用于隔离电源的栅极电压调节电路及隔离电源的制作方法

1.本实用新型涉及集成电路设计领域，尤其涉及到一种用于隔离电源的栅极电压调节电路及隔离电源。


背景技术：

2.如图1所示为隔离电源的原边lc谐振电路，包括两个nmos管(mn1、mn2)、两个振荡电容(c1、c2)、变压器原边(lp1、lp2)、以及mn1、mn2栅极结点到地的等效寄生电容(cg11和cg21)，mn1、mn2的栅极电压(vg1、vg2)分别如公式1、2所示：
[0003][0004][0005]
相关技术中，为避免输入的直流电压vdd较高以致mn1、mn2因栅极电压幅值较高而被击穿，采用检测vp和vn的电压峰值以调节mn1、mn2的栅电压比例因子(cg11、cg21、c1和c2)的方式，实现对栅极电压的调节，从而保证隔离电源的直流电压输入宽度。
[0006]
但由于vp和vn是交流电压，检测其峰值的电路实现比较困难，以致其电路实现需要较高的成本；而若将mn1、mn2的栅电压比例因子设置为特定值以保证直流电压输入宽度，由于流过mn1、mn2的电流大小与mn1、mn2的栅极电压正相关，存在输入直流电压vdd较低时，隔离电源的原边驱动能力较弱的情况，以致隔离电源的带载能力降低。


技术实现要素：

[0007]
为了解决现有的栅极电压调节方式存在电路实现成本高或影响隔离电源的带载能力的缺陷。本实用新型提供一种用于隔离电源的栅极电压调节电路及隔离电源。
[0008]
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
[0009]
第一方面，本实用新型提供了一种用于隔离电源的栅极电压调节电路，包括开关控制电路、以及用于外接nmos交叉耦合振荡电路的开关电容阵列，nmos交叉耦合振荡电路包括nmos管，其中：
[0010]
开关电容阵列包括开关阵列和第一电容阵列，第一电容阵列通过开关阵列与nmos管连接，开关阵列与开关控制电路连接；
[0011]
开关控制电路，用于根据输入的直流电压，通过控制开关阵列闭合或断开，以调节nmos管的栅极电压。
[0012]
本实用新型的有益效果是：开关控制电路根据输入的直流电压对nmos管的栅极电压进行调节，电路实现简单成本低，且利用开关控制电路控制开关阵列闭合或开启，以调整电容阵列与nmos管的连接关系的方式实现栅极电压调节，使得与nmos管连接的电容的电容值能够根据输入的直流电压的变化而调整，从而保证隔离电源的原边驱动能力和直流电压
输入宽度，有效避免对隔离电源的带载能力的影响。
[0013]
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0014]
进一步，开关阵列包括第一开关和第二开关，第一电容阵列包括第一电容和第二电容，nmos管包括第一nmos管和第二nmos管，其中：
[0015]
第一电容的一端与第二nmos管的漏极连接，第一电容的另一端通过第一开关与第一nmos管的栅极连接；
[0016]
第二电容的一端与第一nmos管的漏极连接，第二电容的另一端通过第二开关与第二nmos管的栅极连接；
[0017]
第一开关和第二开关分别与开关控制电路连接。
[0018]
采用上述改进方案的有益效果是：开关控制电路利用第一开关、第二开关分别调整第一电容、第二电容与nmos管的连接状态，以实现对第一nmos管、第二nmos管的栅极电压调节，能够避免对隔离电源的带载能力的影响，且有效防止输入直流电压较高而对电路造成破坏。
[0019]
进一步，开关阵列包括第三开关和第四开关，第一电容阵列包括第三电容和第四电容，nmos管包括第一nmos管和第二nmos管，其中：
[0020]
第三电容的一端与第一nmos管的栅极连接，第三电容的另一端通过第三开关接地；
[0021]
第四电容的一端与第二nmos管的栅极连接，第四电容的另一端通过第四开关接地；
[0022]
第三开关和第四开关分别与开关控制电路连接。
[0023]
采用上述改进方案的有益效果是：开关控制电路利用第三开关、第四开关分别调整第三电容、第四电容与nmos管的连接状态，以实现对第一nmos管、第二nmos管的栅极电压调节，能够避免对隔离电源的带载能力的影响，且有效防止输入直流电压较高而对电路造成破坏。
