CN201611362U - 单比较器半桥电压过零检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种单比较器半桥电压过零检测电路，包括依次连接的第一定时器、选择开关、比较器、第二定时器、半桥驱动芯片和半桥电路。所述第一定时器用于输出第一控制信号和第一PWM信号，选择开关用于根据第一控制信号对参考电压VREF1和参考电压VREF2进行选择输出，比较器用于将参考电压与桥臂中点的LC谐振电压相比较、并输出第二控制信号，第二定时器用于接收第二控制信号、并输出第二PWM信号，半桥驱动芯片用于根据第一PWM信号和第二PWM信号输出与上桥臂开关管电压过零同步的第一驱动信号或输出与下桥臂开关管电压过零同步的第二驱动信号。本实用新型公开了一种软开关实现技术，可有效的降低半桥电路的损耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种半桥电压过零检测电路，更具体地说，涉及一种利用比较器实现电压过零检测的单比较器半桥电压过零检测电路。
背景技术
与全桥电路相比，半桥电路的开关管数量少，成本相对低，适合应用在电子镇流器等中小功率电子设备中。半桥电路中包含有电感和电容器件，它们会产生LC串并联谐振，该谐振会显著增加功耗，降低电子设备效率。效率的降低会显著增加电子器件的温升，加速器件损耗，从而提高了整机设备的故障率。所以，最大程度地提高功率电路的效率是功率电子设备设计中的重要内容。为了提高电路效率，实现开关管的软开关是一种在功率电路降低损耗的非常有效的手段。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的半桥电路效率低的缺陷，提供一种单比较器半桥电压过零检测电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种单比较器半桥电压过零检测电路，包括半桥电路，所述半桥电路由具有第一开关管的上桥臂和具有第二开关管的下桥臂所组成，第一开关管具有第一输出端和第二输出端，第二开关管具有第三输出端和第四输出端，第一开关管的第二输出端与第二开关管的第三输出端相连接，还包括：
用于输出第一控制信号和第一PWM信号的第一定时器；
用于根据第一控制信号对参考电压VREF1和参考电压VREF2进行选择输出的选择开关，所述参考电压VREF1为上桥臂开关管的第一输出端的电压，参考电压VREF2为下桥臂开关管的第四输出端的电压；
用于将选择开关输出的参考电压与桥臂中点的LC谐振电压相比较、并当LC谐振电压振荡到与参考电压相等时输出第二控制信号的比较器，所述比较器具有反向输出端；
用于接收比较器输出的第二控制信号、并输出第二PWM信号的第二定时器；
用于根据第一PWM信号和第二PWM信号产生输出与上桥臂开关管电压过零同步的第一驱动信号或产生输出与下桥臂开关管电压过零同步的第二驱动信号的半桥驱动芯片。
在本实用新型所述的单比较器半桥电压过零检测电路中，所述第一控制信号为方波信号，第一定时器的方波信号输出端与用于接收方波高电平信号并选择输出参考电压VREF1的选择开关相连接。
在本实用新型所述的单比较器半桥电压过零检测电路中，所述第一控制信号为方波信号，第一定时器的方波信号输出端与用于接收方波低电平信号并选择输出参考电压VREF2的选择开关相连接。
在本实用新型所述的单比较器半桥电压过零检测电路中，所述比较器的一个输入端与选择开关的输出端相连接、接收参考电压VREF1，比较器的另一个输入端与半桥电路的LC谐振电压输出端相连接、接收振荡上升的LC谐振电压，比较器的输出端与第二定时器相连接、输出控制信号。
在本实用新型所述的单比较器半桥电压过零检测电路中，所述比较器的一个输入端与选择开关的输出端相连接、接收参考电压VREF2，比较器的另一个输入端与半桥电路的LC谐振电压输出端相连接、接收振荡下降的LC谐振电压，比较器的输出端与第二定时器相连接、输出控制信号。
实施本实用新型的单比较器半桥电压过零检测电路，具有以下有益效果：本实用新型涉及一种单比较器半桥电压过零检测电路，包括依次连接的第一定时器、选择开关、比较器、第二定时器、半桥驱动芯片和半桥电路。半桥电路的开关管数量少、成本低、没有同时通断问题，在本实用新型公开的在单比较器半桥电压过零检测电路中，分别采用上下桥臂的开关管的一个输出端电压作为参考电压与LC谐振电压相比较，并输出控制信号改变第二定时器输出的PWM信号的占空比，从而达到使半桥驱动芯片输出的PWM驱动信号与上桥臂开关管电压过零同步或与下桥臂开关管电压过零同步的目的，实现了开关管的零电压开通，节省了硬件资源，可有效降低损耗。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型单比较器半桥电压过零检测电路的原理框图；
