專利名稱：用于功率轉(zhuǎn)換器的同步整流和軟開關(guān)的控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及功率轉(zhuǎn)換器的控制電路，且更明確地說，涉及用于功 率轉(zhuǎn)換器的同步整流和/或軟開關(guān)的控制電路。
背景技術(shù)：
圖1示出了軟開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器(例如，諧振功率轉(zhuǎn)換器(resonant power
converter ))的電路示意圖，其包含功率變壓器10以出于安全目的而提供
從交流線路輸入到功率轉(zhuǎn)換器的輸出的隔離。功率轉(zhuǎn)換器的軟開關(guān)實現(xiàn)高
效率和低電磁千擾(electric-magnetic interference, EMI )性能。晶體
管20和30形成半橋電路(half bridge circuit )以切換諧振槽(resonant
tank)。諧振槽由功率變壓器10、電感器15和電容器40形成。電感器15
的作用如同功率變壓器10的初級漏電感和/或電感裝置。電感器15的電感
值L和電容器40的電容值C確定諧振頻率尸。。<formula>formula see original document page 7</formula>
功率變壓器10將能量從功率變壓器10的初級傳送到次級。整流器41 和42將功率變壓器10的開關(guān)電壓整流到電容器65中。因此在功率轉(zhuǎn)換器 的輸出端子處輸出直流電壓V0。
在最近的研發(fā)過程中，在功率變壓器的次級應(yīng)用同步整流器是實現(xiàn)高 效率功率轉(zhuǎn)換的另一途徑，例如Yang的美國專利7, 173,835 "Control circuit associated with saturable inductor operated as synchronous rectifier forward power converter"。 然而,jt匕J見有^支術(shù)的擊夾點是由可 飽和電感器(saturable inductor)等來實現(xiàn)時導致的額外的功率消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于功率轉(zhuǎn)換器的軟開關(guān)和同步整流的控制電路，以 實現(xiàn)較高的效率。提供用于軟開關(guān)和同步整流的控制電路，以改進功率轉(zhuǎn)換器的效率。 所述控制電路包含開關(guān)信號電路，用于根據(jù)開關(guān)信號的上升沿和下降沿而 產(chǎn)生驅(qū)動信號和脈沖信號。開關(guān)信號用于調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器。驅(qū)動信號用于 切換功率變壓器。在驅(qū)動信號之間設(shè)置傳遞延遲以實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換器的軟開 關(guān)。隔離裝置(例如，脈沖變壓器或電容器)耦合到開關(guān)信號電路，以將 脈沖信號從功率變壓器的初級傳送到功率變壓器的次級。
集成同步整流器包括陰極端子、陽極端子、第一輸入信號端子和 第二輸入信號端子。所述陰極端子耦合到所述功率變壓器的次級。所
述陽極端子耦合到所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出。功率晶體管連接在陰極端 子與陽極端子之間。第 一輸入信號端子和第二輸入信號端子耦合到控 制器以接收脈沖信號。所述脈沖信號用于設(shè)定或復位所述控制器的鎖 存電路來接通/關(guān)斷功率晶體管。所述脈沖信號是觸發(fā)信號。脈沖信號 的脈沖寬度比開關(guān)信號的脈沖寬度短。


附圖提供對本發(fā)明的進一 步理解，且將附圖并入本說明書中并構(gòu)成本 說明書的一部分。

本發(fā)明的實施例，且連同描述內(nèi)容一起用以闡 釋本發(fā)明的原理。
