CN115360889B - 一种半导体驱动电路的电流纹波调整方法、电源管理芯片及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体驱动电路的电流纹波调整方法、电源管理芯片及装置,涉及电流纹波调整领域。本发明的电流纹波调整方法利用电源管理芯片,改变电阻网络的电阻值,电阻网络发出控制信号,改变电流感测信号的纹波大小,从而调整半导体驱动电路的输出电流纹波,驱动电路构成简单,减小了使用成本,电路能长时间工作,提高了电路的安全性,提高了半驱动电路的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电流纹波调整领域,特别是涉及一种半导体驱动电路的电流纹波调整方法、电源管理芯片及装置。
背景技术
半导体集成电路,是指在一个半导体衬底上至少有一个电路块的半导体集成电路装置。
半导体集成电路是将晶体管,二极管等等有源元件和电阻器,电容器等无源元件,按照一定的电路互联,“集成”在一块半导体单晶片上,从而完成特定的电路或者系统功能。
在公开号“CN108432134B”公开的“半导体器件驱动电路”,本发明的电路具有:阈值调整电路,其输出阈值;不饱和电压检测电路,其在半导体开关元件的第1电极与第2电极之间的电压是不饱和电压的情况下,取得以预先确定的增加率增加的检测电压,且对上述检测电压是否比上述阈值高进行判定;以及驱动电路,其基于输入信号生成上述半导体开关元件的驱动信号,且在通过上述不饱和电压检测电路判定为上述检测电压比上述阈值高的情况下,将上述驱动信号维持为切断。上述阈值调整电路能够在第1电压与比上述第1电压低的第2电压之间对上述阈值进行切换,在上述半导体开关元件是断开状态的情况下将上述第1电压作为上述阈值输出,在上述半导体开关元件接通,上述第1电极与上述第2电极之间的电压是饱和电压的情况下,将上述第2电压作为上述阈值输出。
在上述发明中,半导体驱动电路会产生电流纹波,会带来电流或电压幅值的变化,可能导致击穿,由于是交流成分,会在电容上发生耗散,如果电流的纹波成分过大,超过了电容的最大容许纹波电流,会导致电容烧毁,大大减少了电容的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体驱动电路的电流纹波调整方法、电源管理芯片及装置,能够对电流纹波进行调节,提高电容的使用寿命:
本发明为一种半导体驱动电路的电流纹波调整方法,包括下列步骤:
S1、在半导体驱动电路上设置电源管理芯片、VCVS、NM0S晶体管以及电阻网络,电源管理芯片发射PWM信号驱动NMOS晶体管;
NMOS晶体管为应变硅NMOS晶体管,建立应变硅NMOS晶体管模型,在体硅衬底上首先生长一层驰豫的SiGa缓冲层,其上用MBE(分子束外延)低温生长应变硅沟道层;
S2、NMOS晶体管根据PWM信号的电压准位,导通或断开其汲极-源极通道,由于NMOS晶体管为应变硅NMOS晶体管,沟道横向表面电势不再是恒定不变的,根据关态或亚阈条件下的沟道表面势分布来调节NMOS晶体管的电压位准,导通或断开其汲极-源极通道;
S3、电阻网络为若干个电阻串联,并且与若干个NMOS晶体管并联,通过控制NMOS晶体管的通断来控制与之并联的电阻是否接入电路,通过调整不同的NMOS晶体管的通断实现接入不同阻值的电阻,实现粗调;
S4、在实现小数部分电阻值时主要通过调节VCVS的电压来实现,实现微调;
S5、电流检测电路与电压检测电路通过A/D转换实时传送电压电流数据到电源管理芯片,电源管理芯片实时计算并判断当前阻值是否符合设定的目标阻值,并使用PI控制算法调整VCVS电压值以抵消误差电阻影响,保持整体阻值的稳定,进行校正,从而实现目标阻值;
