本發(fā)明屬于電子電路，具體地說是一種隨頻率自適應(yīng)變化的最大導(dǎo)通時(shí)間控制電路。

背景技術(shù)：

1、在電力電子技術(shù)領(lǐng)域，buck型開關(guān)變換器被廣泛應(yīng)用于電力轉(zhuǎn)換過程中，用于將輸入電壓降低到所需的輸出電壓。buck型開關(guān)變換器的上功率管驅(qū)動(dòng)的電壓需要高于電源電壓才能使上功率管導(dǎo)通，該電壓通常通過自舉電路來實(shí)現(xiàn)。自舉電路在下功率管導(dǎo)通時(shí)，對(duì)自舉電容進(jìn)行充電，在上功率管導(dǎo)通時(shí)為上功率管驅(qū)動(dòng)供電。所以每個(gè)開關(guān)周期，自舉電容都需要足夠的時(shí)間充滿電才能正常驅(qū)動(dòng)上功率管。當(dāng)輸入電壓略高于輸出電壓或者輸入電壓關(guān)斷速度很慢時(shí)，輸出電壓占空比非常高，當(dāng)時(shí)鐘頻率較高時(shí)，下功率管導(dǎo)通時(shí)間將會(huì)變得非常短，自舉電容將會(huì)充不滿，從而造成buck電路工作異常，進(jìn)一步影響后級(jí)的各種電路。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用三種方案來應(yīng)對(duì)自舉電容充電時(shí)間不夠?qū)е螺敵鰻顟B(tài)異常的問題。第一種方案是改變驅(qū)動(dòng)電源供電方式。例如將上功率管換成pmos，但由于pmos電流驅(qū)動(dòng)能力低于nmos，需要數(shù)倍的面積才能實(shí)現(xiàn)同樣的電流驅(qū)動(dòng)能力。也可以用電荷泵電路為上功率管供電，電荷泵能始終提供一個(gè)穩(wěn)定的高于電源電壓的高壓給驅(qū)動(dòng)電路，從而使得驅(qū)動(dòng)電路工作與開關(guān)狀態(tài)無關(guān)。電荷泵電路增加了電路的復(fù)雜性，且電荷泵電壓高于電源電壓會(huì)限制同一個(gè)工藝下電源電壓的最大值。第二種方案是監(jiān)控自舉電容電壓大小，當(dāng)電容電壓低于某個(gè)門限時(shí)，強(qiáng)制將開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓拉低，應(yīng)用于常態(tài)為大占空比時(shí)，自舉電容上的電壓下降到較低位置后由額外添加的下管mos開通來補(bǔ)充，造成其平均電壓偏低，從而使得mos管的導(dǎo)通電阻升高，功耗較高。第三種方案是設(shè)計(jì)一個(gè)固定的最大導(dǎo)通時(shí)間，導(dǎo)通時(shí)間超過預(yù)設(shè)的時(shí)間時(shí)，將會(huì)自動(dòng)關(guān)斷上功率管并開啟下功率管。由于器件受工藝、溫度影響較大，所以最大導(dǎo)通時(shí)間波動(dòng)也很大。此外，當(dāng)內(nèi)部振蕩器頻率升高時(shí)，最大導(dǎo)通時(shí)間可能超過了一個(gè)周期的時(shí)間，將不再有限制功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的，是要提供一種隨頻率自適應(yīng)變化的最大導(dǎo)通時(shí)間控制電路，以對(duì)buck電路上功率管最大導(dǎo)通時(shí)間作出限制，保證輸入電壓略高于輸出電壓或者輸入電壓關(guān)斷速度很慢時(shí)，buck電路也能正常工作。

2、本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方法如下：

3、一種隨頻率自適應(yīng)變化的最大導(dǎo)通時(shí)間控制電路，用于buck電路，buck電路中上功率管和下功率管串聯(lián)并且其連接點(diǎn)通過功率電感產(chǎn)生輸出電壓，上功率管和下功率管的控制端通過功率管驅(qū)動(dòng)控制電路控制導(dǎo)通和關(guān)斷，最大導(dǎo)通時(shí)間控制電路包括ibias基準(zhǔn)電流模塊、電容和邏輯控制模塊，ibias基準(zhǔn)電流模塊的輸出端分別與電容的一端和邏輯控制電路的輸入端連接，電容的另一端接地，邏輯控制模塊包括d觸發(fā)器，d觸發(fā)器的輸出端與buck電路中功率管驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端連接，ibias基準(zhǔn)電流模塊包括用于輸入關(guān)斷信號(hào)的關(guān)斷信號(hào)控制端和用于控制對(duì)電容充放電的充放電控制端。

4、作為限定：邏輯控制模塊還包括第一反相器、第二反相器和與非門，ibias基準(zhǔn)電流模塊的輸出端與第一反相器的輸入端連接，第一反相器的輸出端與與非門的第一輸入端連接，與非門的第二輸入端輸入上功率管柵極信號(hào)，與非門的輸出端與d觸發(fā)器的d輸入端連接，d觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端輸入時(shí)鐘信號(hào)，d觸發(fā)器的復(fù)位信號(hào)輸入端與第二反相器的輸出端連接，第二反向器的輸入端與bias基準(zhǔn)電流模塊的充放電控制端連接。

