相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考

本申請(qǐng)要求了2015年8月25日提出的美國(guó)專利申請(qǐng)no.14/835,487的權(quán)益，通過(guò)引用的方式將其全部并入本文。

本申請(qǐng)涉及開(kāi)關(guān)功率變換器，尤其涉及使用同步整流的開(kāi)關(guān)功率變換器。

背景技術(shù)：

移動(dòng)電子設(shè)備諸如智能手機(jī)和平板電腦的爆炸性增長(zhǎng)，產(chǎn)生了對(duì)緊湊高效開(kāi)關(guān)功率變換器的技術(shù)的增加需要，使得用戶可以給這些設(shè)備充電。反激式開(kāi)關(guān)功率變換器通常提供有移動(dòng)設(shè)備，因?yàn)槠渥儔浩魈峁┝伺cac家用電流的安全隔離。使用整流二極管的常規(guī)反激式變換器，在其變壓器的次級(jí)(負(fù)載)側(cè)，由于整流二極管的相對(duì)較高的正向電壓降，具有重大的功率損耗。因此，開(kāi)發(fā)了用主動(dòng)控制開(kāi)關(guān)諸如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(fet)器件(例如，金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)器件)代替整流二極管的同步整流技術(shù)，以利用其較低的功率損耗來(lái)提高操作效率。

常規(guī)的帶同步整流的反激式變換器通常包括基于同步整流器開(kāi)關(guān)端子上的電壓控制同步整流器開(kāi)關(guān)(s2)的同步整流器控制器。當(dāng)這個(gè)電壓下降到低于導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓時(shí)，該控制器就會(huì)接通同步整流器開(kāi)關(guān)s2，以使功率被傳送到負(fù)載。在這種功率傳送期間，同步整流器開(kāi)關(guān)s2上的電壓逐漸上升超過(guò)了導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓，直到它越過(guò)關(guān)斷時(shí)間閾值電壓。這種關(guān)斷時(shí)間閾值電壓對(duì)應(yīng)于當(dāng)次級(jí)繞組的電流斜降到零時(shí)在變壓器復(fù)位時(shí)間同步整流器開(kāi)關(guān)的電壓。

同步整流器開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)的計(jì)時(shí)是減少損耗的關(guān)鍵。但關(guān)于導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間閾值電壓的控制是有問(wèn)題的，因?yàn)橛捎诩纳?yīng)，同步整流器開(kāi)關(guān)s2的電壓在接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間將產(chǎn)生諧振振蕩。當(dāng)同步整流器開(kāi)關(guān)s2接通時(shí)，即使次級(jí)繞組電流仍是相對(duì)穩(wěn)健的(在變壓器復(fù)位時(shí)間之前它是好的)，這種諧振振鈴也可導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電壓超過(guò)關(guān)斷時(shí)間閾值電壓，使得控制器將不希望地?cái)嚅_(kāi)同步整流器開(kāi)關(guān)。為了防止同步整流器開(kāi)關(guān)s2的這種不希望的過(guò)早的循環(huán)關(guān)斷，常規(guī)處理是，控制器在同步整流器開(kāi)關(guān)s2的循環(huán)導(dǎo)通之后對(duì)監(jiān)測(cè)的關(guān)斷時(shí)間閾值電壓應(yīng)用最小導(dǎo)通時(shí)間周期。在這種最小導(dǎo)通時(shí)間周期期間，控制器不會(huì)響應(yīng)于超過(guò)關(guān)斷時(shí)間閾值電壓的同步整流器開(kāi)關(guān)s2的電壓。