S6、输出电源的电流流过电阻网络产生控制电流,同时流过电流感测电阻产生电流感测信号;
S7、在电源管理芯片设置放大器模块,放大器模块的正向输入端接入参考电压,负向输入端接入外接电阻产生的电流感测信号,输出端外接电容,使电流感测信号和参考电压的差值经该电容滤波以产生比较信号;
S8、同时,信号单元按照电阻网络所生产的控制电流,改变锯齿波信号的上升斜率,而锯齿波信号的上升斜率变大或变小时,比较信号的电压准位随之升高或降低,从而使得电流感测信号的纹波变小或变大;
S9、电流流过电感,输出到半导体模块,接入流过电感的电流感测信号,形成半导体驱动电路的输出电流。
其中,利用电源管理芯片改变电流感测信号的纹波大小,改变电阻网络的电阻值,从而调整半导体驱动电路的输出电流纹波,有效解决电流纹波调整方法中通常采用大电容所造成的电容成本较高、电路容易损坏、工作寿命不长等问题,驱动电路构成简单且成本低廉,具有很好的社会效益和经济效益。
所述NMOS晶体管的栅极电压为4.5V时,导通内阻较小,为5.4mΩ,且NMOS晶体管施加了保护电路,通过控制NMOS晶体管栅极电压来控制并联电阻是否接入电路。
所述PI控制算法内置电源管理芯片中,在主要由比例环节P和积分环节I构成,当误差产生时,比例环节可以立即动作产生控制作用;
其中,PI控制算法主要在温度补偿和误差抵消两方面起作用,可减小误差但不能消除误差,积分环节可以消除稳态误差,PI控制可以同时兼顾快速性与准确性,PI控制算法内置在电源管理芯片中,PI控制使用增量式PI控制算法,该算法具有占用的内存空间小的优点。
所述电压检测电路由电压跟随器、反相器与加法器构成,电路使用开环增益较高的运算放大器,所述电流检测电路使用读取采样电阻电压值获取电流数据,电阻使用精度为0.01%的高精度电阻作为电流采样电阻,取样电阻阻值为10mΩ;
其中,电压跟随器可以很好地将电压检测电路与原电路分隔开,避免了其对原电路的影响,这种方法的优势在于在出现电磁干扰或射频干扰时依旧可以稳定读取电压,避免了一定的噪声干扰,抑制了一定的共模电压。
当检测到阻值偏离设定值时,电源管理芯片通过内置的PI算法控制VCVS的电压,使整体的等效电阻回到设定值。
一种应用于半导体驱动电路的电源管理芯片,包括用于输出反馈信号的误差放大器模块、用于产生的斜坡的斜坡发生器、用于接收反馈信号与斜坡的PWM比较器、用于改变锯齿波信号的上升斜率的信号单元以及开关电路,所述PWM比较器在接收到反馈信号的同时,即产生一定占空比的PWM输出信号,所述PWM输出信号驱动一个开关电路,控制此开关电路的开启与断开,最后在PWM OUTPUT端输出PWM信号,PWM比较器的工作电路中,设置有V+1控制端控制电路输出,用于给输出端的电压设定一个固定的阈值,当电压未达到该阈值时,输出电路不工作,让电路开始工作时不能在全占空比下启动,使输出电压以受控的上升速率增加至稳定点,V+l端除了控制输出电路启动外,能够对输出PWM脉冲进行占空比钳位,给电路的输出提供了宽范围的占空比。
其中,开关电源在启动过程中,容易产生浪涌电流,可能对系统产生损害。为避免启动时输入电流过大,输出电压过冲,在设计中采用V+1控制端来控制电路输出,其作用是给输出端的电压设定一个固定的阈值,当电压未达到该阈值时,输出电路不工作,让电路开始工作时不能在全占空比下启动,使输出电压以受控的上升速率增加至稳定点,为了在电路启动的时候让输出脉冲占空比从小到大逐渐变化,对电路起到保护作用,V+l端除了控制输出电路启动外,还具有对输出PWM脉冲进行占空比钳位的作用,给电路的输出提供了宽范围的占空比。
