CN116054791A - 一种基于滞回比较器的OringFET控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于滞回比较器的OringFET控制电路，该电路包括：辅助电源电路和OringFET电路；辅助电源电路的输出端与OringFET电路的输入端连接；OringFET电路的第一控制端与输电线路的一侧连接，OringFET电路的第二控制端与输电线路的另一侧连接；OringFET电路包括：滞回比较电路和MOSFET管；辅助电源电路用于为滞回比较电路提供可调的工作电压；滞回比较电路用于根据输电线路两侧的电压和工作电压，向MOSFET管的栅极输出开启电压或关断电压。采用本发明实施例，OringFET不再受制于外部的电压环境且采用工作电压结合滞回比较电路进行控制进一步提高了电压适用范围。
Description
技术领域
本发明涉及控制电路技术领域，尤其涉及一种基于滞回比较器的OringFET控制电路。
背景技术
在专用的OringFET(ORing MOSFET)，或者，冗余电源控制器中，控制芯片一般内部有自举电路可以自供电，但是其驱动电压较低需要匹配低压MOSFET；此外，专用OringFET的控制芯片电压工作范围有一定要求，因此在某些应用场合找不到合适的芯片以在受限的工作电压范围下实现OringFET控制功能。
发明内容
本发明提供了一种基于滞回比较器的OringFET控制电路，以解决现有OringFET控制电路电压适用范围受限的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于滞回比较器的OringFET控制电路，包括：辅助电源电路和OringFET电路；
其中，所述辅助电源电路的输出端与所述OringFET电路的输入端连接；所述OringFET电路的第一控制端与输电线路的一侧连接，所述OringFET电路的第二控制端与输电线路的另一侧连接；
所述OringFET电路包括：滞回比较电路和MOSFET管；
所述滞回比较电路的输入端与所述OringFET电路的输入端连接，所述滞回比较电路的第一采样端与所述MOSFET管的源极和所述OringFET电路的第一控制端连接，所述滞回比较电路的第二采样端与所述MOSFET管的漏极和所述OringFET电路的第二控制端连接，所述滞回比较电路的输出端与所述MOSFET管的栅极连接；
所述辅助电源电路用于为所述滞回比较电路提供可调的工作电压；
所述滞回比较电路用于在接收到所述工作电压，并且，所述第一采样端的第一电压大于所述第二采样端的第二电压，在所述滞回比较电路的输出端输出使MOSFET管导通的开启电压；以及用于在接收到所述工作电压，并且，所述第一电压小于所述第二电压时，在所述滞回比较电路的输出端输出使MOSFET管截止的关断电压。
本发明采用供电源电路为OringFET电路提供可调的工作电压，以使OringFET电路中的滞回比较电路根据该工作电压和MOSFET管源漏级两端的电压，输出控制MOSFET导通或关断的电压，从而使MOSFET管不再受制于以往由外界提供的驱动电压；而采用可调的工作电压结合滞回比较电路对MOSFET管进行控制进一步提高了电压适用范围。
进一步地，所述第一采样端的第一电压大于所述第二采样端的第二电压，具体为：所述第一电压大于所述第二电压，并且，所述第一电压与第二电压的电压差大于第一阈值；所述第一电压小于所述第二电压，具体为：所述第一电压小于所述第二电压，并且，所述第二电压与所述第一电压的电压差大于第二阈值。
进一步地，所述滞回比较电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和轨到轨电压比较器；
其中，所述第一电阻的第一端与所述第二电阻的第一端和所述轨到轨电压比较器的反相输入端连接；
所述第三电阻的第一端与所述第四电阻的第一端、所述第五电阻的第一端和所述轨到轨电压比较器的同相输入端连接；
所述第一电阻的第二端与所述第三电阻的第二端、所述滞回比较电路的输入端、所述轨到轨电压比较器的正电源端连接；
所述第二电阻的第二端与所述滞回比较电路的第二采样端连接；
所述第四电阻的第二端与所述滞回比较电路的第一采样端和所述轨到轨电压比较器的负电源端连接；
