CN112910224A - 一种降压变换器的控制电路以及服务器 - Google Patents

一种降压变换器的控制电路以及服务器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降压变换器的控制电路，包括三个三极管、七个电阻以及一个比较器。本发明还公开了一种服务器。本发明提出的方案可以在降压变换器的phase电压变化的情况下，控制降压变换器中的控制器输出关断下MOS管的信号，使得该信号在经过线路传输后能够刚好在电流反向时控制下MOS的关断，这样精确的反流检测功能可以使降压变换器的电压损耗得以减低，从而提高系统待机或者轻载下的效率。

Description

一种降压变换器的控制电路以及服务器
技术领域
本发明涉及降压变换器领域，具体涉及一种降压变换器的控制电路以及服务器。
背景技术
在DCM模式(Discontinuous Current Mode，电流断续模式)下，同步BUCK变换器的电感电流会出现小于0的情况。反流检测电路的功能是检测电感电流的实时大小，并在电感电流等于零时，输出检测信号使下MOS关断，从而确保电感电流不会出现反流情况。
如果提前关断下MOS(图2中的Q下)，剩余时间电流通过下MOS的体二极管续流，导致损耗增加。延迟关断下MOS会导致电感电流反向流动，进而使得BUCK变换器的效率降低。因此，关断时刻的准确性是反应检测电路的关键指标。
为了补偿电路的传播延迟，传统方法是提前输出检测信号，以便及时关断下MOS。或者在控制器中引入延迟参数，以抵消传播延迟。
但是，上述方法只能在特定的输出电压下关闭下MOS，无法在宽输出电压范围的BUCK变换器中无法准确的关闭下MOS。
发明内容
有鉴于此，为了克服上述问题的至少一个方面，本发明实施例提出一种降压变换器的控制电路，包括：
第一三极管，所述第一三级管的基级接收降压变换器的输出电压；
第二三级管，所述第二三级管的基级与所述第一三级管的发射级连接；
第三三级管，所述第三三级管的基级与所述第二三级管的集电极连接；
第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第三三极管的集电极连接；
第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接；
第四三极管，所述第四三极管的集电极与所述第二电阻的另一端连接；
第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第三三级管的发射级连接且另一端接收所述降压变化器的phase电压；
第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第四三极管的发射级连接且另一端与所述第一三极管的集电极连接；
第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端与所述第三三极管的基级连接且另一端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述第四三极管的基级连接；
第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第二三极管的发射级连接且另一端与所述第一三极管的集电极连接；
比较器，所述比较器的正输入端与所述第四三极管的集电极连接，负输入端与所述第三三极管的集电极连接，输出端与所述降压变换器的控制器连接。
在一些实施例中，所述比较器构造为响应于所述正输入端和所述负输入端输入的电压相等，向所述降压变换器的控制器输出预设信号。
在一些实施例中，所述phase电压满足以下条件时，所述正输入端和所述负输入端输入的电压相等：
Figure BDA0002901632750000021
其中，R5为所述第五电阻的阻值，R7为所述第七电阻的阻值，Vout为所述降压变换器的输出电压。
在一些实施例中，所述控制器构造为响应于接收到所述预设信号，生成控制所述降压变换器中的下MOS关断的信号。
在一些实施例中，所述第一电阻的阻值等于所述第二电阻的阻值，所述第三电阻的阻值等于所述第四电阻的阻值。
基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，本发明的实施例还提供了一种服务器，包括降压变换器的控制电路，所述降压变换器的控制电路包括：
第一三极管，所述第一三级管的基级接收降压变换器的输出电压；
第二三级管，所述第二三级管的基级与所述第一三级管的发射级连接；
第三三级管，所述第三三级管的基级与所述第二三级管的集电极连接；
第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第三三极管的集电极连接；
第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接；
第四三极管，所述第四三极管的集电极与所述第二电阻的另一端连接；
第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第三三级管的发射级连接且另一端接收所述降压变化器的phase电压；