圖1示出了諧振功率轉(zhuǎn)換器的電路示意圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明具有集成同步整流器的軟開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的實 施例。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的集成同步整流器的示意圖。 圖4是根據(jù)本發(fā)明的集成同步整流器的控制器的實施例。 圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的最大接通時間(maximum-on-time, MOT)電路。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的開關(guān)信號電路的方框示意圖。 圖7示出了延遲電路的電路示意圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施例的最小接通時間(minimum-on-time, MIT) 電路。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的信號產(chǎn)生電路的實施例。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的線性預測電路(linear-predict circuit)的實
施例。
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例根據(jù)開關(guān)信號的同步整流電路的信號 波形。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明具有同步整流器的軟開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的另 一實施例，其中脈沖變壓器作為隔離裝置而操作。
具體實施例方式
圖2示出了本發(fā)明的實施例的具有集成同步整流器(同步整流電路) 的軟開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器。功率轉(zhuǎn)換器包含功率變壓器10，所述功率變壓器IO 具有初級和次級。功率變壓器10的初級包括兩個功率開關(guān)20和30，以用 于切換功率變壓器10的一次繞組Np。功率變壓器10的次級包含二次繞組 Nsi和另一二次繞組NS2。第一集成同步整流器51包括連接到所述二次繞組 l的陰極端子DET。第一集成同步整流器51的陽極端子GND連接到功率轉(zhuǎn) 換器的接地。具有陰極端子DET和陽極端子GND的第二集成同步整流器52 也從二次繞組Ns2連接到功率轉(zhuǎn)換器的接地。第一集成同步整流器51和第二 集成同步整流器52的第一輸入信號端子Sp、第二輸入信號端子Sw連接到隔 離裝置70的次級以接收脈沖信號，以用于接通或關(guān)斷集成同步整流器51 和52。隔離裝置70可由電容器71和72，或可為脈沖變壓器所組成。電容 器71和72的電容值可較小，例如20pF，但需要較高額定電壓的電容器以 用于隔離。
開關(guān)信號電路100包含輸入信號端子SIN,接收開關(guān)信號SIN，以用于 根據(jù)開關(guān)信號S^的上升(前)沿和下降(后)沿而產(chǎn)生脈沖信號。開關(guān)信 號S^用于切換功率變壓器10并調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器。在開關(guān)信號電路100的第 一輸出信號端子Xp和第二輸出信號端子Xw上產(chǎn)生脈沖信號。脈沖信號是差 分信號(differential signal)。脈沖信號的極性用于確定集成同步整流器 51和52的接通或關(guān)斷。開關(guān)信號電路100包含編程端子RP,其經(jīng)由電阻 器85產(chǎn)生編程信號。當功率轉(zhuǎn)換器在較輕負載(light load)下，并且在閑 歇模式(burst mode)和/或不連續(xù)電流模式下操作時，開關(guān)信號電路100可 因此根據(jù)編程信號和開關(guān)信號S^的脈沖寬度而產(chǎn)生額外的脈沖信號，以關(guān) 斷集成同步整流器51和52。功率轉(zhuǎn)換器將在閑歇模式的閑歇周期期間停止 切換動作，以便省電。
開關(guān)信號電路100進一步根據(jù)開關(guān)信號S^的上升(前)沿和下降(后)