所述轨到轨电压比较器的输出端与所述滞回比较电路的输出端和所述第五电阻的第二端连接。
本发明通过第一电阻至第五电阻构建分压电阻，从而对轨到轨电压比较器进行参数调节，使轨到轨电压比较器通过采样端的第一电压、第二电压和工作电压，实现对MOSFET管的控制，避免MOSFET管受限于外部提供的电压范围。
进一步地，所述第一电阻的阻值、所述第二电阻的阻值、所述第三电阻的阻值、所述第四电阻的阻值和所述第五电阻的阻值之间的关系表达式为：
其中，R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值，R3为第三电阻的阻值，R4为第四电阻的阻值，R5为第五电阻的阻值，Va1为第一阈值，Va2为第二阈值，Vcc为工作电压。
进一步地，所述轨到轨电压比较器用于在所述第一采样端的所述第一电压大于所述第二采样端的所述第二电压，并且，所述第一电压与所述第二电压的电压差大于第一阈值时，输出所述正电源端接收到的所述工作电压；以及用于在所述第一采样端的所述第一电压小于所述第二采样端的所述第二电压，并且，所述第二电压与所述第一电压的电压差大于第二阈值时，输出所述负电源端接收到的所述第一电压。
本发明可通过调节第一电阻至第五电阻的阻值，实现对第一阈值和第二阈值的调节，从而使轨到轨电压比较器根据采样端的第一电压、第二电压，并结合第一阈值和第二阈值实现对MOSFET管的精准控制，避免MOSFET管的驱动电压受制于外部提供的电压范围。
进一步地，所述滞回比较电路还包括：第六电阻；
其中，所述第六电阻的第一端与所述滞回比较电路的输出端连接；
所述第六电阻的第二端与所述轨到轨电压比较器的输出端和所述第五电阻的第二端连接。
本发明通过使第六电阻串联在MOSFET管的栅极与轨到轨电压比较器的输出端之间，提高MOSFET管的开启与截止速率。
进一步地，述滞回比较电路还包括：第一二极管；
其中，所述第一二极管的阳极与所述第六电阻的第一端和所述滞回比较电路的输出端连接；
所述第一二极管的阴极与所述轨到轨电压比较器的输出端、所述第六电阻的第二端和所述第五电阻的第二端连接。
进一步地，所述辅助电源电路包括：辅助电源和第二二极管；
其中，所述辅助电源的第一极与所述第二二极管的阳极连接；
所述辅助电源的第二极与所述输电线路的一侧连接；
所述第二二极管的输出端与所述辅助电源电路的输出端连接。
进一步地，所述辅助电源为线性电源或交流电源。
进一步地，所述辅助电源电路还包括：第一电容；
所述第一电容的第一端与所述第二二极管的阴极和所述辅助电源电路的输出端连接；
所述第一电容的第二端与所述辅助电源的第二极和所述输电线路的一侧连接。
本发明即可通过线性电源也可通过交流电源，结合第二二极管以及用于滤波的第一电容，为滞回比较电路提供稳定的工作电压，从而避免了OringFET电路直接受控于外部提供的电压，提高了电压适用范围。
附图说明
图1为本发明提供的基于滞回比较器的OringFET控制电路的一种实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的滞回比较器仿真结果的示意图；
图3为本发明提供的辅助电源电路取电的示意图；
图4为本发明提供的工作电压对输出精度影响的示意图；
图5为本发明提供的第一电阻对输出精度影响的示意图；
图6为本发明提供的第二电阻对输出精度影响的示意图；
图7为本发明提供的第五电阻对输出精度影响的示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参照图1，为本发明提供的基于滞回比较器的OringFET控制电路的一种实施例的结构示意图，包括：辅助电源电路和OringFET电路；
其中，所述辅助电源电路的输出端与所述OringFET电路的输入端连接；所述OringFET电路的第一控制端与输电线路的一侧连接，所述OringFET电路的第二控制端与输电线路的另一侧连接；
所述OringFET电路包括：滞回比较电路和MOSFET管Q1；
所述滞回比较电路的输入端与所述OringFET电路的输入端连接，所述滞回比较电路的第一采样端与所述MOSFET管Q1的源极和所述OringFET电路的第一控制端连接，所述滞回比较电路的第二采样端与所述MOSFET管Q1的漏极和所述OringFET电路的第二控制端连接，所述滞回比较电路的输出端与所述MOSFET管Q1的栅极连接；
