專利名稱：?jiǎn)伪容^器半橋電壓過零檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種半橋電壓過零檢測(cè)電路，更具體地說，涉及一種利用比較器 實(shí)現(xiàn)電壓過零檢測(cè)的單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路。
技術(shù)背景 與全橋電路相比，半橋電路的開關(guān)管數(shù)量少，成本相對(duì)低，適合應(yīng)用在電子鎮(zhèn)流器 等中小功率電子設(shè)備中。半橋電路中包含有電感和電容器件，它們會(huì)產(chǎn)生LC串并聯(lián)諧振， 該諧振會(huì)顯著增加功耗，降低電子設(shè)備效率。效率的降低會(huì)顯著增加電子器件的溫升，加速 器件損耗，從而提高了整機(jī)設(shè)備的故障率。所以，最大程度地提高功率電路的效率是功率電 子設(shè)備設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。為了提高電路效率，實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)是一種在功率電路降 低損耗的非常有效的手段。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的半橋電路效率低的缺陷，提 供一種單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種單比較器半橋電壓過 零檢測(cè)電路，包括半橋電路，所述半橋電路由具有第一開關(guān)管的上橋臂和具有第二開關(guān)管 的下橋臂所組成，第一開關(guān)管具有第一輸出端和第二輸出端，第二開關(guān)管具有第三輸出端 和第四輸出端，第一開關(guān)管的第二輸出端與第二開關(guān)管的第三輸出端相連接，還包括用于輸出第一控制信號(hào)和第一 PWM信號(hào)的第一定時(shí)器；用于根據(jù)第一控制信號(hào)對(duì)參考電壓VREFl和參考電壓VREF2進(jìn)行選擇輸出的選擇 開關(guān)，所述參考電壓VREFl為上橋臂開關(guān)管的第一輸出端的電壓，參考電壓VREF2為下橋臂 開關(guān)管的第四輸出端的電壓；用于將選擇開關(guān)輸出的參考電壓與橋臂中點(diǎn)的LC諧振電壓相比較、并當(dāng)LC諧振 電壓振蕩到與參考電壓相等時(shí)輸出第二控制信號(hào)的比較器，所述比較器具有反向輸出端；用于接收比較器輸出的第二控制信號(hào)、并輸出第二 PWM信號(hào)的第二定時(shí)器；用于根據(jù)第一 PWM信號(hào)和第二 PWM信號(hào)產(chǎn)生輸出與上橋臂開關(guān)管電壓過零同步的 第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)或產(chǎn)生輸出與下橋臂開關(guān)管電壓過零同步的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)的半橋驅(qū)動(dòng)芯片。在本實(shí)用新型所述的單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路中，所述第一控制信號(hào)為方 波信號(hào)，第一定時(shí)器的方波信號(hào)輸出端與用于接收方波高電平信號(hào)并選擇輸出參考電壓 VREFl的選擇開關(guān)相連接。在本實(shí)用新型所述的單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路中，所述第一控制信號(hào)為方 波信號(hào)，第一定時(shí)器的方波信號(hào)輸出端與用于接收方波低電平信號(hào)并選擇輸出參考電壓 VREF2的選擇開關(guān)相連接。在本實(shí)用新型所述的單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路中，所述比較器的一個(gè)輸入 端與選擇開關(guān)的輸出端相連接、接收參考電壓VREF1，比較器的另一個(gè)輸入端與半橋電路的LC諧振電壓輸出端相連接、接收振蕩上升的LC諧振電壓，比較器的輸出端與第二定時(shí)器相 連接、輸出控制信號(hào)。在本實(shí)用新型所述的單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路中，所述比較器的一個(gè)輸入 端與選擇開關(guān)的輸出端相連接、接收參考電壓VREF2，比較器的另一個(gè)輸入端與半橋電路的 LC諧振電壓輸出端相連接、接收振蕩下降的LC諧振電壓，比較器的輸出端與第二定時(shí)器相 連接、輸出控制信號(hào)。實(shí)施本實(shí)用新型的單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路，具有以下有益效果本實(shí)用 新型涉及一種單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路，包括依次連接的第一定時(shí)器、選擇開關(guān)、比 較器、第二定時(shí)器、半橋驅(qū)動(dòng)芯片和半橋電路。半橋電路的開關(guān)管數(shù)量少、成本低、沒有同時(shí) 通斷問題，在本實(shí)用新型公開的在單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路中，分別采用上下橋臂 的開關(guān)管的一個(gè)輸出端電壓作為參考電壓與LC諧振電壓相比較，并輸出控制信號(hào)改變第 二定時(shí)器輸出的PWM信號(hào)的占空比，從而達(dá)到使半橋驅(qū)動(dòng)芯片輸出的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)與上橋 臂開關(guān)管電壓過零同步或與下橋臂開關(guān)管電壓過零同步的目的，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)管的零電壓開 通，節(jié)省了硬件資源，可有效降低損耗。