沿而產(chǎn)生驅(qū)動信號S,和Sb。驅(qū)動信號Sa和SB分別經(jīng)由驅(qū)動電路25和35來 控制功率開關(guān)20和30,以用于切換功率變壓器10。在開關(guān)信號Sn的啟用 與驅(qū)動信號Sa和SB的啟用之間設(shè)置時間延遲。此外，在驅(qū)動信號之間設(shè)置 傳遞延遲TD，以用于實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換器的軟開關(guān)。此外，開關(guān)信號電路100 的第二編程端子RQ經(jīng)由電阻器86產(chǎn)生計時信號(timing signal )。所述 計時信號耦合到最小接通時間電路(minimum-on-time circuit, MIT circuit)(稍后將介紹)，以確保驅(qū)動信號SA的最小接通時間。驅(qū)動信號SA 的最小接通時間將在電感器15處產(chǎn)生最小循環(huán)電流(minimum circulate current),以實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換器的軟開關(guān)。
開關(guān)信號電路100的第一輸出信號端子Xp和第二輸出信號端子X^禺合 到隔離裝置70,以將脈沖信號從功率變壓器10的初級傳送到功率變壓器 IO的次級。脈沖信號的脈沖寬度比開關(guān)信號S^的脈沖寬度短。脈沖信號是 包含高頻成分的觸發(fā)信號。因此，僅需要較小的電容器或較小的脈沖變壓 器來用于隔離裝置70,這減少了印刷電路板(PCB)上的空間利用，并減少了 功率轉(zhuǎn)換器的成本。
圖3是集成同步整流器(同步整流電路)50的實施例的示意圖，其表 示集成同步整流器51或52的電路。集成同步整流器50包含功率晶體管400、 二極管450和控制器200。 二極管450并聯(lián)連接到功率晶體管400。功率晶 體管400連接在陰極端子DET與陽極端子GND之間。陰極端子DET耦合到 功率變壓器10的次級。陽極端子GND通常耦合到功率轉(zhuǎn)換器的輸出?？刂?器200經(jīng)由第一輸入信號端子Sp和第二輸入信號端子Sw接收脈沖信號，以 用于接通或關(guān)斷功率晶體管400。 Vee端子用于供應(yīng)電源給控制器200。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的控制器200的實施例的示意圖。電阻器211 和221為第一輸入信號端子Sp提供偏壓終端(bias terminat ion )。電阻器 213和223為第二輸入信號端子Sw提供另一偏壓終端。第一輸入信號端子 Sp耦合到比較器210的正輸入和比較器220的負輸入。第二輸入信號端子 SN耦合到比較器220的正輸入和比較器210的負輸入。比較器210和220 分別包括偏移電壓215和225，這樣的電路產(chǎn)生滯后現(xiàn)象(hysteresis)。具 有閾值Vth的第三比校器230連接到其正輸入。比較器230的負輸入耦合到 陰極端子DET。比較器210和230的輸出經(jīng)由"與"門235耦合到SR觸發(fā)
器250的設(shè)定輸入端子("S" )。
SR觸發(fā)器250的電路動作如同鎖存電路或 鎖存器。SR觸發(fā)器250的復位輸入端子("R")由比較器220的輸出控制。 SR觸發(fā)器250的輸出和比較器230的輸出連接到"與"門262。在"與" 門262的輸出處產(chǎn)生柵極驅(qū)動信號Vc，以用于控制功率晶體管400的接通 或關(guān)斷狀態(tài)。柵極驅(qū)動信號Vc的最大接通時間受最大接通時間電路(MOT) 270限制。柵極驅(qū)動信號V。連接到最大接通時間電路270。在消隱時間 (blanking time)后，將根據(jù)柵極驅(qū)動信號Ve的啟用而產(chǎn)生最大接通時間 信號SM。最大接通時間信號Sm徑由反相器261連接到"與"門260。"與" 門260的另一輸入連接到供電復位信號(power-on reset signal )RST。"與" 門260的輸出耦合到SR觸發(fā)器250的清除端子("CLR")，以清除(復位) SR觸發(fā)器250。因此柵極驅(qū)動信號Vc的最大接通時間受最大接通時間電路 270的消隱時間限制。 一旦脈沖信號產(chǎn)生為，
VSN-VSP>V225 (2)
柵極驅(qū)動信號V。便將關(guān)斷功率晶體管400, 當滿足等式(2)和(3)時，
VSP-VSN>V215 (3)
Vdet<Vth (4)
柵極驅(qū)動信號Vs將接通功率晶體管400,其中Vsp是第一輸入信號端子 Sp的電壓；VsN是第二輸入信號端子SN的電壓。V,是陰極端子DET的電壓。 V^是閾值VTH的電壓值；V^是偏移電壓215的電壓值；V^是偏移電壓225 的電壓值。
一旦二極管450被導通，陰極端子DET的電壓便將低于閾值VTH的電 壓。換句話說，功率晶體管400只能在接通二極管后被接通。