图2是本实用新型半桥电路一实施例的电路图。
具体实施方式
如图1所示，在本实用新型的单比较器半桥电压过零检测电路中，包括：依次连接的第一定时器3、选择开关4、比较器5、第二定时器6、半桥驱动芯片2和半桥电路1。所述半桥电路1由具有第一开关管的上桥臂和具有第二开关管的下桥臂所组成，其中第一开关管具有第一输出端和第二输出端，第二开关管具有第三输出端和第四输出端，第一开关管的第二输出端与第二开关管的第三输出端相连接。取上桥臂开关管的第一输出端的电压做为参考电压VREF1，下桥臂开关管的第四输出端的电压做为考电压VREF2。
所述第一定时器3用于输出第一控制信号给选择开关4，并输出第一PWM信号给半桥驱动芯片2。选择开关4的两个输入端分别为参考电压VREF1和参考电压VREF2，选择开关4根据第一定时器3输出的第一控制信号对参考电压VREF1和参考电压VREF2进行选择输出。其中第一控制信号为方波信号，参考电压VREF1和参考电压VREF2，在方波信号控制下进行周期性切换输出，当方波信号为高电平时，比较器4输出参考电压VREF1，当方波信号为低电平时，比较器4输出参考电压VREF2。比较器5用于将选择开关4输出的参考电压与半桥电路1的桥臂中点的LC谐振电压相比较、并当LC谐振电压振荡到与参考电压相等时输出第二控制信号，所述比较器5具有反向输出端。半桥电路1工作时，LC串并联产生谐振，当第一开关管导通时，第一开关管的第二输出端的电位等于第一开关管的第一输出端的电位，当第一开关管关断时，第一开关管的第二输出端的电位在LC串并联谐振下正弦振荡上升，产生LC谐振电压，当LC谐振电压上升到等于比较器5的参考电压VREF1时，比较器5输出第二控制信号。当第二开关管导通时，第二开关管的第三输出端的电位等于第二开关管的第四输出端的电位，当第二开关管关断时，第二开关管的第三输出端的电位在LC串并联谐振下正弦振荡下降，产生LC谐振电压，当电压下降到等于比较器5的参考电压VREF2时，比较器5因其设置了反向输出，从而使得比较器5产生输出第二控制信号。即当LC谐振电压大于等于参考电压VREF1或小于等于参考电压VREF2时，比较器5才会产生输出第二控制信号。第二定时器6用于接收比较器5输出的第二控制信号、并输出第二PWM信号给半桥驱动芯片2，比较器5输出的第二控制信号将改变第二定时器6输出的第二PWM信号的占空比。半桥驱动芯片2用于根据第一定时器3输出第一PWM信号和第二定时器6输出的第二PWM信号产生输出与上桥臂的第一开关管电压过零同步的第一驱动信号或输出与下桥臂的第二开关管电压过零同步的第二驱动信号。从而实现了第一开关管和第二开关管的零电压开通。
综上所述，在半桥电路1中LC串并联电路产生谐振，在第一控制信号高电平期间：选择开关4选择输出参考电压VREF1做为比较器5的参考电压，比较器5的另外一个输入端接半桥电路1的桥臂中点的LC谐振电压。半桥电路1的上桥臂的第一开关管导通时，第一开关管的第二输出端的电位等于第一开关管的第一输出端电位，第一开关管关断时，第一开关管的第二输出端的电位在LC串并联谐振下正弦振荡上升，产生LC谐振电压，当LC谐振电压上升到等于比较器5的参考电压VREF1时，比较器5输出第二控制信号。在第一控制信号低电平期间：选择开关4选择输出参考电压VREF2做为比较器5的参考电压，比较器5的另外一个输入端接半桥电路1的桥臂中点的LC谐振电压。半桥电路1的下桥臂的第二开关管导通时，第二开关管的第三输出端的电位等于第二开关管的第四输出端电位，第二开关管关断时，第二开关管的第三输出端的电位在LC串并联谐振下正弦振荡下降，产生LC谐振电压，当LC谐振电压下降到等于比较器5的参考电压VREF2时，比较器5因其设置了反向输出而使得比较器5产生输出第二控制信号。比较器5一旦有输出，将改变第二定时器6输出第二PWM信号的占空比，从而较好的实现半桥电路1的第一开关管和第二开关管的零电压导通。
