恒流Buck變換器及其恒流控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及恒流Buck變換器及其恒流控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]恒流Buck變換器包括主電路和恒流控制電路?，F(xiàn)有的恒流Buck變換器分兩大類(lèi):一類(lèi)是主電路采用MOS管源級(jí)浮地、二極管陽(yáng)極接地，但恒流控制電路需要高壓驅(qū)動(dòng)MOS管，成本較高，線路較復(fù)雜；另一類(lèi)是主電路采用MOS管源級(jí)接地，雖然驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，但恒流控制電路無(wú)法直接檢測(cè)MOS管關(guān)斷期間的電感電流，目前只能通過(guò)以下給出的兩種深度連續(xù)模式實(shí)現(xiàn)間接檢測(cè):
[0003]一種是定頻模式，將電流采樣做平均處理，在內(nèi)部做計(jì)算來(lái)調(diào)整占空比，前提是電感電流必須連續(xù)，否則就偏差很大。當(dāng)輸出電壓變化時(shí)，電感的紋波率會(huì)變化，如果想要在很大范圍內(nèi)保持連續(xù)狀態(tài)需要有較大的感量。
[0004]另一種是定紋波率模式，通過(guò)在MOS管開(kāi)通瞬間檢測(cè)采樣電阻電壓來(lái)獲取谷底電流值，再控制下個(gè)周期的關(guān)斷時(shí)間。這種控制方式盡管紋波率可控，但非常容易受二極管反向電流影響，需要設(shè)置采樣死區(qū)時(shí)間，并且不同的二極管反向恢復(fù)時(shí)間不同。此外，在這兩種深度連續(xù)模式中，二極管反向恢復(fù)電流會(huì)造成很強(qiáng)的電磁干擾。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實(shí)用新型提供恒流Buck變換器及其恒流控制電路，以避免深度連續(xù)模式中存在的各種問(wèn)題。
[0006]一種恒流控制電路，應(yīng)用于主電路采用MOS管源極接地的恒流Buck變換器，該恒流控制電路包括開(kāi)關(guān)觸發(fā)及關(guān)斷自鎖電路、采樣電路、基準(zhǔn)電路和比較驅(qū)動(dòng)電路，其中:
[0007]所述開(kāi)關(guān)觸發(fā)及關(guān)斷自鎖電路，用于檢測(cè)所述主電路中的電感或二極管兩端電壓，當(dāng)檢測(cè)到的電壓與其在所述MOS管導(dǎo)通時(shí)的電壓方向相反時(shí)，向所述比較驅(qū)動(dòng)電路輸出自鎖控制信號(hào)，反之，向所述比較驅(qū)動(dòng)電路輸出導(dǎo)通控制信號(hào)；
[0008]所述采樣電路，用于采樣所述MOS管上的電流信號(hào)，并輸出電流采樣信號(hào)給所述比較驅(qū)動(dòng)電路；
[0009]所述基準(zhǔn)電路，用于向所述比較驅(qū)動(dòng)電路輸出電流基準(zhǔn)信號(hào)；
[0010]所述比較驅(qū)動(dòng)電路，用于在判斷得到所述電流采樣信號(hào)不小于所述電流基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述MOS管關(guān)斷；在接收到所述自鎖控制信號(hào)后，對(duì)所述MOS管進(jìn)行關(guān)斷自鎖；以及在接收到所述導(dǎo)通控制信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)所述MOS管導(dǎo)通。
[0011 ] 其中，所述比較驅(qū)動(dòng)電路為第一比較器；所述第一比較器的同相輸入端接所述基準(zhǔn)電路，其反相輸入端接所述采樣電路，其輸出端接所述MOS管的柵極。
[0012]其中，所述開(kāi)關(guān)觸發(fā)及關(guān)斷自鎖電路包括二極管和第二比較器，其中:
[0013]所述第二比較器的同相輸入端接所述主電路中的二極管的陽(yáng)極，其反相輸入端接所述主電路中的二極管的陰極；
[0014]所述開(kāi)關(guān)觸發(fā)及關(guān)斷自鎖電路中的二極管的陽(yáng)極接所述第二比較器的輸出端，其陰極接所述第一比較器的反相輸入端。
[0015]其中，所述開(kāi)關(guān)觸發(fā)及關(guān)斷自鎖電路包括二極管和第二比較器，其中:
[0016]所述第二比較器的反相輸入端接所述主電路中的電感的第一端，其同相輸入端接所述主電路中的電感的第二端；在所述MOS管導(dǎo)通時(shí)，所述主電路中的電感的第一端電位高于其第二端電位；