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是本實(shí)用新型單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路的原理框圖；圖2是本實(shí)用新型半橋電路一實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，在本實(shí)用新型的單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路中，包括依次連接 的第一定時(shí)器3、選擇開關(guān)4、比較器5、第二定時(shí)器6、半橋驅(qū)動(dòng)芯片2和半橋電路1。所述 半橋電路1由具有第一開關(guān)管的上橋臂和具有第二開關(guān)管的下橋臂所組成，其中第一開關(guān) 管具有第一輸出端和第二輸出端，第二開關(guān)管具有第三輸出端和第四輸出端，第一開關(guān)管 的第二輸出端與第二開關(guān)管的第三輸出端相連接。取上橋臂開關(guān)管的第一輸出端的電壓做 為參考電壓VREF1，下橋臂開關(guān)管的第四輸出端的電壓做為考電壓VREF2。所述第一定時(shí)器3用于輸出第一控制信號(hào)給選擇開關(guān)4，并輸出第一PWM信號(hào)給半 橋驅(qū)動(dòng)芯片2。選擇開關(guān)4的兩個(gè)輸入端分別為參考電壓VREFl和參考電壓VREF2，選擇開 關(guān)4根據(jù)第一定時(shí)器3輸出的第一控制信號(hào)對(duì)參考電壓VREFl和參考電壓VREF2進(jìn)行選擇 輸出。其中第一控制信號(hào)為方波信號(hào)，參考電壓VREFl和參考電壓VREF2，在方波信號(hào)控制 下進(jìn)行周期性切換輸出，當(dāng)方波信號(hào)為高電平時(shí)，比較器4輸出參考電壓VREF1，當(dāng)方波信 號(hào)為低電平時(shí)，比較器4輸出參考電壓VREF2。比較器5用于將選擇開關(guān)4輸出的參考電壓 與半橋電路1的橋臂中點(diǎn)的LC諧振電壓相比較、并當(dāng)LC諧振電壓振蕩到與參考電壓相等 時(shí)輸出第二控制信號(hào)，所述比較器5具有反向輸出端。半橋電路1工作時(shí)，LC串并聯(lián)產(chǎn)生 諧振，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，第一開關(guān)管的第二輸出端的電位等于第一開關(guān)管的第一輸出 端的電位，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管關(guān)斷時(shí)，第一開關(guān)管的第二輸出端的電位在LC串并聯(lián)諧振下正弦 振蕩上升，產(chǎn)生LC諧振電壓，當(dāng)LC諧振電壓上升到等于比較器5的參考電壓VREFl時(shí)，比 較器5輸出第二控制信號(hào)。當(dāng)?shù)诙_關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，第二開關(guān)管的第三輸出端的電位等于第二開關(guān)管的第四輸出端的電位，當(dāng)?shù)诙_關(guān)管關(guān)斷時(shí)，第二開關(guān)管的第三輸出端的電位在LC串并聯(lián)諧振下正弦振蕩下降，產(chǎn)生LC諧振電壓，當(dāng)電壓下降到等于比較器5的參考電壓 VREF2時(shí)，比較器5因其設(shè)置了反向輸出，從而使得比較器5產(chǎn)生輸出第二控制信號(hào)。即當(dāng) LC諧振電壓大于等于參考電壓VREFl或小于等于參考電壓VREF2時(shí)，比較器5才會(huì)產(chǎn)生輸 出第二控制信號(hào)。第二定時(shí)器6用于接收比較器5輸出的第二控制信號(hào)、并輸出第二 PWM 信號(hào)給半橋驅(qū)動(dòng)芯片2，比較器5輸出的第二控制信號(hào)將改變第二定時(shí)器6輸出的第二 PWM 信號(hào)的占空比。半橋驅(qū)動(dòng)芯片2用于根據(jù)第一定時(shí)器3輸出第一 PWM信號(hào)和第二定時(shí)器6 輸出的第二 PWM信號(hào)產(chǎn)生輸出與上橋臂的第一開關(guān)管電壓過零同步的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)或輸 出與下橋臂的第二開關(guān)管電壓過零同步的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。從而實(shí)現(xiàn)了第一開關(guān)管和第二開 關(guān)管的零電壓開通。