CN112816767B - 一种电感电流过零检测电路和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电感电流过零检测电路,包括输入级模块,输入级模块用于监测SW点的电压,并给SW点的电压附加一个超前阈值,将SW点的电压与功率地电位同时进行采集,并输出至比较级模块;比较级模块,比较级模块用于将输入级模块采集的SW点的电压与功率地电位电压进行比较,输出电感电流过零与否的比较结果至输出级模块;输出级模块,用于将比较级模块输出的信号进行整形后输出。可以防止由于系统延迟、工艺误差导致的系统非连续导通模式下的不期望的电感电流反向。
Description
技术领域
本发明属于模拟集成电路技术领域,具体属于一种电感电流过零检测电路和方法。
背景技术
在电源管理领域中,DC-DC开关电源凭借其高可靠性、低能耗、高效率等优势顺应模块化、智能化的电子产品发展方向得到越来越广泛的应用。其中BUCK型DC-DC电源芯片可以通过控制功率管的开关向负载传输功率,因此具有很高的电源转换效率。
现有技术中的过零检测方式有第一种直接监测电感电流,采用电流镜镜像的方式将流经续流管的电流精确镜像出来,并运用运算放大器处理镜像出来的电流,这种方法对运算放大器的性能有较高的要求,因此电感电流过零检测的精度较低;第二种方法是检测SW点的电压,监测SW点的电压即可以反映电感电流的大小。采用一级运算放大器直接将地电位PGND与SW点的电压进行比较,当SW点电位由负值上升至PGND大小时,过零检测比较器的输出由低变为高,逻辑电路输出控制信号关闭续流管。该方法存在如下问题:在实际应用中,比较器和逻辑电路等都存在延迟,若比较器的翻转阈值恰好在SW节点电压为0的点,则控制信号CTR2经各项延时到达续流管栅端,并将其关闭时,输出电容C已经开始通过续流管到地的通路泻放电荷,造成了额外的功耗,除此之外,由于在生产工艺中存在随机失配的情况,若电路将翻转点设置恰好为0,则在实际生产中,部分芯片的翻转点会大于0,而另一部分则会小于0,为电路带来了不确定的影响。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种电感电流过零检测电路和方法,可以防止由于系统延迟、工艺误差导致的系统非连续导通模式下的不期望的电感电流反向。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种电感电流过零检测电路,包括输入级模块,输入级模块用于监测SW点的电压,并给SW点的电压附加一个超前阈值,将SW点的电压与功率地电位同时进行采集,并输出至比较级模块;
比较级模块,比较级模块用于将输入级模块采集的SW点的电压与功率地电位电压进行比较,输出电感电流过零与否的比较结果至输出级模块;
输出级模块,用于将比较级模块输出的信号进行整形后输出。
优选的,所述输入级模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一NMOS管N1、第二NMOS管N2、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第一NPN管Q1、第二NPN管Q2、第三NPN管Q3、第四NPN管Q4和电流源I1;
所述第一NMOS管N1的栅极、第二NMOS管N2的栅极、第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端和第七电阻R7的一端之间相互连接;所述第七电阻R7的另一端连接电源V1P8;
所述第一电阻R1的另一端和第一NMOS管N1的漏极连接输入级模块的输出端口A,第二电阻R2的另一端和第二NMOS管N2的漏极连接输入级模块的输出端口B;
所述第一NMOS管N1的源极分别连接第一NPN管Q1的发射极、第二NPN管Q2的基极和第四NPN管Q4的集电极;
所述第二NMOS管N2的源极分别连接第一NPN管Q1的基极、第二NPN管Q2的发射极和第三NPN管Q3的集电极;
所述第一NPN管Q1的集电极和第二NPN管Q2的集电极连接电源SVIN;
所述第三NPN管Q3的基极与第三电阻R3的一端连接,第四NPN管Q4的基极和电流源I1的一端与第四电阻R4的一端连接,第三电阻R3的另一端和第四电阻R4的另一端连接偏置电压Vbias;
所述第三NPN管Q3的发射极与第三NMOS管N3的漏极连接,第四NPN管Q4的发射极与第四NMOS管N4的漏极连接;第三NMOS管N3的栅极与第四NMOS管N4的栅极连接控制信号CTR1,第三NMOS管N3的源极与第五电阻R5的一端连接,第四NMOS管N4的源极与第六电阻R6的一端连接;第五电阻R5的另一端与输入级模块的输入端口PGND连接,第六电阻R6的另一端与输入级模块的输入端口SW连接。
