CN202384988U

CN202384988U - 一种开关电源电路

Info

Publication number: CN202384988U
Application number: CN2011205143751U
Authority: CN
Inventors: 李文昌; 黄云川; 刘剑; 于廷江; 黄国辉
Original assignee: Chengdu Chengdian Guihai Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Chengdian Guihai Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2021-12-09

Abstract

一种开关电源电路，涉及集成电路技术。本实用新型包括时钟产生电路、比较器、RS触发器、功率MOSFET、采样电阻，其特征在于，还包括半周期电路和逻辑控制电路，半周期电路和比较器的输出端分别连接到逻辑控制电路的两个输入端，逻辑控制电路的输出端连接到RS触发器的复位端。本实用新型提升了系统在工作电压波动很大的应用范围。

Description

一种开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及集成电路技术及系统电路技术，特别涉及用于开关电源型的恒流驱动的二次谐波抑制电路。

技术背景

DC-DC开关电源采用功率半导体作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。其控制电路拓扑分为电流模式和电压模式，电流模式控制因动态反应快、补偿电路简化、增益带宽大、输出电感小和易于均流等优点而被广泛应用。但是电流模式控制在占空比大于0.5的时候会出现次谐波振荡，许多文献对此进行了详细的分析。目前的措施是采用补偿的方法消除谐波振荡。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种适应较大工作电压波动的开关电源次谐波抑制电路。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是，一种开关电源电路，包括时钟产生电路、比较器、RS触发器、功率MOSFET、采样电阻，其特征在于，还包括半周期电路和逻辑控制电路，半周期电路和比较器的输出端分别连接到逻辑控制电路的两个输入端，逻辑控制电路的输出端连接到RS触发器的复位端。

进一步的，半周期电路包括第二电流源、第二电容和第二时钟比较器，时钟产生电路包括第一电流源、第一电容和第一时钟比较器，第一电流源和第二电流源匹配、电流值相同，第一电流源通过第一电容接地，第二电流源通过第二电容接地，第一电容的电容值为第二电容的两倍，第一电流源和第一电容的连接点与第一时钟比较器的负输入端连接，第二电流源和第二电容的连接点与第二时钟比较器的负输入端连接。

或者，半周期电路包括第二电流源、第二电容和第二时钟比较器，时钟产生电路包括第一电流源、第一电容和第一时钟比较器，第一电流源的电流值为第二电流源的1/2，第一电流源通过第一电容接地，第二电流源通过第二电容接地，第一电容的电容值与第二电容相同，第一电流源和第一电容的连接点与第一时钟比较器的负输入端连接，第二电流源和第二电容的连接点与第二时钟比较器的负输入端连接。

本实用新型摒弃了已有技术中采用谐波补偿的方案，采用逻辑控制，禁止应用电路的占空比超过0.5。本实用新型提升了系统在工作电压波动很大的应用范围。本实用新型的逻辑控制技术，不受外围应用电路影响。

本实用新型非常适合于集成电路芯片，应用于LED等需要恒电流控制的领域。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1为现有技术的典型结构示意图。

图2为本实用新型的实现结构示意图。

图3为本实用新型的一种具体实施方式的时钟产生电路和半周期电路的电路图。

图4为本实用新型的第二种具体实施方式的时钟产生电路和半周期电路的电路图。

具体实施方式

图1所示为现有技术的典型电路结构。电路由时钟产生电路1、比较器2、RS触发器3、功率MOSFET 6、采样电阻Rsense 4和外围元件构成。时钟产生电路1的输出连接到RS触发器3的置位端S。比较器2的输出接到RS触发器3的复位端R。比较器2的负输入端连接的是参考电压，正输入端与采样电阻Rsense 4相连接。RS触发器3输出PWM控制信号去控制功率MOSFET 6的导通截止(具体的实现可能在其间添加驱动级)。

时钟产生电路1产生固定频率的脉冲信号，以固定的时钟周期T_oso置位RS触发器3，使RS触发器3产生高电平信号去驱动功率MOSFET 6。电感7的电流开始增加，与电感7形成串联关系的采样电阻Rsense 4的电压反映了电流值大小。当采样电流(电压Vs)上升到参考阈值的时候，比较器2的输出翻转产生复位信号，使RS触发器3输出为零，从而关断功率MOSFET 6。等到时钟产生电路1的下一个置位脉冲来到，功率MOSFET 6再次导通。开始周而复始的状态。