綜上所述，在半橋電路1中LC串并聯(lián)電路產(chǎn)生諧振，在第一控制信號(hào)高電平期間 選擇開關(guān)4選擇輸出參考電壓VREFl做為比較器5的參考電壓，比較器5的另外一個(gè)輸入 端接半橋電路1的橋臂中點(diǎn)的LC諧振電壓。半橋電路1的上橋臂的第一開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，第 一開關(guān)管的第二輸出端的電位等于第一開關(guān)管的第一輸出端電位，第一開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，第 一開關(guān)管的第二輸出端的電位在LC串并聯(lián)諧振下正弦振蕩上升，產(chǎn)生LC諧振電壓，當(dāng)LC 諧振電壓上升到等于比較器5的參考電壓VREFl時(shí)，比較器5輸出第二控制信號(hào)。在第一 控制信號(hào)低電平期間選擇開關(guān)4選擇輸出參考電壓VREF2做為比較器5的參考電壓，比較 器5的另外一個(gè)輸入端接半橋電路1的橋臂中點(diǎn)的LC諧振電壓。半橋電路1的下橋臂的 第二開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，第二開關(guān)管的第三輸出端的電位等于第二開關(guān)管的第四輸出端電位， 第二開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，第二開關(guān)管的第三輸出端的電位在LC串并聯(lián)諧振下正弦振蕩下降，產(chǎn) 生LC諧振電壓，當(dāng)LC諧振電壓下降到等于比較器5的參考電壓VREF2時(shí)，比較器5因其設(shè) 置了反向輸出而使得比較器5產(chǎn)生輸出第二控制信號(hào)。比較器5 —旦有輸出，將改變第二 定時(shí)器6輸出第二 PWM信號(hào)的占空比，從而較好的實(shí)現(xiàn)半橋電路1的第一開關(guān)管和第二開 關(guān)管的零電壓導(dǎo)通。圖2所示為本實(shí)用新型半橋電路1 一實(shí)施例的電路圖。半橋電路1由具有第一開 關(guān)管Tl的上橋臂和具有第二開關(guān)管T2的下橋臂組成。其中第一開關(guān)管Tl和第二開關(guān)管 T2的控制端分別接于半橋驅(qū)動(dòng)芯片2的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端。第 一開關(guān)管Tl的第一輸出端Ql和第二輸出端Q2分別與第三電容C3兩端相連接，第一電容 Cl的一端接于第一開關(guān)管Tl的第一輸出端Q1、另一端通過負(fù)載W和電感L接于第一開關(guān) 管的第二輸出端Q2 ；第二開關(guān)管T2的第三輸出端Q2和第四輸出端Q3分別與第四電容C4 兩端相連接，第二電容C2的一端接于第二開關(guān)管T2的第四輸出端Q3、另一端通過負(fù)載W和 電感L接于第二開關(guān)管的第三輸出端Q2。第一電阻Rl的一端接于第三電容C3和第四電容 C4的交接點(diǎn)上、另一端通過第二電阻R2接地。比較器5的一個(gè)輸入端接參考電壓VREF、另 一輸入端與第一電阻Rl和第二電阻R2的交接點(diǎn)相連接。即在本實(shí)施例中取LC諧振電壓 經(jīng)第一電阻Rl和第二電阻R2分壓后的Q4點(diǎn)的電壓做為半橋電路1的電壓輸出端與比較 器5的一個(gè)輸入端相連接。相應(yīng)的參考電壓VREF應(yīng)取經(jīng)第一電阻Rl和第二電阻R2分壓 后的電壓值。如圖所示的半橋電路1中LC串并聯(lián)電路產(chǎn)生諧振，對(duì)于上橋臂第一開關(guān)管Tl導(dǎo) 通時(shí)，第一開關(guān)管Tl的第二輸出端Q2的電位等于第一開關(guān)管Tl的第一輸出端Ql電位，第一開關(guān)管Tl關(guān)斷時(shí)，第一開關(guān)管Tl的第二輸出端Q2的電位在LC串并聯(lián)諧振下正弦振蕩上升，產(chǎn)生LC諧振電壓，當(dāng)Q4的LC諧振電壓上升到等于比較器5的參考電壓VREF時(shí)，此 時(shí)的參考電壓VREF取Ql點(diǎn)的電壓經(jīng)第一電阻Rl和第二電阻R2分壓后的電壓值，比較器 5輸出第二控制信號(hào)。對(duì)于下橋臂第二開關(guān)管T2導(dǎo)通時(shí)，第二開關(guān)管T2的第三輸出端Q2 的電位等于第二開關(guān)管T2的第四輸出端Q3電位，第二開關(guān)管T2關(guān)斷時(shí)，第二開關(guān)管T2的 第三輸出端Q2的電位在LC串并聯(lián)諧振下正弦振蕩下降，產(chǎn)生LC諧振電壓，當(dāng)Q4點(diǎn)的LC 諧振電壓下降到等于比較器5的參考電壓VREF時(shí)，此時(shí)的參考電壓VREF取Q4點(diǎn)的電壓經(jīng) 第一電阻Rl和第二電阻R2分壓后的電壓值，比較器5因其設(shè)置了反向輸出而使得比較器5 產(chǎn)生輸出第二控制信號(hào)。比較器5 —旦有輸出，將改變輸入到半橋驅(qū)動(dòng)芯片2的PWM控制 信號(hào)的占空比，半橋驅(qū)動(dòng)芯片2根據(jù)PWM信號(hào)產(chǎn)生輸出與上橋臂的第一開關(guān)管Tl電壓過零 同步的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)或輸出與下橋臂的第二開關(guān)管T2電壓過零同步的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。