进一步的,所述第五电阻R5和第六电阻R6的阻值相等,第三电阻R3和第四电阻R4的阻值相等。
进一步的,所述第一NPN管Q1和第二NPN管Q2的基极和发射极间的电压均小于0.7V。
进一步的,所述电源V1P8是1.8V内部次级电源。
优选的,所述比较级模块包括第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第三PMOS管P3、第四PMOS管P4、第五PMOS管P5、第六PMOS管P6、第五NMOS管N5、第六NMOS管N6、第五NPN管Q5、第六NPN管Q6和电流源I2;
所述第一PMOS管P1的源极、第二PMOS管P2的源极、第三PMOS管P3的源极、第四PMOS管P4的源极均与电源SVIN连接;
所述第一PMOS管P1的漏极、第一PMOS管P1的基极、第二PMOS管P2的基极均与第五NPN管Q5的集电极连接;
所述第三PMOS管P3的栅极、第四PMOS管P4的栅极、第四PMOS管P4的漏极均与第六NPN管Q6的集电极连接;
所述第二PMOS管P2的漏极与第五PMOS管P5的源极连接,第三PMOS管P3的漏极与第六PMOS管P6的源极连接;
所述第五PMOS管P5的栅极和第六PMOS管P6的栅极均与地电位SGND连接;
所述第五PMOS管P5的漏极、第五NMOS管N5的漏极、第五NMOS管N5的基极均与第六NMOS管N6的栅极连接;
所述第六PMOS管P6的漏极、第六NMOS管N6的漏极连接输出级模块的输入端口;
所述第五NMOS管N5的源极和第六NMOS管N6的源极均与地电位SGND连接;
所述第五NPN管Q5的发射极与第六NPN管Q6的发射极与电流源I2的一端连接;第五NPN管N5的基极与输入级模块的输出端口B连接,第六NPN管N6的基极与输入级模块的输出端口A连接。
优选的,所述输出级模块包括第一反相器INV1、第二反相器INV2、第三反相器INV3、第四反相器INV4、第五反相器INV5、第六反相器INV6、第七反相器INV7、第七PMOS管P7、第八PMOS管P8、第七NMOS管N7、第八NMOS管N8、第九NMOS管N9和第十NMOS管N10;
所述第一反相器INV1的高电位、第二反相器INV2的高电位、第三反相器INV3的高电位、第四反相器INV4的高电位、第五反相器INV5的高电位和第六反相器INV6的高电位均连接电源V1P8,第七反相器INV7的高电位连接电源SVIN;
所述第一反相器INV1的输入端与第七NMOS管N7的漏极连接比较级模块的输出端;
所述第一反相器INV1的输出端和第七NMOS管N7的发射极均与第二反相器INV2的输入端连接,第七NMOS管N7的栅极连接电源SVIN;
所述第二反相器INV2的输出端与第三反相器INV3的输入端连接,第三反相器INV3的输出端与第四反相器INV4的输入端连接,第四反相器INV4的输出端与第五反相器INV5的输入端连接,第五反相器INV5的输出端分别连接第六反相器INV6的输入端和第九NMOS管N9的栅极,第六反相器INV6的输出端与第八NMOS管N8的栅极连接;
所述第八NMOS管N8的源极和第九NMOS管N9的源极均与地电位SGND连接;
所述第七PMOS管P7的漏极和第八PMOS管P8的栅极均与第八NMOS管N8的漏极第九NMOS管N9的漏极连接;
所述第七PMOS管P7的栅极、第九NMOS管N9的漏极连接和第七反相器INV7的输入端均与第十NMOS管N10的漏极连接;
所述第十NMOS管N10的栅极与控制信号CTR3连接,第十NMOS管N10的源极与地电位SGND连接;第七反相器INV7的输出端为输出级模块的输出端。
一种电感电流过零检测方法,包括以下过程,对SW点的电压进行检测,并对SW点的电压附加一个超前阈值;将SW点的电压与功率地电位同时采集,将SW点的电压与功率地电位的电压进行比较,将电感电流过零与否的比较结果进行整形后输出。
优选的,所述超前阈值的范围为0.46~0.5。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明提供一种电感电流过零检测电路,通过输入级模块监测SW点的电压,并在过零检测电路中引入了一个超前阈值,比较器通过差分运算放大器将SW点的电压和功率地电位电压进行比较,使原本当SW端电压值由负上升至零时才翻转的比较器实现提前翻转,本发明的电感电流过零检测电路节省版图面积,静态功耗低,电路反应迅速,输出电压波形标准。
进一步的,通过将第一NPN管Q1和第二NPN管Q2的基极和发射极间的电压限制在0.7V以内,加快过零比较器检测SW点电流的响应速度。
