電流過零點檢測電路和方法，驅動電路和方法，開關電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電流過零點檢測電路，應用于開關電源，開關電源包括：整流橋、第一功率開關管、第二功率開關管以及開關控制電路。該電流過零點檢測電路串接在第一功率開關管的源極與開關控制電路的輸入端之間，用于檢測第一功率開關管的源極電壓的下降斜率，并將下降斜率轉化為第一電壓與預設電壓進行比較，輸出一次級二極管電流過零點信號至開關控制電路，控制第二功率開關管的開啟或關斷?？梢?，本發(fā)明提供的電流過零點檢測電路，既能實現檢測次級二極管的電流過零點信息，又不需要采用單獨的變壓器輔助繞組，其電路占用體積小，成本低。
【專利說明】電流過零點檢測電路和方法，驅動電路和方法，開關電源
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管LED領域，更具體的說，是涉及一種電流過零點檢測電路和方法，驅動電路和方法，開關電源。
【背景技術】
[0002]圖1為傳統(tǒng)的反激式LED驅動電路的簡化示意圖,如圖1所示，交流電經過整流橋整流后經電容器Cl濾波，產生一直流電壓，再經電阻Rl和電容器C2產生一低壓直流電使控制芯片啟動，即控制功率開關管Ml開啟。而該驅動電路的變壓器有三個繞組，其中，原邊繞組連接于整流橋的輸出端與功率開關管Ml的漏極之間，副邊繞組的同名端與次級二極管Dl的陽極相連，輔助繞組連接于二極管D2與地之間。
[0003]從圖中不難發(fā)現，傳統(tǒng)的反激式LED驅動電路是通過輔助繞組為控制芯片供電，同時輔助繞組還用于檢測次級二極管Dl的電流過零點以及輸出電壓過壓的信息。
[0004]但，上述輔助繞組會增大驅動電路的體積和成本，不適合目前市場LED小體積、低成本的發(fā)展趨勢。因此，如何既能實現檢測次級二極管的電流過零點信息，又能使驅動電路占用體積小是當前亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種電流過零點檢測電路，既能實現檢測次級二極管的電流過零點信息，又不需要采用單獨的變壓器輔助繞組，其電路占用體積小。
[0006]為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0007]—種電流過零點檢測電路，應用于開關電源，所述開關電源包括:整流橋、第一功率開關管、第二功率開關管以及開關控制電路，
[0008]所述電流過零點檢測電路串接在所述第一功率開關管的源極與所述開關控制電路的輸入端之間，用于檢測所述第一功率開關管的源極電壓的下降斜率，并將所述下降斜率轉化為第一電壓與預設電壓進行比較，輸出一次級二極管電流過零點信號至所述開關控制電路，控制所述第二功率開關管的開啟或關斷。
[0009]優(yōu)選的，包括:第一電容、電流檢測電路、電流轉電壓電路以及比較器；
[0010]所述第一電容的第一端與所述第一功率開關管的源極相連，在所述第一功率開關管的源極電壓下降時，所述第一電容放電，產生第一電流；
[0011]所述電流檢測電路的輸入端與所述第一電容的第二端相連，檢測所述第一電流；
[0012]所述電流轉電壓電路的輸入端與所述電流檢測電路的輸出端相連，將所述第一電流轉化為所述第一電壓；
[0013]所述比較器的同相輸入端接所述預設電壓，所述比較器的反相輸入端與所述電流轉電壓電路的輸出端相連，用于比較所述第一電壓與所述預設電壓的大小，產生所述次級二極管電流過零點信號。
[0014]優(yōu)選的，所述電流檢測電路包括:第一 MOS管、第三MOS管以及第二電容；[0015]所述第一 MOS管的源極接外接電壓，所述第一 MOS管的柵極作為所述電流檢測電路的輸出端，所述第一 MOS管的漏極分別與所述第二電容的第一端以及所述第一 MOS管的柵極相連，所述第二電容的第二端與所述第二 MOS管的源極相連，所述第二 MOS管的漏極作為所述電流檢測電路的輸入端，所述第二 MOS管的柵極接偏置電壓。
[0016]優(yōu)選的，所述電流轉電壓電路包括:第二 MOS管、第三電容以及第一電阻；