[0024]
进一步，开关电容阵列还包括第二电容阵列，第二电容阵列包括第一振荡电容、第二振荡电容、第三振荡电容和第四振荡电容，其中：
[0025]
第一nmos管的漏极通过第二振荡电容与第二nmos管的栅极连接，第二nmos管的漏极通过第一振荡电容与第一nmos管的栅极连接；
[0026]
第一nmos管的源极接地，第一nmos管的栅极通过第三振荡电容接地；
[0027]
第二nmos管的源极接地，第二nmos管的栅极通过第四振荡电容接地。
[0028]
采用上述改进方案的有益效果是：在栅极电压调节电路中设置与nmos管直接连接的第二电容阵列，能够进一步保证基于第一电容阵列电路连接关系的栅极电压调节功能实现。
[0029]
进一步，开关控制电路包括比例分压电路、比较调节电路和基准电路，其中：
[0030]
比例分压电路和基准电路分别与比较调节电路连接，比较调节电路还与开关阵列连接；
[0031]
比例分压电路，用于将输入的直流电压进行分压，得到分压电压；
[0032]
比较调节电路，用于根据比例分压电路输出的分压电压和基准电路输出的基准电压，控制开关阵列闭合或断开。
[0033]
采用上述改进方案的有益效果是：比较调节电路根据分压后的直流电压和基准电压实现对开关阵列的合理控制，进而实现基于输入的直流电压的栅极电压自动调节功能。
[0034]
进一步，比较调节电路包括多个电压比较器，电压比较器的数量与开关阵列的开关的数量相同，其中：
[0035]
每个电压比较器的输出端分别与开关阵列中的每个开关对应连接，比例分压电路和基准电路分别与每个电压比较器的输入端连接。
[0036]
采用上述改进方案的有益效果是：利用电压比较器对每个开关实现精确控制，能够进一步提高栅极电压调节功能的可靠性。
[0037]
进一步，比例分压电路包括至少两个串联的电阻，每两个串联的电阻相连形成一个共接点，将共接点作为比例分压电路的输出端；
[0038]
每个电压比较器的输入端分别与比例分压电路的输出端连接。
[0039]
采用上述改进方案的有益效果是：基于电阻分压网构成比例分压电路，结构简单易于实现。
[0040]
第二方面，本实用新型提供了一种隔离电源，包括nmos交叉耦合振荡电路、隔离传输变压器、以及如第一方面所述的用于隔离电源的栅极电压调节电路，nmos交叉耦合振荡电路分别与栅极电压调节电路和隔离传输变压器连接。
[0041]
进一步，还包括整流滤波电路、逻辑驱动电路和反馈控制电路，其中：
[0042]
隔离传输变压器的原边线圈与外部直流电压源连接，原边线圈还与nmos交叉耦合振荡电路中的nmos管的漏极连接，外部直流电压源用于对隔离电源输入直流电压；
[0043]
隔离传输变压器的副边线圈与整流滤波电路连接；
[0044]
整流滤波电路通过反馈控制电路与逻辑驱动电路连接，逻辑驱动电路与nmos管的栅极连接。
[0045]
本实用新型附加的方面及其的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型实践了解到。
附图说明
[0046]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0047]
图1为现有技术的隔离电源的原边lc谐振电路的结构示意图；
[0048]
图2为本实用新型一个实施例提供的用于隔离电源的栅极电压调节电路的结构示意图；
[0049]
图3为本实用新型一个实施例提供的设有栅极电压调节控制电路的原边lc谐振电路的结构示意图；
[0050]
图4为本实用新型另一个实施例提供的设有栅极电压调节控制电路的原边lc谐振电路的结构示意图；
[0051]
图5为本实用新型一个实施例提供的隔离电源的结构示意图；
[0052]
图6为本实用新型另一个实施例提供的隔离电源的结构示意图；
[0053]
图7为本实用新型一个实施例提供的比例分压电路的结构示意图；
[0054]
图8为本实用新型一个实施例提供的比较调节电路的结构示意图；
[0055]
图9为本实用新型另一个实施例提供的比例分压电路的结构示意图；
[0056]