进一步的,通过将反相器INV1和倒比管N7并联接入电路,可调节反相器在推挽放大区的静态点,调整反相器的翻转阈值,以此来平衡比较器输出级电流上下拉能力不匹配的问题。
附图说明
图1为本发明的过零检测电路所适用的一种DC-DC开关电源的结构示意图;
图2为本发明的过零检测电路的等效电路图。
图中:11为输入级模块;12为比较级模块;13为输出级模块。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示,为典型的BUCK型DC-DC电源芯片,功率管为P型MOS管,续流管为N型MOS管,功率管与续流管及电感连接的交点为SW点;功率管和续流管导通与关断的控制信号由中控逻辑电路产生,当驱动信号CTR1为低时,功率管导通,电源对电感充电,电感电流正向流通,此时电源通过功率管向输出端VOUT供电;当驱动信号CTR1为高时,功率管关断,电感电势瞬间反向,经过死区时间后控制信号CTR2由低变高,续流管导通,此时由电感元件向负载输送功率;当电源工作在连续导通模式下时,待电感电流降低为零之后,由输出电容C通过续流管到地的通路继续对低释放;但当电源工作在非连续导通模式下时,轻载工作的电源效率会受到续流管导通电阻的限制,因此要避免电感电流降低为零之后的输出电容C通过续流管对输出的供电,需要对电感电流进行监测,当其降低为零时,关断续流管。
本发明提供了一种超前过零检测比较电路,适用于开关电源电路,电路结构如图2所示,超前过零检测比较电路包括:输入级模块11、比较级模块12、输出级模块13。
输入级模块11用于监测SW点的电压并给其附加一个超前阈值,将SW点的电压与功率地电位同时采集,输出至比较级模块;比较级模块12通过差分运算放大器将SW点的电压和功率地电位进行比较,输出可表征电感电流过零与否的比较结果;输出级模块13对信号进行整形后输出。通过本发明可以防止由于系统延迟、工艺误差导致的系统非连续导通模式下的不期望的电感电流反向。
输入级模块11包括:第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一NMOS管N1、第二NMOS管N2、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第一NPN管Q1、第二NPN管Q2、第三NPN管Q3、第四NPN管Q4、电流源I1。
比较级模块12包括:第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第三PMOS管P3、第四PMOS管P4、第五PMOS管P5、第六PMOS管P6、第五NMOS管N5、第六NMOS管N6、第五NPN管Q5、第六NPN管Q6、电流源I2。
输出级模块13包括:第一反相器INV1、第二反相器INV2、第三反相器INV3、第四反相器INV4、第五反相器INV5、第六反相器INV6、第七反相器INV7、第七PMOS管P7、第八PMOS管P8、第七NMOS管N7、第八NMOS管N8、第九NMOS管N9、第十NMOS管N10。
如图2所示,本发明提出一种超前过零检测比较电路,适用于开关电源电路,其主要包括:输入级模块11、比较级模块12、输出级模块13,输入级电路的输入接外部信号输入,输出级电路的输出接到逻辑输出电路。
如图2所示,上述输入级模块11由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一NMOS管N1、第二NMOS管N2、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第一NPN管Q1、第二NPN管Q2、第三NPN管Q3、第四NPN管Q4、电流源I1构成。其中第一NMOS管N1的栅极,与第二NMOS管N2的栅极,与第一电阻R1的一端,与第二电阻R2的一端,与第七电阻R7的一端连接,第七电阻R7的另一端接1.8V内部次级电源,第一电阻R1的另一端连接输入级模块11的输出端口A,与第一NMOS管N1的漏极,第二电阻R2的另一端连接输入级模块11的输出端口B,与第二NMOS管N2的漏极;第一NMOS管N1的源极连接第一NPN管Q1的发射极、与第二NPN管Q2的基极、与第四NPN管Q4的集电极;第二NMOS管N2的源极连接第一NPN管Q1的基极、与第二NPN管Q2的发射极、与第三NPN管Q3的集电极;第一NPN管Q1的集电极、与第二NPN管Q2的集电极连接电源SVIN;第三NPN管Q3的基极与第三电阻R3的一端连接,第四NPN管Q4的基极,电流源I1的一端与第四电阻R4的一端连接,第三电阻R3的另一端,与第四电阻R4的另一端连接偏置电压Vbias;第三NPN管Q3的发射极与第三NMOS管N3的漏极连接,第四NPN管Q4的发射极与第四NMOS管N4的漏极连接,第三NMOS管N3的栅极,与第四NMOS管N4的栅极连接控制信号CTR1,第三NMOS管N3的源极与第五电阻R5的一端连接,第四NMOS管N4的源极与第六电阻R6的一端连接;第五电阻R5的另一端与输入级模块11的输入端口,也是整个过零检测电路的输入端口PGND连接,第六电阻R6的另一端与输入级模块11的输入端口,也是整个过零检测电路的输入端口SW连接。