当所述误差放大器的输出端电压和斜坡发生器的输出电压输入到PWM比较器,进行比较,形成脉冲输出。
所述PWM比较器的工作电路中,还设置有软启动电路、过流保护电路以及过压保护电路的辅助功能电路;
其中,开关电源在启动过程中,容易产生浪涌电流,可能对电子系统产生损害。为避免启动时输入电流过大,输出电压过冲,在设计中必须采用软启动电路。软启动电路的作用是给输出端的电压设定一个固定的阈值,当电压未达到该阈值时,内部电路不工作。软启动让系统开始时不能在全占空比下启动,使输出电压以受控的上升速率增加至稳定点;
对开关电源而言,输入电压的范围是影响开关管选择的主要因素。电源过压及欠压对开关电源造成的危害,主要表现在器件因承受的电压及电流能力超出正常使用的范围而损坏,同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。因此对输入电源的上限和下限要有所限制,为此采用过压、欠压保护以提高电源的可靠性和安全性。
一种应用半导体驱动电路的装置,包括电路板,所述电路板包括绝缘层、电路基板以及绝缘基板,所述电路基板设置在绝缘层与所述绝缘基板之间,所述电路板上配置至少一个半导体驱动电路,所述电路板上设置有输出电源、电源管理芯片、VCVS、NMS晶体管、输入电源、电容、电流感测电阻、电感以及电阻网络。
所述电路板上还设置有金属布线。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明通过利用电源管理芯片改变电流感测信号的纹波大小,改变电阻网络的电阻值,从而调整半导体驱动电路的输出电流纹波,有效解决电流纹波调整方法中通常采用大电容所造成的电容成本较高、电路容易损坏、工作寿命不长等问题,驱动电路构成简单,减小了使用成本,电路能长时间工作,提高了电路的安全性,提高了半驱动电路和电容的使用寿命。
2、本发明通过在电源管理芯片中采用V+1控制端来控制电路输出,其作用是给输出端的电压设定一个固定的阈值,当电压未达到该阈值时,输出电路不工作,让电路开始工作时不能在全占空比下启动,使输出电压以受控的上升速率增加至稳定点,为了在电路启动的时候让输出脉冲占空比从小到大逐渐变化,对电路起到保护作用,V+l端除了控制输出电路启动外,还具有对输出PWM脉冲进行占空比钳位的作用,给电路的输出提供了宽范围的占空比。
3、本发明PI控制算法主要在温度补偿和误差抵消两方面起作用,可减小误差但不能消除误差,积分环节可以消除稳态误差,PI控制可以同时兼顾快速性与准确性,PI控制算法内置在电源管理芯片中,PI控制使用增量式PI控制算法,该算法具有占用的内存空间小的优点。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述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附图。
图1为本发明一种半导体驱动电路的电流纹波调整方法的半导体驱动电路图;
图2为本发明一种半导体驱动电路的电流纹波调整方法的流程图;
图3为本发明半导体驱动电路中电阻网络部分电路图;
图4为本发明中PI控制框图;
图5为本发明一种应用半导体驱动电路的装置的整体结构示意图;
图6为本发明一种应用半导体驱动电路的装置的正视结构示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
110、电路板;120、绝缘层;130、电路基板;140、绝缘基板;150、金属布线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“中”、“外”、“内”等指示方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-6所示,本实施列一种半导体驱动电路的电流纹波调整方法,包括下列步骤:
S1、在半导体驱动电路上设置电源管理芯片、VCVS、NM0S晶体管以及电阻网络,电源管理芯片发射PWM信号驱动NMOS晶体管;
NMOS晶体管为应变硅NMOS晶体管,建立应变硅NMOS晶体管模型,在体硅衬底上首先生长一层驰豫的SiGa缓冲层,其上用MBE(分子束外延)低温生长应变硅沟道层;
S2、NMOS晶体管根据PWM信号的电压准位,导通或断开其汲极-源极通道,由于NMOS晶体管为应变硅NMOS晶体管,沟道横向表面电势不再是恒定不变的,根据关态或亚阈条件下的沟道表面势分布来调节NMOS晶体管的电压位准,导通或断开其汲极-源极通道;
S3、电阻网络为若干个电阻串联,并且与若干个NMOS晶体管并联,通过控制NMOS晶体管的通断来控制与之并联的电阻是否接入电路,通过调整不同的NMOS晶体管的通断实现接入不同阻值的电阻,实现粗调;
S4、在实现小数部分电阻值时主要通过调节VCVS的电压来实现,实现微调;
S5、电流检测电路与电压检测电路通过A/D转换实时传送电压电流数据到电源管理芯片,电源管理芯片实时计算并判断当前阻值是否符合设定的目标阻值,并使用PI控制算法调整VCVS电压值以抵消误差电阻影响,保持整体阻值的稳定,进行校正,从而实现目标阻值;
假定流过10mΩ电阻的电流为I,根据欧姆定律可知:10mΩ电阻的电压U=0.01I,电压U的值乘以100即为电流I的值,使用比例放大器实现了“乘以100”的功能。电阻选型可用RX70型高精度电阻,该型号电阻具有低温度系数、稳定性好和精度高的优点,电路如图所示;可选用16位的高精度A/D转换器ADS7606进行转换,电源管理芯片由此得到较为精确的电流数据。在仿真实验中对10mΩ电阻输入0A-12A的电流,OUTPUT端检测数值与输入电流数值相减即得误差。通过仿真分析可得:测量10mA以内电流会有不超过5μA的电流误差,1A以内电流会有不超过500μA的电流误差,1A以上12A以下电流会有不超过5mA的电流误差,流过10mΩ电阻的电流在数值上不能超过采用的运算放大器的工作电压数值,此处设置的工作电压为12V;一旦超过则始终只能得到12A的电流数值。
S6、输出电源的电流流过电阻网络产生控制电流,同时流过电流感测电阻产生电流感测信号;
S7、在电源管理芯片设置放大器模块,放大器模块的正向输入端接入参考电压,负向输入端接入外接电阻产生的电流感测信号,输出端外接电容,使电流感测信号和参考电压的差值经该电容滤波以产生比较信号;
S8、同时,信号单元按照电阻网络所生产的控制电流,改变锯齿波信号的上升斜率,而锯齿波信号的上升斜率变大或变小时,比较信号的电压准位随之升高或降低,从而使得电流感测信号的纹波变小或变大;
S9、电流流过电感,输出到半导体模块,接入流过电感的电流感测信号,形成半导体驱动电路的输出电流。
其中,利用电源管理芯片改变电流感测信号的纹波大小,改变电阻网络的电阻值,从而调整半导体驱动电路的输出电流纹波,有效解决电流纹波调整方法中通常采用大电容所造成的电容成本较高、电路容易损坏、工作寿命不长等问题,驱动电路构成简单且成本低廉,具有很好的社会效益和经济效益。
在具体实施过程中,首先,根据目标电阻值的大小,以目标电阻值138.562Ω为例,该目标阻值大于1Ω,整数电阻138Ω由电源管理芯片控制NMOS晶体管的通断位置进行“粗调”。
其次,电源管理芯片根据电阻分压定律,计算出电阻网络和VCVS的分压;电源管理芯片控制实现VCVS的分压,模拟0.562Ω电阻分压,以此完成“微调”。
