檢測(cè)方法、信號(hào)的隔離傳輸方法及檢測(cè)電路、信號(hào)的隔離傳輸電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電源變換器，特別涉及一種適用于反激變換器的輸出反饋信號(hào)的檢測(cè)方法、信號(hào)的隔離傳輸方法及檢測(cè)電路、信號(hào)的隔離傳輸電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在大多數(shù)基于反激變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電源系統(tǒng)中，通常采用光耦進(jìn)行輸出電壓反饋信號(hào)的隔離傳輸。光耦傳輸?shù)氖沁B續(xù)的反饋信號(hào)，在正常工作時(shí)需消耗一定的靜態(tài)偏置電流，故其功耗較大，而且數(shù)據(jù)傳輸速率低于1Mbps。雖然存在更高效率和更高速度的光耦，但其成本也更高。
[0003]有些電源系統(tǒng)采用變壓器替代光耦進(jìn)行輸出電壓反饋信號(hào)的隔離傳輸，但變壓器不能直接傳輸連續(xù)的反饋信號(hào)，需將反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有一定頻率的方波信號(hào)。對(duì)確定尺寸的變壓器，傳輸?shù)姆讲ㄐ盘?hào)脈寬有一定限制。若傳輸超過(guò)限定脈寬的方波信號(hào)，變壓器傳輸信號(hào)一側(cè)線圈中的電流過(guò)大而導(dǎo)致變壓器的磁芯飽和，使變壓器傳輸信號(hào)一側(cè)等效電感降低，進(jìn)一步增大流過(guò)線圈的電流，形成正反饋，最終會(huì)導(dǎo)致變壓器的驅(qū)動(dòng)電路燒毀。因此，為傳輸脈寬較寬的方波信號(hào)，需增大變壓器的等效電感量，即增大變壓器尺寸。
[0004]為了將脈寬較寬的方波通過(guò)變壓器進(jìn)行傳輸，同時(shí)減小變壓器的尺寸，可以將傳輸?shù)姆讲ㄐ盘?hào)上升沿或下降沿調(diào)制為與其對(duì)應(yīng)的窄脈沖信號(hào)后再進(jìn)行傳輸，然后在變壓器另外一側(cè)將接收到的窄脈沖信號(hào)還原為方波信號(hào)，這樣可以大幅度降低變壓器尺寸。由于變壓器兩側(cè)電路使用電源電壓不一致，變壓器另外一側(cè)接收到的窄脈沖信號(hào)不能直接采用還原電路還原為方波，必須將接收到的窄脈沖信號(hào)通過(guò)檢測(cè)電路進(jìn)行處理后再進(jìn)行還原。
[0005]—般檢測(cè)電路如圖1所示，包括窄脈沖輸入引腳、第一快速比較器、第一施密特觸發(fā)器、第一反相器、檢測(cè)信號(hào)輸出引腳、供電電壓VCC、第一電源地GND。所述的第一1決速比較器同相端連接至窄脈沖輸入引腳，第一快速比較器反相端連接至第一電源地GND，第一快速比較器的輸出端連接至第一施密特觸發(fā)器的輸入端；第一施密特觸發(fā)器的輸出端連接至第一反相器的輸入端；第一反相器的輸出端連接至檢測(cè)信號(hào)輸出引腳；第一1決速比較器、第一施密特觸發(fā)器、第一反相器均由供電電壓VCC、第一電源地GND供電。
[0006]將所述檢測(cè)電路應(yīng)用于信號(hào)隔離傳輸電路中，如圖2所示:包括方波信號(hào)輸入引腳、窄脈沖調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、變壓器、檢測(cè)電路、供電電壓VCC、第一電源地GND、第二電源地VSS、檢測(cè)信號(hào)輸出引腳。
[0007]所述的窄脈沖調(diào)制電路將方波信號(hào)輸入引腳輸入的方波信號(hào)上升沿調(diào)制為10ns?200ns的窄脈沖信號(hào)后輸入驅(qū)動(dòng)電路；
[0008]所述的驅(qū)動(dòng)電路將輸入的10ns?200ns窄脈沖信號(hào)放大為具備30mA?40mA電流驅(qū)動(dòng)能力的10ns?200ns窄脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0009]所述的檢測(cè)電路將檢測(cè)到的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一電源地GND持續(xù)時(shí)間10ns?200ns的脈寬信號(hào)。