图10为本实用新型另一个实施例提供的比较调节电路的结构示意图。
[0057]
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0058]
10、开关控制电路，20、开关电容阵列，101、比例分压电路，102、比较调节电路，103、基准电路，200、开关阵列，201、第一电容阵列。
具体实施方式
[0059]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0060]
参照图2所示，图2为本实施例提供了一种用于隔离电源的栅极电压调节电路，包括开关控制电路10、以及用于外接nmos交叉耦合振荡电路的开关电容阵列20，nmos交叉耦合振荡电路包括nmos管，其中：
[0061]
开关电容阵列20包括开关阵列200和第一电容阵列201，第一电容阵列201通过开关阵列200与nmos管连接，开关阵列200与开关控制电路10连接；
[0062]
开关控制电路10，用于根据输入的直流电压，通过控制开关阵列200的闭合或断开，以调节nmos管的栅极电压。
[0063]
需要说明的是，隔离电源包括原边lc谐振电路、隔离传输变压器和副边接收电路，原边lc谐振电路用于将直流电源输入的直流电转换成交流电，隔离传输变压器将转换的交流电传输至副边接收电路，从而实现隔离输出。
[0064]
其中，本实施例中的原边lc谐振电路为nmos交叉耦合振荡电路，其包括两个交叉连接的nmos管、以及与两个nmos管连接的振荡电感和振荡电容，其中振荡电感采用隔离传输变压器的原边线圈。
[0065]
在该实施例中，开关控制电路10根据输入的直流电压，控制开关阵列200闭合或开启，以调整第一电容阵列201与nmos管的连接关系，使得与nmos管连接的电容的电容值能够根据输入的直流电压的变化而调整，从而调节nmos管的栅极电压。其电路实现简单成本低，能够有效避免nmos管击穿等电路损坏，保证隔离电源的带载能力。
[0066]
作为一种可能的实现方式，上述根据输入的直流电压，通过控制开关阵列200的闭合或断开，以调节所述nmos管的栅极电压，包括：
[0067]
响应于vdd*π《vwork，控制开关阵列200中的各个开关闭合或断开，以增大nmos管的栅极电压；
[0068]
响应于vdd*π》vwork，控制开关阵列200中的各个开关闭合或断开，以减小nmos管的栅极电压；
[0069]
其中，vdd表示直流电压，vwork表示nmos管的栅极工作电压，π表示圆周率。
[0070]
在该实施例中，首先检测直流电压vdd，并计算直流电压vdd与圆周率π的乘积，将该乘积与nmos管的栅极工作电压vwork比较以衡量输入的直流电压vdd的大小。当vdd*π《
vwork时，说明输入的直流电压vdd较小，此时应对开关阵列200进行控制以增大nmos管的栅极电压，使nmos管的栅极电压接近栅极工作电压vwork，以提高隔离电源的带载能力；当vdd*π》vwork时，说明输入的直流电压vdd较大，此时应对开关阵列200进行控制以减小nmos管的栅极电压，避免nmos管的栅极电压过高，以致发生nmos击穿等电路损坏。
[0071]
可以理解的是，如图1所示，当原边lc谐振电路处于谐振状态时，电路中vp或vn的波形为正弦信号，因此通过计算直流电压vdd与圆周率π的乘积，能够合理估计vp和vn的电压峰值，基于该估计的电压峰值与设置的栅极工作电压vwork进行比较，其中，也可根据实际需要将栅极工作电压vwork替换为其他设定值，通过比较vdd与设定值，从而合理衡量输入的直流电压vdd的高低，进一步提高基于直流电压的栅极电压调节方式的可靠性。
[0072]
作为一种可能的实施方式，操作人员可根据观测到的直流电压vdd，以手动控制开关阵列的方式，使nmos管的栅极电压接近栅极工作电压vwork。
[0073]
可选的，在一个实施例中，如图3所示，开关阵列200包括第一开关s1和第二开关s2，第一电容阵列201包括第一电容c12和第二电容c22，nmos管包括第一nmos管mn1和第二nmos管mn2，其中：
[0074]
