CN110707925B 过零检测电路、过零检测方法和开关电源电路 （杭州士兰微电子股份有限公司）

路2检测单元，根据过零参考值和所述待检测信号判断电感电流是调节信号生成单元，检测所述电感的续流时间，并根节信号生成单元调节所述过零参考值以使所述过零检测电节信号生成单元调节所述过零参考值以使所述过零检测电路的敏不同时刻的所述续流时间处于预设的多个时间区间中的同一个每个所述时间区间的长度为固定值，或与该时间区间对应的所其中，当所述过零指示信号表征所述电感电流已降至零第一电容，其第一端在所述功率驱动管被关断时开始接所述调节单元根据所述计时电压或所述计时电压对应的数字信号调节所述第一参考3其中，所述第二电容的容值和/或所述第一电阻的阻值在所述第一调节信号的控制下述续流时间提供相应的第二调节信号，所述第二电阻和/或所述第三电阻的阻值受控于所其中，在所述第二调节信号的作用下，所述第二电阻与所述管的控制端相连以与所述电感的电流输出端耦合并获检测电阻单元，与所述使能开关串联在所述功率驱动管的控制其中，当所述使能开关导通时，在所述功率驱动管的控制端样电压不超过设定阈值且无法导通所述功率驱述续流时间提供相应的第四调节信号，所述检测电阻单元的阻值受控于所述第四调节信4每个所述第一检测电阻的第一端分别经相应的一个所述第一所述第四调节信号的多个子信号分别控制每个所述第一检测开关的导通和关断，所述多个第二检测电阻依次串联在所述功率驱动管的控制端和参考地开关串联在所述多个第二检测电阻和所述功率驱动管的控制端之间或串联在所述多个第所述第四调节信号的多个子信号分别控制每个所述第二检测开关的导通和关断，在所述使能开关的起始导通时刻，所述多个第二检测开关在所述所述电感，用于提供电感电流，所述电感电流经所述电感的电流输入5其中，所述驱动电路根据所述过零指示信号和所述峰值所述过压指示信号控制所述驱动电路以调节所述开关控制信号的占空比，和/或控制所述过零检测电路以使所述过零检测电路根据所述过压指示信号调节所述过当所述过压指示信号表征所述输出电压大于/等于所述期望值时，所述过零参考值等根据过零参考值和所述待检测信号判断电感电流是否已降至零，并不同时刻的所述续流时间处于预设的多个时间区间中的同一个每个所述时间区间的长度为固定值，或与该时间区间对应的所633.根据权利要求30所述的过零检测方法，其特征在于，检测所述续流时间的步骤包在所述功率驱动管被关断时，由初始值开始计时以获得计根据所述计时信号和至少一个参考时间值的比较结果调节所述在所述功率驱动管被关断时，开始利用充电电流对第一电容在所述过零指示信号表征所述电感电流已降至零时，所述第根据所述计时电压或所述计时电压对应的数字信号调节所述第一参考电压和/或所述7对所述过零指示信号进行延时，以滤除所述过零指示信号中脉宽小8源电路中，可以在功率驱动管的导通阶段对电感进行充电以使流经电感的电流达到峰值，可以用于指示是否需要导通功率驱动管以重新对电感进行充电，和/或用于指示输出电压信号上的毛刺在过零检测的敏感度较高的情况下将导致过零比较器的输出信号发生误翻9较高，所述调节信号生成单元调节所述过零参考值以使所述过零检测电路的敏感度被调信号生成单元调节所述过零参考值以使所述过零检测电路的零参考值，不同时刻的所述续流时间处于预设的多个时间区间中的同一个所述时间区间一端在所述功率驱动管被关断时开始接收所述充电电流以提供用于表征所述续流时间的第二电容和第一电阻，所述第二电容和所述第一电阻相连的节点提供所述谐振采样电压，所述转换系数正相关于所述第二电容的容值和所述第一电阻的中，所述第二电容的容值和/或所述第一电阻的阻值在所述第一调节信号的控制下随所述第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻相连的节点提供所述谐振采样电压，所述转换系数负相关于所述第二电阻和所述第三电阻述第一参考电压随所述续流时间的增大而连续减小或测电阻的第二端互连，所述使能开关串联在每个所述第一检测电阻的第一端与参考地之多个第二检测电阻和所述功率驱动管的控制端之间或串联在所述多个第二检测电阻和所信号控制所述驱动电路以调节所述开关控制信号的占空比，和/或控制所述过零检测电路以使所述过零检测电路根据所述过压指示信号调节所述[0072]功率驱动管M1的第一端与采样电阻Rcs的第一端相连，采样电阻Rcs的第二端接[0074]功率驱动管M1例如为N沟道或P沟道的场效应管。本实施例将以N沟道的场效应管极电压VD和栅极电压GT由于电容耦合作用也会发生谐振；当功率驱动管M1再次导通(例如感L1的电感电流由峰值下降至0所经历的时间开关电源电路提供的输出电压Vout越高，续流状态结束时对应的初始谐振幅度就会越大，[0082]如图1所示，开关电源电路的控制器1200用于向功率驱动管M1的控制端提供开关要利用过零检测电路1210获知流经电感L1的电感[0087]过零检测电路1210与电感L1耦合(例如与功率驱动管M1的漏极或栅极连接以与电[0088]过零检测电路1210的工作原理例如可以等效为如下过程：当待检测信号Vts小于[0089]当过零指示信号Vzcd表征流经电感L1的电流已下降至0(过零)时，说明电感L1无指示信号Vzcd可以用于确定功率驱动管M[0090]在一些实施例中，如图1所示，过零检测电路1210可以与功率驱动管M