專利名稱：一種供電與分流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源管理系統(tǒng)的供電與分流裝置。
背景技術(shù)：
電源的管理系統(tǒng)常常要用切換式供電與分流電路來調(diào)整電源電路的開關(guān)時(shí)間，從 而得到穩(wěn)定的電壓和電流。圖1為傳統(tǒng)的切換式供電與分流電路的結(jié)構(gòu)方塊圖，傳統(tǒng)的切 換式供電與分流電路100包含一誤差放大器101、一脈沖寬度調(diào)制器102、一柵極驅(qū)動(dòng)器 103、兩個(gè)功率M0S管104a和104b。其工作原理利用用電系統(tǒng)中采樣電阻上的電壓Vs與 參考電壓Vref的比較，來控制開關(guān)電路104中兩個(gè)功率M0S管104a和104b的開關(guān)時(shí)間， 以達(dá)到穩(wěn)定供電的目的。當(dāng)采樣電壓Vs低于參考電壓Vref時(shí)，MOS管104a導(dǎo)通，MOS管 104b截止，電路處于正常供電狀態(tài)；當(dāng)采樣電壓Vs高于參考電壓Vref ， 104a截止，而104b 導(dǎo)通，電路處于分流狀態(tài)，對(duì)用電系統(tǒng)多余的電流進(jìn)行分流。 申請(qǐng)?zhí)枮?00610153728. 3、名稱為"具有過電流的切換式穩(wěn)壓裝置"的專利申請(qǐng)公 開了一種由誤差放大器、脈沖寬度調(diào)制器、過電流保護(hù)單元、柵極驅(qū)動(dòng)單元組成的切換式穩(wěn) 壓裝置，其中的誤差放大器、脈沖寬度調(diào)制器和柵極驅(qū)動(dòng)單元與本發(fā)明相似，但該裝置屬于 過電流保護(hù)電路。 上述的切換式供電與分流電路或電流保護(hù)電路有以下缺點(diǎn)第一，供電與分流的 通道唯一，一旦損壞，整個(gè)電路就會(huì)失效；第二，電路中MOS管104a和104b長(zhǎng)期工作在大電 流下，功耗較大，發(fā)熱嚴(yán)重，易損壞，使用壽命短；第三，供電與分流的通道唯一，提供給用電 系統(tǒng)的的電流有限；第四，通用性較差，因此。設(shè)計(jì)一種高可靠性、通用性強(qiáng)的多通道供電與 分流電路顯得十分重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服已有技術(shù)中存在的供電通道較窄、供電電流較小、關(guān)
鍵元器件功耗大、壽命短的缺陷，提供的一種具有高可靠性、大電流、通用性強(qiáng)的、具有多通
道的供電與分流厚膜混合集成電路。 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為 —種供電與分流裝置，包括由放大器210、比較器243、柵極驅(qū)動(dòng)電路244及輸出電 路246組成的供電與分流通道240，其特征在于 a、放大器210、比較器243之間還聯(lián)有電壓跟隨器241、減法器242，來自用電系統(tǒng)
中采樣電阻的電壓Vin施加于放大器210的同相端，放大器210的反相端接地，其輸出的控
制電平電壓Vc施加于減法器242的同相端，基準(zhǔn)電壓Vrefl施加于電壓跟隨器241的的同
相端，基準(zhǔn)電壓Vrefl經(jīng)電壓跟隨器241后施加在減法器242的反相端，減法器242輸出一
放大的誤差信號(hào)給比較器243同相端，一脈沖信號(hào)施加于比較器243反相端； b、輸出電路246包括一組功率MOS管組成的開關(guān)分流單元和一組功率二極管組
成的供電單元，開關(guān)分流單元和供電單元的公共并聯(lián)端聯(lián)接供電電源輸入端，功率二極管
3的輸出端連接供電端，功率M0S管的輸出端接地。 設(shè)置兩個(gè)以上的相同的供電與分流通道240，每個(gè)供電與分流通道分別設(shè)有相同的供電電源輸入以及供電端輸出。 每個(gè)供電與分流通道240中的電壓跟隨器241的同相端，分別外接一個(gè)電位器VR1進(jìn)行基準(zhǔn)電壓Vrefl的調(diào)節(jié)。 每個(gè)供電與分流通道240中的柵極驅(qū)動(dòng)電路244與輸出電路246之間分別設(shè)有過流保護(hù)電路245。 以典型的三通道供電與分流裝置來說，包含了一差分放大器、一電壓基準(zhǔn)源、一三角波發(fā)生器和三路相同的供電與分流通道。該差分放大器接收一來自用電系統(tǒng)中采樣電阻的電壓Vin并輸出一隨Vin變化而變化的控制電平電壓Vc，該三個(gè)通道共用該控制電平電壓；該三個(gè)通道共用該三角波發(fā)生器，該三角波發(fā)生器給每一通道提供一頻率固定、幅度固定的三角波周期信號(hào)；該三個(gè)通道共用該電壓基準(zhǔn)源，每個(gè)通道有一外接的電位器，調(diào)節(jié)該電位器可為該通道設(shè)置參考電壓Vref ;另外，每個(gè)通道接受一功率電源提供的電壓和電流并將該電壓和電流轉(zhuǎn)化另一 電壓和電流提供給用電系統(tǒng)。由于該三個(gè)供電與分流通道具有相同的構(gòu)成，現(xiàn)以第一個(gè)通道為例來說明每一通道的構(gòu)成與工作原理。