[0010]所述的窄脈沖調(diào)制電路的輸入為方波信號(hào)輸入引腳，窄脈沖調(diào)制電路的輸出連接至驅(qū)動(dòng)電路的輸入。
[0011]所述的驅(qū)動(dòng)電路的輸出連接至變壓器一側(cè)的線圈一端，線圈另一端連接至第二電源地VSS。
[0012]所述的檢測(cè)電路的窄脈沖輸入引腳連接至變壓器另一側(cè)的線圈一端，線圈另一端連接至第一電源地GND。
[0013]其工作原理為:窄脈沖調(diào)制電路將方波信號(hào)輸入引腳輸入的方波上升沿調(diào)制為10ns?200ns窄脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路將輸入的10ns?200ns窄脈沖信號(hào)放大為具備30mA?40mA電流驅(qū)動(dòng)能力的10ns?200ns窄脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，變壓器將10ns?200ns窄脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸至變壓器另一側(cè)，檢測(cè)電路的窄脈沖信號(hào)輸入引腳的電壓高于第一電源地GND，第一1決速比較器的輸出電壓為供電電壓VCC，第一施密特觸發(fā)器的輸出第一電源地GND，第一反相器的輸出為供電電壓VCC。第一反相器的輸出供電電壓VCC的時(shí)間即為窄脈沖的脈寬時(shí)間。由于第一快速比較器存在固有的10ns以上傳輸延遲，故窄脈沖的寬度需持續(xù)10ns以上，檢測(cè)電路才能正常檢測(cè)窄脈沖。在窄脈沖傳輸完畢后，還需對(duì)變壓器磁芯進(jìn)行消磁，避免變壓器在傳輸多個(gè)窄脈沖后磁芯飽和。消磁時(shí)間大于等于變壓器傳輸?shù)恼}沖時(shí)間，額外增加的消磁時(shí)間降低了變壓器的數(shù)據(jù)傳輸速率，窄脈沖的傳輸周期需在20ns以上，故變壓器的傳輸速率低于50Mbps。此外，變壓器在傳輸窄脈沖時(shí)對(duì)磁芯的激磁與窄脈沖傳輸完畢后對(duì)磁芯的消磁均需消耗能量，且變壓器傳輸頻率越高，損耗功率越大。
[0014]為將信號(hào)隔離傳輸?shù)乃俾侍嵘?0Mbps以上，需要采用傳輸速率更快的方案。一種方案為在印制電路板上繪制滿足一定隔離電壓的兩根導(dǎo)線，形成空芯變壓器，無(wú)需使用磁芯，僅利用導(dǎo)線之間的互感進(jìn)行信號(hào)的隔離傳輸，這就要求檢測(cè)電路必須具備更高的響應(yīng)速度。這種方案在滿足一定隔離電壓的情況下可大大減小產(chǎn)品尺寸；由于沒(méi)有磁芯，不存在變壓器對(duì)磁芯的激磁與消磁，降低傳輸功耗的同時(shí)提升數(shù)據(jù)傳輸速率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種檢測(cè)方法，該檢測(cè)方法使固有傳輸延遲低于3ns，具備快速響應(yīng)的特性，在利用空芯變壓器進(jìn)行信號(hào)隔離傳輸?shù)姆桨钢?，能快速完成窄脈沖信號(hào)的檢測(cè)，大幅度提升數(shù)據(jù)傳輸速率，降低信號(hào)的傳輸功耗。在滿足一定隔離電壓的情況下可大大減小產(chǎn)品尺寸。
[0016]針對(duì)反饋信號(hào)的隔離傳輸，在檢測(cè)方法問(wèn)題解決后，還需解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供能夠更快速地傳輸信號(hào)的隔離傳輸方法。
[0017]與此相應(yīng)，本發(fā)明另一個(gè)要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種檢測(cè)電路，該檢測(cè)電路的固有傳輸延遲低于3ns，具備快速響應(yīng)的特性，在利用空芯變壓器進(jìn)行信號(hào)隔離傳輸?shù)姆桨钢锌焖偻瓿烧}沖信號(hào)的檢測(cè)，大幅度提升數(shù)據(jù)傳輸速率，降低信號(hào)的傳輸功耗，在滿足一定隔離電壓的情況下可大大減小產(chǎn)品尺寸。