[0017]所述開(kāi)關(guān)觸發(fā)及關(guān)斷自鎖電路中的二極管的陽(yáng)極接所述第二比較器的輸出端，其陰極接所述第一比較器的反相輸入端。
[0018]其中，所述采樣電路為采樣電阻；所述采樣電阻的一端接所述主電路的輸入電壓的負(fù)極，其另一端接所述MOS管的源極。
[0019]可選地，所述基準(zhǔn)電路還包括二極管；所述基準(zhǔn)電路中的二極管的陽(yáng)極連接所述基準(zhǔn)電路的輸出端，其陰極連接PWM信號(hào)源，以使得所述PWM信號(hào)源通過(guò)所述恒流控制電路實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光功能。
[0020]可選地，所述采樣電路還包括二極管；所述采樣電路中的二極管的陰極連接所述采樣電路的輸出端，其陽(yáng)極連接PWM信號(hào)源，以使得所述PWM信號(hào)源通過(guò)所述恒流控制電路實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光功能。
[0021]可選地，所述基準(zhǔn)電路還包括電阻；所述基準(zhǔn)電路中的電阻一端連接所述基準(zhǔn)電路的輸出端，另一端連接O?1V信號(hào)源，以使得所述O?1V信號(hào)源通過(guò)所述恒流控制電路實(shí)現(xiàn)O?1V調(diào)光功能。
[0022]可選地，所述采樣電路還包括電阻；所述采樣電路中的電阻一端連接所述采樣電路的輸出端，另一端連接O?1V信號(hào)源，以使得所述O?1V信號(hào)源通過(guò)所述恒流控制電路實(shí)現(xiàn)O?1V調(diào)光功能。
[0023]一種恒流Buck變換器，包括主電路和上述任一種恒流控制電路。
[0024]從上述的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型利用開(kāi)關(guān)觸發(fā)及關(guān)斷自鎖電路檢測(cè)電感或二極管兩端電壓信號(hào)，用以判斷電感能量釋放起止時(shí)刻，從而在電感能量釋放期間(即MOS管關(guān)斷期間)輸出自鎖控制信號(hào)給比較驅(qū)動(dòng)電路，控制MOS管關(guān)斷自鎖，在電感能量釋放完畢后向比較驅(qū)動(dòng)電路輸出導(dǎo)通控制信號(hào)，控制MOS管導(dǎo)通；相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了 Buck變換器的臨界模式的恒流輸出控制，避免了深度連續(xù)模式中存在的各種問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0025]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1a為本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)的一種恒流控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖1b為本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)的又一種恒流控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2a為本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)的又一種恒流控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2b為本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)的又一種恒流控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3a為本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)的又一種恒流控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3b為本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)的又一種恒流控制電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0033]參見(jiàn)圖1a-圖lb，本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)了一種恒流控制電路，應(yīng)用于主電路采用MOS管Ql源極接地的恒流Buck變換器，以避免深度連續(xù)模式中存在的各種問(wèn)題，包括開(kāi)關(guān)觸發(fā)及關(guān)斷自鎖電路100、采樣電路200、基準(zhǔn)電路300和比較驅(qū)動(dòng)電路400，其中:
[0034]開(kāi)關(guān)觸發(fā)及關(guān)斷自鎖電路100，用于檢測(cè)所述主電路中的電感LI (如圖1a所示)或二極管Dl (如圖1b所示)兩端電壓，當(dāng)檢測(cè)到的電壓與其在MOS管Ql導(dǎo)通時(shí)的電壓方向相反時(shí)，向比較驅(qū)動(dòng)電路400輸出自鎖控制信號(hào)，反之，向比較驅(qū)動(dòng)電路400輸出導(dǎo)通控制信號(hào)；
[0035]采樣電路200，用于采樣MOS管Ql上的電流信號(hào)，并輸出電流采樣信號(hào)Vs給比較驅(qū)動(dòng)電路400 ；
[0036]基準(zhǔn)電路300，用于向比較驅(qū)動(dòng)電路400輸出電流基準(zhǔn)信號(hào)Vref ；
[0037]比較驅(qū)動(dòng)電路400，用于在判斷得到電流采樣信號(hào)Vs不小于電流基準(zhǔn)信號(hào)Vref時(shí)，驅(qū)動(dòng)MOS管Ql關(guān)斷；在接收到所述自鎖控制信號(hào)后，對(duì)MOS管Ql進(jìn)行關(guān)斷自鎖；以及在接收到所述導(dǎo)通控制信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)MOS管Ql導(dǎo)通。
[0038]下面，結(jié)合恒流Buck變換器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其工作原理，對(duì)本實(shí)施例所述的技術(shù)方案進(jìn)行詳述。
[0039]恒流Buck變換器的主電路包括MOS管Ql、二極管Dl、電感LI和電容Cl，其中MOS管Ql的源極接地。此處的“地”是指恒流Buck變換器輸入電壓的參考地。
[0040]所述主電路的工作原理如下(為便于描述，首先記電感LI與負(fù)載端V。的負(fù)極相連的這一端為電感LI的第一端，其與MOS管Ql的漏極相連的這一端為電感LI的第二端):
[0041]當(dāng)MOS管Ql導(dǎo)通時(shí)，電流從電源端Vin的正極輸出，經(jīng)電容Cl、電感LI的第一端、電感LI的第二端、MOS管Ql的漏極、MOS管Ql的源極流回電源端Vin的負(fù)極。此過(guò)程中，電感LI儲(chǔ)能，其第一端電位高于第二端電位；二極管Dl截止，其陰極電位高于陽(yáng)極電位。
[0042]當(dāng)MOS管Ql關(guān)斷時(shí)，電感LI開(kāi)始續(xù)流、釋放能量，電流從電感LI的第二端流出，經(jīng)二極管Dl的陽(yáng)極、二極管Dl的陰極、電容Cl流回電感LI的第一端。在電感LI釋放能量期間，電感LI的第一端電位低于第二端電位；二極管Dl導(dǎo)通，其陰極電位低于陽(yáng)極電位；在電感LI能量釋放完畢時(shí)刻，二極管Dl上電流為零，電感LI兩端電壓瞬間下降直至零，二極管Dl的狀態(tài)隨之變?yōu)殛帢O電位高于陽(yáng)極電位。
[0043]由此可見(jiàn)，在MOS管Ql通斷的瞬間，電感L1、二極管Dl兩端電壓即刻反向，且當(dāng)電感LI能量釋放完畢時(shí)刻，二極管Dl兩端電壓再次反向，電感LI兩端電壓瞬間下降直至零。本實(shí)施例正是基于電感LI和二極管Dl的這一特性，利用開(kāi)關(guān)觸發(fā)及關(guān)斷自鎖電路100檢測(cè)電感LI或二極管Dl兩端電壓信號(hào)Vd，從而根據(jù)Vd*向的變化來(lái)判斷電感LI能量釋放的起始時(shí)刻；在電感LI能量釋放期間(即MOS管Ql關(guān)斷期間)輸出自鎖控制信號(hào)給比較驅(qū)動(dòng)電路400，控制MOS管Ql關(guān)斷自鎖；在電感LI能量釋放完畢后，輸出導(dǎo)通控制信號(hào)給比較驅(qū)動(dòng)電路400，控制MOS管Ql導(dǎo)通。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)MOS管Ql關(guān)斷期間的電感LI的參數(shù)變化，實(shí)現(xiàn)了 Buck變換器的臨界模式