類似的最小導(dǎo)通時(shí)間周期會(huì)跟隨同步整流器開(kāi)關(guān)s2的循環(huán)關(guān)斷，以防止控制器響應(yīng)開(kāi)關(guān)電壓的諧振振蕩，所述開(kāi)關(guān)電壓的諧振振蕩促使開(kāi)關(guān)電壓下降到導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓以下。但與在同步整流器開(kāi)關(guān)s2導(dǎo)通時(shí)間出現(xiàn)的諧振振蕩相比，斷開(kāi)時(shí)間的諧振振蕩明顯更穩(wěn)健且更持久。開(kāi)關(guān)電壓的這種穩(wěn)健的關(guān)斷時(shí)間振蕩使最小導(dǎo)通時(shí)間周期的適當(dāng)持續(xù)時(shí)間的設(shè)置變得復(fù)雜，其可通過(guò)考慮圖1所示的初級(jí)側(cè)功率開(kāi)關(guān)s1的功率周期110和功率周期120的波形來(lái)更好地理解。在這個(gè)例子中，同步整流器開(kāi)關(guān)s2上的電壓是mosfet的漏極-源極(vd-s)電壓。響應(yīng)于功率開(kāi)關(guān)s1的循環(huán)關(guān)斷，同步整流器開(kāi)關(guān)s2的漏極-源極電壓下降到導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓以下。因此，接通同步整流器開(kāi)關(guān)s2，同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器(s2最小t導(dǎo)通(ton)計(jì)時(shí)器)以計(jì)時(shí)最小導(dǎo)通時(shí)間周期。由此產(chǎn)生的漏極-源極電壓的諧振振蕩相對(duì)較小且迅速衰減，使得最小導(dǎo)通時(shí)間周期的持續(xù)時(shí)間可相對(duì)較短。

響應(yīng)于同步整流器開(kāi)關(guān)s2的循環(huán)導(dǎo)通，次級(jí)繞組電流脈沖導(dǎo)通并開(kāi)始斜降，直到在變壓器重置時(shí)間(t1復(fù)位)時(shí)達(dá)到零。同時(shí)，開(kāi)關(guān)s2的漏極-源極電壓上升超過(guò)關(guān)斷時(shí)間閾值電壓(s2關(guān)斷閾值)，使得s2開(kāi)關(guān)斷開(kāi)并且計(jì)時(shí)器(s2最小t關(guān)斷(toff)計(jì)時(shí)器)開(kāi)始計(jì)時(shí)最小關(guān)斷時(shí)間周期。與同步整流器開(kāi)關(guān)s2的導(dǎo)通時(shí)間出現(xiàn)的衰減相比，同步整流器開(kāi)關(guān)s2關(guān)斷時(shí)間之后得到的漏極-源極電壓的諧振振蕩衰減更明顯且更慢。對(duì)于功率周期110，最小關(guān)斷時(shí)間周期具有適當(dāng)?shù)某掷m(xù)時(shí)間，使得在最小關(guān)斷時(shí)間周期結(jié)束之后，漏極-源極電壓的諧振振蕩不會(huì)越過(guò)導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓。

但是，對(duì)于功率開(kāi)關(guān)s1的后續(xù)功率周期120，同步整流器開(kāi)關(guān)s2關(guān)斷時(shí)間之后的諧振振蕩更為明顯。由于這種更為明顯的諧振，在功率周期120中的最小關(guān)斷時(shí)間周期結(jié)束之后的時(shí)間122處，漏極-源極電壓會(huì)越過(guò)導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓。結(jié)果，盡管沒(méi)有功率脈沖傳送，控制器仍循環(huán)導(dǎo)通同步整流器開(kāi)關(guān)s2。其結(jié)果是，次級(jí)繞組電流在時(shí)間122之后的最小導(dǎo)通時(shí)間周期期間具有少量的負(fù)值。當(dāng)這種不希望的最小導(dǎo)通時(shí)間周期結(jié)束時(shí)，漏極-源極電壓會(huì)超過(guò)關(guān)斷時(shí)間閾值電壓，使得同步整流器開(kāi)關(guān)s2在另一個(gè)最小關(guān)斷時(shí)間周期循環(huán)關(guān)斷。但是，漏極-源極電壓的隨后的諧振振蕩會(huì)再次導(dǎo)致漏極-源極電壓越過(guò)導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓，如此同步整流器開(kāi)關(guān)s2在時(shí)間124會(huì)再次循環(huán)導(dǎo)通。在次級(jí)繞組上誘發(fā)另一個(gè)負(fù)電流，直到在隨后的最小導(dǎo)通時(shí)間周期結(jié)束，于是漏極-源極電壓再次超過(guò)關(guān)斷時(shí)間閾值電壓，如此同步整流器開(kāi)關(guān)s2被打開(kāi)。

