一種基于單片集成的開(kāi)關(guān)電源，本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及電源開(kāi)關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，其旨在解決現(xiàn)有技術(shù)存在不能夠單片集成，有諧波失真、電磁噪聲，其電源輸出波形抖動(dòng)、畸變且額定工作頻率范圍受限制等技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)主要包括第一掃描脈沖發(fā)生器；場(chǎng)效應(yīng)管及其寄生電容補(bǔ)償電路，第一掃描脈沖發(fā)生器控制場(chǎng)效應(yīng)管的工作狀態(tài)；第二掃描脈沖發(fā)生器；自適應(yīng)斬波電路，第二掃描脈沖發(fā)生器控制自適應(yīng)斬波電路的工作狀態(tài)；變壓器，其一次繞組連接電源和場(chǎng)效應(yīng)管且其二次繞組連接自適應(yīng)斬波電路；集成結(jié)構(gòu)。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)用于改進(jìn)電源開(kāi)關(guān)電路。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及電源開(kāi)關(guān)
，具體涉及一種基于單片集成的開(kāi)關(guān)電源。
技術(shù)介紹
目前，一般地，采用隔離器來(lái)用于保護(hù)電源，現(xiàn)有技術(shù)采用電容電感濾波，雖然對(duì)隔離器產(chǎn)生的抖動(dòng)有所消除，但是引入電容電感的同時(shí)會(huì)引入EMI噪聲，如果頻率接近，會(huì)進(jìn)一步使得隔離器輸出發(fā)生一定的畸變，從而引入系統(tǒng)噪聲，這一抖動(dòng)主要是通過(guò)隔離器后波形尾部的畸變；對(duì)于還未通過(guò)隔離器時(shí)，由于寄生電容和非線(xiàn)性元件的使用，造成電源輸入端的波形頭部有諧波失真，通過(guò)隔離器后會(huì)進(jìn)一步放大，降低整個(gè)電源的輸出質(zhì)量；在高頻時(shí)鐘掃描情況下，使用光耦器件將嚴(yán)重限制檢測(cè)電路的額定工作頻率，隨之是其通用性；在高頻背景下，微型變壓器廣泛應(yīng)用于直流開(kāi)關(guān)電源(DC/DC轉(zhuǎn)換器)以及各類(lèi)隔離電路當(dāng)中。使用了光電耦合的光耦合隔離器一直是隔離電路的首選，但是光耦合器反應(yīng)慢，功耗大，易老化。因磁隔離反應(yīng)快，功耗小，隔離能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，所以采用了微型變壓器的數(shù)字隔離器將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光耦合隔離器。現(xiàn)有技術(shù)提出了多種在同一封裝下實(shí)現(xiàn)的數(shù)字隔離器，但沒(méi)有真正意義上的實(shí)現(xiàn)單片集成數(shù)字隔離器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本專(zhuān)利技術(shù)目的在于提供一種基于單片集成的開(kāi)關(guān)電源，其旨在解決現(xiàn)有技術(shù)存在不能夠單片集成，有諧波失真、電磁噪聲，其電源輸出波形抖動(dòng)、畸變且額定工作頻率范圍受限制等技術(shù)問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：一種基于單片集成的開(kāi)關(guān)電源，包括第一電源，還包括第一掃描脈沖發(fā)生器；場(chǎng)效應(yīng)管及其寄生電容補(bǔ)償電路，場(chǎng)效應(yīng)管連接第一電源，第一掃描脈沖發(fā)生器控制場(chǎng)效應(yīng)管的工作狀態(tài)；第二掃描脈沖發(fā)生器；自適應(yīng)斬波電路，第二掃描脈沖發(fā)生器控制自適應(yīng)斬波電路的工作狀態(tài)，自適應(yīng)斬波電路輸出端連接有施密特觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器的輸出信號(hào)作為低噪電源；變壓器，其一次繞組連接第一電源和場(chǎng)效應(yīng)管且其二次繞組連接自適應(yīng)斬波電路。