再次,电源管理芯片计算当前模拟的电阻值是否为目标电阻值?若存在误差,则控制VCVS电压进行校正,控制原理使用PI控制。
最后,持续判断阻值是否稳定,不稳定则使用PI控制器进行校正,以此稳定电阻值。若目标阻值小于1Ω,则电源管理芯片控制所有NMOS晶体管全部导通,根据选定型号的NMOS晶体管的导通电阻和电流检测部分的电阻,粗略认为接入了(5.4n+10)mΩ的电阻(n为导通NMOS晶体管数量),电源管理芯片根据端口电压和电阻分压定律得出VCVS分压值;此时,若目标电阻值为几mΩ,则电源管理芯片内置的PI控制算法控制VCVS电压为负值,等效地抵消误差电阻。
在系统整体运行过程中,VCVS由于能够产生双极性电压,故可以控制VCVS的电压等效地补足误差电阻或者消除误差电阻,使整体电阻的精度可以达到0.001Ω,PI控制可以使整体电阻具备一定的稳定性和准确性。
NMOS晶体管的栅极电压为4.5V时,导通内阻较小,为5.4mΩ,且NMOS晶体管施加了保护电路,通过控制NMOS晶体管栅极电压来控制并联电阻是否接入电路;
具体实施过程中,如图3的电阻网络电路,Q1、Q2、Q3、Q4以及Q5为六个NMOS晶体管,nINPUT为输入,OUTPUT为输出,电阻阻值逐个使用2Ω,共五个电阻,分别为1Ω、2Ω、4Ω、8Ω以及16Ω,如此可实现整数部分电阻,电源管理芯片向各个NMOS晶体管栅极G送出一段二进制编码即可实现电阻的变化,此时低电平0为接入电阻,高电平1为移除电阻,根据需要送出不同的二进制编码即可实现阻值的变化,电阻网络输出的总电阻阻值记为RX,输出电阻计算公式为
PI控制算法内置电源管理芯片中,在主要由比例环节P和积分环节I构成,当误差产生时,比例环节可以立即动作产生控制作用;
其中,PI控制算法主要在温度补偿和误差抵消两方面起作用,可减小误差但不能消除误差,积分环节可以消除稳态误差,PI控制可以同时兼顾快速性与准确性,PI控制算法内置在电源管理芯片中,PI控制使用增量式PI控制算法,该算法具有占用的内存空间小的优点。
在具体实施过程中,如图4所示,该控制框图主要由电源管理芯片作控制器,并内置增量式PI控制算法,电源管理芯片产生控制量控制VCVS电压,端口电压与干路电流的比值等效视为当前电阻值,并与目标电阻阻值进行比较,二者差值作为误差信号送入PI控制器,由此构成一个闭环控制系统。
电压检测电路由电压跟随器、反相器与加法器构成,电路使用开环增益较高的运算放大器,电流检测电路使用读取采样电阻电压值获取电流数据,电阻使用精度为0.01%的高精度电阻作为电流采样电阻,取样电阻阻值为10mΩ;
其中,电压跟随器可以很好地将电压检测电路与原电路分隔开,避免了其对原电路的影响,这种方法的优势在于在出现电磁干扰或射频干扰时依旧可以稳定读取电压,避免了一定的噪声干扰,抑制了一定的共模电压。
当检测到阻值偏离设定值时,电源管理芯片通过内置的PI算法控制VCVS的电压,使整体的等效电阻回到设定值。
一种应用于半导体驱动电路的电源管理芯片,包括用于输出反馈信号的误差放大器模块、用于产生的斜坡的斜坡发生器、用于接收反馈信号与斜坡的PWM比较器、用于改变锯齿波信号的上升斜率的信号单元以及开关电路,PWM比较器在接收到反馈信号的同时,即产生一定占空比的PWM输出信号,PWM输出信号驱动一个开关电路,控制此开关电路的开启与断开,最后在PWM OUTPUT端输出PWM信号,PWM比较器的工作电路中,设置有V+1控制端控制电路输出,用于给输出端的电压设定一个固定的阈值,当电压未达到该阈值时,输出电路不工作,让电路开始工作时不能在全占空比下启动,使输出电压以受控的上升速率增加至稳定点,V+l端除了控制输出电路启动外,能够对输出PWM脉冲进行占空比钳位,给电路的输出提供了宽范围的占空比。