變壓器的復(fù)位時(shí)間之后產(chǎn)生的同步整流器開(kāi)關(guān)s2的循環(huán)導(dǎo)通和關(guān)斷出于某些原因是不希望的。例如，在次級(jí)繞組上激發(fā)的負(fù)電流會(huì)浪費(fèi)能量。更重要的是，當(dāng)循環(huán)導(dǎo)通功率開(kāi)關(guān)時(shí)，可以循環(huán)導(dǎo)通同步整流器開(kāi)關(guān)s2，這是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。因此設(shè)置最小關(guān)斷時(shí)間周期的現(xiàn)有技術(shù)是有問(wèn)題的，因?yàn)樗荒茉O(shè)置得過(guò)短，否則會(huì)出現(xiàn)同步整流器開(kāi)關(guān)s2的這種不希望的循環(huán)，也不能設(shè)置得太長(zhǎng)，因?yàn)樽钚￡P(guān)斷時(shí)間周期將會(huì)干擾下一個(gè)功率開(kāi)關(guān)s1循環(huán)。

因此，本領(lǐng)域中需要有改善開(kāi)關(guān)功率變換器的同步整流器控制技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決關(guān)于改善同步整流技術(shù)的需要，開(kāi)關(guān)功率變換器提供有配置為監(jiān)測(cè)同步整流器開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間周期的持續(xù)時(shí)間的同步整流器控制器。如果持續(xù)時(shí)間太短，則同步整流器控制器會(huì)增加用于同步整流器開(kāi)關(guān)的最小關(guān)斷時(shí)間周期的持續(xù)時(shí)間來(lái)解決由此產(chǎn)生的故障檢測(cè)。以這種方式，防止同步整流器開(kāi)關(guān)上的電壓的諧振振蕩造成同步整流器控制器在功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間之間重復(fù)地循環(huán)導(dǎo)通或關(guān)斷同步整流其開(kāi)關(guān)。

特別是，希望在變壓器復(fù)位時(shí)間之后和在功率開(kāi)關(guān)的隨后循環(huán)導(dǎo)通之前，同步整流器控制器保持同步整流器開(kāi)關(guān)關(guān)斷。但是，由于在同步整流器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)之后該同步整流器開(kāi)關(guān)上的電壓的諧振振蕩，常規(guī)同步整流器控制器將不希望在功率開(kāi)關(guān)循環(huán)導(dǎo)通之前循環(huán)導(dǎo)通諧振開(kāi)關(guān)。在同步整流器開(kāi)關(guān)的最小導(dǎo)通時(shí)間周期結(jié)束之后，同步整流器開(kāi)關(guān)上的電壓將會(huì)迅速穿過(guò)關(guān)斷時(shí)間閾值電壓以觸發(fā)同步整流器開(kāi)關(guān)的循環(huán)關(guān)斷。同步整流器開(kāi)關(guān)的這種循環(huán)關(guān)斷然后觸發(fā)同步整流器開(kāi)關(guān)上的電壓的另一個(gè)諧振振蕩，其反過(guò)來(lái)增加了同步整流器開(kāi)關(guān)的另一個(gè)不希望的循環(huán)導(dǎo)通的危險(xiǎn)。以這種方式，同步整流器開(kāi)關(guān)可繼續(xù)循環(huán)導(dǎo)通和關(guān)斷，使得傳送到負(fù)載正常功率輸送中斷。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們所知道的是，通過(guò)在最小關(guān)斷時(shí)間周期的持續(xù)時(shí)間期間監(jiān)測(cè)同步整流器開(kāi)關(guān)的電壓來(lái)調(diào)整最小關(guān)斷時(shí)間周期。但是，這種常規(guī)技術(shù)是不希望的，因?yàn)樽钚￡P(guān)斷時(shí)間周期可被延長(zhǎng)以致錯(cuò)過(guò)了功率開(kāi)關(guān)的循環(huán)。與此相反，公開(kāi)的最小導(dǎo)通時(shí)間周期的監(jiān)測(cè)有利地防止了在變壓器復(fù)位時(shí)間之后和在功率開(kāi)關(guān)的循環(huán)關(guān)斷之前，同步整流器開(kāi)關(guān)的不希望地重復(fù)的循環(huán)導(dǎo)通。這些有利的特征可通過(guò)考慮下面的詳細(xì)描述來(lái)更好地理解。