圖5是最大接通時間電路(MOT) 270的實施例的示意圖。電流源273 對電容器275進行充電。晶體管272對電容器275進行放電。柵極驅(qū)動信 號V。經(jīng)由反相器271控制晶體管272。柵極驅(qū)動信號Ve進一步連接到"與" 門279。"與"門279的另一輸入耦合到電容器275。 一旦啟用柵極驅(qū)動信 號Vc，"與"門279的輸出便將產(chǎn)生最大接通時間信號SM，以在消隱時間后 禁用柵極驅(qū)動信號Ve。由電流源273的電流值和電容器275的電容值確定 消隱時間。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)信號電路100的實施例的示意圖。根據(jù)開關(guān)
信號S^而產(chǎn)生驅(qū)動信號Sa和Sb。開關(guān)信號S^連接到延遲電路110的輸入。
延遲電路110的輸出經(jīng)由反相器105啟用觸發(fā)器107。觸發(fā)器107的D輸入 連接到開關(guān)信號Sw。觸發(fā)器107的輸出產(chǎn)生信號VA,并且連接到"與"門 150的輸入。"與"門150、 160以及反相器130和140形成交互導通防止電 3各(anti—cross—conduction circuit)以產(chǎn)生馬區(qū)動4言號Sa禾口 Sb。"與"門 150的輸出耦合到交互導通防止電路的輸入。開關(guān)信號S^進一步經(jīng)由反相 器124連接到延遲電路120的輸入。延遲電路120的輸出經(jīng)由反相器125 連接到"與"門160的輸入。"與"門160的另一輸入耦合到反相器124的 輸出。"與"門160的輸出耦合到交互導通防止電路的輸入。"與非"門106 的輸出用于復位觸發(fā)器107。反相器124的輸出連接到"與非'，門106的第 一輸入。"與非"門106的另一輸入耦合到最小接通時間電路(MIT) 350的 輸出，以接收信號SN。最小接通時間電路350的輸入耦合到觸發(fā)器107的 輸出，以接收信號V"在開關(guān)信號S^的啟用與驅(qū)動信號S,、和SB的啟用之間 設(shè)置時間延遲。延遲電路110和120確定所述時間延遲。最小接通時間電 路350確定驅(qū)動信號SA的最小接通時間。第二編程端子RQ耦合到最小接通 時間電路350。
編程端子RP和驅(qū)動信號SA耦合到線性預測電路("LPC" ) 500。驅(qū)動信 號S,的脈沖寬度與開關(guān)信號S,w的脈沖寬度相關(guān)。因此，線性預測電路500 將根據(jù)編程信號和開關(guān)信號Sw的脈沖寬度來產(chǎn)生不連續(xù)模式信號Sd,以關(guān) 斷集成同步整流器51和52。不連續(xù)模式信號S。和開關(guān)信號S^兩者都耦合 到信號產(chǎn)生電路300，以在第一輸出端子XP和第二輸出端子XN上產(chǎn)生脈沖 信號。
圖7示出了延遲電路的實施例的示意圖。電流源113對電容器115進 行充電。晶體管112對電容器115進行放電。輸入信號經(jīng)由反相器111來 控制晶體管112。輸入信號進一步連接到"與非"門119。"與非"門119 的另一輸入耦合到電容器115。"與非"門119的輸出動作如同延遲電路的 輸出。當輸入信號是邏輯低(logic-low)時，電容器放電，且"與非"門119 的輸出是邏輯高(logic-high)。當輸入信號變成邏輯高時，電流源113將 開始對電容器115進行充電。 一旦電容器115的電壓高于"與非"門119 的輸入閾值(i叩ut threshold),"與非"門119便將輸出邏輯低。電流源 113的電流值和電容器115的電容值確定延遲電路的延遲時間。延遲時間開 始于輸入信號的邏輯高到延遲電路的輸出信號的邏輯低。
圖8是最小接通時間電路(MIT) 350。具有負輸入的運算放大器360 耦合到第二編程端子RQ。運算放大器360的正輸入連接到參考電壓VR1。運 算放大器360結(jié)合電阻器86和晶體管361,并在晶體管361處產(chǎn)生電流1361。 晶體管362和363形成電流鏡，以根據(jù)電 流I36I 在晶體管363處產(chǎn)生電 電流源373和電流1363對電容器375進行充電。晶體管372對電容器375進 行放電。信號Va徑由反相器371來控制晶體管372。信號VA進一步連接到 "與"門379。"與"門379的另一輸入耦合到電容器375。 一旦啟用柵極驅(qū) 動信號VA,"與"門379的輸出便將產(chǎn)生最小接通時間信號Sw。驅(qū)動信號SA 的最小接通時間由電流源373的電流值、電容器375的電容值和電阻器86 的電阻值確定。