如图2所示,上述比较级模块12由第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第三PMOS管P3、第四PMOS管P4、第五PMOS管P5、第六PMOS管P6、第五NMOS管N5、第六NMOS管N6、第五NPN管Q5、第六NPN管Q6、电流源I2构成。其中第一PMOS管P1,与第二PMOS管P2,与第三PMOS管P3,与第四PMOS管P4的源极均与电源SVIN连接;第一PMOS管P1的漏极,与第一PMOS管P1的基极,与第二PMOS管P2的基极,与第五NPN管Q5的集电极连接;第三PMOS管P3的栅极,与第四PMOS管P4的栅极,与第四PMOS管P4的漏极,与第六NPN管Q6的集电极连接;第二PMOS管P2的漏极与第五PMOS管P5的源极连接,第三PMOS管P3的漏极与第六PMOS管P6的源极连接,第五PMOS管P5的栅极与第六PMOS管P6的栅极与地电位SGND连接;第五PMOS管P5的漏极与第五NMOS管N5的漏极与第五NMOS管N5的基极与第六NMOS管N6的栅极连接,第六PMOS管P6的漏极与第六NMOS管N6的漏极为比较级模块12的输出端口与输出级模块13的输入端口连接;第五NMOS管N5的源极与第六NMOS管N6的源极与地电位SGND连接。第五NPN管Q5的发射极与第六NPN管Q6的发射极与电流源I2的一端连接;第五NPN管N5的基极与输入级模块11的输出端口B连接,第六NPN管N6的基极与输入级模块11的输出端口A连接。
如图2所示,上述输出级模块13由第一反相器INV1、第二反相器INV2、第三反相器INV3、第四反相器INV4、第五反相器INV5、第六反相器INV6、第七反相器INV7、第七PMOS管P7、第八PMOS管P8、第七NMOS管N7、第八NMOS管N8、第九NMOS管N9、第十NMOS管N10构成。其中第一反相器INV1,与第二反相器INV2,与第三反相器INV3,与第四反相器INV4,与第五反相器INV5,与第六反相器INV6的高电位连接电源V1P8,第七反相器INV7的高电位连接电源SVIN;第一反相器INV1的输入端与第七NMOS管N7的漏极连接为输出级模块13的输入端口与比较级模块12的输出端口连接,第一反相器INV1的输出端与第七NMOS管N7的发射极与第二反相器INV2的输入端连接,第七NMOS管N7的栅极连接电源SVIN;第二反相器INV2的输出端与第三反相器INV3的输入端连接,第三反相器INV3的输出端与第四反相器INV4的输入端连接,第四反相器INV4的输出端与第五反相器INV5的输入端连接,第五反相器INV5的输出端与第六反相器INV6的输入端与第九NMOS管N9的栅极连接,第六反相器INV6的输出端与第八NMOS管N8的栅极连接;第八NMOS管N8的源极与第九NMOS管N9的源极与地电位SGND连接;第七PMOS管P7的漏极与第八PMOS管P8的栅极与第八NMOS管N8的漏极连接,第七PMOS管P7的栅极与第八PMOS管P8的漏极与第九NMOS管N9的漏极与第七反相器INV7的输入端与第十NMOS管N10的漏极连接;第十NMOS管N10的栅极与控制信号CTR3连接,第十NMOS管N10的源极与地电位SGND连接;第七反相器INV7的输出端为输出级模块13的输出端,同时也是整个过零检测电路的输出端口。
本发明提供一种电感电流过零检测方法,包括以下过程,对SW点的电压进行检测,并对SW点的电压附加一个超前阈值;将SW点的电压与功率地电位同时采集,将SW点的电压与功率地电位的电压进行比较,将电感电流过零与否的比较结果进行整形后输出。超前阈值的范围为0.46~0.5,即sw电压为-0.5mv~-0.46mv时就提前翻转。