1的栅极耦在功率驱动管M1的关断阶段通过检测功率驱动管M1的栅极在栅漏寄生电容的耦合作用下发生的电压变化判断流经电感L1的电感电流是否已下降至0，并提供相应的过零指示信号号Vts可以是功率驱动管M1提供的漏极电压VD，从而过零检测电路1210能够根据漏极电压[0092]本发明实施例提供的过零检测电路1210在功率驱动管M1被关断时(或检测到电感电流达到电流峰值时)由初始值开始计时以检测当前电感的续流时间Tdis，并根据检测到检测信号Vts的变化更容易检测，此时可以适当地将过零参考值ZRef设置为较大的值以提越小，待检测信号Vts在过零发生时的变化幅度就越小，因此待检测信号的变化不容易检[0095]在分段调节过零参考值ZRef的一些实施例中，参照图5中分段调节方式对应的曲[0099]作为一种可选的实施例，如图3所示，开关驱动电路1230可以包括逻辑控制单元Vzcd的逻辑电平产生逻辑控制信号Vgt_pre，驱动输出单元1232用于对该逻辑控制信号Vgt_pre进行驱动以提供相应的开关控制信号GT至功率驱动管MVpkd和过零指示信号Vzcd提供相应的逻辑控制信号V[0101]作为一个非限制性的实施例，驱动输出单元1232可以包括级联的至少一个缓冲[0104]过压检测电路1240可以根据过零检测电路1210提供的电感电流的续流时间Tdis结果提供过压指示信号Vovd，该过压指示信号Vovd可以用于控制开关驱动电路1230(例如使过零检测电路根据过压指示信号Vovd调当输出电压大于/等于期望值时，过零检测电路可以在过压指示信号的控制下将过零参考[0109]第二阶段：当采样电阻Rcs两端的采样电压CS达到电感电流的设定峰值所对应的电压值时，控制器1200输出的开关控制信号GT由有效电平状态变为无效电平状态(在本实电感L1的电感电流经二极管D1续流，过零检测电路1210开始计时以检测电感的续流时间到0之时(临界导通模式)或之后(断续导通模式)，驱动电路1230可以输出有效电平状态的[0115]转换模块1211与电感L1的电流输出端(如图1和图2所示)耦合以获得待检测信号[0117]调节信号生成单元1214用于在功率驱动管M1被关断时由初始值开始计时以检测电感L1的续流时间Tdis，并根据检测到的续流时间Tdis产生调节信号(例如图6a和图6b示出的调节信号ST1至ST3)，调节信号作用于参考电压生成模块1212以调节第一参考电压压Vref1随续流时间Tdis的增大而连续[0120]比较器1213用于根据谐振采样电压Vtr和第一参考电压Vref1的比较结果提供过[0121]作为一种实施例，如图6a所示，比较器1213的正相输入端接收第一参考电压[0122]作为另一种实施例，如图6b所示，比较器1213的正相输入端接收第一参考电压[0123]调节信号生成单元1214还可以根据续流时间Tdis提供调节信号ST3，该调节信号[0132]结合不等式(1)和(4)可知，本实施例中用于判断是否过零的过零参考值ZRef=调节过零参考值ZRef时只需调节第一参考电压Vref1和/或转换系数k，无需利用电路结构[0136]下面以复位开关M10为N沟道的晶体管为例进行说明，然而本发明实施例不限于入反相器INV0或是省略反相器INV0，也可以采用其他具有开关功能的结构实现复位开关[0137]当第一参考电压Vref1小于/等于谐振采样电压Vtr时，比较器1213输出低电平逻相器INV0输出低电平逻辑以关断复位开关M10，电流源CS2开始对电容C10充电，使得电容[0139]图9示出的上述延时单元1215对比较器1213的输出信号进行延时以提供延时后的[0143]如图7a和7b所示，转换模块1211可以与功率驱动管M1的漏极相连(转换模块也可以通过其他电阻或电容与功率驱动管M1的漏极相连)以与电感L1的电流输出端耦合，并获由于滤波器的RC时间常数等于电容Ca的容值和电阻Ra的阻值之乘积，因此转换系数k与电[0147]调节信号生成单元1214根据续流时间Tdis提供相应的调节信号ST1，电容Ca的容值和/或电阻Ra的阻值受控于该调节信号ST1，使得电容Ca的容值和/或电阻Ra的阻值随续[0149]在图7b示出的实现方式中，转换模块1211可以为分压网络(例如由多个电阻实[0151]调节信号生成单元1214根据续流时间Tdis提供相应的调节信号ST1，电阻Rb1和/相连(转换模块也可以通过其他电阻或电容与功率驱动管M1的栅极相连)以与电感L1的电[0156]检测电阻单元与使能开关Mc1串联在功率驱动管M1的栅极和参考地之间，转换模动管M1的栅极与电感L1的电流输出端之间产生的耦合作用(例如由功率驱动管M1的栅漏寄阈值且无法使功率驱动管M1被误导通。钳位元件Mc2可以由PNP型三极管或NPN型三极管实[0158]调节信号生成单元1214根据续流时间Tdis提供相应的调节信号ST1，检测电阻单元的总阻值受控于该调节信号ST1，从而检测电阻单元的总阻值随续流时间Tdis的增大而串联在多个第一检测电阻的第二端的公共连接点与功率驱动管M1一个调节信号ST1关断，从而检测电阻单元的总阻值能够随着续流时间Tdis的增大而阶梯[0164]多个第二检测电阻Rd_1至Rd_m依次串联在功率驱动管M1能开关Mc1串联在首个第二检测电阻Rd_1和功率驱动管M1的控制端之间或串联在末尾的第