第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第四三极管的发射级连接且另一端与所述第一三极管的集电极连接；
第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端与所述第三三极管的基级连接且另一端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述第四三极管的基级连接；
第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第二三极管的发射级连接且另一端与所述第一三极管的集电极连接；
比较器，所述比较器的正输入端与所述第四三极管的集电极连接，负输入端与所述第三三极管的集电极连接，输出端与所述降压变换器的控制器连接。
在一些实施例中，所述比较器构造为响应于所述正输入端和所述负输入端输入的电压相等，向所述降压变换器的控制器输出预设信号。
在一些实施例中，所述phase电压满足以下条件时，所述正输入端和所述负输入端输入的电压相等：
Figure BDA0002901632750000041
其中，R5为所述第五电阻的阻值，R7为所述第七电阻的阻值，Vout为所述降压变换器的输出电压。
在一些实施例中，所述控制器构造为响应于接收到所述预设信号，生成控制所述降压变换器中的下MOS关断的信号。
在一些实施例中，所述第一电阻的阻值等于所述第二电阻的阻值，所述第三电阻的阻值等于所述第四电阻的阻值。
本发明具有以下有益技术效果之一：本文提出控制电路可以在降压变换器的phase电压变化的情况下，控制降压变换器中的控制器输出关断下MOS管的信号，使得该信号在经过线路传输后能够刚好在电流反向时控制下MOS的关断，这样精确的反流检测功能可以使降压变换器的电压损耗得以减低，从而提高系统待机或者轻载下的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本发明的实施例提供的降压变换器的控制电路的结构示意图；
图2为降压变换器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
根据本发明的一个方面，本发明的实施例提出一种降压变换器的控制电路，如图1所示，其可以包括：
第一三极管Q1，所述第一三级管Q1的基级接收降压变换器的输出电压Vout；
第二三级管Q2，所述第二三级管Q2的基级与所述第一三级管Q1的发射级连接；
第三三级管Q3，所述第三三级管Q3的基级与所述第二三级管Q2的集电极连接；
第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端与所述第三三极管Q3的集电极连接；
第二电阻R2，所述第二电阻R2的一端与所述第一电阻R1的另一端连接；
第四三极管Q4，所述第四三极管Q4的集电极与所述第二电阻R2的另一端连接；
第三电阻R3，所述第三电阻R3的一端与所述第三三级管Q3的发射级连接，所述第三电阻R3的另一端接收所述降压变化器的phase电压；
第四电阻R4，所述第四电阻R4的一端与所述第四三极管Q4的发射级连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第一三极管Q1的集电极连接；
第五电阻R5和第六电阻R6，所述第五电阻R5的一端与所述第三三极管Q3的基级连接，所述第五电阻R5的另一端与所述第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端与所述第四三极管Q4的基级连接；
第七电阻R7，所述第七电阻的R7一端与所述第二三极管Q2的发射级连接，所述第七电阻R7的另一端与所述第一三极管Q1的集电极连接；
比较器，所述比较器的正输入端与所述第四三极管Q4的集电极连接，负输入端与所述第三三极管Q3的集电极连接，输出端与所述降压变换器的控制器连接。
本文提出控制电路可以在降压变换器的phase电压变化的情况下，控制降压变换器中的控制器输出关断下MOS管的信号，使得该信号在经过线路传输后能够刚好在电流反向时控制下MOS的关断，这样精确的反流检测功能可以使降压变换器的电压损耗得以减低，从而提高系统待机或者轻载下的效率。
在一些实施例中，所述第一电阻的阻值等于所述第二电阻的阻值，所述第三电阻的阻值等于所述第四电阻的阻值。
在一些实施例中，图1示出的控制电路中，流经第一电阻R1的电流的大小可以是：
Figure BDA0002901632750000061
其中，Vthn1为第三三极管Q3导通时的压降，β1为第三三级管的参数，通过Va-Vthn1-IaR5-I1R3-Vphase可以得到第五电阻R5的左侧(靠近第三三级管的基级的一侧)与第三电阻R3的上侧(靠近第三三级管的发射级的一侧)的差值。
流经第二电阻R2的电流的大小可以是：
Figure BDA0002901632750000062
其中，Vthn2为第四三极管Q4导通时的压降，β2为第四三级管的参数，通过Va-Vthn2-I2R4-VGND可以得到第六电阻R6的左侧(靠近第四三级管的基级的一侧)与第四电阻R4的上侧(靠近第四三级管的发射级的一侧)的差值。