第一通道中包含一電壓跟隨器，對(duì)該通道的參考電壓Vrefl進(jìn)行跟隨輸出；一減法放大器，其接收該電壓跟隨器的輸出電壓Vrefl和差分放大器的輸出電壓Vc并對(duì)Vrefl和Vc進(jìn)行減法運(yùn)算，以產(chǎn)生一誤差信號(hào)；一遲滯比較器，其接收該誤差信號(hào)和三角波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波周期信號(hào)并對(duì)該誤差信號(hào)和三角波周期信號(hào)進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一脈沖信號(hào)，當(dāng)用電系統(tǒng)中采樣電阻的電壓Vin從Vrefl- A V變化到Vrefl+ A V時(shí)，該脈沖信號(hào)的占空比從0變化到100X，2AV被叫做脈沖調(diào)制開關(guān)區(qū)；一柵極驅(qū)動(dòng)電路，其接收該脈沖信號(hào)并產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)信號(hào)；一輸出電路，在該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下，輸出電路將供電電源1提供給它的電壓VI和電流II轉(zhuǎn)化成一輸出電壓VI1和一輸出電流111并提供給用電系統(tǒng)，當(dāng)Vin< Vrefl-AV時(shí)，該輸出電路的分流開關(guān)斷開而供電開關(guān)閉合，該通道處于全供電狀態(tài)，當(dāng)Vrefl- A V < Vin < Vrefl+ A V時(shí)，該通道處于脈沖調(diào)制狀態(tài)，當(dāng)Vin > Vrefl+ A V時(shí)，該輸出電路的分流開關(guān)閉合而供電開關(guān)斷開，該通道處于全分流狀態(tài)；一保護(hù)電路，它對(duì)輸出電路中的功率MOS管及其前級(jí)電路進(jìn)行保護(hù)。第一、二、三個(gè)通道的工作原理是完全相同的，只是它們的參考電壓Vrefl、Vref2和Vref3各不相同，以及它們分別接收供電電源1、供電電源2和供電電源3提供的電壓和電流。由于三個(gè)通道共用一個(gè)控制信號(hào)Vc，只要適當(dāng)?shù)脑O(shè)置三個(gè)通道中參考電壓Vrefl、 Vref2和Vref3的值，便可實(shí)現(xiàn)三個(gè)通道供電與分流的目的。 本發(fā)明的供電與分流電路中有源器件的濾波電容全部采用兩個(gè)相同電容串聯(lián)的
形式，如圖2所示，以防止因?yàn)V波電容短路而引起電路失效，提高電路的可靠性。 本發(fā)明的輸出電路中功率MOS管和功率二極管分別采用兩串和兩并的結(jié)構(gòu)，如圖
3所示，電路的可靠性得到明顯的提高。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為 1.本電路的可靠性高，電路是三通道供電與分流的方式，即使其中的某一通道出現(xiàn)故障，其它通道仍然可以正常工作，完成供電與分流的功能； 2.本電路供電與分流的電流大，電路的三個(gè)通道可以同時(shí)供電和同時(shí)分流，另外，本種電路之間可以共用同一個(gè)采樣電壓，實(shí)現(xiàn)并行級(jí)聯(lián)，從而向用電系統(tǒng)提供更多的供電與分流通道； 3.本電路通用性強(qiáng)，各通道的參考電壓Vref通過外接電阻可調(diào)，靈活設(shè)置各通道的參考電壓，電路可工作在不同的狀態(tài)下； 4.本電路的熱設(shè)計(jì)相對(duì)容易，用電系統(tǒng)的電流由多個(gè)通道來提供，使得電路的功
耗平均分布在多個(gè)功率器件上，有利于散熱，提高了功率器件的使用壽命。 5.本電路中有源器件的濾波電容全部采用兩個(gè)相同電容串聯(lián)的形式，功率MOS管
和功率二極管分別采用兩串和兩并的結(jié)構(gòu)，提高了電路的可靠性。