[0017]所述第二 MOS管的源極接外接電壓，所述第二 MOS管的柵極作為所述電流轉電壓電路的輸入端，所述第二 MOS管的漏極分別與所述第三電容的第一端以及所述第一電阻的第一端相連，且作為所述電流轉電壓電路的輸出端，所述第三電容的第二端以及所述第一電阻的第二端均接地。
[0018]優(yōu)選的，所述預設電壓為基準電壓源產生的一基準電壓。
[0019]一種電流過零點檢測方法，應用于上述的電流過零點檢測電路，所述電流過零點檢測方法包括:
[0020]檢測所述第一功率開關管的源極電壓的下降斜率；
[0021]將所述下降斜率轉化為第一電壓；
[0022]比較所述第一電壓與預設電壓的大小，輸出次級二極管電流過零點信號。
[0023]優(yōu)選的，所述檢測所述第一功率開關管的源極電壓的下降斜率包括:
[0024]檢測在所述第一功率開關管的源極電壓下降時，所述驅動電路中第一電容產生的第一電流的斜率。
[0025]一種驅動電路，包括:整流橋、第一功率開關管、第二功率開關管、開關控制電路以及如上述的任意一項所述的電流過零點檢測電路；
[0026]所述整流橋的輸出端通過串接的所述第一功率開關管以及所述第二功率開關管接地；
[0027]所述電流過零點檢測電路串接在所述第一功率開關管的源極和所述開關控制電路的輸入端之間；
[0028]所述開關控制電路的輸出端與所述第二功率開關管的柵極相連，所述開關控制電路的控制端與所述第二功率開關管的源極相連。
[0029]一種驅動方法，應用于上述的驅動電路，所述驅動方法包括:
[0030]檢測所述第一功率開關管的源極電壓的下降斜率；
[0031]將所述下降斜率轉化為第一電壓；
[0032]比較所述第一電壓與預設電壓的大小，輸出次級二極管電流過零點信號；
[0033]根據所述次級二極管電流過零點信號控制所述第二功率開關管的開啟或關斷。
[0034]一種開關電源，包括任意一項所述的電流過零點檢測電路。
[0035]即，本發(fā)明提供了一種電流過零點檢測電路，應用于開關電源，該開關電源包括:整流橋、第一功率開關管、第二功率開關管以及開關控制電路。該電流過零點檢測電路串接在第一功率開關管的源極與開關控制電路的輸入端之間，用于檢測第一功率開關管的源極電壓的下降斜率，并將下降斜率轉化為第一電壓與預設電壓進行比較，輸出一次級二極管電流過零點信號至開關控制電路，控制第二功率開關管的開啟或關斷。可見，本發(fā)明提供的電流過零點檢測電路，既能實現檢測次級二極管的電流過零點信息，又不需要采用單獨的變壓器輔助繞組，其電路占用體積小，成本低。【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1為現有技術中LED驅動電源的電路原理圖；
[0038]圖2為由本發(fā)明提供的一種電流過零點檢測電路構成的一種驅動電路的結構示意圖；
[0039]圖3為本發(fā)明提供的一種電流過零點檢測電路中的電流檢測電路的結構示意圖；
[0040]圖4為本發(fā)明提供的一種電流過零點檢測電路中的電流轉電壓電路的結構示意圖；
[0041]圖5為采用本發(fā)明提供的一種電流過零點檢測電路后，各信號的波形示意圖?！揪唧w實施方式】
[0042]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0043]本發(fā)明提供了一種電流過零點檢測電路，既能實現檢測次級二極管的電流過零點信息，又不需要采用單獨的變壓器輔助繞組，其電路占用體積小。
[0044]實施例一
[0045]請參閱圖2，為本發(fā)明提供的一種電流過零點檢測電路構成的驅動電路的結構示意圖，該電流過零點檢測電路應用于開關電源。其中，開關電源包括:整流橋DB1、第一功率開關管Ml、第二功率開關管M2以及開關控制電路104。
[0046]本電流過零點檢測電路串接在第一功率開關管Ml的源極與開關控制電路104的輸入端之間，用于檢測第一功率開關管的源極電壓的下降斜率，并將下降斜率轉化為第一電壓與預設電壓進行比較，輸出一次級二極管電流過零點信號至開關控制電路，控制第二功率開關管的開啟或關斷。