附圖說(shuō)明

圖1示例了具有同步整流器控制的常規(guī)反激式變換器的波形。

圖2是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的配置為自適應(yīng)同步整流器控制的反激式變換器的圖。

圖3示例了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的具有自適應(yīng)同步整流器控制的反激式變換器的波形。

圖4是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的示例操作方法的流程圖。

通過(guò)參考下面的詳細(xì)描述，將最好地理解本發(fā)明的實(shí)施例和其優(yōu)勢(shì)。應(yīng)該意識(shí)到，相同的參考數(shù)字用來(lái)確定在一幅或多幅圖中示例的相同元件。

具體實(shí)施方式

提供了允許同步整流的最小關(guān)斷時(shí)間計(jì)時(shí)器的逐周期自適應(yīng)設(shè)置的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。

圖2示出了配置為自適應(yīng)同步整流器控制的示例性反激式變換器200。在不同的實(shí)施例中，反激式變換器200包括初級(jí)側(cè)諸如功率級(jí)210和次級(jí)側(cè)諸如次級(jí)輸出級(jí)220。功率級(jí)210可以包括功率開(kāi)關(guān)s1、配置為控制功率開(kāi)關(guān)s1的導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)的初級(jí)控制器u1、和變壓器t1的初級(jí)繞組np。控制器u1可通過(guò)控制功率開(kāi)關(guān)s1的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)來(lái)保持反激式變換器200的輸出調(diào)節(jié)。次級(jí)輸出級(jí)220可以包括同步整流器開(kāi)關(guān)s2、配置為控制同步整流器開(kāi)關(guān)s2的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)的自適應(yīng)同步整流器控制器u2、變壓器t1的次級(jí)繞組ns和輸出電容c1。功率開(kāi)關(guān)s1和同步整流器開(kāi)關(guān)s2都可以是場(chǎng)效應(yīng)晶體管(fet)器件(例如，金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)器件)、雙極結(jié)型晶體管(bjt)器件，或其他適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)。

在一些實(shí)施例中，自適應(yīng)同步整流器控制器u2包括電壓傳感器222、最小導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)器224和控制邏輯電路226。電壓傳感器222可被配置為通過(guò)感測(cè)自適應(yīng)同步整流器控制器u2的一個(gè)或多個(gè)端子來(lái)監(jiān)控同步整流器開(kāi)關(guān)s2上的電壓。計(jì)時(shí)器224可包括模擬或數(shù)字電路。控制電路226可包括邏輯門(mén)或微控制器?？刂齐娐?26可被配置為響應(yīng)于電壓傳感器222感測(cè)到的電壓越過(guò)導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓，在至少最小導(dǎo)通時(shí)間周期接通同步整流器開(kāi)關(guān)s2。同樣，控制電路226可被配置為響應(yīng)于感測(cè)到電壓越過(guò)關(guān)斷時(shí)間閾值電壓的電壓，在至少最小關(guān)斷時(shí)間周期斷開(kāi)同步整流器開(kāi)關(guān)s2。通過(guò)比較每個(gè)導(dǎo)通時(shí)間周期的持續(xù)時(shí)間與由計(jì)時(shí)器224計(jì)時(shí)的最小導(dǎo)通計(jì)時(shí)器周期的持續(xù)時(shí)間，控制電路226可確定何時(shí)給定導(dǎo)通時(shí)間周期的持續(xù)時(shí)間太短而無(wú)法觸發(fā)故障狀態(tài)的檢測(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，這種“太短”的持續(xù)時(shí)間可等于最小導(dǎo)通時(shí)間周期的持續(xù)時(shí)間。在其他實(shí)施例中，導(dǎo)通計(jì)時(shí)器周期的持續(xù)時(shí)間必須小于或等于最小導(dǎo)通時(shí)間周期和保護(hù)頻帶周期之和。