[0018]本發(fā)明再一個(gè)要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供能夠更快速地傳輸信號(hào)的隔離傳輸電路。
[0019]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0020]就方法而言，本發(fā)明提供一種檢測(cè)方法，應(yīng)用于反激變換器的輸出反饋信號(hào)的隔離傳輸，包括如下步驟:通過(guò)晶體管Q1的發(fā)射極接收調(diào)制為窄脈沖的電壓尖峰，當(dāng)所述電壓尖峰與第一電源地GND之電壓差超過(guò)晶體管Q1的開(kāi)啟電壓，則晶體管Q1導(dǎo)通，形成檢測(cè)電路中電容C的泄放回路，使電容C泄放電荷，則施密特觸發(fā)器的輸出信號(hào)由第一電源地GND翻轉(zhuǎn)至供電電壓VCC，檢測(cè)電路的輸出信號(hào)由供電電壓VCC翻轉(zhuǎn)至第一電源地GND ;當(dāng)所述電壓尖峰消失時(shí)，晶體管Q1關(guān)斷，形成檢測(cè)電路中電容C的充電回路，使供電電壓VCC通過(guò)電阻R給電容C充電，則施密特觸發(fā)器的輸出由供電電壓VCC翻轉(zhuǎn)至第一電源地GND，檢測(cè)電路的輸出信號(hào)由第一電源地GND翻轉(zhuǎn)至供電電壓VCC。
[0021 ] 優(yōu)選的，所述檢測(cè)電路翻轉(zhuǎn)至第一電源地GND的持續(xù)時(shí)間，為供電電壓VCC通過(guò)電阻R給電容C充電達(dá)到施密特觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)閾值所需的時(shí)間。
[0022]優(yōu)選的，所述接收調(diào)制為窄脈沖的電壓尖峰，是通過(guò)M0S管的源極來(lái)接收。
[0023]就方法而言，本發(fā)明還提供包含上述檢測(cè)方法的信號(hào)的隔離傳輸方法，以應(yīng)用于反激變換器的輸出反饋信號(hào)的隔離傳輸，所述信號(hào)的隔離傳輸方法，在檢測(cè)方法步驟之前，還包括如下步驟:信號(hào)調(diào)制步驟，將方波信號(hào)上升沿調(diào)制為小于10ns的窄脈沖信號(hào)，并將窄脈沖信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)步驟，接收窄脈沖信號(hào)，并將窄脈沖信號(hào)放大為具備60mA?80mA電流驅(qū)動(dòng)能力的小于10ns的窄脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出給隔離傳輸電路；隔離傳輸步驟，通過(guò)互感的第一導(dǎo)線段和第二導(dǎo)線段，經(jīng)第一導(dǎo)線段接收驅(qū)動(dòng)電路輸出的窄脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并將窄脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送給第二導(dǎo)線段；再經(jīng)第二導(dǎo)線段感應(yīng)接收第一導(dǎo)線段的窄脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，產(chǎn)生小于10ns的電壓尖峰，并將此窄脈沖的電壓尖峰傳輸給檢測(cè)電路。
[0024]優(yōu)選的，所述窄脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度取決于檢測(cè)電路的電容C的電荷量。
[0025]優(yōu)選的，所述窄脈沖信號(hào)，是將方波信號(hào)上升沿調(diào)制為Ins?3ns的脈沖信號(hào)；所述窄脈