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的信號產(chǎn)生電路300的實施例的示意圖。觸發(fā)器310 的時鐘輸入接收開關(guān)信號S1N，并產(chǎn)生第一信號，所述第一信號連接到"或" 門315的第一輸入。開關(guān)信號S,w進一步經(jīng)由反相器325產(chǎn)生信號S^信號 S『驅(qū)動觸發(fā)器320的時鐘輸入。觸發(fā)器320輸出第二信號，所述第二信號 連接到"或"門315的第二輸入。觸發(fā)器330的時鐘輸入接收不連續(xù)模式 信號Sd,并產(chǎn)生第三信號，所述第三信號連接到"或"門3U的第三輸入。 "或，，門315用于在第二輸出信號端子Xw處產(chǎn)生負脈沖信號，以用于關(guān)斷集 成同步整流器51和52。負脈沖信號經(jīng)由延遲電路(DLY) 335復位觸發(fā)器 310、 320和330。延遲電路335的延遲時間確定負脈沖信號的脈沖寬度Tp。 不連續(xù)模式信號S。經(jīng)由反相器341耦合到觸發(fā)器340的D輸入端子和"與" 門345的輸入。觸發(fā)器34G的時鐘輸入耦合到第二輸出信號端子XN,以接 收負脈沖信號。觸發(fā)器340的輸出連接到"與"門345的另一輸入。"與" 門345用于在第一輸出信號端子Xp處產(chǎn)生正脈沖信號。正脈沖信號經(jīng)由延 遲電路337復位觸發(fā)器340。延遲電路337的延遲時間確定正脈沖信號的脈 沖寬度Tp。因此，脈沖信號由第一輸出信號端子Xp和第二輸出信號端子XN 上的正脈沖信號和負脈沖信號形成。
圖10是如圖6中所示出了的線性預測電路500的實施例的示意圖。運 算放大器5 30、電阻器85和晶體管532、 535 、 536、 538和539形成電壓到 電流轉(zhuǎn)換器。運算放大器530耦合到編程端子RP,以產(chǎn)生編程信號，以用 于在晶體管539處產(chǎn)生放電電流。充電電流520經(jīng)由開關(guān)560對電容器550
進行充電。放電電流經(jīng)由開關(guān)565對電容器550進行放電。反相器572接 收驅(qū)動信號SA,以用于產(chǎn)生放電信號。放電信號控制開關(guān)565。放電信號進 一步連接到反相器571以產(chǎn)生用于控制開關(guān)560的充電信號。在電容器550 處產(chǎn)生斜坡信號V證。比較器580的正輸入具有閾值VT。比較器580的負輸 入耦合到斜坡信號VRMP。比較器580的輸出和放電信號連接到"與"590, 以產(chǎn)生不連續(xù)模式信號SD。此外，放電信號和開關(guān)信號S^經(jīng)由晶體管540 和"與"門575來復位電容器550。因此，根據(jù)編程信號和開關(guān)信號S^的 脈沖寬度而產(chǎn)生不連續(xù)模式信號SD。
當功率轉(zhuǎn)換器在邊界模式(boundary mode)下操作時，電感裝置的磁化 通量(magnetized flux)①c等于去磁通量(demagnetized flux) <t>D。 邊 界模式意味著功率轉(zhuǎn)換器在連續(xù)電流模式與不連續(xù)電流模式之間操作。
等式表示3口下
<formula>formula see original document page 14</formula>
其中B是通量密度；」e是電感裝置的橫截面面積；磁化時間(TCHARCE) 是開關(guān)信號S^的脈沖寬度；Np和Ns是變壓器10的匝數(shù)比；且電感裝置的去 /磁時間(T disccharge )表示功率轉(zhuǎn)換器的邊界條件。
可根據(jù)等式(8)獲得電感裝置的去磁時間T,HARGE。還顯示可根據(jù)輸入 電壓VIN、輸出電壓V。和磁化時間TCHARGE (開關(guān)信號S^的脈沖寬度)來預測 去石茲時間TDIsraARGE。如果輸入電壓V^和輸出電壓V?？伤橐姙槌Ａ?constant), 那么僅藉由開關(guān)信號S^的脈沖寬度便可確定去磁時間T。腦腿。如等式(9) 所示，由編程信號經(jīng)由編程端子RP對K值進行編程。根據(jù)去磁時間T匿隱e 而產(chǎn)生不連續(xù)模式信號SD。
圖11示出了同步整流電路的信號波形。根據(jù)開關(guān)信號S^的上升沿和下 降沿而分別產(chǎn)生驅(qū)動信號Sa和Sb。在開關(guān)信號S^的上升沿與驅(qū)動信號Sa的 上升沿之間設(shè)計延遲時間TD。此外，在開關(guān)信號S^的下降沿與驅(qū)動信號SB 的上升沿之間設(shè)計另一延遲時間TD。驅(qū)動信號SB是驅(qū)動信號Sa的反量。根
