具有同步控制功能的电源转换器及其控制方法技术

本发明专利技术提出一种具有同步控制功能的电源转换器，其包含：变压器、功率开关、开关控制单元、讯号耦合电路、同步整流开关和二次侧控制电路。开关控制单元根据反馈讯号产生操作讯号，并产生一与操作讯号相关的第一同步讯号。讯号耦合电路根据第一同步讯号，耦合产生第二同步讯号。同步整流开关根据同步整流开关讯号而导通或关闭，以进行同步整流。二次侧控制电路根据二次侧位准侦测讯号及第二同步讯号，产生同步整流开关讯号以控制同步整流开关。由此，当功率开关导通，同步整流开关为关闭。另外，本发明专利技术还提出一种具有同步控制功能的电源转换器的控制方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电源转换器，特别是指一种具有同步控制功能的电源转换器，及其控制方法。
技术介绍
在现有技术的隔离式交直流转换器中，二次侧通常需要使用二极管来整流。为了避免二极管上的跨压造成功率损失，因此产生以同步整流开关来取代二极管的做法。然而当位于一次侧的功率开关导通/关闭时，就必须确保位于二次侧的同步整流开关是同步地处于被关闭/导通的状态。本专利技术即是针对上述课题而提出一种电源转换器，使得该电源转换器具有同步控制的功能，并提出一种控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种电源转换器，使得该电源转换器具有同步控制的功能，并提出一种控制方法。为达上述目的，就其中一观点言，本专利技术提供了一种具有同步控制功能的电源转换器，用以将一输入电压转换为一输出电压于该具有同步控制功能的电源转换器的一输出端，该具有同步控制功能的电源转换器包含：一第一变压器；一功率开关，与该第一变压器的一次侧绕组耦接，用以根据一操作讯号而导通或关闭，以控制该第一变压器的一次侧绕组，进而将与该第一变压器的一次侧绕组耦接的该输入电压转换为与该第一变压器的二次侧绕组耦接的该输出电压；一开关控制单元，与该功率开关耦接，用以根据一与该输出电压相关的反馈讯号而产生该操作讯号，并产生一与该操作讯号相关的第一同步讯号；一讯号耦合电路，与该开关控制单元耦接，用以根据该第一同步讯号，耦合产生一实质对应于该第一同步讯号的第二同步讯号；一同步整流开关，耦接于该第一变压器的二次侧绕组与该输出端之间，用以根据一同步整流开关讯号而导通或关闭，以进行同步整流；以及一二次侧控制电路，与该第一变压器的二次侧绕组及该同步整流开关耦接，该二次侧控制电路根据一二次侧位准侦测讯号及该第二同步讯号，产生该同步整流开关讯号以控制该同步整流开关；其中，该同步整流开关讯号根据该第一同步讯号的第一方向的位准变换，决定该同步整流开关的关闭时点；又，该操作讯号根据该第一同步讯号的第二方向的位准变换，决定该功率开关的导通时点，由此，当该功率开关导通时，该同步整流开关为关闭，其中该第一方向与该第二方向互为反向；其中，根据该第一同步讯号的脉宽，而使得该同步整流开关的关闭时点及该功率开关的导通时点彼此之间具有一双止时间(Dead time)。在一种较佳的实施型态中，该第一同步讯号和第二同步讯号为脉波讯号，且脉波长度宜为200nsec(奈秒)或以下。在一种较佳的实施型态中，该讯号耦合电路包括一第二变压器，耦接于该开关控制单元与该二次侧控制电路之间。在一种较佳的实施型态中，该讯号耦合电路包括：一第一电阻，其具有一第一端耦接于该开关控制单元，一第二端耦接于该第一变压器一次侧的地；一第二电阻，其具有一第三端耦接于该二次侧控制电路，一第四端耦接于该第一变压器二次侧的地；以及一第一电容及一第二电容，该第一电容耦接于该第一电阻的第一端和该第二电阻的第三端之间，且该第二电容耦接于该第一电阻的第二端和该第二电阻的第四端之间。其中，该第一电容及/或第二电容可为一般电容或为较高规格的Y电容。在一种较佳的实施型态中，该开关控制单元包括：一PWM讯号产生电路，用以根据该反馈讯号，产生一初始PWM讯号；一脉波产生电路，与该PWM讯号产生电路耦接，用以根据该初始PWM讯号，产生该脉波讯号，该脉波讯号用以产生该第一同步讯号；以及一延迟导通电路，与该PWM讯号产生电路和该脉波产生电路耦接，用以根据该初始PWM讯号及该脉波讯号，产生该操作讯号；其中，根据该脉波讯号，使该操作讯号的导通时点相较于该初始PWM讯号的导通时点延迟一段时间，该延迟时间对应于该脉波讯号的脉宽。在一种较佳的实施型态中，该开关控制单元还包括：一电流-电压转换电路，耦接于该反馈讯号和该PWM讯号产生电路之间，用以接收该反馈讯号后，对该反馈讯号进行电流-电压转换，再将电流-电压转换后的反馈讯号输出给该PWM讯号产生电路。