[发明专利]过零比较方法及过零比较器

说明书

本发明提供了一种高速高精度过零比较器电路，通过输入级电路、锁存级电路、自偏置放大级电路和输出级电路实现。本发明的有益效果为：通过设置匹配的NPN输入对管的个数，设置同步整流管关断的负电压阈值，无需额外的基准产生电路；可精确设置负的毫伏级阈值电压，且阈值电压为正温度系数，抵消了同步整流管内阻正温度系数的作用；通过设置锁存级、放大级和输出级电路提高比较器的速度和驱动能力。

技术领域

本发明涉及开关电源中同步整流管的控制，特别涉及一种高速高精度地控制同步整流管关断的过零比较方法及过零比较器。

背景技术

为了提高开关电源的效率，同步整流技术被广泛使用。相比于几乎固定的整流二极管压降，同步整流管以其小的导通内阻，在输出电流较大的情况下大大降低了整流过程的损耗。而电源工作在DCM模式时，同步整流技术的一个关键点就是，在电感电流降为零时可靠及时得关断同步整流管，避免电流倒灌降低电源效率。实际上，考虑到驱动信号的延时，需要在电感电流快降为零之前就产生关断信号。如图1所示，以反激变换器的典型波形为例，电感电流IL在同步整流管的内阻Ron上产生压降。在检测到同步整流管漏极电压上升到负的阈值Vth时就应该产生关断信号。其中，IL表示电感电流，101表示原边的电感电流，102表示副边的电感电流，VD表示同步整流管漏极的电压波形。

现有技术中，判断电感电流过零都采用过零比较器，而过零比较器多需要额外设置负的基准阈值来检测电流的过零点。例如公开号为CN201210144197的有权专利，采用分步将并联同步整流管关断的方法来提高检测精度，但是需要人为设置失调电压作为比较器的阈值。为了尽量提高效率，同步整流管关断的翻转阈值往往只有负几毫伏，这就对基准电压产生电路提出了较高要求。再比如公开号为CN201210263985的有权专利，采用三极管作为输入器件，减小了失调，通过设置正温度系数的电阻阻值可以调节比较阈值，并尽量抵消同步整流管内阻正温度系数的作用。然而，比较器阈值仍然与额外的基准电流有关，精度受到电阻工艺偏差的影响，且比较器的速度不够快，驱动能力有限。

发明内容

本发明的目的是，提供一种高速高精度的过零比较方法，该方法的翻转阈值电压由输入三极管对产生，不需额外的基准产生电路。阈值精度高，且为正温度系数，可抵消同步整流管内阻正温度系数的作用。增加的锁存级、放大级和输出级电路提高了比较器的速度和驱动能力。

与此相应，本发明的另一个目的是，提供一种高速高精度的过零比较器，该比较器的负阈值电压由输入三极管对产生，不需额外的基准产生电路。阈值精度高，且为正温度系数，可抵消同步整流管内阻正温度系数的作用。增加的锁存级、放大级和输出级电路提高了比较器的速度和驱动能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

就方法主题而言，本发明提供一种过零比较方法，适用于过零比较器，用以检测同步整流电路中同步整流管电流的过零点，以控制同步整流管的关断，该方法通过过零比较器的输入级电路，将同步整流管漏极电压输入过零比较器作为检测电压，与过零比较器所设定的翻转阈值VDTH1进行比较，当检测电压达到翻转阈值VDTH1时，即表征同步整流管电流降为零，则关断同步整流管，在此基础上，所述输入级电路包括由Y个第一NPN三极管、M个第二NPN三极管、N个第三NPN三极管构成的电流镜，所述第二NPN三极管、第三NPN三极管镜像第一NPN三极管的电流；所述过零比较器的翻转阈值VDTH1，是凭借输入级电路中自有的电流镜，由其第三NPN三极管与第二NPN三极管匹配的数量比值N/M所构成的基射极间压差来产生。