[发明专利]一种用于峰值电流模控制Buck变换器的过零检测电路

说明书

一种适用于峰值电流模控制Buck变换器的过零检测电路，利用Buck变换器上功率管关闭，下功率管开启时，采样Buck变换器的开关节点电压，采样的开关节点电压与一基准电压通过电阻和高压MOS管的分压，高压MOS管本身的温度系数用于补偿开关节点电压在相同的Buck变换器的应用条件下因功率管随温度变化而产生的变化，之后与功率地分别接到一个比较器的负输入端和正输入端；比较器电平的高低表示此刻Buck变换器是否过零，如果过零，则该比较器输出的逻辑信号直接关闭下功率管；该比较器在上功率管开启，下功率管关闭时，有逻辑电平关闭静态电流，在上功率管关闭，下功率管开启时，逻辑电平打开静态电流，同时有一个加速静态电流产生的电路，加速比较器静态电流的产生。

技术领域

本发明属于基本电子电路领域，具体涉及一种过零检测电路，可用于峰值电流模控制的Buck电路。

背景技术

对于Buck变换器芯片而言，能量转换效率问题一直是其核心指标，而Buck变换器如果发生电感电流过零的情况，会影响Buck变换器的效率，因此Buck变换器需要一个过零检测模块来提高效率。Buck变换器的功率拓扑图如图1所示，在上功率管MH关断，下功率管ML打开时，电感电流I_L会逐渐减小，如果Buck变换器的输出负载电流很低，由于电感有续流作用，电感电流就会从V_OUT流过电感到开关节点SW，然后通过下功率管ML流到功率地PGND，由于下功率管有导通电阻Rds_on，会造成能量的损失。所以，在下功率管打开时，需要检测电感电流是否反向，如果过零检测电路检测到电感电流反向，那么该电路就会产生下功率管关闭信号，关断下功率管来阻止反向电流，减小能量的损耗。

传统的过零检测可能会在下功率管下面串联一个电阻到功率地，通过采样电阻两端的电压变化地来判断电感电流是否过零，但当Buck变换器的电压应用范围较大，负载电流较大时，该串联的采样电阻会造成一定的功率损失。而且由于工艺原因，该电阻大小也会随着工艺、温度改变，同时下功率管固有的导通电阻的大小也会随着工艺、温度的变化而变化，这会使得关断下功率管的时机不准确。而且随着开关电源变换器的电压应用范围越来越大，开关频率越来越高，开关周期越来越短，对过零检测电路关闭下功率管的速度提出了更高的要求。为了满足速度的要求，一些过零检测电路就会一直检测SW点的变化，并时刻准备比较，这也增加了Buck变换器静态电流的功耗。

发明内容

针对传统过零检测电路存在的下功率管关断时机和过零检测电路关断下功率管速度的要求，本发明提出了一种应用于峰值电流模控制的Buck变换器的过零检测电路，与传统的过零检测电路相比，本发明提出的过零检测电路采用快速动态偏置电路，在保证反应速度的同时减小了功耗；同时减小了工艺、温度的变化对采样精度的影响，使得关断下功率管的时机得到了优化。

本发明的技术方案是：

一种用于峰值电流模的Buck变换器的过零检测电路，所述峰值电流模的Buck变换器包括上功率管和下功率管，上功率管和下功率管的连接点为开关节点；

所述过零检测电路包括采样模块、动态偏置模块和比较器模块，

所述采样模块用于在所述Buck变换器的上功率管关闭、下功率管打开时，采样所述Buck变换器的开关节点电压，经过与基准分压后，接入所述比较器模块的负输入端，采样所述Buck变换器信号的功率地并接入所述比较器模块的正输入端；

具体的，所述采样模块包括恒定偏置电流I1、第一PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管、第十一NMOS管、第一电阻、第二电阻、第六电阻和第七电阻，其中第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管和第九NMOS管是高压管，

第一PMOS管的栅极连接一个参考电压，其源极连接恒定偏置电流I1和第一NMOS管的栅极，其漏极连接信号地；