從 而實(shí)現(xiàn)了第一開關(guān)管Tl和第二開關(guān)管T2的零電壓開通。 以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用 新型的精神和原則內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù) 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路，包括半橋電路，其特征在于，所述半橋電路由具有第一開關(guān)管的上橋臂和具有第二開關(guān)管的下橋臂所組成，第一開關(guān)管具有第一輸出端和第二輸出端，第二開關(guān)管具有第三輸出端和第四輸出端，第一開關(guān)管的第二輸出端與第二開關(guān)管的第三輸出端相連接，還包括用于輸出第一控制信號(hào)和第一PWM信號(hào)的第一定時(shí)器；用于根據(jù)第一控制信號(hào)對(duì)參考電壓VREF1和參考電壓VREF2進(jìn)行選擇輸出的選擇開關(guān)，所述參考電壓VREF1為上橋臂開關(guān)管的第一輸出端的電壓，參考電壓VREF2為下橋臂開關(guān)管的第四輸出端的電壓；用于將選擇開關(guān)輸出的參考電壓與橋臂中點(diǎn)的LC諧振電壓相比較、并當(dāng)LC諧振電壓振蕩到與參考電壓相等時(shí)輸出第二控制信號(hào)的比較器，所述比較器具有反向輸出端；用于接收比較器輸出的第二控制信號(hào)、并輸出第二PWM信號(hào)的第二定時(shí)器；用于根據(jù)第一PWM信號(hào)和第二PWM信號(hào)產(chǎn)生輸出與上橋臂開關(guān)管電壓過零同步的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)或產(chǎn)生輸出與下橋臂開關(guān)管電壓過零同步的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)的半橋驅(qū)動(dòng)芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路，其特征在于，所述第一控 制信號(hào)為方波信號(hào)，第一定時(shí)器的方波信號(hào)輸出端與用于接收方波高電平信號(hào)并選擇輸出 參考電壓VREFl的選擇開關(guān)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路，其特征在于，所述第一控 制信號(hào)為方波信號(hào)，第一定時(shí)器的方波信號(hào)輸出端與用于接收方波低電平信號(hào)并選擇輸出 參考電壓VREF2的選擇開關(guān)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路，其特征在于，所述比較器 的一個(gè)輸入端與選擇開關(guān)的輸出端相連接、接收參考電壓VREF1，比較器的另一個(gè)輸入端與 半橋電路的LC諧振電壓輸出端相連接、接收振蕩上升的LC諧振電壓，比較器的輸出端與第 二定時(shí)器相連接、輸出控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路，其特征在于，所述比較器 的一個(gè)輸入端與選擇開關(guān)的輸出端相連接、接收參考電壓VREF2，比較器的另一個(gè)輸入端與 半橋電路的LC諧振電壓輸出端相連接、接收振蕩下降的LC諧振電壓，比較器的輸出端與第 二定時(shí)器相連接、輸出控制信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種單比較器半橋電壓過零檢測(cè)電路，包括依次連接的第一定時(shí)器、選擇開關(guān)、比較器、第二定時(shí)器、半橋驅(qū)動(dòng)芯片和半橋電路。所述第一定時(shí)器用于輸出第一控制信號(hào)和第一PWM信號(hào)，選擇開關(guān)用于根據(jù)第一控制信號(hào)對(duì)參考電壓VREF1和參考電壓VREF2進(jìn)行選擇輸出，比較器用于將參考電壓與橋臂中點(diǎn)的LC諧振電壓相比較、并輸出第二控制信號(hào)，第二定時(shí)器用于接收第二控制信號(hào)、并輸出第二PWM信號(hào)，半橋驅(qū)動(dòng)芯片用于根據(jù)第一PWM信號(hào)和第二PWM信號(hào)輸出與上橋臂開關(guān)管電壓過零同步的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)或輸出與下橋臂開關(guān)管電壓過零同步的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。本實(shí)用新型公開了一種軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)技術(shù)，可有效的降低半橋電路的損耗。
文檔編號(hào)G01R19/175GK201611362SQ20102012021
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月22日
發(fā)明者劉偉, 周懋花, 陸中華, 黃義 申請(qǐng)人:深圳世強(qiáng)電訊有限公司