第一电容c12的一端与第二nmos管mn2的漏极连接，第一电容c12的另一端通过第一开关s1与第一nmos管mn1的栅极连接；
[0075]
第二电容c22的一端与第一nmos管mn1的漏极连接，第二电容c22的另一端通过第二开关s2与第二nmos管mn2的栅极连接；
[0076]
第一开关s1和第二开关s2分别与开关控制电路10连接。
[0077]
在该实施例中，当输入的直流电压vdd低于设定值时，开关s1、s2闭合，第一电容c12接入第一nmos管mn1的栅极，以使第一nmos管mn1的栅极电压提高，第二电容c22接入第二nmos管mn2的栅极，以使第二nmos管mn1的栅极电压提高，进而提高隔离电源的带载能力；当输入的直流电压vdd高于设定值时，开关s1、s2断开，第一电容c12与第一nmos管mn1的栅极的连接断开，以使第一nmos管mn1的栅极电压降低，第二电容c22与第二nmos管mn2的栅极的连接断开，以使第二nmos管mn1的栅极电压降低，从而避免第一nmos管mn1、第二nmos管mn2被击穿。
[0078]
可以理解的是，根据公式1、2，为保证串联接于一个nmos管的栅极和另一个nmos管的漏极之间的开关和电容所起的栅极电压调节作用，可以在每个nmos管的栅极结点到地之间分别设置至少一个振荡电容(如cg1、cg2)，该振荡电容可以根据实际需要自由设置。例如，可采用可变电容或与开关串联的电容作为该振荡电容，从而可通过调整振荡电容的电容值或电路连接状态，以及调整第一电容c12和第二电容c22的电路连接状态，共同实现对各个nmos管栅极电压的调节。
[0079]
其中，考虑到现有的电路中的布线之间总是存在互容，即各个nmos管(mn1、mn2)实际均存在栅极结点到地的等效寄生电容，该等效寄生电容也能够保证开关阵列200和第一电容阵列201所起的栅极电压调节作用。因此在实际使用时，也可以不在nmos管的栅极结点到地之间额外设置振荡电容，从而达到简化电路结构的效果。
[0080]
作为一种可能的实施方式，开关阵列200和第一电容阵列201可包括多个开关和电容，将多个串联的开关、电容，分别与串联的第一电容c12、第一开关s1或串联的第二电容c22、第二开关s2进行并联，从而通过控制开关阵列200中至少一个第一nmos管mn1对应的开
关(如开关s1)的闭合或断开、以及至少一个第二nmos管mn2对应的开关(如开关s2)的闭合或断开，以调节第一nmos管mn1、第二nmos管mn2的栅极电压，从而可通过调整开关阵列中处于闭合或断开状态的开关数量，以对nmos管的栅极电压进行精确调节。
[0081]
其中，第一电容c12和第二电容c22可以是可变电容，通过调整与nmos管的栅极连接的第一电容c12、第二电容c22的容值，以进一步提高对nmos管的栅极电压调节精度。
[0082]
可选的，在一个实施例中，如图4所示，开关阵列200包括第三开关s3和第四开关s4，第一电容阵列201包括第三电容c3和第四电容c4，nmos管包括第一nmos管mn1和第二nmos管mn2，其中：
[0083]
第三电容c3的一端与第一nmos管mn1的栅极连接，第三电容c3的另一端通过第三开关s3接地；
[0084]
第四电容c4的一端与第二nmos管mn2的栅极连接，第四电容c4的另一端通过第四开关s4接地；
[0085]
第三开关c3和第四开关s4分别与开关控制电路10连接。
[0086]
在该实施例中，当输入的直流电压vdd低于设定值时，开关s3、s4断开，第三电容c3与第一nmos管mn1的栅极连接断开，以使第一nmos管mn1的栅极电压提高，第四电容c4与第二nmos管mn2的栅极连接断开，以使第二nmos管mn2的栅极电压提高，进而提高隔离电源的带载能力；当输入的直流电压vdd高于设定值时，开关s3、s4闭合，第三电容c3与接入第一nmos管mn1的栅极，以使第一nmos管mn1的栅极电压降低，第四电容c4接入第二nmos管mn2的栅极，以使第二nmos管mn1的栅极电压降低，从而避免第一nmos管mn1、第二nmos管mn2被击穿。
[0087]