在一种较佳的实施型态中，该二次侧控制电路包括：一开关讯号产生电路，用以根据该二次侧位准侦测讯号和该第二同步讯号，产生该同步整流开关讯号；其中，该二次侧位准侦测讯号决定该同步整流开关的导通时点，该第二同步讯号决定该同步整流开关的关闭时点。在一种较佳的实施型态中，该二次侧控制电路还包含一输入电压确认电路，用以确认该输入电压是否落在一默认范围内，若否，则禁止该开关讯号产生电路。在一种较佳的实施型态中，该二次侧控制电路还包含一最大导通时间控制电路，用以判断该同步整流开关讯号的导通时间是否到达一上限，如是，则关闭该同步整流开关讯号而盖过(override)该第二同步讯号的决定。在一种较佳的实施型态中，该二次侧控制电路还包含一伏秒平衡电路，该伏秒平衡电路根据该输入电压、该操作讯号的导通时间、该输出电压的目标值、及该同步整流开关讯号，产生一伏秒讯号；且该开关讯号产生电路根据该伏秒讯号而控制该同步整流开关，以使得该输入电压和该操作讯号的导通时间的乘积相等于该输出电压和该同步整流开关讯号的导通时间的乘积(达成伏秒平衡)，于达成伏秒平衡时，则关闭该同步整流开关讯号而盖过(override)该第二同步讯号的决定。在一种较佳的实施型态中，该第二同步讯号设定了一个旗标，此旗标使能了该开关讯号产生电路，且当该开关讯号产生电路输出的该同步整流开关讯号导通该同步整流开关后，经过一段延迟之后，重置该旗标。在一种较佳的实施型态中，该同步整流开关包括并联的一开关与一二极管，该二极管的阳极耦接于该输出端，阴极耦接于该第一变压器的二次侧绕组。在一种较佳的实施型态中，该二次侧控制电路经由一电阻与该变压器的二次侧绕组耦接，以取得该二次侧位准侦测讯号。为达上述目的，就另一观点言，本专利技术提供了一种控制电源转换器的方法，该电源转换器包含一第一变压器；一功率开关，与该第一变压器的一次侧绕组耦接，用以根据一操作讯号而导通或关闭，以控制该第一变压器的一次侧绕组，进而将与该第一变压器的一次侧绕组耦接的该输入电压转换为与该第一变压器的二次侧绕组耦接的该输出电压；以及一同步整流开关，耦接于该第一变压器的二次侧绕组与该电源转换器的输出端之间，该控制电源转换器的方法包含：根据与该输出电压相关的一反馈讯号而产生该操作讯号，并产生一与该操作讯号相关的第一同步讯号；根据该第一同步讯号，耦合产生一实质对应于该第一同步讯号的第二同步讯号，传递给该第一变压器的二次侧；根据该二次侧绕组的位准，决定该同步整流开关的导通时点，并根据该第一同步讯号的第一方向的位准变换，决定该同步整流开关的关闭时点；根据该第一同步讯号的第二方向的位准变换，决定该功率开关的导通时点，由此，当该功率开关导通时，该同步整流开关为关闭，其中该第一方向与该第二方向互为反向；以及根据该第一同步讯号的脉宽，而使得该同步整流开关的关闭时点及该功率开关的导通时点彼此之间具有一双止时间(Dead time)。附图说明图1示出本专利技术的具有同步控制功能的电源转换器的方块示意图；图2标出本专利技术的反馈电路14的一实施例；图3A标出本专利技术的讯号耦合电路16的一实施例；图3B标出本专利技术的讯号耦合电路16的另一实施例；图4标出本专利技术的开关控制单元13的一实施例的方块示意图；图5标出本专利技术的开关控制单元13的一具体实施例；图6标出本专利技术的脉波产生电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有同步控制功能的电源转换器，用以将一输入电压转换为一输出电压于该具有同步控制功能的电源转换器的一输出端，其特征在于，该具有同步控制功能的电源转换器包含：一第一变压器；一功率开关，与该第一变压器的一次侧绕组耦接，用以根据一操作讯号而导通或关闭，以控制该第一变压器的一次侧绕组，进而将与该第一变压器的一次侧绕组耦接的该输入电压转换为与该第一变压器的二次侧绕组耦接的该输出电压；一开关控制单元，与该功率开关耦接，用以根据一与该输出电压相关的反馈讯号而产生该操作讯号，并产生一与该操作讯号相关的第一同步讯号；一讯号耦合电路，与该开关控制单元耦接，用以根据该第一同步讯号，耦合产生一实质对应于该第一同步讯号的第二同步讯号；一同步整流开关，耦接于该第一变压器的二次侧绕组与该输出端之间，用以根据一同步整流开关讯号而导通或关闭，以进行同步整流；以及一二次侧控制电路，与该第一变压器的二次侧绕组及该同步整流开关耦接，该二次侧控制电路根据一二次侧位准侦测讯号及该第二同步讯号，产生该同步整流开关讯号以控制该同步整流开关；其中，该同步整流开关讯号根据该第一同步讯号的第一方向的位准变换，决定该同步整流开关的关闭时点；又，该操作讯号根据该第一同步讯号的第二方向的位准变换，决定该功率开关的导通时点，由此，当该功率开关导通时，该同步整流开关为关闭，其中该第一方向与该第二方向互为反向；其中，根据该第一同步讯号的脉宽，而使得该同步整流开关的关闭时点及该功率开关的导通时点彼此之间具有一双止时间。...

