專利名稱：一種混合集成電路及基于其的同步整流驅動電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及電力電子技術，特別涉及一種根據電路中電流變化輸出控制信號的混合集成電路及利用該集成電路的同步整流驅動電路。高功率密度、大電流輸出是模塊電源的發展趨勢。采用同步整流可以顯著地提高效率。
圖1是現有一種比較有代表性的同步整流控制技術方案，專利號99126693.5，包括第一變壓器T1、第二變壓器T2、開關管Q1到Q4等元器件。該方案通過第一變壓器T1的輔助繞組，經二極管D1，電阻R2開通同步整流管Q3；關斷Q3則采用原邊的PWM信號，經過電容C1，變壓器T2，電容C2，電阻R3，二極管D2，開關管Q4組成的隔離控制電路完成。該電路能實現Q3的同步整流控制，但電路復雜，而且需要原副邊實現隔離，導致T2的體積較大。同時，由于C1和T2等效電感產生的諧振，在關機的過程會產生不穩定的脈沖，影響模塊的關機特性。本發明的一個目的在于提供一種可通過檢測電路中電流變化輸出控制信號的混合集成電路。本發明的另一個目的在于提供一種基于上述集成電路的、電路簡單可靠的同步整流驅動電路，可以克服現有技術的上述缺陷。
本發明解決其第一個技術問題的技術方案是一種混合集成電路，至少包括用于對電路中電流進行檢測的磁場檢測元件，以及用于將所述磁場檢測元件的輸出與設定值進行比較并相應輸出電壓信號的比較器。
作為本發明的一個改進，本發明進一步包括用于輸出所述磁場檢測元件的輸出信號和混合集成電路輸出信號的輸出接口，以及用于為所述比較器提供設定值的輸入接口。
在具體實施過程中，還可以包括信號放大器，串聯連接在所述磁場檢測元件與比較器之間，用于對磁場檢測元件的輸出進行放大后輸出到比較器。還可以包括驅動電路，其根據所述比較器輸出的電壓信號輸出相應驅動信號。其中，所述驅動電路可以包括NPN開關管和PNP開關管，所述NPN開關管的基極與PNP開關管的基極相連后與所述比較器的輸出端相連，其集電極與電源相連，其發射極與所述PNP開關管的集電極相連后作為驅動電路的輸出端；PNP開關管的發射極接地。
作為本發明的一個改進，上述驅動電路中還包括功率開關管，其基極與所述PNP開關管的集電極相連，其集電極作為混合集成電路的輸出端，其發射極接地；所述磁場檢測元件對功率開關管發射極的電流進行檢測。
作為本發明的另一種實施方式，所述驅動電路包括PNP開關管，其基極與所述比較器的輸出端相連，其發射極接地，其集電極作為混合集成電路的輸出端。
作為本發明的一個改進，本發明電路還包括數/模轉換器和模/數轉換器，所述模/數轉換器用于對所述磁場檢測元件的輸出進行轉換后通過所述輸出接口輸出，所述數/模轉換器用于對輸入混合集成電路的設定值進行轉換后輸入到所述比較器。
本發明解決其第二個技術問題的技術方案是一種基于上述混合集成電路的同步整流驅動電路，其中，同步整流驅動電路包括變壓器、第一整流開關管和第二整流開關管，所述第二整流開關管的發射極和集電極分別與第一整流開關管的發射極和變壓器副邊繞組的一端相連，第一整流開關管的集電極和基極分別與變壓器副邊繞組的兩端相連；特點是本發明同步整理驅動電路進一步包括用于對所述第二整流開關管發射極電流進行檢測的磁場檢測元件，以及比較器；所述比較器將所述磁場檢測元件的輸出與設定值進行比較并相應輸出控制信號到所述第二整流開關管基極。
作為本發明同步整理驅動電路的一個改進，還包括串聯連接在所述比較器與第二整流開關管之間的驅動電路，所述驅動電路包括NPN開關管和PNP開關管，所述NPN開關管的基極與PNP開關管的基極相連后與所述比較器的輸出端相連，其集電極與電源相連，其發射極與所述PNP開關管的集電極相連后與第二整流開關管的基極相連；PNP開關管的發射極接地。
本發明中，磁場檢測元件非常容易與比較器以及開關管集成，形成新型的集成電路，可以大大減小體積。通過檢測電路中電流變化，與可自由設置的設定值做比較以輸出希望的信號，可以應用到很多場合。將模/數轉換器或數/模轉換器也集成到電路中，就成為帶有數字接口的混合集成電路，使用非常方便。本發明一種同步整流驅動電路通過檢測磁場的方式間接檢測第二整流開關管上流經的電流大小和方向，從而控制第二整流開關管的開通和關斷，實現同步整流，具有縮小電路體積、降低電路成本、保證電路穩定運行的優點。圖1是現有同步整流驅動電路的電路結構原理圖。
圖2是本發明一種混合集成電路的電路結構原理圖。