这样，由于第一电阻的阻值等于所述第二电阻的阻值，所述第三电阻的阻值等于所述第四电阻的阻值，且第三三极管和第四三极管的参数也相同。因此，在第四三极管Q4的集电极处的电压VSWC和所述第三三极管Q3的集电极处的电压Vgdnc电压相等时，I1等于I2，通过上式可以得到：
Vphase-VGND＝IaR5
在一些实施例中，由于VGND可以近似于零，因此可以得到Vphase＝IaR5。根据三极管的原理可知，图2中的第二三极管的基级电压等于发射级电压，第一三级管的基级电压等于发射级电压，并且由于第二三极管的基级与第一三级管的发射级连接，因此第一三级管的基级电压等于第二三极管的发射级电压，即Vout＝IaR7。
这样，根据Vout＝IaR7和Vphase＝IaR5可得：
Figure BDA0002901632750000071
此时所述正输入端和所述负输入端输入的电压相等，比较器即可输出一个预设信号，降压变换器中的控制器可以在接收到该预设信号后输出控制下MOS管关断的信号。因此，可以通过调节第五电阻和第七电阻的阻值以实现不同输出电压中的下MOS管的准确关断。
在一些实施例中，所述控制器构造为响应于接收到所述预设信号，生成控制所述降压变换器中的下MOS关断的信号。
具体的，如图2所示，图1示出的比较器的输出端可以连接到图2示出的降压变换器中的控制器，这样控制器在接收到该比较器输出的预设信号后，输出关断下MOS管的信号，使得该信号在经过线路传输后能够刚好在电流反向时控制下MOS的关断，这样精确的反流检测功能可以使降压变换器的电压损耗得以减低，从而提高系统待机或者轻载下的效率。
基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，本发明的实施例还提供了一种服务器，所述降压变换器的控制电路包括：
第一三极管，所述第一三级管的基级接收降压变换器的输出电压；
第二三级管，所述第二三级管的基级与所述第一三级管的发射级连接；
第三三级管，所述第三三级管的基级与所述第二三级管的集电极连接；
第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第三三极管的集电极连接；
第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接；
第四三极管，所述第四三极管的集电极与所述第二电阻的另一端连接；
第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第三三级管的发射级连接，所述第三电阻的另一端接收所述降压变化器的phase电压；
第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第四三极管的发射级连接，所述第四电阻的另一端与所述第一三极管的集电极连接；
第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端与所述第三三极管的基级连接，所述第五电阻的另一端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述第四三极管的基级连接；
第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第二三极管的发射级连接，所述第七电阻的另一端与所述第一三极管的集电极连接；
比较器，所述比较器的正输入端与所述第四三极管的集电极连接，负输入端与所述第三三极管的集电极连接，输出端与所述降压变换器的控制器连接。
在一些实施例中，所述比较器构造为响应于所述正输入端和所述负输入端输入的电压相等，向所述降压变换器的控制器输出预设信号。
在一些实施例中，所述phase电压满足以下条件时，所述正输入端和所述负输入端输入的电压相等：
Figure BDA0002901632750000081
其中，R5为所述第五电阻的阻值，R7为所述第七电阻的阻值，Vout为所述降压变换器的输出电压。
在一些实施例中，所述控制器构造为响应于接收到所述预设信号，生成控制所述降压变换器中的下MOS关断的信号。
在一些实施例中，所述第一电阻的阻值等于所述第二电阻的阻值，所述第三电阻的阻值等于所述第四电阻的阻值。
本文提出控制电路可以在降压变换器的phase电压变化的情况下，控制降压变换器中的控制器输出关断下MOS管的信号，使得该信号在经过线路传输后能够刚好在电流反向时控制下MOS的关断，这样精确的反流检测功能可以使降压变换器的电压损耗得以减低，从而提高系统待机或者轻载下的效率。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降压变换器的控制电路，其特征在于，包括：
第一三极管，所述第一三级管的基级接收降压变换器的输出电压；
第二三级管，所述第二三级管的基级与所述第一三级管的发射级连接；
第三三级管，所述第三三级管的基级与所述第二三级管的集电极连接；