所述辅助电源电路用于为所述滞回比较电路提供可调的工作电压；
所述滞回比较电路用于在接收到所述工作电压，并且，所述第一采样端的第一电压大于所述第二采样端的第二电压，在所述滞回比较电路的输出端输出使MOSFET管Q1导通的开启电压；以及用于在接收到所述工作电压，并且，所述第一电压小于所述第二电压时，在所述滞回比较电路的输出端输出使MOSFET管Q1截止的关断电压。
在本实施例中，由辅助电源电路为OringFET供电；其中，辅助电源电路提供的可调的工作电压，该工作电压作使滞回比较电路进入到工作状态；滞回比较电路在接收到工作电压后，根据MOSFET管Q1两端的电压，对MOSFET管Q1的导通与截止进行控制。
在本实施例中，所述MOSFET管Q1为PMOS管或NMOS管。
进一步地，所述第一采样端的第一电压大于所述第二采样端的第二电压，具体为：所述第一电压大于所述第二电压，并且，所述第一电压与第二电压的电压差大于第一阈值；所述第一电压小于所述第二电压，具体为：所述第一电压小于所述第二电压，并且，所述第二电压与所述第一电压的电压差大于第二阈值。
在本实施例中，VA-VB>Va1时比较器输出Vcc，当VB-VA>Va2时比较器输出Vee；其中，VA为第一电压，VB为第二电压，Va1为第一阈值，Va2为第二阈值，Vcc为开启电压，Vee关断电压。
在本实施例中，第一阈值和第二阈值可根据需要人为进行设置；请参照图2，为本发明提供的滞回比较器仿真结果的示意图，其中，第一阈值为22mV，第二阈值为28mV，工作电压为5V，A表示第一电压，B表示第二电压；当第一电压维持在12V时，第二电压小于11.978V时，则向MOSFET管Q1输出开启电压或高电平；当第二电压大于12.028V时，则向MOSFET管Q1输出关断电压或低电平。
进一步地，所述滞回比较电路包括：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和轨到轨电压比较器C；
其中，所述第一电阻R1的第一端与所述第二电阻R2的第一端和所述轨到轨电压比较器C的反相输入端连接；
所述第三电阻R3的第一端与所述第四电阻R4的第一端、所述第五电阻R5的第一端和所述轨到轨电压比较器C的同相输入端连接；
所述第一电阻R1的第二端与所述第三电阻R3的第二端、所述滞回比较电路的输入端、所述轨到轨电压比较器C的正电源端连接；
所述第二电阻R2的第二端与所述滞回比较电路的第二采样端连接；
所述第四电阻R4的第二端与所述滞回比较电路的第一采样端和所述轨到轨电压比较器C的负电源端连接；
所述轨到轨电压比较器C的输出端与所述滞回比较电路的输出端和所述第五电阻R5的第二端连接。
在本实施例中，第一电阻R1至第四电阻R4构成分压电阻，第五电阻R5通过串接在轨到轨电压比较器C的输出端与同相输入端之间形成正反馈，各个电阻与轨到轨电压比较器C一起构成迟滞比较器；通过调节第一电阻R1至第五电阻R5的阻值大小，可实现对第一阈值和第二阈值的设置或调节。
本发明通过第一电阻至第五电阻构建分压电阻，从而对轨到轨电压比较器进行参数调节，使轨到轨电压比较器通过采样端的第一电压、第二电压和工作电压，实现对MOSFET管的控制，避免MOSFET管受限于外部提供的电压范围。
进一步地，所述第一电阻R1的阻值、所述第二电阻R2的阻值、所述第三电阻R3的阻值、所述第四电阻R4的阻值和所述第五电阻R5的阻值之间的关系表达式为：
其中，R1为第一电阻R1的阻值，R2为第二电阻R2的阻值，R3为第三电阻R3的阻值，R4为第四电阻R4的阻值，R5为第五电阻R5的阻值，Va1为第一阈值，Va2为第二阈值，Vcc为工作电压。
在本实施例中，当第一阈值为22mV，第二阈值为28mV，工作电压为5V时，第一电阻R1和第三电阻R3的阻值可设置为10kΩ，第二电阻R2和第四电阻R4的阻值可设置为7.86kΩ，第五电阻R5的阻值可设置为786kΩ，即可实现以上第一阈值和第二阈值的设置。