圖3是本發明混合集成電路實施例二的電路結構原理圖。
圖4是本發明混合集成電路實施例三的電路結構原理圖。
圖5是本發明應用在反激同步整流電路中的電路結構原理圖。
圖6是本發明應用在正激同步整流驅動電路的電路結構原理圖。下面根據附圖和具體實施例對本發明作進一步闡述。
實施例一如圖2所示，本發明一種混合集成電路，包括磁場檢測元件1和比較器2。磁場檢測元件1對電路中特定支路的電流進行檢測，并輸出與電流基本成線性關系的電壓信號到比較器2。比較器2將上述電壓信號與一設定值做比較后輸出期望得到的相應的電壓信號。上述元器件的電源為直流電源VCC。在具體實施中，比較器2的低電壓輸入端可以根據需要接負電壓源。
由于磁場檢測元件1非常容易與其后端的控制電路以及開關管集成，形成新型的混合集成電路，可以大大減小體積，應用到很多場合。
實施例二如圖3所示，本實施例與實施例一相比在于混合集成電路中根據需要增加了信號放大器4和驅動電路3，同時增加了信號接口。信號放大器4串聯連接在磁場檢測元件1與比較器2之間，用于對磁場檢測元件1的輸出進行放大，其輸出端與比較器2的一個輸入端相連，同時還與混合集成電路的信號輸出接口(signal out)相連，用于在必要時輸出經過放大后的磁場檢測元件的輸出信號，比如用于顯示等等。比較器2的另一個輸入端與混合集成電路的設定輸入接口(set in)相連，用戶可以根據需要通過設定輸入接口(set in)為比較器2提供不同的設定值。驅動電路3串聯連接在比較器2與輸出接口(out)之間，可以采用同相驅動或者反相驅動電路，其根據比較器2輸出的高、低電平信號輸出相應驅動信號。由于一般比較器2輸出的驅動電流比較小，需要增加驅動電路3以輸出合適的驅動信號。
其中，信號放大器4、驅動電路3和信號接口可以根據需要選擇是否要使用。
圖5是本發明應用在反激同步整流電路中的電路。其中，混合集成電路包括磁場檢測元件1、比較器2和驅動電路3，磁場檢測元件1對整流開關管Q2集電極的電流進行檢測，比較器2采用滯環比較器。驅動電路3包括NPN開關管和PNP開關管，NPN開關管的基極與PNP開關管的基極相連后與比較器2的輸出端相連，其集電極與電源VCC相連，其發射極與PNP開關管的集電極相連后作為驅動電路3的輸出端與整流開關管Q2的基極相連；PNP開關管的發射極接地。當流經整流開關管Q2集電極的電流增加，磁場檢測元件1的輸出V逐漸變大，當V大于高壓設定值時，比較器2輸出低電平，經驅動電路3使Q2開通；當流經整流開關管Q2集電極的電流減少，V逐漸變小，當V小于低壓設定值時，比較器2輸出高電平，經驅動電路使Q2關斷。該過程周期性重復，實現反激同步整流。
實施例三如圖4所示，本實施例與實施例二的主要區別在于混合集成電路中根據需要增加了模/數轉換器(ADC)和數/模轉換器(DAC)，相應的，將信號輸出接口(signalout)和設定輸入接口(set in)用相應數據接口取代，所述數據接口可以與輸入/輸出數據總線相連。其中，ADC用于對磁場檢測元件1的輸出進行轉換后通過對應輸出接口輸出，DAC用于對輸入混合集成電路的設定值進行轉換后輸入到比較器2。
在一種實施方式中，驅動電路3包括NPN開關管、PNP開關管和功率開關管Q5。磁場檢測元件1對功率開關管Q5發射極的電流進行檢測。NPN開關管的基極與PNP開關管的基極相連后與比較器2的輸出端相連，其集電極與電源VCC相連，其發射極與PNP開關管的集電極相連后與整流開關管Q5的基極相連。PNP開關管的發射極接地。功率開關管Q5的集電極作為混合集成電路的輸出端，其發射極接地。其中，功率開關管也采用MOS型開關管。當Q5的S極到D極的電流增加，磁場檢測元件1的輸出V逐漸變大，當V大于高壓設定值時，比較器2輸出低電平，經驅動電路使Q5開通；當Q5的S極到D極的電流減少，V逐漸變小，當V小于低壓設定值時，比較器2輸出高電平，經驅動電路使Q5關斷。