如图2所示,本发明中的输入级模块11中的第三NMOS管N3和第四NMOS管N4由逻辑信号控制其在功率管关闭后开启,电感电流过零检测电路开始工作。输入端口PGND为地电位,输入端口SW为续流管漏极的电位,第五电阻R5和第六电阻R6均为输入电阻,第五电阻R5和第六电阻R6的阻值相等,Vbias为偏置电压,经第三电阻R3和第四电阻R4分别连接至第三NPN管Q3和第四NPN管Q4的基极,第三电阻R3和第四电阻R4阻值相等。电流源I1为固定电流偏置。忽略第三NPN管Q3和第四NPN管Q4的基极电流,则第三NPN管Q3和第四NPN管Q4的基极电压分别为VB4=Vbias-I1*R4,VB3=Vbias。比较器当流经第三NPN管Q3和第四NPN管Q4的支路电流相同时翻转。根据三极管的集电极电流公式:IC=IS·exp(VBE/VT),由于第三NPN管Q3和第四NPN管Q4的发射结面积相同,故电流相等即对应的VBE电压相等,即:Vbias-I1*R4-SW=Vbias-PGND,SW=PGND-I1*R4,当SW点的电压等于PGND-I1*R4时,比较器翻转,即本电路为过零检测引入了一个超前失配量I1*R4,使原本当SW端电压值由负上升至零时才翻转的比较器实现提前翻转。
为了在限制静态电流、降低电路静态功耗的同时节省版图面积,采用NMOS管和电阻共同充当第三NPN管Q3和第四NPN管Q4的集电极负载,第一电阻R1接在第一NMOS管N1的栅极和漏极中间使第一NMOS管N1工作在线性区,此时通过第一NMOS管N1的电流与第一NMOS管N1两端电压成正比,相当于一个电阻,第二电阻R2和第二NMOS管N2同理。若仅用电阻,要达到相同的静态电流,则需要更多的面积。V1P8是1.8V内部次级电源。为保证放大管不进入线性区,输入级模块11未采用MOS管作尾电流源,而是用第七电阻R7代替。第一NMOS管N1和第二NMOS管N2的漏极电压分别为输入级模块11的输出端口A和输出端口B,连接至比较级的输入端口,可以反应PGND和SW的电压大小。
钳位电路由第一NPN管Q1和第二NPN管Q2构成,当SW的电位和PGND的电位相差过大时,比较级模块12的比较器翻转延迟大,为了缩短比较器的翻转延迟,将第一NPN管Q1和第二NPN管Q2的基极和发射极分别接至第三NPN管Q3和第四NPN管Q4的集电极,从而第一NPN管Q1和第二NPN管Q2的基极和发射极间的电压0.7V以内,加快了过零比较器检测SW点电流的响应速度。
比较级模块12的输入端口分别为输入端口A和输入端口B,第一PMOS管P1和第二PMOS管P2为一组电流镜,第三PMOS管P3和第四PMOS管P4为一组电流镜,第五PMOS管P5和第六PMOS管P6为一组电流镜,比较级模块12为差分输入运放的结构,作为该电感电流过零比较器的第二级。第五PMOS管P5和第六PMOS管P6为栅极接地电位的常开PMOS管,作可节省版图面积的电阻使用。比较级模块12的输出为第六NMOS管N6的漏极电压,当第三PMOS管P3、第六PMOS管P6的电阻与第六NMOS管N6对输出电流上下拉的能力无法完全匹配时,比较级模块12的输出端口相连接的输出级模块13的第一反相器INV1的翻转阈值会出现电平漂移,导致整个过零检测电路的输出在翻高或翻低时响应速度不同。通常MOS管的栅长小于栅宽,第七NMOS管N7的栅长大于栅宽为倒比管,倒比管第七NMOS管N7的栅长L较大,当倒比管的栅源电压固定时,调整设置第七NMOS管N7的宽长比,可以得到一个流经倒比管的恒定的电流。为了解决上述电平漂移的问题,将第一反相器INV1和第七NMOS管N7并联接入电路,可调节第一反相器INV1在推挽放大区的静态点,也即反相器的翻转阈值,以此来平衡比较器输出级电流上下拉能力不匹配的问题。
输出级模块13经倒比管调整后非标准的高低电平的电压信号,连接五级反相器进行波形整形,为了加快波形整形的速度,该五级反相器的高电平连接的是1.8V内部电源,较低的翻转阈值使反相器能够更快的翻转。再由第八NMOS管N8、第九NMOS管N9、第七PMOS管P7、第八PMOS管P8组成的电压调整电路,将经过整形的信号的高电平拉高至电源电压SVIN。最后,接在过零比较器输出端的第十NMOS管N10的栅极信号为由内部逻辑电路产生的控制信号CTR3,当其为低时,整个电路正常工作,当其为高时,第十NMOS管N10导通将过零检测电路的输出值经第七反相器INV7反向后拉为恒定高电平,即整个过零检测电路停止工作。
输入级控制信号CTR1和输出级控制信号CTR3使该过零检测电路仅在整个电源电路能够正常工作且功率管关闭时监测SW端的电压,可防止出现功率管和续流管同时打开使电源和地出现短暂的直接导通的高功耗错误状态。当过零检测电路正常工作时,流经SW端的电流值由负向正增加至I1*R4时,整个电路的输出由低变为高时,即电感电流过零,经逻辑电路控制关闭续流管。
综上可以看出,本发明提出的电感电流过零检测电路,可超前翻转,节省版图面积,静态功耗低,电路反应迅速,输出电压波形标准。
Claims (8)
