恒流Buck變換器及其恒流控制電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力電子技術領域，更具體地說，涉及恒流Buck變換器及其恒流控制電路。
【背景技術】
[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:一類是主電路采用MOS管源級浮地、二極管陽極接地，但恒流控制電路需要高壓驅(qū)動MOS管，成本較高，線路較復雜；另一類是主電路采用MOS管源級接地，雖然驅(qū)動簡單，但恒流控制電路無法直接檢測MOS管關斷期間的電感電流，目前只能通過以下給出的兩種深度連續(xù)模式實現(xiàn)間接檢測:
[0003]一種是定頻模式，將電流采樣做平均處理，在內(nèi)部做計算來調(diào)整占空比，前提是電感電流必須連續(xù)，否則就偏差很大。當輸出電壓變化時，電感的紋波率會變化，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，通過在MOS管開通瞬間檢測采樣電阻電壓來獲取谷底電流值，再控制下個周期的關斷時間。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，需要設置采樣死區(qū)時間，并且不同的二極管反向恢復時間不同。此外，在這兩種深度連續(xù)模式中，二極管反向恢復電流會造成很強的電磁干擾。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實用新型提供恒流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題。
[0006]一種恒流控制電路，應用于主電路采用MOS管源極接地的恒流Buck變換器，該恒流控制電路包括開關觸發(fā)及關斷自鎖電路、采樣電路、基準電路和比較驅(qū)動電路，其中:
[0007]所述開關觸發(fā)及關斷自鎖電路，用于檢測所述主電路中的電感或二極管兩端電壓，當檢測到的電壓與其在所述MOS管導通時的電壓方向相反時，向所述比較驅(qū)動電路輸出自鎖控制信號，反之，向所述比較驅(qū)動電路輸出導通控制信號；
[0008]所述采樣電路，用于采樣所述MOS管上的電流信號，并輸出電流采樣信號給所述比較驅(qū)動電路；
[0009]所述基準電路，用于向所述比較驅(qū)動電路輸出電流基準信號；
[0010]所述比較驅(qū)動電路，用于在判斷得到所述電流采樣信號不小于所述電流基準信號時，驅(qū)動所述MOS管關斷；在接收到所述自鎖控制信號后，對所述MOS管進行關斷自鎖；以及在接收到所述導通控制信號后，驅(qū)動所述MOS管導通。
[0011 ] 其中，所述比較驅(qū)動電路為第一比較器；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，所述開關觸發(fā)及關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]所述開關觸發(fā)及關斷自鎖電路中的二極管的陽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，所述開關觸發(fā)及關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管導通時，所述主電路中的電感的第一端電位高于其第二端電位；
[0017]所述開關觸發(fā)及關斷自鎖電路中的二極管的陽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極，其另一端接所述MOS管的源極。
[0019]可選地，所述基準電路還包括二極管；所述基準電路中的二極管的陽極連接所述基準電路的輸出端，其陰極連接PWM信號源，以使得所述PWM信號源通過所述恒流控制電路實現(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，其陽極連接PWM信號源，以使得所述PWM信號源通過所述恒流控制電路實現(xiàn)PWM調(diào)光功能。
[0021]可選地，所述基準電路還包括電阻；所述基準電路中的電阻一端連接所述基準電路的輸出端，另一端連接O?1V信號源，以使得所述O?1V信號源通過所述恒流控制電路實現(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信號源，以使得所述O?1V信號源通過所述恒流控制電路實現(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]從上述的技術方案可以看出，本實用新型利用開關觸發(fā)及關斷自鎖電路檢測電感或二極管兩端電壓信號，用以判斷電感能量釋放起止時刻，從而在電感能量釋放期間(即MOS管關斷期間)輸出自鎖控制信號給比較驅(qū)動電路，控制MOS管關斷自鎖，在電感能量釋放完畢后向比較驅(qū)動電路輸出導通控制信號，控制MOS管導通；相較于現(xiàn)有技術，本實用新型實現(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題。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)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實用新型的一些實施例，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(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1a為本實用新型實施例公開的一種恒流控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖1b為本實用新型實施例公開的又一種恒流控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2a為本實用新型實施例公開的又一種恒流控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2b為本實用新型實施例公開的又一種恒流控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3a為本實用新型實施例公開的又一種恒流控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3b為本實用新型實施例公開的又一種恒流控制電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型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實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0033]參見圖1a-圖lb，本實用新型實施例公開了一種恒流控制電路，應用于主電路采用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題，包括開關觸發(fā)及關斷自鎖電路100、采樣電路200、基準電路300和比較驅(qū)動電路400，其中:
[0034]開關觸發(fā)及關斷自鎖電路100，用于檢測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，當檢測到的電壓與其在MOS管Ql導通時的電壓方向相反時，向比較驅(qū)動電路400輸出自鎖控制信號，反之，向比較驅(qū)動電路400輸出導通控制信號；
[0035]采樣電路200，用于采樣MOS管Ql上的電流信號，并輸出電流采樣信號Vs給比較驅(qū)動電路400 ；
[0036]基準電路300，用于向比較驅(qū)動電路400輸出電流基準信號Vref ；
[0037]比較驅(qū)動電路400，用于在判斷得到電流采樣信號Vs不小于電流基準信號Vref時，驅(qū)動MOS管Ql關斷；在接收到所述自鎖控制信號后，對MOS管Ql進行關斷自鎖；以及在接收到所述導通控制信號后，驅(qū)動MOS管Ql導通。
[0038]下面，結(jié)合恒流Buck變換器的主電路拓撲結(jié)構(gòu)及其工作原理，對本實施例所述的技術方案進行詳述。
[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與負載端V。的負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MOS管Ql導通時，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的負極。此過程中，電感LI儲能，其第一端電位高于第二端電位；二極管Dl截止，其陰極電位高于陽極電位。
[0042]當MOS管Ql關斷時，電感LI開始續(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導通，其陰極電位低于陽極電位；在電感LI能量釋放完畢時刻，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電位高于陽極電位。
[0043]由此可見，在MOS管Ql通斷的瞬間，電感L1、二極管Dl兩端電壓即刻反向，且當電感LI能量釋放完畢時刻，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。本實施例正是基于電感LI和二極管Dl的這一特性，利用開關觸發(fā)及關斷自鎖電路100檢測電感LI或二極管Dl兩端電壓信號Vd，從而根據(jù)Vd*向的變化來判斷電感LI能量釋放的起始時刻；在電感LI能量釋放期間(即MOS管Ql關斷期間)輸出自鎖控制信號給比較驅(qū)動電路400，控制MOS管Ql關斷自鎖；在電感LI能量釋放完畢后，輸出導通控制信號給比較驅(qū)動電路400，控制MOS管Ql導通。相較于現(xiàn)有技術，本實施例能夠?qū)崟r檢測MOS管Ql關斷期間的電感LI的參數(shù)變化，實現(xiàn)了 Buck變換器的臨界模式