實施例四本實施例提供了本發明應用在正激同步整流驅動電路的電路結構，如圖6所示，主要包括變壓器T1、第一整流開關管Q2和第二整流開關管Q3。第二整流開關管Q3的發射極和集電極分別與第一整流開關管Q2的發射極和變壓器T1副邊繞組的同名端相連，第一整流開關管Q2的基極和集電極分別與變壓器T1副邊繞組的同名端和異名端相連。混合集成電路包括磁場檢測元件1、比較器2和驅動電路3，磁場檢測元件1對第二整流開關管Q3集電極的電流進行檢測，比較器2采用滯環比較器。驅動電路3包括NPN開關管和PNP開關管，NPN開關管的基極與PNP開關管的基極相連后與比較器2的輸出端相連，其集電極與電源VCC相連，其發射極與PNP開關管的集電極相連后作為驅動電路3的輸出端與第二整流開關管Q3的基極相連；PNP開關管的發射極接地。當第二整流開關管Q3開始續流時，從其S極到D極的電流增加，磁場檢測元件1的輸出V逐漸變大，當V大于設定值V1時，比較器2輸出低電平，經驅動電路3使第二整流開關管Q3開通；當Q3結束續流時，從其S極到D極的電流減少，V逐漸變小，當V小于設定值V2時，比較器2輸出高電平，經驅動電路使Q3關斷。該過程周期性重復，實現同步整流。
當然，也可以通過檢測第一整流開關管Q2的電流來實現同步整流，原理與上述電路相似，故不在此進行詳述。
權利要求
1.一種混合集成電路，其特征在于，至少包括用于對電路中電流進行檢測的磁場檢測元件，以及用于將所述磁場檢測元件的輸出與設定值進行比較并相應輸出電壓信號的比較器。
2.根據權利要求1所述的混合集成電路，其特征在于，進一步包括用于輸出所述磁場檢測元件的輸出信號和混合集成電路輸出信號的輸出接口，以及用于為所述比較器提供設定值的輸入接口。
3.根據權利要求1所述的混合集成電路，其特征在于還包括信號放大器，串聯連接在所述磁場檢測元件與比較器之間，用于對磁場檢測元件的輸出進行放大后輸出到比較器。
4.根據權利要求1或2或3所述的混合集成電路，其特征在于還包括驅動電路，其根據所述比較器輸出的電壓信號輸出相應驅動信號。
5.根據權利要求4所述的混合集成電路，其特征在于所述驅動電路包括NPN開關管和PNP開關管，所述NPN開關管的基極與PNP開關管的基極相連后與所述比較器的輸出端相連，其集電極與電源相連，其發射極與所述PNP開關管的集電極相連后作為驅動電路的輸出端；PNP開關管的發射極接地。
6.根據權利要求5所述的混合集成電路，其特征在于還包括功率開關管，其基極與所述PNP開關管的集電極相連，其集電極作為混合集成電路的輸出端，其發射極接地；所述磁場檢測元件對功率開關管發射極的電流進行檢測。
7.根據權利要求4所述的混合集成電路，其特征在于所述驅動電路包括PNP開關管，其基極與所述比較器的輸出端相連，其發射極接地，其集電極作為混合集成電路的輸出端。
8.根據權利要求2所述的混合集成電路，其特征在于還包括數/模轉換器和模/數轉換器，所述模/數轉換器用于對所述磁場檢測元件的輸出進行轉換后通過所述輸出接口輸出，所述數/模轉換器用于對輸入混合集成電路的設定值進行轉換后輸入到所述比較器。
9.一種基于權利要求1所述混合集成電路的同步整流驅動電路，其中，同步整流驅動電路包括變壓器、第一整流開關管和第二整流開關管，所述第二整流開關管的發射極和集電極分別與第一整流開關管的發射極和變壓器副邊繞組的一端相連，第一整流開關管的集電極和基極分別與變壓器副邊繞組的兩端相連；其特征在于，進一步包括用于對所述第二整流開關管發射極電流進行檢測的磁場檢測元件，以及比較器；所述比較器將所述磁場檢測元件的輸出與設定值進行比較并相應輸出控制信號到所述第二整流開關管基極。
10.根據權利要求9所述的同步整流驅動電路，其特征在于還包括串聯連接在所述比較器與第二整流開關管之間的驅動電路，所述驅動電路包括NPN開關管和PNP開關管，所述NPN開關管的基極與PNP開關管的基極相連后與所述比較器的輸出端相連，其集電極與電源相連，其發射極與所述PNP開關管的集電極相連后與第二整流開關管的基極相連；PNP開關管的發射極接地。
全文摘要
本發明涉及一種根據電路中電流變化輸出控制信號的混合集成電路及利用該集成電路的同步整流驅動電路。一種混合集成電路，至少包括用于對電路中電流進行檢測的磁場檢測元件，以及用于將所述磁場檢測元件的輸出與設定值進行比較并相應輸出電壓信號的比較器。本發明中，磁場檢測元件非常容易與比較器以及開關管集成，形成新型的集成電路，可以大大減小體積。通過檢測電路中電流變化，與可自由設置的設定值做比較以輸出希望的信號，可以應用到很多場合。將模/數轉換器或數/模轉換器也集成到電路中，就成為帶有數字接口的混合集成電路，使用非常方便。本發明一種同步整流驅動電路具有縮小電路體積、降低電路成本、保證電路穩定運行的優點。
文檔編號H02M1/08GK101064477SQ20061007999
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月29日 優先權日2006年4月29日
發明者唐志 申請人:力博特公司