1.一种电感电流过零检测电路,其特征在于,包括输入级模块(11),输入级模块(11)用于监测SW点的电压,并给SW点的电压附加一个超前阈值,将SW点的电压与功率地电位同时进行采集,并输出至比较级模块(12);
比较级模块(12),比较级模块(12)用于将输入级模块(11)采集的SW点的电压与功率地电位电压进行比较,输出电感电流过零与否的比较结果至输出级模块(13);
输出级模块(13),用于将比较级模块(12)输出的信号进行整形后输出;
所述输入级模块(11)包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、 第一NMOS管N1、第二NMOS管N2、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第一NPN管Q1、第二NPN管Q2、第三NPN管Q3、第四NPN管Q4和电流源I1;
所述第一NMOS管N1的栅极、第二NMOS管N2的栅极、第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端和第七电阻R7的一端之间相互连接;所述第七电阻R7的另一端连接电源V1P8;
所述第一电阻R1的另一端和第一NMOS管N1的漏极连接输入级模块(11)的输出端口A,第二电阻R2的另一端和第二NMOS管N2的漏极连接输入级模块(11)的输出端口B;
所述第一NMOS管N1的源极分别连接第一NPN管Q1的发射极、第二NPN管Q2的基极和第四NPN管Q4的集电极;
所述第二NMOS管N2的源极分别连接第一NPN管Q1的基极、第二NPN管Q2的发射极和第三NPN管Q3的集电极;
所述第一NPN管Q1的集电极和第二NPN管Q2的集电极连接电源SVIN;
所述第三NPN管Q3的基极与第三电阻R3的一端连接,第四NPN管Q4的基极和电流源I1的一端与第四电阻R4的一端连接,第三电阻R3的另一端和第四电阻R4的另一端连接偏置电压Vbias;
所述第三NPN管Q3的发射极与第三NMOS管N3的漏极连接,第四NPN管Q4的发射极与第四NMOS管N4的漏极连接;第三NMOS管N3的栅极与第四NMOS管N4的栅极连接控制信号CTR1,第三NMOS管N3的源极与第五电阻R5的一端连接,第四NMOS管N4的源极与第六电阻R6的一端连接;第五电阻R5的另一端与输入级模块(11)的输入端口PGND连接,第六电阻R6的另一端与输入级模块(11)的输入端口SW连接。
2.根据权利要求1所述的一种电感电流过零检测电路,其特征在于,所述第五电阻R5和第六电阻R6的阻值相等,第三电阻R3和第四电阻R4的阻值相等。
3.根据权利要求1所述的一种电感电流过零检测电路,其特征在于,所述第一NPN管Q1和第二NPN管Q2的基极和发射极间的电压均小于0.7V。
4.根据权利要求1所述的一种电感电流过零检测电路,其特征在于,所述电源V1P8是1.8V内部次级电源。
5.根据权利要求1所述的一种电感电流过零检测电路,其特征在于,所述比较级模块(12)包括第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第三PMOS管P3、第四PMOS管P4、第五PMOS管P5、第六PMOS管P6、第五NMOS管N5、第六NMOS管N6、第五NPN管Q5、第六NPN管Q6和电流源I2;
所述第一PMOS管P1的源极、第二PMOS管P2的源极、第三PMOS管P3的源极、第四PMOS管P4的源极均与电源SVIN连接;
所述第一PMOS管P1的漏极、第一PMOS管P1的基极、第二PMOS管P2的基极均与第五NPN管Q5的集电极连接;
所述第三PMOS管P3的栅极、第四PMOS管P4的栅极、第四PMOS管P4的漏极均与第六NPN管Q6的集电极连接;
所述第二PMOS管P2的漏极与第五PMOS管P5的源极连接,第三PMOS管P3的漏极与第六PMOS管P6的源极连接;
所述第五PMOS管P5的栅极和第六PMOS管P6的栅极均与地电位SGND连接;
所述第五PMOS管P5的漏极、第五NMOS管N5的漏极、第五NMOS管N5的基极均与第六NMOS管N6的栅极连接;
所述第六PMOS管P6的漏极、第六NMOS管N6的漏极连接输出级模块(13)的输入端口;
所述第五NMOS管N5的源极和第六NMOS管N6的源极均与地电位SGND连接;
所述第五NPN管Q5的发射极与第六NPN管Q6的发射极与电流源I2的一端连接;第五NPN管N5的基极与输入级模块(11)的输出端口B连接,第六NPN管N6的基极与输入级模块(11)的输出端口A连接。