[0047]從圖2不難發(fā)現，本發(fā)明提供的電流過零點檢測電路，不需要采用單獨的變壓器輔助繞組，其電路占用體積小，成本低。
[0048]具體的，本實施例提供了一種電流過零點檢測電路的具體實現電路，包括:第一電容C4、電流檢測電路101、電流轉電壓電路102以及比較器103。
[0049]其電路連接關系為:
[0050]第一電容的第一端與第一功率開關管的源極相連，在第一功率開關管的源極電壓下降時，第一電容放電，產生第一電流。電流檢測電路的輸入端與第一電容的第二端相連，檢測第一電流。電流轉電壓電路的輸入端與電流檢測電路的輸出端相連，將第一電流轉化為第一電壓。比較器的同相輸入端接預設電壓，比較器的反相輸入端與電流轉電壓電路的輸出端相連，用于比較第一電壓與預設電壓的大小，產生次級二極管電流過零點信號。[0051]這里需要說明的是，電流檢測電路101以及電流轉電壓電路102的實現電路有很多種，在本實施例中，并不逐一列舉。本領域技術人員在本發(fā)明的思想上，對電流檢測電路以及電流轉電壓電路的不同結構的選用均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。
[0052]優(yōu)選的，本實施例提供了一種具體的電流檢測電路，如圖3所示，包括:第一MOS管P1、第三MOS管P3以及第二電容CC1。
[0053]各器件的連接關系為:
[0054]第一MOS管的源極接外接電壓，第一MOS管的柵極作為電流檢測電路的輸出端，第一 MOS管的漏極分別與第二電容的第一端以及第一 MOS管的柵極相連，第二電容的第二端與第二 MOS管的源極相連，第二 MOS管的漏極作為電流檢測電路的輸入端，第二 MOS管的柵極接偏置電壓。
[0055]其電流檢測原理為:當輸入端Iin有電流向外流出的時候，該電流會被第一MOS管Pl檢測到，即實現電流檢測的作用。需要說明的是，其中，Vb為驅動電路內置的偏置電壓。
[0056]同樣的，本實施例也提供了一種具體的電流轉電壓電路，如圖4所示，包括:第二MOS管P2、第三電容CC2以及第一電阻RR1。
[0057]該電流轉電壓電路中，各器件的連接關系如下:
[0058]第二MOS管的源極接外接電壓，第二MOS管的柵極作為電流轉電壓電路的輸入端，第二 MOS管的漏極分別與第三電容的第一端以及第一電阻的第一端相連，且作為電流轉電壓電路的輸出端，第三電容的第二端以及第一電阻的第二端均接地。
[0059]其電流轉電壓的工作原理為:被第一 MOS管檢測到的電流通過第二 MOS管P2流入到第三電容CC2和第一電阻RRl，經過該第三電容CC2和第一電阻RRl的濾波處理后，轉化為第一電壓Vo。
[0060]之后將該第一電壓Vo與預設電壓Vref進行比較，比較器103產生一次級二極管電流過零點信號至開關控制電路104。
[0061]需要說明的是，上述電流過零點檢測電路中的預設電壓Vref可以為驅動電路內部的基準電壓源產生的一基準電壓，也可以是由外置的電壓源產生的一基準電壓，在本實施例中并不對預設電壓的產生過程進行限定。
[0062]可見，本發(fā)明提供的電流過零點檢測電路，既能實現檢測次級二極管的電流過零點信息，又不需要采用單獨的變壓器輔助繞組，其電路占用體積小，成本低。
[0063]實施例二
[0064]在上述實施例一的基礎上，本實施例還提供了一種驅動電路，包括:整流橋、第一功率開關管、第二功率開關管、開關控制電路以及上述的電流過零點檢測電路。
[0065]其中，整流橋的輸出端通過串接的第一功率開關管以及第二功率開關管接地。電流過零點檢測電路串接在第一功率開關管的源極和開關控制電路的輸入端之間。開關控制電路的輸出端與第二功率開關管的柵極相連，開關控制電路的控制端與第二功率開關管的源極相連。
[0066]這里需要說明的是，本實施例中的電流過零點檢測電路的電路結構以及工作原理與實施例一相同。具體的，請結合圖2和圖5，對本驅動電路的工作原理進行介紹，如下:
[0067]當第二功率開關管M2導通時，第一功率開關管Ml也導通，此時變壓器的原邊電流上升，采樣電阻R2上的電壓也上升，當采樣電阻R2上的電壓達到預設閥值時，開關控制電路104輸出控制信號，使第二功率開關管M2關閉，同時第一功率開關管Ml也斷開。此時，饋流二極管D5導通，使第一功率開關管Ml的源極電壓被箝位至Vcc，同時變壓器副邊的次級二極管Dl開始導通，次級二極管Dl上的電流Isecond很快上升到峰值并開始下降，如圖5中的tl-t2時刻。
[0068]當次級二極管Dl的電流下降到零時，如圖5中的t2時刻，第一功率開關管Ml的漏極電壓開始下降，由于第一功率開關管Ml的漏極和源極的電容耦合作用，則第一功率開關管Ml的源極電壓也開始下降，即對應圖5中的Out端電壓下降。
[0069]需要說明的是，該第一功率開關管Ml的電容耦合，可以是在第一功率開關管Ml的源極和漏極之間并接一外接電容進行耦合，也可以是通過第一功率開關管Ml的源極和漏極之間的寄生電容進行耦合。
[0070]當Out點電壓下降時，會有從第一電容C4流入第一功率開關管Ml的源極的電流產生，即第一電流。該第一電流會被電流檢測電路101采集，并由電流轉電壓電路102將該第一電流轉化為第一電壓Vo，此時，比較器103將該第一電壓No和預設電壓Vref進行比較，輸出一控制信號至開關控制電路104。
[0071]結合圖5，本實施例中，在次級二極管導通時間Tons結束的時刻，即次級二極管的電流過零時刻，電流轉電壓電路104輸出的第一電壓No急劇上升并超過預設電壓Vref，此時，比較器103進行翻轉，因此，定義上述控制信號為次級二極管電流過零點信號。
[0072]綜上，本實施例提供的驅動電路也能既實現檢測次級二極管的電流過零點信息，又不需要采用單獨的變壓器輔助繞組，電路占用體積小，成本低。
[0073]實施例三
[0074]上面我們介紹了一種電流過零點檢測電路，現結合上述電路，本實施例還提供了一種電流過零點電流檢測方法，該方法包括:
[0075]SlOl:檢測第一功率開關管的源極電壓的下降斜率；
[0076]S102:將下降斜率轉化為第一電壓；
[0077]S103:比較第一電壓與預設電壓的大小，輸出次級二極管電流過零點信號。
[0078]除此，還在上述驅動電路的基礎上，提供了一種驅動方法，該方法包括:
[0079]SlOl:檢測第一功率開關管的源極電壓的下降斜率；
[0080]S102:將下降斜率轉化為第一電壓；
[0081]S103:比較第一電壓與預設電壓的大小，輸出次級二極管電流過零點信號；
[0082]S104:根據次級二極管電流過零點信號控制第二功率開關管的開啟或關斷。
[0083]從上述可以很直觀的看到，本實施例提供的驅動方法是在上述電流過零點檢測方法的基礎上，增加了步驟S104。其中，步驟SlOl可以為:檢測在第一功率開關管的源極電壓下降時，驅動電路中第一電容產生的第一電流的斜率。
[0084]該電流過零點檢測方法以及驅動方法的工作原理請參見實施例二，在此不做詳述。需要說明的是，本實施例中的預設電壓可以為基準電壓源產生的一基準電壓。
[0085]除此，本實施例還提供了一種開關電源，包括任意一項上述的電流過零點檢測電路。
[0086]綜上，本發(fā)明提供了一種電流過零點檢測電路，應用于開關電源，開關電源包括:整流橋、第一功率開關管、第二功率開關管以及開關控制電路。該電流過零點檢測電路串接在第一功率開關管的源極與開關控制電路的輸入端之間，用于檢測第一功率開關管的源極電壓的下降斜率，并將下降斜率轉化為第一電壓與預設電壓進行比較，輸出一次級二極管電流過零點信號至開關控制電路，控制第二功率開關管的開啟或關斷?？梢?，本發(fā)明提供的電流過零點檢測電路，既能實現檢測次級二極管的電流過零點信息，又不需要采用單獨的變壓器輔助繞組，其電路占用體積小，成本低。
[0087]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例提供的裝置而言，由于其與實施例提供的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。