響應(yīng)于故障狀態(tài)的檢測(cè)，控制電路226可自適應(yīng)地增加最小關(guān)斷時(shí)間周期。該最小關(guān)斷時(shí)間周期的增加可被限制為不超過(guò)允許的最大關(guān)斷時(shí)間周期，使得同步整流器控制器u2可以響應(yīng)于被循環(huán)關(guān)斷的功率開(kāi)關(guān)s1而準(zhǔn)備好接通同步整流器開(kāi)關(guān)s2。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，電壓傳感器222、計(jì)時(shí)器224和控制器電路226可使用硬件、軟件和/或固件部件的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在不同的實(shí)施例中，當(dāng)功率開(kāi)關(guān)s1置于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，輸入電壓v_in使初級(jí)電流進(jìn)入變壓器t的初級(jí)繞組np?；谳斎腚妷簐_in和變壓器t1的磁化電感，初級(jí)電流從零安培(安培)斜升到峰值電流值，于是控制器u1斷開(kāi)功率開(kāi)關(guān)s1以完成功率循環(huán)。

在不同的實(shí)施例中，為了將存儲(chǔ)在變壓器t1中的能量傳送到次級(jí)輸出級(jí)220，當(dāng)功率開(kāi)關(guān)s1置于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，同步整流器開(kāi)關(guān)s2置于導(dǎo)通狀態(tài)，并且當(dāng)儲(chǔ)存在變壓器t1的能量耗盡時(shí)諸如在變壓器復(fù)位時(shí)間，同步整流器開(kāi)關(guān)s2置于關(guān)斷狀態(tài)。因此，當(dāng)控制器u1斷開(kāi)功率開(kāi)關(guān)s1時(shí)，同步整流器控制器u2就會(huì)接通同步整流器開(kāi)關(guān)s2，使得變壓器t1中的儲(chǔ)存能量連同變壓器t1的次級(jí)繞組ns中的次級(jí)電流的脈沖作為由輸出電容c1濾波的負(fù)載上的輸出電壓v_out被傳送。例如，自適應(yīng)同步整流器控制器u2可響應(yīng)于越過(guò)導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓(例如，約-400mv)的同步整流器開(kāi)關(guān)s2上的電壓，來(lái)接通同步整流器開(kāi)關(guān)s2。當(dāng)變壓器t1的能量傳送耗盡時(shí)，次級(jí)電流將斜降到零安培。當(dāng)次級(jí)電流達(dá)到零安培時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)變壓器復(fù)位點(diǎn)(t1復(fù)位)，在該點(diǎn)處同步整流器控制器u2斷開(kāi)同步整流器開(kāi)關(guān)s2。例如，自適應(yīng)同步整流器控制器u2可響應(yīng)于同步整流器開(kāi)關(guān)s2上的電壓達(dá)到關(guān)斷時(shí)間閾值電壓(例如，0v)，來(lái)斷開(kāi)同步整流器開(kāi)關(guān)s2。

為了提高操作效率，同步整流器控制器u2可控制同步整流器開(kāi)關(guān)s2以提供類似于二極管器件的功能操作，盡管雙向電流流動(dòng)可通過(guò)同步整流器開(kāi)關(guān)s2產(chǎn)生。在變壓器復(fù)位時(shí)間之后和在功率開(kāi)關(guān)s1的隨后循環(huán)導(dǎo)通之前，同步整流器控制器u2應(yīng)保持同步整流器開(kāi)關(guān)s2關(guān)斷。但如前所述，在使同步整流器開(kāi)關(guān)s2循環(huán)關(guān)斷并持續(xù)經(jīng)過(guò)最小關(guān)斷時(shí)間周期之后，同步整流器開(kāi)關(guān)s2上的電壓的諧振振蕩可導(dǎo)致該電壓越過(guò)導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓，從而使同步整流器開(kāi)關(guān)接通。由于同步整流器開(kāi)關(guān)的這種錯(cuò)誤的循環(huán)導(dǎo)通是在功率開(kāi)關(guān)s1的循環(huán)導(dǎo)通之前進(jìn)行的，所以在最小導(dǎo)通計(jì)時(shí)器周期終結(jié)之后，關(guān)斷時(shí)間閾值電壓將立即被違背。同步整流器控制器u2監(jiān)測(cè)接通時(shí)間周期的持續(xù)時(shí)間，以檢測(cè)它是否等于最小導(dǎo)通時(shí)間周期(或它是否處于最小導(dǎo)通時(shí)間周期終結(jié)的保護(hù)頻帶周期內(nèi))以觸發(fā)故障狀態(tài)。