可以理解的是，根据公式1、2，为保证串联接于nmos管的栅极和地线之间的开关和电容所起的栅极电压调节作用，可以对每个nmos管的栅极接入至少一个振荡电容(如c1、c2)，该振荡电容的两端分别与一个nmos管的栅极和另一个nmos管的漏极连接，该振荡电容可以根据实际需要自由设置。例如，可采用可变电容或与开关串联的电容作为该振荡电容，从而可通过调整振荡电容的电容值或电路连接状态，以及调整第三电容c3和第四电容c4的电路连接状态，共同实现对各个nmos管栅极电压的调节。
[0088]
作为一种可能的实施方式，开关阵列200和第一电容阵列201可包括多个开关和电容，将多个串联的开关、电容，分别与串联的第三电容c3、第三开关s3或串联的第四电容c4、第四开关s4进行并联，从而通过控制开关阵列200中至少一个第一nmos管mn1对应的开关(如开关s3)的闭合或断开、以及至少一个第二nmos管mn2对应的开关(如开关s4)的闭合或断开，以调节第一nmos管mn1、第二nmos管的栅极电压，从而可通过调整开关阵列中处于闭合或断开状态的开关数量，以对nmos管的栅极电压进行精确调节。
[0089]
其中，第三电容c3和第四电容c4可以是可变电容，通过调整与nmos管的栅极连接的第三电容c3、第四电容c4的容值，以进一步提高对nmos管的栅极电压调节精度。
[0090]
可选的，如图3或图4所示，开关电容阵列20还包括第二电容阵列，第二电容阵列包括第一振荡电容c11、第二振荡电容c21、第三振荡电容cg1和第四振荡电容cg2，其中：
[0091]
第一nmos管mn1的漏极通过第二振荡电容c21与第二nmos管mn2的栅极连接，第二nmos管mn2的漏极通过第一振荡电容c11与第一nmos管mn1的栅极连接；
[0092]
第一nmos管mn1的源极接地，第一nmos管mn1的栅极通过第三振荡电容cg1接地；
[0093]
第二nmos管mn2的源极接地，第二nmos管mn2的栅极通过第四振荡电容cg2接地。
[0094]
作为一种可能的实施方式，如图3所示，此时mn1、mn2的栅极电压vg3、vg4分别如公式3、4所示：
[0095][0096][0097]
当输入直流电压vdd较小时，例如满足vdd*π《vwork，开关控制电路输出信号控制s1和s2全部闭合，根据公式3和4可知，通过将c12、c22接入nmos管的栅极，以使mn1、mn2的栅极电压接近π*vdd。由于流过mn1、mn2的电流大小与mn1、mn2的栅极电压正相关，在保证栅极电压处于栅极工作电压范围内的基础上，可将c12、c22的电容值调整至最大值，以使隔离电源的原边驱动能力最大，进而使得隔离电源的带载能力最大。
[0098]
当输入电压vdd较大时，例如满足vdd*π》vwork，开关控制电路输出信号控制s1和s2的开关断开，根据公式3和4可知，此时nmos管的栅极电压减小，可避免mn1、mn2栅极电压过高而被击穿。若在一个nmos管的栅极和另一个nmos管的漏极之间，存在多个并联的开关电容串联结构，也可对应控制开关阵列中的部分开关(如c12、c22)闭合，通过合理设置c12、c22的容值，使mn1、mn2的栅极电压保持在vwork的一定范围内，从而保证隔离电源的带载能力。
[0099]
示例性地，假设输入的直流电压在3-5v范围变化，隔离电源的带载能力要求60ma，nmos管mn1、mn2的栅极工作电压为5v时。当输入的直流电压为3v时，根据公式3和4，通过将c12、c22接入nmos管的栅极，并合理设置其电容值，使mn1、mn2的栅极电压接近5v，避免mn1、mn2被击穿。当输入电压5v时，根据公式3和4，通过控制开关阵列中的所有开关断开或部分开关闭合，并降低与闭合开关连接的电容的电容值，使得mn1、mn2的栅极电压仍接近5v，避免mn1、mn2被击穿。因此当输入的直流电压为3v和5v时都能保证隔离电源的带载能力达到60ma，从而使得输入的直流电压vdd在一定范围变化时，上述结构的栅极电压调节电路既能保证隔离电源的带载能力，又能避免电路被击穿损坏。
[0100]
作为一种可能的实施方式，如图4所示，mn1、mn2的栅极电压vg5、vg6分别如公式5、6所示：
[0101][0102][0103]
