一種基于單片集成的開關電源的制作方法
【專利摘要】一種基于單片集成的開關電源，本發明涉及電源開關技術領域，其旨在解決現有技術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、畸變且額定工作頻率范圍受限制等技術問題。本發明主要包括第一掃描脈沖發生器；場效應管及其寄生電容補償電路，第一掃描脈沖發生器控制場效應管的工作狀態；第二掃描脈沖發生器；自適應斬波電路，第二掃描脈沖發生器控制自適應斬波電路的工作狀態；變壓器，其一次繞組連接電源和場效應管且其二次繞組連接自適應斬波電路；集成結構。本發明用于改進電源開關電路。
【專利說明】
一種基于單片集成的開關電源
技術領域
[0001]本發明涉及電源開關技術領域，具體涉及一種基于單片集成的開關電源。
【背景技術】
[0002]目前，一般地，采用隔離器來用于保護電源，現有技術采用電容電感濾波，雖然對隔離器產生的抖動有所消除，但是引入電容電感的同時會引入EMI噪聲，如果頻率接近，會進一步使得隔離器輸出發生一定的畸變，從而引入系統噪聲，這一抖動主要是通過隔離器后波形尾部的畸變;對于還未通過隔離器時，由于寄生電容和非線性元件的使用，造成電源輸入端的波形頭部有諧波失真，通過隔離器后會進一步放大，降低整個電源的輸出質量;在高頻時鐘掃描情況下，使用光耦器件將嚴重限制檢測電路的額定工作頻率，隨之是其通用性;在高頻背景下，微型變壓器廣泛應用于直流開關電源(DC/DC轉換器)以及各類隔離電路當中。使用了光電耦合的光耦合隔離器一直是隔離電路的首選，但是光耦合器反應慢，功耗大，易老化。因磁隔離反應快，功耗小，隔離能力強的優點，所以采用了微型變壓器的數字隔離器將逐步代替傳統的光耦合隔離器。現有技術提出了多種在同一封裝下實現的數字隔離器，但沒有真正意義上的實現單片集成數字隔離器。

【發明內容】

[0003]針對上述現有技術，本發明目的在于提供一種基于單片集成的開關電源，其旨在解決現有技術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、畸變且額定工作頻率范圍受限制等技術問題。
[0004]為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0005]—種基于單片集成的開關電源，包括第一電源，還包括第一掃描脈沖發生器;場效應管及其寄生電容補償電路，場效應管連接第一電源，第一掃描脈沖發生器控制場效應管的工作狀態;第二掃描脈沖發生器；自適應斬波電路，第二掃描脈沖發生器控制自適應斬波電路的工作狀態，自適應斬波電路輸出端連接有施密特觸發器，施密特觸發器的輸出信號作為低噪電源;變壓器，其一次繞組連接第一電源和場效應管且其二次繞組連接自適應斬波電路。
[0006]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驅動電路和次級接收電路，初級驅動電路為第一電源、場效應管和寄生電容補償電路，次級接收電路為自適應斬波電路。
[0007]上述方案中，所述的場效應管及其寄生電容補償電路，場效應管，其柵極連接第一掃描脈沖發生器的輸出端且源極通過第一電阻接地;第一二極管，其低電端連接場效應管的漏極且高電端接地;第二電容，其一端連接場效應管的漏極且另一端接地;第二二極管，其低電端連接場效應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成寄生電容補償電路。
[0008]上述方案中，所述的自適應斬波電路，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射極;第四三極管，其發射極連接第一三極管的發射極且集電極連接第三三極管的發射極;第三三極管的集電極和第四三極管的發射極連接至施密特觸發器UST的輸入端；第二電阻，其一端連接變壓器Tl的二次繞組且另一端連接第三三極管的發射極;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射極;脈沖自適應電路，連接第一三極管、第二三極管、第三三極管和第四三極管。
[0009]上述方案中，所述的脈沖自適應電路，包括第二電源;第四電阻、第五電阻構成第一分壓器;第五三極管，其基極連接第二掃描脈沖發生器、集電極連接第二電源且發射極連接第一分壓器;第六電阻、第七電阻構成第二分壓器，第二分壓器串聯第一分壓器并接地；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器的輸入端;RS觸發器，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;單穩態觸發器，其輸入端連接RS觸發器的輸出端;第一分壓器連接第三三極管的發射極和第四三極管的集電極;單穩態觸發器的高電輸出端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。
[0010]上述方案中，所述的脈沖自適應電路，還包括反相器，第五三極管通過反相器連接第二掃描脈沖發生器。
[0011 ]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WOS晶體管的源極接地，所述WOS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匪OS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。
[0012]與現有技術相比，本發明的有益效果:能夠單片集成；減小電源輸入端的諧波失真;提供了無電容電感的電源開關濾波，顯著降低了電源輸出端的噪聲，提供高可靠性和通用性;電源開關工作頻率范圍顯著擴大。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的具體電路圖；
[0014]圖2為本發明的集成結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，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。