6.根据权利要求1所述的一种电感电流过零检测电路,其特征在于,所述输出级模块(13)包括第一反相器INV1、第二反相器INV2、第三反相器INV3、第四反相器INV4、第五反相器INV5、第六反相器INV6、第七反相器INV7、第七PMOS管P7、第八PMOS管P8、第七NMOS管N7、第八NMOS管N8、第九NMOS管N9和第十NMOS管N10;
所述第一反相器INV1的高电位、第二反相器INV2的高电位、第三反相器INV3的高电位、第四反相器INV4的高电位、第五反相器INV5的高电位和第六反相器INV6的高电位均连接电源V1P8,第七反相器INV7的高电位连接电源SVIN;
所述第一反相器INV1的输入端与第七NMOS管N7的漏极连接比较级模块(12)的输出端;
所述第一反相器INV1的输出端和第七NMOS管N7的发射极均与第二反相器INV2的输入端连接,第七NMOS管N7的栅极连接电源SVIN;
所述第二反相器INV2的输出端与第三反相器INV3的输入端连接,第三反相器INV3的输出端与第四反相器INV4的输入端连接,第四反相器INV4的输出端与第五反相器INV5的输入端连接,第五反相器INV5的输出端分别连接第六反相器INV6的输入端和第九NMOS管N9的栅极,第六反相器INV6的输出端与第八NMOS管N8的栅极连接;
所述第八NMOS管N8的源极和第九NMOS管N9的源极均与地电位SGND连接;
所述第七PMOS管P7的漏极和第八PMOS管P8的栅极均与第八NMOS管N8的漏极第九NMOS管N9的漏极连接;
所述第七PMOS管P7的栅极、第九NMOS管N9的漏极连接和第七反相器INV7的输入端均与第十NMOS管N10的漏极连接;
所述第十NMOS管N10的栅极与控制信号CTR3连接,第十NMOS管N10的源极与地电位SGND连接;第七反相器INV7的输出端为输出级模块(13)的输出端。
7.一种电感电流过零检测方法,其特征在于,基于权利要求1至6任意一项所述的一种电感电流过零检测电路,包括以下过程,对SW点的电压进行检测,并对SW点的电压附加一个超前阈值;将SW点的电压与功率地电位同时采集,将SW点的电压与功率地电位的电压进行比较,将电感电流过零与否的比较结果进行整形后输出。
8.根据权利要求7所述的一种电感电流过零检测方法,其特征在于,所述超前阈值的范围为0.46~0.5。
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CN115575700B (zh) * | 2022-11-09 | 2023-03-10 | 上海芯龙半导体技术股份有限公司 | 过零检测电路 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003134670A (ja) * | 2001-10-17 | 2003-05-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 連系開始時の過電流抑制装置、および太陽光発電装置 |
JP2010054306A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Sharp Corp | ゼロクロス検知回路、及びそのゼロクロス検知回路を含む画像形成装置 |
CN102128973A (zh) * | 2010-01-19 | 2011-07-20 | 深圳艾科创新微电子有限公司 | 一种电压过零检测电路及具有该检测电路的dc-dc转换器 |
CN102778602A (zh) * | 2012-07-27 | 2012-11-14 | 电子科技大学 | 过零检测电路 |
CN103616556A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-03-05 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 用于同步降压型变换器的过零检测电路及检测方法 |
CN104090151A (zh) * | 2014-04-14 | 2014-10-08 | 西安工程大学 | 交流电网电压信号过零点精确检测方法 |
CN104467364A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-03-25 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 一种过零检测电路及开关电源 |
CN105116209A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-12-02 | 电子科技大学 | 一种高压过零检测电路 |