上述方案中，變壓器和集成電路，分別上下堆疊在硅晶圓基板上，其中，變壓器還包括位于一次繞組和二次繞組之間的隔離層，隔離層為絕緣氧化層；集成
電路包括集成化的初級(jí)驅(qū)動(dòng)電路和次級(jí)接收電路，初級(jí)驅(qū)動(dòng)電路為第一電源、場(chǎng)效應(yīng)管和寄生電容補(bǔ)償電路，次級(jí)接收電路為自適應(yīng)斬波電路。上述方案中，所述的場(chǎng)效應(yīng)管及其寄生電容補(bǔ)償電路，場(chǎng)效應(yīng)管，其柵極連接第一掃描脈沖發(fā)生器的輸出端且源極通過(guò)第一電阻接地；第一二極管，其低電端連接場(chǎng)效應(yīng)管的漏極且高電端接地；第二電容，其一端連接場(chǎng)效應(yīng)管的漏極且另一端接地；第二二極管，其低電端連接場(chǎng)效應(yīng)管的源極且高電端接地；第一二極管、第二電容和第二二極管構(gòu)成寄生電容補(bǔ)償電路。上述方案中，所述的自適應(yīng)斬波電路，包括第一三極管，其集電極連接變壓器的二次繞組；第二三極管，其集電極連接變壓器的二次繞組；第三三極管，其集電極連接第二三極管的發(fā)射極；第四三極管，其發(fā)射極連接第一三極管的發(fā)射極且集電極連接第三三極管的發(fā)射極；第三三極管的集電極和第四三極管的發(fā)射極連接至施密特觸發(fā)器UST的輸入端；第二電阻，其一端連接變壓器T1的二次繞組且另一端連接第三三極管的發(fā)射極；第三電阻，其一端連接變壓器的二次繞組且另一端連接第三三極管的發(fā)射極；脈沖自適應(yīng)電路，連接第一三極管、第二三極管、第三三極管和第四三極管。上述方案中，所述的脈沖自適應(yīng)電路，包括第二電源；第四電阻、第五電阻構(gòu)成第一分壓器；第五三極管，其基極連接第二掃描脈沖發(fā)生器、集電極連接第二電源且發(fā)射極連接第一分壓器；第六電阻、第七電阻構(gòu)成第二分壓器，第二分壓器串聯(lián)第一分壓器并接地；第一比較器，其輸入端連接第一分壓器和施密特觸發(fā)器的輸入端；第二比較器，其輸入端連接第二分壓器和施密特觸發(fā)器的輸入端；RS觸發(fā)器，其S端連接第一比較器的輸出端且R端連接第二比較器的輸出端；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其輸入端連接RS觸發(fā)器的輸出端；第一分壓器連接第三三極管的發(fā)射極和第四三極管的集電極；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的高電輸出端Q連接第一三極管的基極和第二三極管的基極且其低電輸出端～Q連接第三三極管的基極和第四三極管的基極。上述方案中，所述的脈沖自適應(yīng)電路，還包括反相器，第五三極管通過(guò)反相器連接第二掃描脈沖發(fā)生器。上述方案中，所述的反相器，包括輸入端、輸出端、PMOS晶體管以及NMOS晶體管，其中，所述PMOS晶體管的源極連接電源，所述NMOS晶體管的源極接地，