據(jù)開關(guān)信號S^的前沿和后沿而產(chǎn)生脈沖信號sP-sN (負脈沖信號)，以禁用 集成同步整流器51和52。緊隨負脈沖信號的結(jié)束，如果集成同步整流器 51或52的二極管被導通，那么產(chǎn)生脈沖信號SP-SN (正脈沖信號)，以啟用 集成同步整流器51或52。此外，在斜坡信號V酵的放電時間結(jié)束時產(chǎn)生不 連續(xù)模式信號S。和額外的脈沖信號Sp-SN(負脈沖信號)。這意味著當功率轉(zhuǎn) 換器在不連續(xù)電流模式下和/或突發(fā)模式的突發(fā)周期中操作時，集成同步整 流器51和52將被禁用。
圖12示出了本發(fā)明的另一實施例的具有集成同步整流器的軟開關(guān)功率 轉(zhuǎn)換器。將脈沖變壓器75用作用于同步整流電路的隔離裝置70。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下， 可對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作出各種修改和改變。鑒于前述內(nèi)容，倘若本發(fā)明的修 改和改變在所附權(quán)利要求書和其均等物的范圍內(nèi)，則希望本發(fā)明涵蓋這些 修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于功率轉(zhuǎn)換器的軟開關(guān)和同步整流的控制電路，其特征在于包括集成同步整流器，其包括陰極端子，其耦合到功率變壓器的次級；陽極端子，其耦合到所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出；第一輸入信號端子；以及第二輸入信號端子，其中所述集成同步整流器包含控制器和連接在所述陰極端子與所述陽極端子之間的功率晶體管；且所述第一輸入信號端子和所述第二輸入信號端子耦合到所述控制器以接收脈沖信號，以用于接通/關(guān)斷所述功率晶體管；開關(guān)信號電路，其包括輸入信號端子，接收開關(guān)信號；第一輸出信號端子；以及第二輸出信號端子，其中所述開關(guān)信號用于經(jīng)由切換所述功率變壓器來調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器；所述第一輸出信號端子和所述第二輸出信號端子耦合到脈沖產(chǎn)生電路，根據(jù)所述開關(guān)信號的前沿和后沿而產(chǎn)生所述脈沖信號；以及隔離裝置，其耦合在所述集成同步整流器的所述第一輸入信號端子與所述第二輸入信號端子，以及所述開關(guān)信號電路的所述第一輸出信號端子與所述第二輸出信號端子之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中所述開關(guān)信號電路進一步包括編程端子，其用于產(chǎn)生編程信號；其中所述編程信號耦合到線性預測電路，且其中所述編程信號結(jié)合所 述開關(guān)信號而產(chǎn)生所述脈沖信號以關(guān)斷所述功率晶體管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中所述開關(guān)信號電路根據(jù)所述 開關(guān)信號而產(chǎn)生驅(qū)動信號；所述驅(qū)動信號用于切換所述功率變壓器；且在 所述驅(qū)動信號之間設(shè)置傳遞延遲，以用于實現(xiàn)所述功率轉(zhuǎn)換器的軟開關(guān)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中所述隔離裝置包括脈沖變壓 器或多個電容器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中所述脈沖信號包括差分信號； 且所述脈沖信號的極性用于確定集成同步整流器的接通或關(guān)斷狀態(tài)；且所 述脈沖信號是觸發(fā)信號，且其中所述脈沖信號的脈沖寬度比所述開關(guān)信號 的脈沖寬度短。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中所述集成同步整流器包括鎖 存電路，其耦合到所述集成同步整流器的所述第一輸入信號端子和所述第 二輸入信號端子；所述脈沖信號用于設(shè)定或復位所述鎖存電路，以用于接 通或關(guān)斷所述功率晶體管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中所述集成同步整流器進一步 包括最大接通時間電路，以限制所述功率晶體管的最大接通時間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中所述開關(guān)信號電路進一步包 括最小接通時間電路，以確保所述驅(qū)動信號的最小接通時間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中所述開關(guān)信號電路進一步包 括第二編程端子，其耦合到所述最小接通時間電路，以用于所述對驅(qū)動信 號的所述最小接通時間進行編程。