图2所示为本实用新型半桥电路1一实施例的电路图。半桥电路1由具有第一开关管T1的上桥臂和具有第二开关管T2的下桥臂组成。其中第一开关管T1和第二开关管T2的控制端分别接于半桥驱动芯片2的第一驱动信号输出端和第二驱动信号输出端。第一开关管T1的第一输出端Q1和第二输出端Q2分别与第三电容C3两端相连接，第一电容C1的一端接于第一开关管T1的第一输出端Q1、另一端通过负载W和电感L接于第一开关管的第二输出端Q2；第二开关管T2的第三输出端Q2和第四输出端Q3分别与第四电容C4两端相连接，第二电容C2的一端接于第二开关管T2的第四输出端Q3、另一端通过负载W和电感L接于第二开关管的第三输出端Q2。第一电阻R1的一端接于第三电容C3和第四电容C4的交接点上、另一端通过第二电阻R2接地。比较器5的一个输入端接参考电压VREF、另一输入端与第一电阻R1和第二电阻R2的交接点相连接。即在本实施例中取LC谐振电压经第一电阻R1和第二电阻R2分压后的Q4点的电压做为半桥电路1的电压输出端与比较器5的一个输入端相连接。相应的参考电压VREF应取经第一电阻R1和第二电阻R2分压后的电压值。
如图所示的半桥电路1中LC串并联电路产生谐振，对于上桥臂：第一开关管T1导通时，第一开关管T1的第二输出端Q2的电位等于第一开关管T1的第一输出端Q1电位，第一开关管T1关断时，第一开关管T1的第二输出端Q2的电位在LC串并联谐振下正弦振荡上升，产生LC谐振电压，当Q4的LC谐振电压上升到等于比较器5的参考电压VREF时，此时的参考电压VREF取Q1点的电压经第一电阻R1和第二电阻R2分压后的电压值，比较器5输出第二控制信号。对于下桥臂：第二开关管T2导通时，第二开关管T2的第三输出端Q2的电位等于第二开关管T2的第四输出端Q3电位，第二开关管T2关断时，第二开关管T2的第三输出端Q2的电位在LC串并联谐振下正弦振荡下降，产生LC谐振电压，当Q4点的LC谐振电压下降到等于比较器5的参考电压VREF时，此时的参考电压VREF取Q4点的电压经第一电阻R1和第二电阻R2分压后的电压值，比较器5因其设置了反向输出而使得比较器5产生输出第二控制信号。比较器5一旦有输出，将改变输入到半桥驱动芯片2的PWM控制信号的占空比，半桥驱动芯片2根据PWM信号产生输出与上桥臂的第一开关管T1电压过零同步的第一驱动信号或输出与下桥臂的第二开关管T2电压过零同步的第二驱动信号。从而实现了第一开关管T1和第二开关管T2的零电压开通。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种单比较器半桥电压过零检测电路，包括半桥电路，其特征在于，所述半桥电路由具有第一开关管的上桥臂和具有第二开关管的下桥臂所组成，第一开关管具有第一输出端和第二输出端，第二开关管具有第三输出端和第四输出端，第一开关管的第二输出端与第二开关管的第三输出端相连接，还包括：
用于输出第一控制信号和第一PWM信号的第一定时器；
用于根据第一控制信号对参考电压VREF1和参考电压VREF2进行选择输出的选择开关，所述参考电压VREF1为上桥臂开关管的第一输出端的电压，参考电压VREF2为下桥臂开关管的第四输出端的电压；
用于将选择开关输出的参考电压与桥臂中点的LC谐振电压相比较、并当LC谐振电压振荡到与参考电压相等时输出第二控制信号的比较器，所述比较器具有反向输出端；
用于接收比较器输出的第二控制信号、并输出第二PWM信号的第二定时器；
用于根据第一PWM信号和第二PWM信号产生输出与上桥臂开关管电压过零同步的第一驱动信号或产生输出与下桥臂开关管电压过零同步的第二驱动信号的半桥驱动芯片。
2.根据权利要求1所述的单比较器半桥电压过零检测电路，其特征在于，所述第一控制信号为方波信号，第一定时器的方波信号输出端与用于接收方波高电平信号并选择输出参考电压VREF1的选择开关相连接。
3.根据权利要求1所述的单比较器半桥电压过零检测电路，其特征在于，所述第一控制信号为方波信号，第一定时器的方波信号输出端与用于接收方波低电平信号并选择输出参考电压VREF2的选择开关相连接。
4.根据权利要求2所述的单比较器半桥电压过零检测电路，其特征在于，所述比较器的一个输入端与选择开关的输出端相连接、接收参考电压VREF1，比较器的另一个输入端与半桥电路的LC谐振电压输出端相连接、接收振荡上升的LC谐振电压，比较器的输出端与第二定时器相连接、输出控制信号。
5.根据权利要求3所述的单比较器半桥电压过零检测电路，其特征在于，所述比较器的一个输入端与选择开关的输出端相连接、接收参考电压VREF2，比较器的另一个输入端与半桥电路的LC谐振电压输出端相连接、接收振荡下降的LC谐振电压，比较器的输出端与第二定时器相连接、输出控制信号。
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