第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第三三极管的集电极连接；
第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接；
第四三极管，所述第四三极管的集电极与所述第二电阻的另一端连接；
第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第三三级管的发射级连接且另一端接收所述降压变化器的phase电压；
第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第四三极管的发射级连接且另一端与所述第一三极管的集电极连接；
第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端与所述第三三极管的基级连接且另一端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述第四三极管的基级连接；
第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第二三极管的发射级连接且另一端与所述第一三极管的集电极连接；
比较器，所述比较器的正输入端与所述第四三极管的集电极连接，负输入端与所述第三三极管的集电极连接，输出端与所述降压变换器的控制器连接。
2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述比较器构造为响应于所述正输入端和所述负输入端输入的电压相等，向所述降压变换器的控制器输出预设信号。
3.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述phase电压满足以下条件时，所述正输入端和所述负输入端输入的电压相等：
Figure FDA0002901632740000021
其中，R5为所述第五电阻的阻值，R7为所述第七电阻的阻值，Vout为所述降压变换器的输出电压。
4.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述控制器构造为响应于接收到所述预设信号，生成控制所述降压变换器中的下MOS关断的信号。
5.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值等于所述第二电阻的阻值，所述第三电阻的阻值等于所述第四电阻的阻值。
6.一种服务器，其特征在于，包括降压变换器的控制电路，所述降压变换器的控制电路包括：
第一三极管，所述第一三级管的基级接收降压变换器的输出电压；
第二三级管，所述第二三级管的基级与所述第一三级管的发射级连接；
第三三级管，所述第三三级管的基级与所述第二三级管的集电极连接；
第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第三三极管的集电极连接；
第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接；
第四三极管，所述第四三极管的集电极与所述第二电阻的另一端连接；
第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第三三级管的发射级连接且另一端接收所述降压变化器的phase电压；
第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第四三极管的发射级连接且另一端与所述第一三极管的集电极连接；
第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端与所述第三三极管的基级连接且另一端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述第四三极管的基级连接；
第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第二三极管的发射级连接且另一端与所述第一三极管的集电极连接；
比较器，所述比较器的正输入端与所述第四三极管的集电极连接，负输入端与所述第三三极管的集电极连接，输出端与所述降压变换器的控制器连接。
7.如权利要求6所述的服务器，其特征在于，所述比较器构造为响应于所述正输入端和所述负输入端输入的电压相等，向所述降压变换器的控制器输出预设信号。
8.如权利要求7所述的服务器，其特征在于，所述phase电压满足以下条件时，所述正输入端和所述负输入端输入的电压相等：
Figure FDA0002901632740000031
其中，R5为所述第五电阻的阻值，R7为所述第七电阻的阻值，Vout为所述降压变换器的输出电压。
9.如权利要求7所述的服务器，其特征在于，所述控制器构造为响应于接收到所述预设信号，生成控制所述降压变换器中的下MOS关断的信号。
10.如权利要求8所述的服务器，其特征在于，所述第一电阻的阻值等于所述第二电阻的阻值，所述第三电阻的阻值等于所述第四电阻的阻值。
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