充電電容時分復(fù)用電路及開關(guān)恒流源電流控制方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種充電電容時分復(fù)用電路，包括：通過充電實現(xiàn)定時的充電電容；向充電電容充電的電流源；用于判斷定時結(jié)束的定時比較器以及根據(jù)各定時比較器的輸出結(jié)果依次產(chǎn)生定時時間到達信號的定時器邏輯電路。電感的電流達到峰值時，功率開關(guān)管關(guān)斷，充電電容開始對預(yù)設(shè)的最小續(xù)流時間定時，定時結(jié)束后，電感的實際續(xù)流時間小于最小續(xù)流時間，則啟動負載過壓保護；反之，則對充電電容泄放后對預(yù)設(shè)的開關(guān)關(guān)斷時間定時，定時結(jié)束后，功率開關(guān)管導(dǎo)通，進入下一周期。本發(fā)明專利技術(shù)復(fù)用同一個充電電容，先后計算最小續(xù)流時間和開關(guān)關(guān)斷時間，合并了開關(guān)恒流源負載過壓保護和平均輸出電流調(diào)整功能，減少了片上集成電容的個數(shù)，從而減小芯片面積，降低成本。

Charging capacitor time division multiplex circuit and switch constant current source current control method

The invention provides a capacitor charging circuit includes: time division multiplexing, by charging charging capacitor; to a current source charging capacitor charge; used to determine the timing and timing comparator according to the output of the end result which in turn generates timing comparator time timer logic circuit of signal. The inductor current reaches the peak value when the power switch off, start charging the capacitor on the minimum continuous flow timing preset, from time to time after the actual inductor freewheeling time is less than the minimum continuous flow time, starting load over-voltage protection; on the other hand, the charging capacitor discharge after the preset switch off time the timing, after the power switch is turned on, enter the next cycle. The present invention reuse the same charging capacitor, has continued to calculate the minimum time and the switch off time, combined load over-voltage protection and average output current adjustment function switching constant current source, reducing the number of on-chip integrated capacitor, thereby reducing chip area, reduce the cost.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
充電電容時分復(fù)用電路及開關(guān)恒流源電流控制方法
本專利技術(shù)涉及集成電路設(shè)計領(lǐng)域，特別是涉及一種充電電容時分復(fù)用電路及開關(guān)恒流源電流控制方法。
技術(shù)介紹
開關(guān)恒流源是通過開關(guān)的控制使輸出電流不因負載或輸出電壓變化而變化，輸出電流基本保持不變的電流源。峰值電流模式開關(guān)恒流源轉(zhuǎn)換器是現(xiàn)有技術(shù)中比較常見的開關(guān)恒流源，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，峰值電流模式開關(guān)恒流源轉(zhuǎn)換器1包括輸出電容COUT，所述輸出電容COUT的上極板作為正向電壓輸出端VOUT+、下極板作為反向電壓輸出端VOUT-，所述輸出電容COUT的上極板連接輸入電壓VIN、下極板連接電感L；所述電感L的另一端連接續(xù)流二極管D1的陽極，所述續(xù)流二極管D1的陰極連接所述輸入電壓VIN；功率開關(guān)管M0的漏端連接于所述電感L及所述續(xù)流二極管D1之間，所述功率開關(guān)管M0的源端經(jīng)過采樣電阻R3后連接到系統(tǒng)的參考地；檢測電路11的輸入端連接于所述功率開關(guān)管M0及所述采樣電阻R3之間，所述檢測電路11的輸出端連接控制電路12的輸入端，所述控制電路12進一步包括最小續(xù)流時間定時電路121及開關(guān)關(guān)斷時間定時電路122，所述控制電路12的輸出端連接所述功率開關(guān)管M0的柵端；所述功率開關(guān)管M0、所述檢測電路11以及所述控制電路12形成與芯片內(nèi)；分壓電阻R1的一端連接于所述輸入電壓VIN，另一端連接儲能電容C1后接地，所述芯片連接于所述分壓電阻R1與所述儲能電容C1之間以獲取電源電壓VCC；所述輸入電壓VIN的兩端還并聯(lián)有穩(wěn)壓電容CIN。