在不同的實(shí)施例中，自適應(yīng)同步整流器控制器u2被配置為響應(yīng)于故障狀態(tài)的檢測(cè)，來(lái)增加同步整流器開(kāi)關(guān)s2的最小關(guān)斷開(kāi)時(shí)間周期以防止故障狀態(tài)持續(xù)存在。考慮如圖3所示的波形，可更好地理解對(duì)故障狀態(tài)的進(jìn)一步發(fā)生的有利預(yù)防。在功率周期310中在功率開(kāi)關(guān)s1的導(dǎo)通時(shí)間周期之后，控制器u1將功率開(kāi)關(guān)s1置于off狀態(tài)，導(dǎo)致同步整流器開(kāi)關(guān)s2上的電壓的漏極-源極電壓波形(vd-s)越過(guò)導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓(s2on閾值)。這種閾值越過(guò)導(dǎo)致同步整流器控制器u2將同步整流器開(kāi)關(guān)s2置于導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，啟動(dòng)最小導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)器(s2最小t導(dǎo)通計(jì)時(shí)器)。一旦將所有的能量傳送到次級(jí)輸出級(jí)220且次級(jí)電流達(dá)到零安培，則在最小導(dǎo)通時(shí)間周期之后，vd-s波形共振上升，以越過(guò)關(guān)斷時(shí)間閾值電壓(s2off閾值)。在下一個(gè)功率周期320開(kāi)始之前，vd-s波形不會(huì)觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓，從而代表適當(dāng)?shù)耐秸髌骺刂啤?/p>

在功率開(kāi)關(guān)s1的功率周期320期間，控制器u1循環(huán)關(guān)斷功率開(kāi)關(guān)s1，這會(huì)導(dǎo)致vd-s波形越過(guò)導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓。這種閾值越過(guò)反過(guò)來(lái)導(dǎo)致同步整流器控制器u2使同步整流器開(kāi)關(guān)s2循環(huán)導(dǎo)通。同時(shí)，啟動(dòng)最下導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)器。一旦所有的能量被傳送到次級(jí)輸出級(jí)220且次級(jí)電流達(dá)到零安培，則vd-s波形上升，以超過(guò)關(guān)斷時(shí)間閾值電壓，從而使同步整流器開(kāi)關(guān)s2循環(huán)關(guān)斷。

在最小關(guān)斷時(shí)間周期之后，vd-s波形的揩振振蕩可導(dǎo)致vd-s波形在時(shí)間322時(shí)越過(guò)導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓，從而導(dǎo)致同步整流器開(kāi)關(guān)s2的過(guò)早循環(huán)導(dǎo)通。這還會(huì)重新啟動(dòng)最小導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)器。由于變壓器t1的所有能量都已被傳送，所以vd-s波形諸如在最小導(dǎo)通時(shí)間期間快速達(dá)到了關(guān)斷時(shí)間閾值電壓。因此，當(dāng)最小導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)器到期時(shí)，同步整流器開(kāi)關(guān)s2可循環(huán)關(guān)斷。同步整流器控制器u2在時(shí)間324響應(yīng)于同步整流器開(kāi)關(guān)s2在最小導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)器到期的同時(shí)斷開(kāi)，來(lái)檢測(cè)故障狀態(tài)。這種故障狀態(tài)是由vd-s波形的振鈴引起的，在最小關(guān)斷時(shí)間計(jì)時(shí)器到期之后和在下一個(gè)功率周期之前，其會(huì)使波形vd-s觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓。為了防止這種故障狀態(tài)的持續(xù)發(fā)生，控制器u2增加了諸如周期330所示的最小關(guān)斷時(shí)間周期。

現(xiàn)在將參考圖4所示的流程圖討論操作的方法。該方法開(kāi)始之后，在動(dòng)作402，當(dāng)在時(shí)間ta處vd-s波形越過(guò)導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓(vturn_on)時(shí)，同步整流器開(kāi)關(guān)s2接通。在這方面，同步整流器控制器u2通過(guò)例如使用電壓傳感器222來(lái)監(jiān)測(cè)vd-s(例如，vd-s波形)。響應(yīng)于vd-s觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間閾值電壓，同步整流器控制器u2還在動(dòng)作402中啟動(dòng)最小導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)器。因此，同步整流器開(kāi)關(guān)必須在至少最小導(dǎo)通時(shí)間周期內(nèi)保持導(dǎo)通，在動(dòng)作404中最小導(dǎo)通時(shí)間周期在時(shí)間tb到期。