所述NMOS晶體管的柵極連接到所述輸入端，所述PMOS晶體管的漏極和所述NMOS晶體管的漏極均連接到所述輸出端；還包括升壓元件，所述升壓元件連接在所述輸入端和所述PMOS晶體管的柵極之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果：能夠單片集成；減小電源輸入端的諧波失真；提供了無(wú)電容電感的電源開(kāi)關(guān)濾波，顯著降低了電源輸出端的噪聲，提供高可靠性和通用性；電源開(kāi)關(guān)工作頻率范圍顯著擴(kuò)大。附圖說(shuō)明圖1為本專(zhuān)利技術(shù)的具體電路圖；圖2為本專(zhuān)利技術(shù)的集成結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。下面結(jié)合附圖對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)做進(jìn)一步說(shuō)明：實(shí)施例1所述的三極管Q4、三極管Q5、三極管Q6、三極管Q7作為自適應(yīng)脈沖開(kāi)關(guān)，通過(guò)其中的自適應(yīng)電路完成脈沖尾部畸變斬波，其時(shí)間窗口由變壓器T1輸出脈沖自身長(zhǎng)度決定；考慮到本專(zhuān)利技術(shù)高頻工作特性，所述三極管，包括殼體和半導(dǎo)體三極管管芯、發(fā)射極、基極和集電極，所述基極串接一個(gè)設(shè)于殼體內(nèi)的熱敏電阻芯片，該熱敏電阻貼粘在殼體的內(nèi)端，所述的殼體外端設(shè)置有由散熱面和散熱貼面組成的所述散熱片，所述散熱面錯(cuò)位疊置在散熱貼面上方，所述散熱面上安裝所述殼體，殼體通過(guò)螺釘與散熱面相連，所述的殼體與銅質(zhì)散熱面之間設(shè)有絕緣導(dǎo)熱硅膠墊片，所述的散熱貼面端面呈均勻分布的波浪狀；半導(dǎo)體芯片所產(chǎn)生的熱量經(jīng)絕緣導(dǎo)熱硅膠墊片傳入散熱面中，由散熱面散發(fā)熱量，由于散熱貼面的端面呈波浪狀，其實(shí)際面積比一般平面的面積要大許多，可進(jìn)一步的提供散熱，保證三極管功能的穩(wěn)定性，讓其作為開(kāi)關(guān)穩(wěn)定性高。實(shí)施例2基于實(shí)施例1，所述的脈沖自適應(yīng)電路，包括第二電源VCC；第四電阻R9、第五電阻R10構(gòu)成第一分壓器；第五三極管U2A，其基極連接第二掃描脈沖發(fā)生器、集電極連接第二電源VCC且發(fā)射極連接第一分壓器；第六電阻R11、第七電阻R12
構(gòu)成第二分壓器，第二分壓器串聯(lián)第一分壓器并接地；第一比較器U3，其輸入端連接第一分壓器和施密特觸發(fā)器UST的輸入端；第二比較器U4，其輸入端連接第二分壓器和施密特觸發(fā)器UST的輸入端；RS觸發(fā)器U8，其S端連接第一比較器U3的輸出端且R端連接第二比較器U4的輸出端；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U6，其輸入端連接RS觸發(fā)器U8的輸出端；第一分壓器連接第三三極管Q6的發(fā)射極和第四三極管Q7的集電極；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U6的高電輸出端Q連接第一三極管Q4的基極和第二三極管Q5的基極且其低電輸出端～Q連接第三三極管Q6的基極和第四三極管Q7的基極。實(shí)施例3所述變壓器為沒(méi)有鐵磁芯的變壓器，即無(wú)芯微型變壓器；一次繞組和二次繞組變壓器匝數(shù)為1∶1。所述變壓器還包括電磁屏蔽層，夾在下方集成電路與上方變壓器之間，具體位于所述絕緣氧化層和集成電路之間，作用一是用于減弱底層集成電路對(duì)頂層變壓器磁場(chǎng)的干擾，作用二是用于減弱頂層變壓器磁場(chǎng)變化對(duì)底層集成電路電學(xué)特性的影響本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于單片集成的開(kāi)關(guān)電源，包括第一電源VDD，其特征在于，還包括第一掃描脈沖發(fā)生器；場(chǎng)效應(yīng)管Q3及其寄生電容補(bǔ)償電路，場(chǎng)效應(yīng)管Q3連接第一電源VDD，第一掃描脈沖發(fā)生器控制場(chǎng)效應(yīng)管Q3的工作狀態(tài)；第二掃描脈沖發(fā)生器；自適應(yīng)斬波電路，第