其中,开关电源在启动过程中,容易产生浪涌电流,可能对系统产生损害。为避免启动时输入电流过大,输出电压过冲,在设计中采用V+1控制端来控制电路输出,其作用是给输出端的电压设定一个固定的阈值,当电压未达到该阈值时,输出电路不工作,让电路开始工作时不能在全占空比下启动,使输出电压以受控的上升速率增加至稳定点,为了在电路启动的时候让输出脉冲占空比从小到大逐渐变化,对电路起到保护作用,V+l端除了控制输出电路启动外,还具有对输出PWM脉冲进行占空比钳位的作用,给电路的输出提供了宽范围的占空比。
当误差放大器的输出端电压和斜坡发生器的输出电压输入到PWM比较器,进行比较,形成脉冲输出。
PWM比较器的工作电路中,还设置有软启动电路、过流保护电路以及过压保护电路的辅助功能电路;
其中,开关电源在启动过程中,容易产生浪涌电流,可能对电子系统产生损害。为避免启动时输入电流过大,输出电压过冲,在设计中必须采用软启动电路。软启动电路的作用是给输出端的电压设定一个固定的阈值,当电压未达到该阈值时,内部电路不工作。软启动让系统开始时不能在全占空比下启动,使输出电压以受控的上升速率增加至稳定点;
对开关电源而言,输入电压的范围是影响开关管选择的主要因素。电源过压及欠压对开关电源造成的危害,主要表现在器件因承受的电压及电流能力超出正常使用的范围而损坏,同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。因此对输入电源的上限和下限要有所限制,为此采用过压、欠压保护以提高电源的可靠性和安全性。
一种应用半导体驱动电路的装置,包括电路板110,电路板110包括绝缘层120、电路基板130以及绝缘基板140,电路基板130设置在绝缘层120与绝缘基板140之间,电路板110上配置至少一个半导体驱动电路,电路板110上设置有输出电源、电源管理芯片、NM0S晶体管、输入电源、电容、电流感测电阻、电感以及电阻网络。
电路板110上还设置有金属布线150;
在具体实施的过程中,如图5-6所示的,通过金属布线150将上述的各个组件安装电路图连接起来。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种半导体驱动电路的电流纹波调整方法,其特征在于,包括下列步骤:
S1、在半导体驱动电路上设置电源管理芯片、VCVS、NM0S晶体管以及电阻网络,电源管理芯片发射PWM信号驱动NMOS晶体管;
NMOS晶体管为应变硅NMOS晶体管,建立应变硅NMOS晶体管模型,在体硅衬底上首先生长一层驰豫的SiGa缓冲层,其上用MBE低温生长应变硅沟道层;
S2、NMOS晶体管根据PWM信号的电压准位,导通或断开其汲极-源极通道,由于NMOS晶体管为应变硅NMOS晶体管,沟道横向表面电势不再是恒定不变的,根据关态或亚阈条件下的沟道表面势分布来调节NMOS晶体管的电压位准,导通或断开其汲极-源极通道;
S3、电阻网络为若干个电阻串联,并且与若干个NMOS晶体管并联,通过控制NMOS晶体管的通断来控制与之并联的电阻是否接入电路,通过调整不同的NMOS晶体管的通断实现接入不同阻值的电阻,实现粗调;
S4、在实现小数部分电阻值时主要通过调节VCVS的电压来实现,实现微调;
S5、电流检测电路与电压检测电路通过A/D转换实时传送电压电流数据到电源管理芯片,电源管理芯片实时计算并判断当前阻值是否符合设定的目标阻值,并使用PI控制算法调整VCVS电压值以抵消误差电阻影响,进行校正,从而实现目标阻值;