[0088]對所提供的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所提供的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種電流過零點檢測電路，應用于開關電源，所述開關電源包括:整流橋、第一功率開關管、第二功率開關管以及開關控制電路，其特征在于: 所述電流過零點檢測電路串接在所述第一功率開關管的源極與所述開關控制電路的輸入端之間，用于檢測所述第一功率開關管的源極電壓的下降斜率，并將所述下降斜率轉化為第一電壓與預設電壓進行比較，輸出一次級二極管電流過零點信號至所述開關控制電路，控制所述第二功率開關管的開啟或關斷。
2.根據權利要求1所述的電流過零點檢測電路，其特征在于，包括:第一電容、電流檢測電路、電流轉電壓電路以及比較器； 所述第一電容的第一端與所述第一功率開關管的源極相連，在所述第一功率開關管的源極電壓下降時，所述第一電容放電，產生第一電流； 所述電流檢測電路的輸入端與所述第一電容的第二端相連，檢測所述第一電流； 所述電流轉電壓電路的輸入端與所述電流檢測電路的輸出端相連，將所述第一電流轉化為所述第一電壓； 所述比較器的同相輸入端接所述預設電壓，所述比較器的反相輸入端與所述電流轉電壓電路的輸出端相連，用于比較所述第一電壓與所述預設電壓的大小，產生所述次級二極管電流過零點信號。
3.根據權利要求2所述的電流過零點檢測電路，其特征在于，所述電流檢測電路包括:第一 MOS管、第三MOS管以 及第二電容； 所述第一 MOS管的源極接外接電壓，所述第一 MOS管的柵極作為所述電流檢測電路的輸出端，所述第一 MOS管的漏極分別與所述第二電容的第一端以及所述第一 MOS管的柵極相連，所述第二電容的第二端與所述第二 MOS管的源極相連，所述第二 MOS管的漏極作為所述電流檢測電路的輸入端，所述第二 MOS管的柵極接偏置電壓。
4.根據權利要求2所述的電流過零點檢測電路，其特征在于，所述電流轉電壓電路包括:第二 MOS管、第三電容以及第一電阻； 所述第二 MOS管的源極接外接電壓，所述第二 MOS管的柵極作為所述電流轉電壓電路的輸入端，所述第二 MOS管的漏極分別與所述第三電容的第一端以及所述第一電阻的第一端相連，且作為所述電流轉電壓電路的輸出端，所述第三電容的第二端以及所述第一電阻的第二端均接地。
5.根據權利要求1所述的電流過零點檢測電路，其特征在于，所述預設電壓為基準電壓源產生的一基準電壓。
6.一種電流過零點檢測方法，其特征在于，應用于如權利要求1-5所述的電流過零點檢測電路，所述電流過零點檢測方法包括: 檢測所述第一功率開關管的源極電壓的下降斜率； 將所述下降斜率轉化為第一電壓； 比較所述第一電壓與預設電壓的大小，輸出次級二極管電流過零點信號。
7.根據權利要求6所述的電流過零點檢測方法，其特征在于，所述檢測所述第一功率開關管的源極電壓的下降斜率包括: 檢測在所述第一功率開關管的源極電壓下降時，所述驅動電路中第一電容產生的第一電流的斜率。
8.—種驅動電路，其特征在于，包括:整流橋、第一功率開關管、第二功率開關管、開關控制電路以及如權利要求1-5所述的任意一項所述的電流過零點檢測電路； 所述整流橋的輸出端通過串接的所述第一功率開關管以及所述第二功率開關管接地； 所述電流過零點檢測電路串接在所述第一功率開關管的源極和所述開關控制電路的輸入端之間； 所述開關控制電路的輸出端與所述第二功率開關管的柵極相連，所述開關控制電路的控制端與所述第二功率開關管的源極相連。
9.一種驅動方法，其特征在于，應用于如權利要求8所述的驅動電路，所述驅動方法包括: 檢測所述第一功率開關管的源極電壓的下降斜率； 將所述下降斜率轉化為第一電壓； 比較所述第一電壓與預設電壓的大小，輸出次級二極管電流過零點信號； 根據所述次級二極管電流過零點信號控制所述第二功率開關管的開啟或關斷。
10.一種開關電源，其特征在于，包括如權利要求1-5中任意一項所述的電流過零點檢測電路。`
【文檔編號】H02M7/217GK103731049SQ201310687400
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日:2013年12月13日
【發(fā)明者】張煒, 周松明, 張錚棟, 劉準, 朱亞江 申請人:上海新進半導體制造有限公司