所述峰值電流模式開關(guān)恒流源轉(zhuǎn)換器1工作在電感電流斷續(xù)模式下，所述功率開關(guān)管M0的漏極電壓波形和所述電感L的電流波形如圖2所示。在所述電感L的電流斷續(xù)的開關(guān)工作模式下，所述功率開關(guān)管M0導(dǎo)通后，所述電感L的電流IL不斷增大，當(dāng)所述電感L的電流增大到限定值Ilim時，所述功率開關(guān)管M0關(guān)斷，所述電感L的電流通過所述續(xù)流二極管D1續(xù)流，所述電感L的電流不斷減小，當(dāng)所述電感L的電流減小到零時所述功率開關(guān)管M0仍保持關(guān)斷，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時間到達時所述功率開關(guān)管M0重新導(dǎo)通。此時所述峰值電流模式開關(guān)恒流源轉(zhuǎn)換器1的平均輸出電流與電感電流峰值和開關(guān)頻率相關(guān)。因此，我們需要通過所述開關(guān)關(guān)斷時間定時電路122來控制所述功率開關(guān)管M0的關(guān)斷時間，從而調(diào)整平均輸出電流。另一方面，當(dāng)所述功率開關(guān)管M0關(guān)斷后，所述續(xù)流二極管D1的導(dǎo)通時間(即續(xù)流時間Trfy)與開關(guān)恒流源的負載電壓相關(guān)。所述峰值電流模式開關(guān)恒流源轉(zhuǎn)換器1通過檢測所述電感L的電流減小到零，得到續(xù)流時間Trfy。所述峰值電流模式開關(guān)恒流源轉(zhuǎn)換器1中設(shè)定了最小續(xù)流時間，在實際續(xù)流時間小于所述最小續(xù)流時間后，所述功率開關(guān)管M0停止動作，從而進行負載過壓保護。這就需要所述最小續(xù)流時間定時電路121來設(shè)定最小續(xù)流時間限制，進而控制負載過壓保護。上述兩個定時電路定時功能，在集成電路中通常都是采用電流對集成電容充電至設(shè)定電壓值的定時方法來實現(xiàn)，而集成電路中大容值電容通常會占用較大的芯片面積，增加集成電路的成本。
技術(shù)實現(xiàn)思路
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本專利技術(shù)的目的在于提供一種充電電容時分復(fù)用電路及開關(guān)恒流源電流控制方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)恒流源集成多個定時電路時，用于定時的充電電容占用較大的芯片面積，增加集成電路成本的問題。為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本專利技術(shù)提供一種充電電容時分復(fù)用電路，所述充電電容時分復(fù)用電路至少包括：充電電容、至少一個電流源、至少一個定時比較器、定時器邏輯電路；所述充電電容具有上極板和下極板，所述下極板接地；所述電流源的輸入端連接電源電壓、輸出端經(jīng)由開關(guān)連接至所述上極板，藉由所述電流源向所述上極板充電實現(xiàn)定時；所述定時比較器的正向輸入端連接所述上極板，所述定時比較器的反向輸入端分別連接多個電源，所述電源的值為設(shè)定的閾值電壓，當(dāng)所述充電電容上的電壓達到各閾值電壓時，相應(yīng)的定時比較器翻轉(zhuǎn)；所述定時器邏輯電路連接于所述定時比較器的輸出端，根據(jù)各定時比較器的輸出結(jié)果依次產(chǎn)生定時時間到達信號。優(yōu)選地，各電流源為可調(diào)電流源。優(yōu)選地，各閾值電壓可以是固定值也可以是變化值。優(yōu)選地，所述充電電容的上極板連接至開關(guān)后接地，在兩次定時之間對所述充電電容泄放。為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本專利技術(shù)提供一種開關(guān)恒流源電流控制方法，所述開關(guān)恒流源電流控制方法包括：在電感的電流達到峰值時，功率開關(guān)管關(guān)斷，所述電感的電流減小，充電電容開始充電，所述充電電容對預(yù)設(shè)的最小續(xù)流時間定時，所述最小續(xù)流時間定時結(jié)束后，若所述電感的實際續(xù)流時間小于所述最小續(xù)流時間，則啟動負載過壓保護；若所述電感的實際續(xù)流時間大于所述最小續(xù)流時間，則對所述充電電容泄放，泄放結(jié)束后再次對所述充電電容充電，所述充電電容對預(yù)設(shè)的開關(guān)關(guān)斷時間定時，所述開關(guān)關(guān)斷時間定時結(jié)束后，所述功率開關(guān)管導(dǎo)通，所述電感的電流增大，進入下一開關(guān)周期。優(yōu)選地，當(dāng)所述充電電容中的電壓達到第一閾值電壓時，所述最小續(xù)流時間定時結(jié)束。優(yōu)選地，當(dāng)所述充電電容中的電壓達到第二閾值電壓時，所述開關(guān)關(guān)斷時間定時結(jié)束。優(yōu)選地，所述第二閾值電壓可實時動態(tài)調(diào)整，以此實時調(diào)整所述開關(guān)關(guān)斷時間，進而調(diào)整平均輸出電流。優(yōu)選地，所述功率開關(guān)管的關(guān)斷與所述充電電容開始充電的操作同步，當(dāng)所述功率開關(guān)管關(guān)斷時，所述充電電容開始充電。優(yōu)選地，所述最小續(xù)流時間及所述開關(guān)關(guān)斷時間的定時通過不同的電流源對所述充電電容充電實現(xiàn)。