5、作為進(jìn)一步限定：最大導(dǎo)通時(shí)間控制電路還包括pmos管，pmos管的源極接電源，pmos管的漏極與第一反相器的輸入端連接，pmos管的柵極與第一反相器的輸出端連接。

6、作為再進(jìn)一步限定：ibias基準(zhǔn)電流模塊的輸出端和電容之間連接有電阻。

7、本發(fā)明由于采用了上述方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，所取得的有益效果是：

8、本發(fā)明提供的一種隨頻率自適應(yīng)變化的最大導(dǎo)通時(shí)間控制電路，通過設(shè)置ibias基準(zhǔn)電流模塊、電容和邏輯控制模塊，ibias基準(zhǔn)電流模塊為電容充電，為邏輯控制模塊提供翻轉(zhuǎn)電壓，再通過邏輯控制模塊輸出的電位控制buck電路上功率管的最大導(dǎo)通時(shí)間，保證了當(dāng)buck電路的輸入電壓略高于輸出電壓或者輸入電壓關(guān)斷速度很慢時(shí)，buck電路也能正常工作。此外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減小了占用面積，降低了成本；減小了充電電容，ibias基準(zhǔn)電流模塊的電流可以限制到非常低，降低了功耗；上功率管的最大導(dǎo)通時(shí)間隨時(shí)鐘頻率變化而自適應(yīng)變化，在buck電路工作頻率范圍內(nèi)都能正常工作，最大導(dǎo)通時(shí)間不會(huì)受充電電流和充電電容大小的影響，且受工藝、溫度影響較小。

9、本發(fā)明適用于buck電路的控制。

技術(shù)特征：

1.一種隨頻率自適應(yīng)變化的最大導(dǎo)通時(shí)間控制電路，用于buck電路，buck電路中上功率管和下功率管串聯(lián)并且其連接點(diǎn)通過電感和電容的濾波產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓，上功率管和下功率管的控制端通過功率管驅(qū)動(dòng)控制電路控制導(dǎo)通和關(guān)斷，其特征在于，最大導(dǎo)通時(shí)間控制電路包括ibias基準(zhǔn)電流模塊、電容和邏輯控制模塊，ibias基準(zhǔn)電流模塊的輸出端分別與電容的一端和邏輯控制電路的輸入端連接，電容的另一端接地，邏輯控制模塊包括d觸發(fā)器，d觸發(fā)器的輸出端與buck電路中功率管驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端連接，ibias基準(zhǔn)電流模塊包括用于輸入關(guān)斷信號(hào)的關(guān)斷信號(hào)控制端和用于控制對(duì)電容充放電的充放電控制端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨頻率自適應(yīng)變化的最大導(dǎo)通時(shí)間控制電路，其特征在于，邏輯控制模塊還包括第一反相器、第二反相器和與非門，ibias基準(zhǔn)電流模塊的輸出端與第一反相器的輸入端連接，第一反相器的輸出端與與非門的第一輸入端連接，與非門的第二輸入端輸入上功率管柵極信號(hào)，與非門的輸出端與d觸發(fā)器的d輸入端連接，d觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端輸入時(shí)鐘信號(hào)，d觸發(fā)器的復(fù)位信號(hào)輸入端與第二反相器的輸出端連接，第二反向器的輸入端與bias基準(zhǔn)電流模塊的充放電控制端連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種隨頻率自適應(yīng)變化的最大導(dǎo)通時(shí)間控制電路，其特征在于，最大導(dǎo)通時(shí)間控制電路還包括pmos管，pmos管的源極接電源，pmos管的漏極與第一反相器的輸入端連接，pmos管的柵極與第一反相器的輸出端連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的一種隨頻率自適應(yīng)變化的最大導(dǎo)通時(shí)間控制電路，其特征在于，ibias基準(zhǔn)電流模塊的輸出端和電容之間連接有電阻。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種隨頻率自適應(yīng)變化的最大導(dǎo)通時(shí)間控制電路，包括IBIAS基準(zhǔn)電流模塊、電容和邏輯控制模塊，IBIAS基準(zhǔn)電流模塊的輸出端分別與電容的一端和邏輯控制電路的輸入端連接，電容的另一端接地，邏輯控制模塊包括D觸發(fā)器，D觸發(fā)器的輸出端與Buck電路中功率管驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端連接，IBIAS基準(zhǔn)電流模塊包括用于輸入關(guān)斷信號(hào)的關(guān)斷信號(hào)控制端和用于控制對(duì)電容充放電的充放電控制端。本發(fā)明能夠控制Buck電路上功率管的最大導(dǎo)通時(shí)間，保證了當(dāng)Buck電路的輸入電壓略高于輸出電壓或者輸入電壓關(guān)斷速度很慢時(shí)，Buck電路也能正常工作。本發(fā)明適用于Buck電路的控制。

技術(shù)研發(fā)人員：周爵,李飛宇,甄建宇,陳君濤,朱安康,劉歡,孫詩強(qiáng),王滔,向星明,李濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：三微電子科技（蘇州）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6