图2所示为本实用新型的实现结构。电路时钟产生电路1、比较器2、RS触发器3、功率MOSFET 6、采样电阻Rsense 4、半周期产生电路9、半周期比较器9、逻辑控制电路(或门)12和外围元件构成。逻辑控制电路为或门。相比于传统的电路结构，本实用新型增加了半周期电路9和逻辑控制电路12。半周期电路9在全周期时钟产生电路1的1/2周期位置送出一个脉冲信号，经过逻辑控制电路12的判断，去复位RS触发器3。主回路可能的工作状态有两种：

占空比D＜0.5，比较器2会先于半周期电路复位RS触发器3，之后半周期电路的复位是重复复位；

占空比D＞0.5，半周期电路会在D＝0.5时复位RS触发器3，之后比较器2的复位是重复复位；

因此，半周期电路确保了整个系统的占空比D不会超过0.5。

图3所示为本实用新型的半周期电路的具体实现。两个匹配的，电流值相同的第一电流源13和第二电流源14分别连接到两个匹配的，电容值成两倍关系的第一电容15，第二电容16。第一电容15，第二电容16上产生的上升的斜坡电压分别送到第一时钟比较器17和第二时钟比较器18的负输入端。由于第一电容15的电容值是第二电容16的两倍，根据电容的充电公式：

Δ T_{15} = 2 C \frac{ΔU}{I};

C-电容值，ΔU-电压值，I-充电电流

Δ T_{16} = C \frac{ΔU}{I};

很明显

ΔT₁₆＝0.5ΔT₁₅

在相同充电电流I的情况下，第二电容16的电压斜率是第一电容15的两倍。这样，在主时钟的一半周期时，该半周期电路会送出一个复位脉冲。即，该半周期的复位脉冲和主时钟是正交的。

本实用新型系统会在半周期出产生一个复位脉冲或者信号。图2中的半周期电路9包括比例电容或者比例电流源和比较器电路，图3为其中一种具体实现。

不同的电路也可以实现和一样的功能，作为另外一种具体实现的半周期电路，如图4，第二电流源的电流值是第一电流源的两倍，第一电容的电容值与第二电容相等，则

Δ T_{15} = C \frac{ΔU}{I};

C-电容值，ΔU-电压值，I-充电电流

Δ T_{16} = C \frac{ΔU}{2 I};

很明显ΔT₁₆＝0.5ΔT₁₅。

说明书已经充分说明本实用新型的原理及必要细节，普通技术人员能够据此实施。本实用新型的权利范围不限于前述具体实施方式。

Claims

1.一种开关电源电路，包括时钟产生电路(1)、比较器(2)、RS触发器(3)、功率MOSFET(6)、采样电阻(4)，其特征在于，还包括半周期电路(9)和逻辑控制电路(12)，半周期电路(9)和比较器(2)的输出端分别连接到逻辑控制电路(12)的两个输入端，逻辑控制电路(12)的输出端连接到RS触发器(3)的复位端。

2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，半周期电路(9)包括第二电流源(14)、第二电容(16)和第二时钟比较器(18)，时钟产生电路(1)包括第一电流源(13)、第一电容(15)和第一时钟比较器(17)，第一电流源(13)和第二电流源(14)匹配、电流值相同，第一电流源(13)通过第一电容(15)接地，第二电流源(14)通过第二电容(16)接地，第一电容(15)的电容值为第二电容(16)的两倍，第一电流源(13)和第一电容(15)的连接点与第一时钟比较器(17)的负输入端连接，第二电流源(14)和第二电容(16)的连接点与第二时钟比较器(18)的负输入端连接。

3.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，半周期电路(9)包括第二电流源(14)、第二电容(16)和第二时钟比较器(18)，时钟产生电路(1)包括第一电流源(13)、第一电容(15)和第一时钟比较器(17)，第一电流源(13)的电流值为第二电流源(14)的1/2，第一电流源(13)通过第一电容(15)接地，第二电流源(14)通过第二电容(16)接地，第一电容(15)的电容值与第二电容(16)相同，第一电流源(13)和第一电容(15)的连接点与第一时钟比较器(17)的负输入端连接，第二电流源(14)和第二电容(16)的连接点与第二时钟比较器(18)的负输入端连接。