与第一触发器131的输入端S相连，第一触发器131的输出端与第二触发器133的D端相连，第二出发器133的Q端与放大器U2的正向输入端相连，放大器U1的正向输入端与场效应管P5的源极相连，其反向输入端与放大器U2的正向输入端相连，所述放大器U2的输出端与或门OR2的一输入端相连，或门OR2的另一输入端与短路取样电路12的输出端相连，其输出端与第三触发器132的输入端相连。该短路保护电路13检测短路取样信号，信号经过触发器进行迟滞处理，经过次级放大后与设置的门阀值进行比较，一旦超过门阀值，则输出保护信号关闭脉宽控制。

如 图 3所示，该过温检测电路5包括场效应管P6、P7、P8、P9、P10、P11、P12、N5、N6、N7、N8、N9、N10、N11、N12，三极管Q1和电阻R2，场效应管P6、P7、P8、P9、P10、P11、P12的漏极与电源相连，其栅极相互连接，场效应管P6的源极与场效应管N6的漏极相连，场效应管P7的栅极经电阻R2接地，场效应管P8的源极与场效应管N7的漏极相连，场效应管P9的源极与三极管Q1的集电极相连，三极管Q1的基极与场效应管P7的源极相连，其发射极接地，场效应管P10的源极与场效应管N8的漏极相连，场效应管N7的栅极与场效应管P12的源极相连，且该源极为过温检测电路5的输出端，场效应管N7的源与场效应管P7的源极相连，场效应管P11的源极与场效应管N9的漏极相连，其栅极与场效应管N8的漏极相连，场效应管P12的源极与场效应管N11的漏极相连，其栅极与场效应管P11的源极相连，场效应管N9的源极与场效应管N12的漏极相连，其栅极分别与场效应管N10、P11的栅极相连，场效应管N11的栅极分别与场效应管P12、N12的栅极相连， 场效应管N8、N10、N11的源极均接地，场效应管P10和P11之间的节点通过电容C1接地，场效应管N8的栅极与三极管Q1的集电极相连，场效应管N5、N6的源极接地，其栅极相互连接。该过温检测电路5产生的过温保护信号，通过多级放大比较，生成拉电流，降低内部基准信号，使电路停止工作。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种半桥同步整流集成控制器电路，其特征在于：包括脉宽控制逻辑处理单元、时钟信号发生电路、输入电压前馈电路、MOSFET驱动电路、同步整流驱动电路、保护逻辑处理单元、7.6V供电电路和5V基准电路，所述时钟信号发生电路、保护逻辑处理单元的输出端均与脉宽控制逻辑处理单元的输入端相连，所述输入电压前馈电路的输出端与时钟信号发生电路的输入端相连，脉宽控制逻辑处理单元的输出端分别与MOSFET驱动电路和同步整流转换电路的输入端相连，所述7.6V供电电路的输出端与保护逻辑处理单元的输入端相连，其输出端与5V基准电路的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的半桥同步整流集成控制器电路，其特征在于：还包括输入过欠压检测电路和过温检测电路，所述输入过欠压检测电路和过温检测电路的输出端与保护逻辑处理单元的输入端相连。

3.根据权利要求1所述的半桥同步整流集成控制器电路，其特征在于：还包括软启动电路，所述软启动电路的输出端与脉宽控制逻辑处理单元的输入端相连。

4.根据权利要求1所述的半桥同步整流集成控制器电路，其特征在于：还包括短路保护电路和短路取样电路，所述短路保护电路的输入端与短路取样电路的输出端相连，其输出端与脉宽控制逻辑处理单元的输入端相连。

5.根据权利要求1所述的半桥同步整流集成控制器电路，其特征在于：还包括输出电压反馈电路，所述输出电压反馈电路的输出端与脉宽控制逻辑处理单元的输入端相连。

6.根据权利要求4所述的半桥同步整流集成控制器电路，其特征在于：短路保护电路包括场效应管P1、P2、P3、P4、P5、N1、N2、N3、N4，放大器U1、U2，第一触发器，第二触发器，第三触发器，或门OR1、OR2，非门INV1，所述场效应管P1、P2、P3和P5的漏极分别与电源相连，其栅极相互连接，场效应管P1的源极与短路取样电路相连，场效应管P2的源极与场效应管N1的漏极相连，场效应管P3的源极与场效应管P4的漏极相连，场效应管P5的源极经电阻R1接地，所述场效应管P4的源极与场效应管N3的漏极相连，场效应管P4的栅极与场效应管N3的栅极相连，场效应管N3的源极与场效应管N2的漏极相连，场效应管N2的栅极与场效应管N1的栅极相连，所述场效应管N4的漏极与放大器U2的正向输入端相连，其源极分别与或门OR1的输入端、第二触发器的S端及非门INV1的输出端相连，场效应管N1、N2、N4的源极接地，所述或门OR1的输出端与第一触发器的输入端S相连，第一触发器的输出端与第二触发器的D端相连，第二出发器的Q端与放大器U2的正向输入端相连，所述放大器U1的正向输入端与场效应管P5的源极相连，其反向输入端与放大器U2的正向输入端相连，所述放大器U2的输出端与或门OR2的一输入端相连，或门OR2的另一输入端与短路取样电路输出端相连，其输出端与第三触发器的输入端相连。

7.根据权利要求2所述的半桥同步整流集成控制器电路，其特征在于：所述过温检测电路包括场效应管P6、P7、P8、P9、P10、P11、P12、N5、N6、N7、N8、N9、N10、N11、N12，三极管Q1和电阻R2，所述场效应管P6、P7、P8、P9、P10、P11、P12的漏极与电源相连，其栅极相互连接，场效应管P6的源极与场效应管N6的漏极相连，场效应管P7的栅极经电阻R2接地，场效应管P8的源极与场效应管N7的漏极相连，场效应管P9的源极与三极管Q1的集电极相连，所述三极管Q1的基极与场效应管P7的源极相连，其发射极接地，场效应管P10的源极与场效应管N8的漏极相连，所述场效应管N7的栅极与场效应管P12的源极相连，且该源极为过温检测电路的输出端，场效应管N7的源与场效应管P7的源极相连，所述场效应管P11的源极与场效应管N9的漏极相连，其栅极与场效应管N8的漏极相连，所述场效应管P12的源极与场效应管N11的漏极相连，其栅极与场效应管P11的源极相连，所述场效应管N9的源极与场效应管N12的漏极相连，其栅极分别与场效应管N10、P11的栅极相连，所述场效应管N11的栅极分别与场效应管P12、N12的栅极相连， 所述场效应管N8、N10、N11的源极均接地，所述场效应管P10和P11之间的节点通过电容C1接地，所述场效应管N8的栅极与三极管Q1的集电极相连，所述场效应管N5、N6的源极接地，其栅极相互连接。