CN107888059A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-04-06 | 重庆力华自动化技术有限责任公司 | 一种浪涌抑制电路和浪涌抑制方法 |
CN110707925A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-01-17 | 杭州士兰微电子股份有限公司 | 过零检测电路、过零检测方法和开关电源电路 |
CN111398667A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-10 | 电子科技大学 | 一种过零检测电路 |
CN111478563A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-07-31 | 电子科技大学 | 一种适用于buck变换器的过零检测电路 |
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Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003134670A (ja) * | 2001-10-17 | 2003-05-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 連系開始時の過電流抑制装置、および太陽光発電装置 |
JP2010054306A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Sharp Corp | ゼロクロス検知回路、及びそのゼロクロス検知回路を含む画像形成装置 |
CN102128973A (zh) * | 2010-01-19 | 2011-07-20 | 深圳艾科创新微电子有限公司 | 一种电压过零检测电路及具有该检测电路的dc-dc转换器 |
CN102778602A (zh) * | 2012-07-27 | 2012-11-14 | 电子科技大学 | 过零检测电路 |
CN103616556A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-03-05 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 用于同步降压型变换器的过零检测电路及检测方法 |
CN104090151A (zh) * | 2014-04-14 | 2014-10-08 | 西安工程大学 | 交流电网电压信号过零点精确检测方法 |
CN104467364A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-03-25 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 一种过零检测电路及开关电源 |
CN105116209A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-12-02 | 电子科技大学 | 一种高压过零检测电路 |
CN107888059A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-04-06 | 重庆力华自动化技术有限责任公司 | 一种浪涌抑制电路和浪涌抑制方法 |
CN110707925A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-01-17 | 杭州士兰微电子股份有限公司 | 过零检测电路、过零检测方法和开关电源电路 |
CN111398667A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-10 | 电子科技大学 | 一种过零检测电路 |
CN111478563A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-07-31 | 电子科技大学 | 一种适用于buck变换器的过零检测电路 |
Non-Patent Citations (1)
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同步整流降压型DC-DC过零检测电路的设计;王辉 等;《固体电子学研究与进展》;第30卷(第2期);第276-280页 * |
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