进一步地，所述轨到轨电压比较器C用于在所述第一采样端的所述第一电压大于所述第二采样端的所述第二电压，并且，所述第一电压与所述第二电压的电压差大于第一阈值时，输出所述正电源端接收到的所述工作电压；以及用于在所述第一采样端的所述第一电压小于所述第二采样端的所述第二电压，并且，所述第二电压与所述第一电压的电压差大于第二阈值时，输出所述负电源端接收到的所述第一电压。
在本实施例中，所述开启电压为工作电压，所述关断电压为第一电压。
本发明可通过调节第一电阻至第五电阻的阻值，实现对第一阈值和第二阈值的调节，从而使轨到轨电压比较器根据采样端的第一电压、第二电压，并结合第一阈值和第二阈值实现对MOSFET管的精准控制，避免MOSFET管的驱动电压受制于外部提供的电压范围。
进一步地，所述滞回比较电路还包括：第六电阻R6；
其中，所述第六电阻R6的第一端与所述滞回比较电路的输出端连接；
所述第六电阻R6的第二端与所述轨到轨电压比较器C的输出端和所述第五电阻R5的第二端连接。
本发明通过使第六电阻串联在MOSFET管的栅极与轨到轨电压比较器的输出端之间，提高MOSFET管的开启与截止速率。
进一步地，述滞回比较电路还包括：第一二极管；
其中，所述第一二极管的阳极与所述第六电阻R6的第一端和所述滞回比较电路的输出端连接；
所述第一二极管的阴极与所述轨到轨电压比较器C的输出端、所述第六电阻R6的第二端和所述第五电阻R5的第二端连接。
进一步地，所述辅助电源电路包括：辅助电源和第二二极管D1；
其中，所述辅助电源的第一极与所述第二二极管D1的阳极连接；
所述辅助电源的第二极与所述输电线路的一侧连接；
所述第二二极管D1的输出端与所述辅助电源电路的输出端连接。
在本实施例中，第二二极管D1用于稳定辅助电源电路的输出电压，即工作电压。
进一步地，所述辅助电源为线性电源或交流电源。
在本实施例中，当辅助电源为线性电源时，辅助电源的第一极为正极。
进一步地，所述辅助电源电路还包括：第一电容C1；
所述第一电容C1的第一端与所述第二二极管D1的阴极和所述辅助电源电路的输出端连接；
所述第一电容C1的第二端与所述辅助电源的第二极和所述输电线路的一侧连接。
在本实施例中，当辅助电源为交流电源如取自变压器绕组时，请参照图3，为本发明提供的辅助电源电路取电的示意图，其中，第一电容C1可做为滤波电容，用于稳定通过输出率波电感从桥式整流上获取的供电电源。
本发明即可通过线性电源也可通过交流电源，结合第二二极管以及用于滤波的第一电容，为滞回比较电路提供稳定的工作电压，从而避免了OringFET电路直接受控于外部提供的电压，提高了电压适用范围。
请参照图4-图7，分别为本发明提供的工作电压、第一电阻、第二电阻和第五电阻对输出精度影响的示意图，其中，工作电压、第一电阻、第二电阻和第五电阻的参数漂移设置为±10％，输出结果的在精度上可以满足工程需求；此外，本发明通过较低的成本和较高的可靠性，实现了一种简单的可以兼容所有电压范围以及可采用通用MOSFET的OringFET控制方案。
本发明采用供电源电路为OringFET电路提供可调的工作电压，以使OringFET电路中的滞回比较电路根据该工作电压和MOSFET管源漏级两端的电压，输出控制MOSFET导通或关断的电压，从而使MOSFET管不再受制于以往由外界提供的驱动电压；而采用可调的工作电压结合滞回比较电路对MOSFET管进行控制进一步提高了电压适用范围。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于滞回比较器的OringFET控制电路，其特征在于，包括：辅助电源电路和OringFET电路；
其中，所述辅助电源电路的输出端与所述OringFET电路的输入端连接；所述OringFET电路的第一控制端与输电线路的一侧连接，所述OringFET电路的第二控制端与输电线路的另一侧连接；
所述OringFET电路包括：滞回比较电路和MOSFET管；
所述滞回比较电路的输入端与所述OringFET电路的输入端连接，所述滞回比较电路的第一采样端与所述MOSFET管的源极和所述OringFET电路的第一控制端连接，所述滞回比较电路的第二采样端与所述MOSFET管的漏极和所述OringFET电路的第二控制端连接，所述滞回比较电路的输出端与所述MOSFET管的栅极连接；
所述辅助电源电路用于为所述滞回比较电路提供可调的工作电压；