当输入的直流电压vdd较小时，例如满足vdd*π《vwork，开关控制电路输出信号控制s3和s4处于断开状态，根据公式5和6可知，能够提高mn1、mn2的栅极电压以使其接近π*vdd。
[0104]
当输入的直流电压vdd较大时，例如满足vdd*π》vwork，开关控制电路控制s3和s4处于闭合状态，根据公式5和6，可以通过合理设置接入电路的c3、c4的电容值，在保证电路安全的基础上，将c3、c4的电容值调整为最小值，由于流过mn1、mn2的电流大小与mn1、mn2的
栅极电压正相关，保证隔离电源仍具有较大的带载能力，且使得mn1、mn2的栅极电压接近vwork，避免栅极电压过高，nmos管mn1、mn2被击穿。
[0105]
在该实施例中，如图3和图4所示，开关控制电路10通过与开关阵列200中各个开关的控制端连接，能够精准控制各个开关闭合或断开，使得对nmos管的栅极电压调节更加精确。
[0106]
可选的，在一个实施例中，如图5或图6所示，开关控制电路10包括比例分压电路101、比较调节电路102和基准电路103，其中：
[0107]
比例分压电路101和基准电路103分别与比较调节电路102连接，比较调节电路102还与开关阵列200连接；
[0108]
比例分压电路101，用于将输入的所述直流电压进行分压，得到分压电压；
[0109]
比较调节电路102，用于根据比例分压电路101输出的分压电压和基准电路103输出的基准电压，控制开关阵列200闭合或断开。
[0110]
在该实施例中，比例分压电路101将输入的直流电压vdd进行分压得到分压电压vdiv，分压电压vdiv与基准电路103提供的基准电压vref共同输入给比较调节电路102，比较调节电路102对两电压进行比较，输出信号控制开关阵列200中各开关的状态。其中，开关阵列200中各开关应是能够根据比较调节电路102输出的信号改变自身导通状态的开关。
[0111]
作为一种可能的实施方式，开关阵列200中的开关选用mos管开关。
[0112]
由于检测的是输入的直流电压vdd，使得用于本实施例的电压检测的电路功能易于实现，通过设置的比例分压电路101可以对vdd根据需要进行精确分压，分压电压vdiv与基准电压vref经过比较调节电路输出信号可以精确调节开关(如s1、s2)的状态。从而在输入的直流电压vdd较低时可保证隔离电源的带载能力，当输入的直流电压vdd较高时，可避免mn1、mn2被击穿。
[0113]
作为一种可能的实施方式，比较调节电路102包括多个电压比较器，电压比较器的数量与开关阵列200的开关的数量相同，其中：
[0114]
每个电压比较器的输出端分别与开关阵列200中的每个开关对应连接，比例分压电路101和基准电路103分别与每个电压比较器的输入端连接。
[0115]
在该实施例中，比例分压电路101可以采用电阻分压网(由如图7所示的r1至rn 1串联构成)实现，将vdd进行多级分压得到多个分压电压(vdiv1至vdivn)并分别输入至各个电压比较器的输入端。
[0116]
其中，如图8所示，比较调节电路102由多个比较器实现，比较器数量与开关阵列200的开关个数一致，每个比较器比较输入的分压电压(vdiv1至vdivn)和参考电压vref并输出信号控制对应开关状态。
[0117]
可选的，比例分压电路101包括至少两个串联的电阻，每两个串联的电阻相连形成一个共接点，将共接点作为比例分压电路101的输出端；
[0118]
每个电压比较器的输入端分别与比例分压电路101的输出端连接
[0119]
示例性地，如图7所示，电阻r1至rn 1串联将vdd分成n份，得到vdiv1至vdivn共n个分压电压，第1个电阻r1的一端用于接收输入的直流电压vdd，最后一个电阻rn 1的一端与地连接，比例分压电路的的各输出端的输出电压vdivk如公式7所示：
[0120][0121]
其中，ri表示第i个电阻的阻值，k表示用于输出vdivk的输出端的序号，比较调节电路由n个比较器实现，开关阵列的开关个数也均为n，每个比较器比较分压电压vdivk和参考电压vref，并输出信号控制对应的开关的状态。由于vdd是直流电压，分压电压vdivk也是直流电压，因此便于比较器进行比较处理。