二掃描脈沖發(fā)生器控制自適應(yīng)斬波電路的工作狀態(tài)，自適應(yīng)斬波電路輸出端連接有施密特觸發(fā)器UST，施密特觸發(fā)器UST的輸出信號(hào)作為低噪電源VSOR；變壓器T1，其一次繞組連接第一電源VDD和場(chǎng)效應(yīng)管Q3且其二次繞組連接自適應(yīng)斬波電路；第一電源VDD、場(chǎng)效應(yīng)管Q3、寄生電容補(bǔ)償電路和自適應(yīng)斬波電路作為集成電路；變壓器T1與集成電路，分別上下堆疊在硅晶圓基板上，其中，變壓器還包括位于一次繞組和二次繞組之間的隔離層；集成電路包括集成化的初級(jí)驅(qū)動(dòng)電路和次級(jí)接收電路，第一電源VDD、場(chǎng)效應(yīng)管Q3和寄生電容補(bǔ)償電路為初級(jí)驅(qū)動(dòng)電路，自適應(yīng)斬波電路為次級(jí)接收電路。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于單片集成的開(kāi)關(guān)電源，包括第一電源VDD，其特征在于，還包括第一掃描脈沖發(fā)生器；場(chǎng)效應(yīng)管Q3及其寄生電容補(bǔ)償電路，場(chǎng)效應(yīng)管Q3連接第一電源VDD，第一掃描脈沖發(fā)生器控制場(chǎng)效應(yīng)管Q3的工作狀態(tài)；第二掃描脈沖發(fā)生器；自適應(yīng)斬波電路，第二掃描脈沖發(fā)生器控制自適應(yīng)斬波電路的工作狀態(tài)，自適應(yīng)斬波電路輸出端連接有施密特觸發(fā)器UST，施密特觸發(fā)器UST的輸出信號(hào)作為低噪電源VSOR；變壓器T1，其一次繞組連接第一電源VDD和場(chǎng)效應(yīng)管Q3且其二次繞組連接自適應(yīng)斬波電路；第一電源VDD、場(chǎng)效應(yīng)管Q3、寄生電容補(bǔ)償電路和自適應(yīng)斬波電路作為集成電路；變壓器T1與集成電路，分別上下堆疊在硅晶圓基板上，其中，變壓器還包括位于一次繞組和二次繞組之間的隔離層；集成電路包括集成化的初級(jí)驅(qū)動(dòng)電路和次級(jí)接收電路，第一電源VDD、場(chǎng)效應(yīng)管Q3和寄生電容補(bǔ)償電路為初級(jí)驅(qū)動(dòng)電路，自適應(yīng)斬波電路為次級(jí)接收電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片集成的開(kāi)關(guān)電源，其特征在于，所述的場(chǎng)效應(yīng)管Q3及其寄生電容補(bǔ)償電路，場(chǎng)效應(yīng)管Q3，其柵極連接第一掃描脈沖發(fā)生器的輸出端且源極通過(guò)第一電阻R4接地；第一二極管D1，其低電端連接場(chǎng)效應(yīng)管Q3的漏極且高電端接地；第二電容C2，其一端連接場(chǎng)效應(yīng)管Q3的漏極且另一端接地；第二二極管D2，其低電端連接場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極且高電端接地；第一二極管D1、第二電容C2和第二二極管D2構(gòu)成寄生電容補(bǔ)償電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片集成的開(kāi)關(guān)電源，其特征在于，所述的自適應(yīng)斬波電路，包括第一三極管Q4，其集電極連接變...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張凱勝，劉華，吳小莉，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：成都眾孚理想科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川;51
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