所述滞回比较电路用于在接收到所述工作电压，并且，所述第一采样端的第一电压大于所述第二采样端的第二电压，在所述滞回比较电路的输出端输出使MOSFET管导通的开启电压；以及用于在接收到所述工作电压，并且，所述第一电压小于所述第二电压时，在所述滞回比较电路的输出端输出使MOSFET管截止的关断电压。
2.如权利要求1所述的基于滞回比较器的OringFET控制电路，其特征在于，所述第一采样端的第一电压大于所述第二采样端的第二电压，具体为：所述第一电压大于所述第二电压，并且，所述第一电压与第二电压的电压差大于第一阈值；所述第一电压小于所述第二电压，具体为：所述第一电压小于所述第二电压，并且，所述第二电压与所述第一电压的电压差大于第二阈值。
3.如权利要求2所述的基于滞回比较器的OringFET控制电路，其特征在于，所述滞回比较电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和轨到轨电压比较器；
其中，所述第一电阻的第一端与所述第二电阻的第一端和所述轨到轨电压比较器的反相输入端连接；
所述第三电阻的第一端与所述第四电阻的第一端、所述第五电阻的第一端和所述轨到轨电压比较器的同相输入端连接；
所述第一电阻的第二端与所述第三电阻的第二端、所述滞回比较电路的输入端、所述轨到轨电压比较器的正电源端连接；
所述第二电阻的第二端与所述滞回比较电路的第二采样端连接；
所述第四电阻的第二端与所述滞回比较电路的第一采样端和所述轨到轨电压比较器的负电源端连接；
所述轨到轨电压比较器的输出端与所述滞回比较电路的输出端和所述第五电阻的第二端连接。
4.如权利要求3所述的基于滞回比较器的Ori ngFET控制电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值、所述第二电阻的阻值、所述第三电阻的阻值、所述第四电阻的阻值和所述第五电阻的阻值之间的关系表达式为：
其中，R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值，R3为第三电阻的阻值，R4为第四电阻的阻值，R5为第五电阻的阻值，Va1为第一阈值，Va2为第二阈值，Vcc为工作电压。
5.如权利要求4所述的基于滞回比较器的Ori ngFET控制电路，其特征在于，所述轨到轨电压比较器用于在所述第一采样端的所述第一电压大于所述第二采样端的所述第二电压，并且，所述第一电压与所述第二电压的电压差大于第一阈值时，输出所述正电源端接收到的所述工作电压；以及用于在所述第一采样端的所述第一电压小于所述第二采样端的所述第二电压，并且，所述第二电压与所述第一电压的电压差大于第二阈值时，输出所述负电源端接收到的所述第一电压。
6.如权利要求3所述的基于滞回比较器的OringFET控制电路，其特征在于，所述滞回比较电路还包括：第六电阻；
其中，所述第六电阻的第一端与所述滞回比较电路的输出端连接；
所述第六电阻的第二端与所述轨到轨电压比较器的输出端和所述第五电阻的第二端连接。
7.如权利要求6所述的基于滞回比较器的OringFET控制电路，其特征在于，所述滞回比较电路还包括：第一二极管；
其中，所述第一二极管的阳极与所述第六电阻的第一端和所述滞回比较电路的输出端连接；
所述第一二极管的阴极与所述轨到轨电压比较器的输出端、所述第六电阻的第二端和所述第五电阻的第二端连接。
8.如权利要求1-7任意一项所述的基于滞回比较器的OringFET控制电路，其特征在于，所述辅助电源电路包括：辅助电源和第二二极管；
其中，所述辅助电源的第一极与所述第二二极管的阳极连接；
所述辅助电源的第二极与所述输电线路的一侧连接；
所述第二二极管的输出端与所述辅助电源电路的输出端连接。
9.如权利要求8所述的基于滞回比较器的OringFET控制电路，其特征在于，所述辅助电源为线性电源或交流电源。
10.如权利要求8所述的基于滞回比较器的OringFET控制电路，其特征在于，所述辅助电源电路还包括：第一电容；
所述第一电容的第一端与所述第二二极管的阴极和所述辅助电源电路的输出端连接；
所述第一电容的第二端与所述辅助电源的第二极和所述输电线路的一侧连接。
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