動(dòng)作406發(fā)生在時(shí)間tb結(jié)束之后的時(shí)間tc。在動(dòng)作406中，通過(guò)斷開(kāi)同步整流器開(kāi)關(guān)，同步整流器控制器對(duì)vd-s波形越過(guò)關(guān)斷時(shí)間閾值電壓(vturn_off)作出反應(yīng)。因此，時(shí)間tc意味著時(shí)間ta之后的導(dǎo)通時(shí)間周期的結(jié)束。因此，在動(dòng)作408中控制電路226(圖2)可通過(guò)確定tc和tb之間的差是否小于或等于閾值時(shí)間持續(xù)時(shí)間td來(lái)測(cè)試該導(dǎo)通時(shí)間周期的持續(xù)時(shí)間。換句話說(shuō)，動(dòng)作408是詢問(wèn)同步整流器開(kāi)關(guān)在時(shí)間ta之后的導(dǎo)通時(shí)間周期是否異常地短。在斷開(kāi)時(shí)間之后由于同步整流器開(kāi)關(guān)的漏極-源極電壓的諧振振蕩，在圖3的時(shí)間322和324之間示出了這種異常地短的導(dǎo)通時(shí)間周期。

如果動(dòng)作408中確定為正，則在動(dòng)作410中控制電路226(圖2)增加最小關(guān)斷時(shí)間周期的持續(xù)時(shí)間，并使關(guān)斷時(shí)間計(jì)時(shí)器具有該經(jīng)修改的最小關(guān)斷時(shí)間周期。相反，在功率開(kāi)關(guān)的循環(huán)關(guān)斷之后的導(dǎo)通時(shí)間周期具有兩個(gè)功率周期310和320的如圖3所示的正常(不是異常短的)持續(xù)時(shí)間。在這種情況下，動(dòng)作408中確定將是負(fù)的，使得在動(dòng)作412中使用最小關(guān)斷時(shí)間周期的不變值啟用關(guān)斷時(shí)間計(jì)時(shí)器。

在一些實(shí)施例中，在最小導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)器到期之前或在最小導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)器到期的同時(shí)，同步整流器控制器u2響應(yīng)于vd-s到達(dá)、超過(guò)和/或觸發(fā)關(guān)斷時(shí)間閾值電壓來(lái)檢測(cè)故障狀態(tài)。例如，在最小導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)器到期之前或在最小導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)器到期的同時(shí)，同步整流器控制器u2可響應(yīng)于vd-s到達(dá)s2off電壓閾值來(lái)檢測(cè)故障狀態(tài)。在其他實(shí)施例中，在等于最小導(dǎo)通時(shí)間周期和保護(hù)頻帶周期(tc)之和的周期到期之前，同步整流器控制器u2可響應(yīng)于vd-s超過(guò)和觸發(fā)關(guān)斷時(shí)間閾值電壓，來(lái)檢測(cè)故障狀態(tài)。這可表示如下：

如果：ton≤ton_min+tc

則：增加toff_min。

保護(hù)頻帶周期的持續(xù)時(shí)間是一個(gè)設(shè)計(jì)選擇。在一些實(shí)施例中，保護(hù)頻帶周期可具有小于或等于最小導(dǎo)通時(shí)間周期的10％的持續(xù)時(shí)間。

由于本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解并且根據(jù)手邊的特定應(yīng)用，可以在不偏離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下，對(duì)本公開(kāi)的設(shè)備的材料、裝置、配置及使用方法進(jìn)行許多修改、替換和改變。鑒于此，本公開(kāi)的范圍不應(yīng)限于本文所示例和描述的特定實(shí)施例，因?yàn)樗鼈儍H僅是作為其一些例子使用，相反地，應(yīng)與隨附的權(quán)利要求和它們的功能等價(jià)物完全相稱。