[0016]下面結合附圖對本發明做進一步說明:
[0017]實施例1
[0018]所述的三極管Q4、三極管Q5、三極管Q6、三極管Q7作為自適應脈沖開關，通過其中的自適應電路完成脈沖尾部畸變斬波，其時間窗口由變壓器Tl輸出脈沖自身長度決定;考慮到本發明高頻工作特性，所述三極管，包括殼體和半導體三極管管芯、發射極、基極和集電極，所述基極串接一個設于殼體內的熱敏電阻芯片，該熱敏電阻貼粘在殼體的內端，所述的殼體外端設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，殼體通過螺釘與散熱面相連，所述的殼體與銅質散熱面之間設有絕緣導熱硅膠墊片，所述的散熱貼面端面呈均勻分布的波浪狀;半導體芯片所產生的熱量經絕緣導熱硅膠墊片傳入散熱面中，由散熱面散發熱量，由于散熱貼面的端面呈波浪狀，其實際面積比一般平面的面積要大許多，可進一步的提供散熱，保證三極管功能的穩定性，讓其作為開關穩定性高。
[0019]實施例2
[0020]基于實施例1，所述的脈沖自適應電路，包括第二電源VCC;第四電阻R9、第五電阻RlO構成第一分壓器;第五三極管U2A，其基極連接第二掃描脈沖發生器、集電極連接第二電源VCC且發射極連接第一分壓器;第六電阻Rll、第七電阻R12構成第二分壓器，第二分壓器串聯第一分壓器并接地;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器UST的輸入端;RS觸發器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；單穩態觸發器U6，其輸入端連接RS觸發器U8的輸出端;第一分壓器連接第三三極管Q6的發射極和第四三極管Q7的集電極;單穩態觸發器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。
[0021]實施例3
[0022]所述變壓器為沒有鐵磁芯的變壓器，即無芯微型變壓器;一次繞組和二次繞組變壓器匝數為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頂層變壓器磁場的干擾，作用二是用于減弱頂層變壓器磁場變化對底層集成電路電學特性的影響，從而大大提高該單片隔離器的EMC特性。
[0023]硬件出現未知的異變，技術的進步只是選用標準的參考。但是出于改劣發明，或者成本考量，僅僅從實用性的技術方案選擇。
[0024]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何屬于本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于單片集成的開關電源，包括第一電源VDD，其特征在于，還包括 第一掃描脈沖發生器； 場效應管Q3及其寄生電容補償電路，場效應管Q3連接第一電源VDD，第一掃描脈沖發生器控制場效應管Q3的工作狀態； 第二掃描脈沖發生器； 自適應斬波電路，第二掃描脈沖發生器控制自適應斬波電路的工作狀態，自適應斬波電路輸出端連接有施密特觸發器UST，施密特觸發器UST的輸出信號作為低噪電源VSOR; 變壓器TI，其一次繞組連接第一電源VDD和場效應管Q3且其二次繞組連接自適應斬波電路； 第一電源VDD、場效應管Q3、寄生電容補償電路和自適應斬波電路作為集成電路； 變壓器Tl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驅動電路和次級接收電路，第一電源VDD、場效應管Q3和寄生電容補償電路為初級驅動電路，自適應斬波電路為次級接收電路。2.根據權利要求1所述的一種基于單片集成的開關電源，其特征在于，所述的場效應管Q3及其寄生電容補償電路， 場效應管Q3，其柵極連接第一掃描脈沖發生器的輸出端且源極通過第一電阻R4接地； 第一二極管Dl，其低電端連接場效應管Q3的漏極且高電端接地； 第二電容C2，其一端連接場效應管Q3的漏極且另一端接地； 第二二極管D2，其低電端連接場效應管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構成寄生電容補償電路。3.根據權利要求1所述的一種基于單片集成的開關電源，其特征在于，所述的自適應斬波電路，包括 第一三極管Q4，其集電極連接變壓器TI的二次繞組； 第二三極管Q5，其集電極連接變壓器TI的二次繞組； 第三三極管Q6，其集電極連接第二三極管Q5的發射極； 第四三極管Q7，其發射極連接第一三極管Q4的發射極且集電極連接第三三極管Q6的發射極； 第三三極管Q6的集電極和第四三極管Q7的發射極連接至施密特觸發器UST的輸入端； 第二電阻R7，其一端連接變壓器Tl的二次繞組且另一端連接第三三極管Q6的發射極； 第三電阻R8，其一端連接變壓器Tl的二次繞組且另一端連接第三三極管Q6的發射極； 脈沖自適應電路，連接第一三極管Q4、第二三極管Q5、第三三極管Q6和第四三極管Q7。4.根據權利要求3所述的一種基于單片集成的開關電源，其特征在于，所述的脈沖自適應電路，包括第二電源VCC; 第四電阻R9、第五電阻RlO構成第一分壓器； 第五三極管U2A，其基極連接第二掃描脈沖發生器、集電極連接第二電源VCC且發射極連接第一分壓器； 第六電阻R11、第七電阻R12構成第二分壓器，第二分壓器串聯第一分壓器并接地； 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器UST的輸入端； RS觸發器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； 單穩態觸發器U6，其輸入端連接RS觸發器U8的輸出端； 第一分壓器連接第三三極管Q6的發射極和第四三極管Q7的集電極； 單穩態觸發器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。
【文檔編號】H02M1/44GK105932865SQ201610380419
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】張凱勝, 劉華, 吳小莉
【申請人】成都眾孚理想科技有限公司