6.本電路的體積小、重量輕、集成密度大。


圖1傳統(tǒng)的切換式供電與分流電路的結(jié)構(gòu)方塊圖。
圖2本發(fā)明供電與分流電路中濾波電容采用串聯(lián)形式。 圖3本發(fā)明供電與分流電路中功率M0S管和功率二極管分別采用兩串和兩并的結(jié)構(gòu)。 圖4是本發(fā)明供電與分流電路的結(jié)構(gòu)方塊圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本方案的實(shí)施方式。 圖4為本發(fā)明的具有三通道供電與分流電路的結(jié)構(gòu)方塊圖。該供電與分流電路200包含一個(gè)差分放大器210、一個(gè)基準(zhǔn)電壓源220、一個(gè)三角波發(fā)生器230、第一供電與分流通道240、第二供電與分流通道250和第三供電與分流通道260，以第一供電與分流通道為例，每個(gè)通道中進(jìn)一步包含下列單元一電壓跟隨器241、一減法器242、一比較器243、一柵極驅(qū)動(dòng)電路244、一保護(hù)電路245、一輸出電路246。由于第二和第三供電與分流通道的構(gòu)
成與第一供電與分流通道完全相同，其包含的單元就不再一一列舉了。
結(jié)合圖4，現(xiàn)以第一供電與分流通道240為例來詳細(xì)說明其工作原理。來自用電系統(tǒng)中采樣電阻的電壓Vin施加于差分放大器210的同相端，差分放大器210的反相端接地，其輸出的控制電平電壓Vc施加于減法器242的同相端；基準(zhǔn)電壓源輸出的基準(zhǔn)電壓施加于電壓跟隨器241的的同相端，第一供電與分流通道240的參考電壓Vrefl可通過外接的電位器VR1進(jìn)行調(diào)節(jié)，參考電壓Vrefl經(jīng)電壓跟隨器241后施加在減法器242的反相端，減法器242輸出一放大的誤差信號(hào)；遲滯比較器243比較該誤差信號(hào)與三角波發(fā)生器230產(chǎn)生的頻率固定、幅度固定的三角波周期信號(hào)后，產(chǎn)生一脈沖信號(hào)；柵極驅(qū)動(dòng)電路244接收該脈沖信號(hào)后，產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，當(dāng)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平時(shí)，輸出電路246中功率MOS管246a和246b導(dǎo)通而功率二極管246c和246d截止，供電電源1通過功率MOS管246a和246b分流。當(dāng)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平時(shí)，輸出電路246中功率M0S管246a和246b截止而功率二極管246c和246d導(dǎo)通，供電電源1通過功率二極管246c和246d向用電系統(tǒng)提供一電壓VI1和一電流111。 保護(hù)電路245為輸出電路中的功率M0S管246a和246b提供保護(hù)。第一路供電與分流通道有三種工作狀態(tài)當(dāng)Vin < Vrefl-AV時(shí)，遲滯比較器243輸出的脈沖信號(hào)為
5一低電平，也就是說該脈沖信號(hào)正占空比為0，柵極驅(qū)動(dòng)電路244輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)也是一低電平，此時(shí)，輸出電路246中功率M0S管246a和246b —直截止而功率二極管246c和246d一直導(dǎo)通，供電電源1通過功率二極管246c和246d —直向用電系統(tǒng)提供一穩(wěn)定電壓和一穩(wěn)定電流，此時(shí)，該通道處于全供電狀態(tài)；當(dāng)Vrefl-AV < Vin < Vrefl+A V時(shí)，遲滯比較器243輸出一正占空比從0變化到100%變化的脈沖信號(hào)，柵極驅(qū)動(dòng)電路244輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)也是一正占空比從O變化到100%變化的脈沖信號(hào)，當(dāng)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平時(shí)，輸出電路246中功率MOS管246a和246b導(dǎo)通而功率二極管246c和246d截止，供電電源1通過功率M0S管246a和246b分流，當(dāng)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平時(shí)，輸出電路246中功率M0S管246a和246b截止而功率二極管246c和246d導(dǎo)通，供電電源1通過功率二極管246c和246d向用電系統(tǒng)供電，提供一變化的電壓和一變化的電流，該通道處于脈沖調(diào)制狀態(tài)；當(dāng)Vin >Vrefl+AV時(shí)，遲滯比較器243輸出的脈沖信號(hào)為一高電平，也就是說該脈沖信號(hào)正占空比為100% ，柵極驅(qū)動(dòng)電路244輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)也是一高電平，此時(shí)，輸出電路246中功率MOS管246a和246b —直導(dǎo)通而功率二極管246c和246d —直截止，供電電源1通過功率二極管246c和246d分流，此時(shí)，該通道處于全分流狀態(tài)，已停止向用電系統(tǒng)供電。由于第二和第三供電與分流通道的構(gòu)成與第一供電與分流通道完全相同，其工作原理在此不再贅述。
權(quán)利要求
一種供電與分流裝置，包括由放大器(210)、比較器(243)、柵極驅(qū)動(dòng)電路(244)及輸出電路(246)組成的供電與分流通道(240)，其特征在于a、放大器(210)、比較器(243)之間還聯(lián)有電壓跟隨器(241)、減法器(242)，來自用電系統(tǒng)中采樣電阻的電壓Vin施加于放大器(210)的同相端，放大器(210)的反相端接地，其輸出的控制電平電壓Vc施加于減法器(242)的同相端，基準(zhǔn)電壓Vref1施加于電壓跟隨器(241)的同相端，基準(zhǔn)電壓Vref1經(jīng)電壓跟隨器(241)后施加在減法器(242)的反相端，減法器(242)輸出一放大的誤差信號(hào)給比較器(243)同相端，一脈沖信號(hào)施加于比較器(243)反相端；b、輸出電路(246)包括一組功率MOS管組成的開關(guān)分流單元和一組功率二極管組成的供電單元，開關(guān)分流單元和供電單元的公共并聯(lián)端聯(lián)接供電電源輸入端，功率二極管的輸出端連接供電端，功率MOS管的輸出端接地。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種供電與分流裝置，其特征在于設(shè)置兩個(gè)以上的相同的 供電與分流通道(240)，每個(gè)供電與分流通道分別設(shè)有相同的供電電源輸入以及供電端輸 出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種供電與分流裝置，其特征在于每個(gè)供電與分流通道 (240)中的電壓跟隨器(241)的同相端，分別外接一個(gè)電位器VRl進(jìn)行基準(zhǔn)電壓Vrefl的調(diào) 節(jié)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種供電與分流裝置，其特征在于每個(gè)供電與分流 通道(240)中的柵極驅(qū)動(dòng)電路(244)與輸出電路(246)之間分別設(shè)有過流保護(hù)電路(245)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種供電與分流裝置，其特征在于a、放大器(210)、比較器(243)之間還聯(lián)有電壓跟隨器(241)、減法器(242)，電壓Vin施加于放大器(210)的同相端，其輸出的控制電平電壓Vc施加于減法器(242)的同相端，基準(zhǔn)電壓Vref1施加于電壓跟隨器(241)的同相端，Vref1經(jīng)電壓跟隨器(241)后施加在減法器(242)的反相端，減法器(242)輸出一放大的誤差信號(hào)給比較器(243)同相端，一脈沖信號(hào)施加于比較器(243)反相端；b、輸出電路(246)包括一組功率MOS管組成的開關(guān)分流單元和一組功率二極管組成的供電單元。本發(fā)明有益效果為1.本電路的可靠性高，即使其中的某一通道出現(xiàn)故障，其它通道仍然可以正常工作；2.供電與分流的電流大，電路的三個(gè)通道可以同時(shí)供電和同時(shí)分流；3.用電系統(tǒng)的電流由多個(gè)通道來提供，使得電路的功耗平均分布在多個(gè)功率器件上，提高了功率器件的使用壽命。
文檔編號(hào)H02M1/08GK101697449SQ20091018521
公開日2010年4月21日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者李建和, 謝年生, 金家存 申請(qǐng)人:華東光電集成器件研究所;