[0122]
作为一种可能的实施方式，如图8所示，设置多组开关电容的串联结构，任意一组开关电容的串联结构(如c12a、s1a和c22a、s2a)，分别以相同的连接方式与两个nmos管的栅极连接，如c12a、s1a连接mn1，c22a、s2a连接mn2，并使用一个比较器控制同组开关电容的串联结构中的各个电阻，从而减少比较器的数量，进一步简化电路结构。
[0123]
作为一种可能的实现方式，如图9和图10所示，电阻r1、r2串联，r1的一端用于输入直流电压vdd，电阻r2的一端与地连接，比例分压电路的输出电压如公式8所示：
[0124][0125]
此时将参考电压设置为n个，分别为vref1至vrefn，同时比较调节电路由n个比较器实现，开关阵列的开关个数均为n，对每个比较器输入相同的分压电压vdiv和不同的参考电压vrefk(vrefk表示vref1至vrefn中的任一个电压)，使得每个比较器对应的比较分压电压vdiv和对应的参考电压vrefk，并输出控制信号控制对应的开关s1k、s2k的状态。
[0126]
如图5和图6所示，本实用新型还提供了一种隔离电源，包括nmos交叉耦合振荡电路、隔离传输变压器、以及上述实施例所述的用于隔离电源的栅极电压调节电路，nmos交叉耦合振荡电路分别与栅极电压调节电路和隔离传输变压器连接。
[0127]
在该实施例中，隔离电源电路包括具有nmos管的交叉耦合振荡电路(nmos交叉耦合振荡电路)，隔离传输变压器和开关控制电路，nmos交叉耦合振荡电路用于将输入的直流电压vdd按照一定频率转换成交流电压，该交流电压施加到隔离传输变压器的原边线圈产生交流电流并产生变化磁场，通过隔离传输变压器耦合后，在副边线圈感应出交流电压，从而实现隔离电源的隔离输出功能。
[0128]
示例性地，具有nmos管的交叉耦合振荡电路的振荡电感可采用隔离传输变压器的原边线圈实现，原边线圈采用中心抽头结构，该原边线圈的中心抽头处与外部直流电压源连接，原边线圈的一端与一个nmos管的漏极连接，原边线圈的另一端与另一个nmos管的漏极连接。该隔离电源设有作为振荡电容的c11、c21、cg1、cg2、c12和c22。其中，c12、c22分别通过开关s1、s2并联在c11、c21两侧，开关阵列200的每个开关分别对应一个电容，且c12、c22选用容值可调节的电容。
[0129]
其中，也可将c3、c4分别通过开关s3、s4并联在cg1、cg2的两侧，从而实现栅极电压调节功能。
[0130]
可选的，还包括整流滤波电路、逻辑驱动电路和反馈控制电路，其中：
[0131]
隔离传输变压器的原边线圈与外部直流电压源连接，原边线圈还与nmos交叉耦合振荡电路中的nmos管的漏极连接，外部直流电压源用于对隔离电源输入直流电压vdd；
[0132]
隔离传输变压器的副边线圈与整流滤波电路连接；
[0133]
整流滤波电路通过反馈控制电路与逻辑驱动电路连接，逻辑驱动电路与nmos管的栅极连接。
[0134]
在该实施例中，隔离电源包括nmos交叉耦合振荡电路、隔离传输变压器、整流滤波电路、比例分压电路、基准电路、比较调节电路和逻辑驱动电路，反馈控制电路包括调制电路和隔离器电路。nmos交叉耦合振荡电路用于将输入隔离电源的直流电压vdd按照一定频率转换成交流电压，该交流电压施加到隔离传输变压器原边线圈产生交流电流并产生变化磁场，经过隔离传输变压器耦合后，在副边线圈感应出交流电压，交流电压经过整流滤波电路后转换为直流电压viso，调制电路和隔离器电路用于实现输出电压的稳定闭环控制。
[0135]
上述结构的栅极电压调节电路和隔离电源，根据输入的直流电压对nmos管的栅极电压进行调节，电路实现简单成本低。且利用开关控制电路控制开关阵列闭合或开启，以调整电容阵列与nmos管的连接关系的方式实现栅极电压调节，使得与nmos管连接的电容的电容值能够根据输入的直流电压的变化而调整，从而保证隔离电源的原边驱动能力和直流电压输入宽度，有效避免对隔离电源的带载能力的影响。
[0136]
以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。