S6、输出电源的电流流过电阻网络产生控制电流,同时流过电流感测电阻产生电流感测信号;
S7、在电源管理芯片设置放大器模块,放大器模块的正向输入端接入参考电压,负向输入端接入外接电阻产生的电流感测信号,输出端外接电容,使电流感测信号和参考电压的差值经该电容滤波以产生比较信号;
S8、同时,信号单元按照电阻网络所生产的控制电流,改变锯齿波信号的上升斜率,而锯齿波信号的上升斜率变大或变小时,比较信号的电压准位随之升高或降低,从而使得电流感测信号的纹波变小或变大;
S9、电流流过电感,输出到半导体模块,接入流过电感的电流感测信号,形成半导体驱动电路的输出电流。
2.根据权利要求1所述的一种半导体驱动电路的电流纹波调整方法,其特征在于:所述NMOS晶体管的栅极电压为4.5V时,导通内阻为5.4mΩ,且NMOS晶体管施加了保护电路。
3.根据权利要求2所述的一种半导体驱动电路的电流纹波调整方法,其特征在于:所述PI控制算法内置电源管理芯片中,在主要由比例环节P和积分环节I构成,当误差产生时,比例环节立即动作产生控制作用。
4.根据权利要求3所述的一种半导体驱动电路的电流纹波调整方法,其特征在于:所述电压检测电路由电压跟随器、反相器与加法器构成,电路使用开环增益高的运算放大器,所述电流检测电路使用读取采样电阻电压值获取电流数据,电阻使用精度为0.01%的高精度电阻作为电流采样电阻,取样电阻阻值为10mΩ。
5.根据权利要求4所述的一种半导体驱动电路的电流纹波调整方法,其特征在于:当检测到阻值偏离设定值时,电源管理芯片通过内置的PI算法控制VCVS的电压,使整体的等效电阻回到设定值。
6.应用于权利要求5所述的半导体驱动电路电流纹波调整方法的电源管理芯片,其特征在于:包括用于输出反馈信号的误差放大器模块、用于产生的斜坡斜坡发生器、用于接收反馈信号与斜坡的PWM比较器、用于改变锯齿波信号的上升斜率的信号单元以及开关电路,所述PWM比较器在接收到反馈信号的同时,即产生占空比的PWM输出信号,所述PWM输出信号驱动一个开关电路,控制此开关电路的开启与断开,最后在PWM OUTPUT端输出PWM信号,PWM比较器的工作电路中,设置有V+1控制端控制电路输出,用于给输出端的电压设定一个固定的阈值,当电压未达到该阈值时,输出电路不工作,让电路开始工作时不能在全占空比下启动,使输出电压以受控的上升速率增加至稳定点,V+l端除了控制输出电路启动外,能够对输出PWM脉冲进行占空比钳位,给电路的输出提供了宽范围的占空比。
7.根据权利要求6所述的一种应用于半导体驱动电路的电源管理芯片,其特征在于:当所述误差放大器的输出端电压和斜坡发生器的输出电压输入到PWM比较器,进行比较,形成脉冲输出。
8.根据权利要求7所述的一种应用于半导体驱动电路的电源管理芯片,其特征在于:所述PWM比较器的工作电路中,还设置有软启动电路、过流保护电路以及过压保护电路的辅助功能电路。
9.应用于权利要求5所述的半导体驱动电路电流纹波调整方法的装置,其特征在于:包括电路板(110),所述电路板(110)包括绝缘层(120)、电路基板(130)以及绝缘基板(140),所述电路基板(130)设置在绝缘层(120)与所述绝缘基板(140)之间,所述电路板(110)上配置至少一个半导体驱动电路,所述电路板(110)上设置有输出电源、电源管理芯片、VCVS、NM0S晶体管、输入电源、电容、电流感测电阻、电感以及电阻网络。
10.根据权利要求9所述的一种应用半导体驱动电路的装置,其特征在于:所述电路板(110)上还设置有金属布线(150)。。
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