如上所述，本專利技術(shù)的充電電容時分復(fù)用電路及開關(guān)恒流源電流控制方法，具有以下有益效果：本專利技術(shù)的充電電容時分復(fù)用電路及開關(guān)恒流源電流控制方法在功率開關(guān)管關(guān)斷后，定時器復(fù)用同一個充電電容，依次以不同的定時充電電流和不同的充電時間到達閾值電壓，先后計算最小續(xù)流時間限定值和開關(guān)關(guān)斷時間調(diào)節(jié)值，合并實現(xiàn)了開關(guān)恒流源負載過壓保護和平均輸出電流調(diào)整的功能。本專利技術(shù)減少了峰值電流模式開關(guān)恒流源集成電路中所需片上集成電容的個數(shù)，從而有效減小了集成電路芯片面積，降低了成本。附圖說明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的峰值電流模式開關(guān)恒流源轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的峰值電流模式開關(guān)恒流源轉(zhuǎn)換器的波形示意圖。圖3為本專利技術(shù)的充電電容時分復(fù)用電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本專利技術(shù)的開關(guān)恒流源電流控制方法的波形示意圖。元件標(biāo)號說明1峰值電流模式開關(guān)恒流源轉(zhuǎn)換器11檢測電路12控制電路121最小續(xù)流時間定時電路122開關(guān)關(guān)斷時間定時電路2充電電容時分復(fù)用電路21第一定時比較器22第二定時比較器23定時器邏輯電路具體實施方式以下通過特定的具體實例說明本專利技術(shù)的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本專利技術(shù)的其他優(yōu)點與功效。本專利技術(shù)還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本專利技術(shù)的精神下進行各種修飾或改變。請參閱圖3～圖4。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本專利技術(shù)的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本專利技術(shù)中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。如圖3所示，本專利技術(shù)提供一種充電電容時分復(fù)用電路2，所述充電電容時分復(fù)用電路2包括：充電電容C、至少一個電流源、至少一個本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種充電電容時分復(fù)用電路，其特征在于，所述充電電容時分復(fù)用電路包括：充電電容、至少一個電流源、至少一個定時比較器、定時器邏輯電路所述充電電容具有上極板和下極板，所述下極板接地；所述電流源的輸入端連接電源電壓、輸出端經(jīng)由開關(guān)連接至所述上極板，藉由所述電流源向所述上極板充電實現(xiàn)定時；所述定時比較器的正向輸入端連接所述上極板，所述定時比較器的反向輸入端分別連接多個電源，所述電源的值為設(shè)定的閾值電壓，當(dāng)所述充電電容上的電壓達到各閾值電壓時，相應(yīng)的定時比較器翻轉(zhuǎn)；所述定時器邏輯電路連接于所述定時比較器的輸出端，根據(jù)各定時比較器的輸出結(jié)果依次產(chǎn)生定時時間到達信號。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種充電電容時分復(fù)用電路，其特征在于，所述充電電容時分復(fù)用電路包括：充電電容、至少一個電流源、至少一個定時比較器、定時器邏輯電路所述充電電容具有上極板和下極板，所述下極板接地；所述電流源的輸入端連接電源電壓、輸出端經(jīng)由開關(guān)連接至所述上極板，藉由所述電流源向所述上極板充電實現(xiàn)定時；所述定時比較器的正向輸入端連接所述上極板，所述定時比較器的反向輸入端分別連接多個電源，所述電源的值為設(shè)定的閾值電壓，當(dāng)所述充電電容上的電壓達到各閾值電壓時，相應(yīng)的定時比較器翻轉(zhuǎn)；所述定時器邏輯電路連接于所述定時比較器的輸出端，根據(jù)各定時比較器的輸出結(jié)果依次產(chǎn)生定時時間到達信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電電容時分復(fù)用電路，其特征在于：各電流源為可調(diào)電流源。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電電容時分復(fù)用電路，其特征在于：各閾值電壓可以是固定值也可以是變化值。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電電容時分復(fù)用電路，其特征在于：所述充電電容的上極板連接開關(guān)后接地，在兩次定時之間對所述充電電容泄放。5.一種開關(guān)恒流源電流控制方法，其特征在于，包括：在電感的電流達到峰值時，功率開關(guān)管關(guān)斷，所述電感的電流減小，充電電容開始充電，所述充電電容對預(yù)設(shè)的最小續(xù)流時間定時...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盧圣晟，李進，尤勇，李國成，許林海，任會遠，劉軍，胡津華，
申請(專利權(quán))人：華潤矽威科技上海有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海,31