10. —種用于功率轉(zhuǎn)換器的軟開關(guān)和同步整流的控制設(shè)備，其特征在于 包括開關(guān)信號電路，其用于依據(jù)開關(guān)信號的前沿和后沿而產(chǎn)生驅(qū)動信號和 脈沖信號；隔離裝置，其將所述脈沖信號從功率變壓器的初級傳送到所述功率變 壓器的次級；以及同步整流電路，其具有功率晶體管和控制器；其中所述功率晶體管耦 合到所述功率變壓器的所述次級，以用于整流操作；且所述控制器接收所 述脈沖信號，以用于接通或關(guān)斷所述功率晶體管；其中所述開關(guān)信號經(jīng)由所述驅(qū)動信號來切換所述功率變壓器；且所述 脈沖信號用于設(shè)定或復位所述控制器的鎖存電路，以用于控制所述功率晶 體管。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制設(shè)備，其中在所述驅(qū)動信號之間設(shè)置 傳遞延遲，以用于實現(xiàn)所述功率轉(zhuǎn)換器的軟開關(guān)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制設(shè)備，其中所述開關(guān)信號電路包括線性預測電路，以用于根據(jù)所述開關(guān)信號而產(chǎn)生所述脈沖信號，以關(guān)斷所述 功率晶體管。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制設(shè)備，其進一步包括并聯(lián)耦合到所述功率晶體管的二極管；且其中一旦所述二極管被導通，便可經(jīng)由所述脈沖 信號來接通所述功率晶體管。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制設(shè)備，其中所述隔離裝置包括多個電容器或脈沖變壓器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制設(shè)備，其中所述脈沖信號是觸發(fā)信號， 且所述脈沖信號的脈沖寬度比所述開關(guān)信號的脈沖寬度短。
16. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的控制設(shè)備，其中所述開關(guān)信號電路包括 輸入信號端子，其用于接收所述開關(guān)信號； 第一輸出信號端子；以及第二輸出信號端子；其中所述脈沖信號經(jīng)由所述第一輸出信號端子和所述第二輸出信號端 子耦合到所述隔離裝置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制設(shè)備，其中所述同步整流電路包括 陰極端子，其耦合到所述功率變壓器的所述次級；陽極端子，其耦合到所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出； 第一輸入信號端子；以及 第二輸入信號端子，其中所述功率晶體管連接在所述陰極端子與所述陽極端子之間；且所 述第一輸入信號端子和所述第二輸入信號端子接收所述脈沖信號，以用于 接通或關(guān)斷所述功率晶體管。
18. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的控制設(shè)備，其中所述同步整流電路包括最 大接通時間電路，以限制所述功率晶體管的最大接通時間。
19. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制設(shè)備，其中所述開關(guān)信號電路包括最小接通時間電路，以確保所述驅(qū)動信號的最小接通時間。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制設(shè)備，其中所述開關(guān)信號電路進一步 包括編程端子，其用于產(chǎn)生編程信號； 其中所述編程信號耦合到線性預測電路，且其中所述編程信號結(jié)合所 述開關(guān)信號而產(chǎn)生所述脈沖信號以關(guān)斷所述功率晶體管。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制設(shè)備，其中所述開關(guān)信號電路進一步 包括第二編程端子，其耦合到所述最小接通時間電路，以用于對所述驅(qū)動 信號的最小接通時間進行編程。
22. —種用于控制功率轉(zhuǎn)換器的同步整流的方法，其特征在于包括 根據(jù)開關(guān)信號的前沿和后沿而產(chǎn)生脈沖信號；將所述脈沖信號從功率變壓器的初級經(jīng)由隔離壁壘傳送到所述功率變 壓器的次級；根據(jù)所述脈沖信號而設(shè)定或復位鎖存器；以及根據(jù)所迷鎖存器的狀態(tài)來接通或關(guān)斷功率晶體管；其中所述開關(guān)信號用于經(jīng)由切換所述功率變壓器來調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換 器；且所述功率晶體管配備在所述功率變壓器的所述次級中，以用于整流 操作。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其進一步包括以下步驟根據(jù)所述 開關(guān)信號的脈沖寬度而關(guān)斷所述功率晶體管，其中產(chǎn)生所述脈沖信號以關(guān) 斷所述功率晶體管。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述脈沖信號的脈沖寬度比所 述開關(guān)信號的脈沖寬度短。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述功率晶體管的最大接通時 間受最大接通時間電路限制。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中由線性預測電路產(chǎn)生所述脈沖 信號以關(guān)斷所述功率晶體管。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述線性預測電路包括用于產(chǎn) 生編程信號的編程端子；且所述編程信號結(jié)合所述開關(guān)信號的脈沖寬度以 產(chǎn)生所述脈沖信號。
28. —種用于控制功率轉(zhuǎn)換器的軟開關(guān)的方法，其特征在于包括 根據(jù)開關(guān)信號的前沿和后沿而產(chǎn)生驅(qū)動信號； 在所述驅(qū)動信號之間產(chǎn)生傳遞延遲；以及產(chǎn)生所述驅(qū)動信號的最小接通時間，以用于實現(xiàn)所述功率轉(zhuǎn)換器的軟 開關(guān)； 其中所述開關(guān)信號用于調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器；且所述驅(qū)動信號用于切 換所述功率變壓器。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中由最小接通時間電路產(chǎn)生所述 驅(qū)動信號的所述最小接通時間。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述最小接通時間電路包括用 于對所述驅(qū)動信號的所述最小接通時間進行編程的編程端子。
全文摘要
本發(fā)明為功率轉(zhuǎn)換器提供一種用于軟開關(guān)和同步整流的控制電路。根據(jù)開關(guān)信號的前沿和后沿，開關(guān)信號電路用于產(chǎn)生驅(qū)動信號和脈沖信號。開關(guān)信號用于調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器。驅(qū)動信號用于切換功率變壓器。在驅(qū)動信號之間設(shè)置傳遞延遲以實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換器的軟開關(guān)。隔離裝置用于將脈沖信號從功率變壓器的初級傳送到功率變壓器的次級。集成同步整流器的控制器耦合到功率變壓器的次級，用于整流操作?？刂破鹘邮彰}沖信號來用于接通/關(guān)斷功率晶體管。脈沖信號將設(shè)定或復位控制器的鎖存電路，以用于控制功率晶體管。
文檔編號H02M3/335GK101188384SQ200710196288
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月3日
發(fā)明者楊大勇, 王周升, 竺培圣 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司