【技术特征摘要】
2015.05.21 US 62/164,6971.一种具有同步控制功能的电源转换器，用以将一输入电压转换为一输出电压于该具有同步控制功能的电源转换器的一输出端，其特征在于，该具有同步控制功能的电源转换器包含：一第一变压器；一功率开关，与该第一变压器的一次侧绕组耦接，用以根据一操作讯号而导通或关闭，以控制该第一变压器的一次侧绕组，进而将与该第一变压器的一次侧绕组耦接的该输入电压转换为与该第一变压器的二次侧绕组耦接的该输出电压；一开关控制单元，与该功率开关耦接，用以根据一与该输出电压相关的反馈讯号而产生该操作讯号，并产生一与该操作讯号相关的第一同步讯号；一讯号耦合电路，与该开关控制单元耦接，用以根据该第一同步讯号，耦合产生一实质对应于该第一同步讯号的第二同步讯号；一同步整流开关，耦接于该第一变压器的二次侧绕组与该输出端之间，用以根据一同步整流开关讯号而导通或关闭，以进行同步整流；以及一二次侧控制电路，与该第一变压器的二次侧绕组及该同步整流开关耦接，该二次侧控制电路根据一二次侧位准侦测讯号及该第二同步讯号，产生该同步整流开关讯号以控制该同步整流开关；其中，该同步整流开关讯号根据该第一同步讯号的第一方向的位准变换，决定该同步整流开关的关闭时点；又，该操作讯号根据该第一同步讯号的第二方向的位准变换，决定该功率开关的导通时点，由此，当该功率开关导通时，该同步整流开关为关闭，其中该第一方向与该第二方向互为反向；其中，根据该第一同步讯号的脉宽，而使得该同步整流开关的关闭时点及该功率开关的导通时点彼此之间具有一双止时间。2.如权利要求1所述的具有同步控制功能的电源转换器，其中，该第一同步讯号和第二同步讯号为脉波讯号。3.如权利要求2所述的具有同步控制功能的电源转换器，其中，该第一同步讯号和第二同步讯号的脉波长度为200奈秒或以下。4.如权利要求1所述的具有同步控制功能的电源转换器，其中，该讯号耦合电路包括一第二变压器，耦接于该开关控制单元与该二次侧控制电路之间。5.如权利要求1所述的具有同步控制功能的电源转换器，其中，该讯号耦合电路包括：一第一电阻，其具有一第一端耦接于该开关控制单元，一第二端耦接于该第一变压器一次侧的地；一第二电阻，其具有一第三端耦接于该二次侧控制电路，一第四端耦接于该第一变压器二次侧的地；以及一第一电容及一第二电容，该第一电容耦接于该第一电阻的第一端和该第二电阻的第三端之间，且该第二电容耦接于该第一电阻的第二端和该第二电阻的第四端之间。6.如权利要求1所述的具有同步控制功能的电源转换器，其中，该第一电容及/或第二电容为Y电容。7.如权利要求1所述的具有同步控制功能的电源转换器，其中，该开关控制单元包括：一PWM讯号产生电路，用以根据该反馈讯号，产生一初始PWM讯号；一脉波产生电路，与该PWM讯号产生电路耦接，用以根据该初始PWM讯号，产生该脉波讯号，该脉波讯号用以产生该第一同步讯号；以及一延迟导通电路，与该PWM讯号产生电路和该脉波产生电路耦接，用以根据该初始PWM讯号及该脉波讯号，产生该操作讯号；其中，根据该脉波讯号，使该操作讯号的导通时点相较于该初始PWM讯号的导通时点延迟一段时间，该延迟时间对应于该脉波讯号的脉宽。8.如权利要求7所述的具有同步控制功能的电源转换器，其中，该开关控制单元还包括：一电流-电压转换电路，耦接于该反馈讯号和该PWM讯号产生电路之间，用以接收该反馈讯号后，对该反馈讯号进行电流-电压转换，再将电流-电压转换后的反馈讯号输出给该PWM讯号产生电路。9.如权利要求1所述的具有同步控制功能的电源转换器，其中，该二次侧控制电路包括：一开关讯号产生电路，用以根据该二次侧位准侦测讯号和该第二同步讯号，产生该同步整流开关讯号；其中，该二次侧位准侦测讯号决定该同步整流开关的导通时点，该第二同步讯号决定该同步整流开关的关闭时点。10.如权利要求9所述的具有同步控制功能的电源转换器，其中，该二次侧控制电路还包含一输入电压确认电路，用以确认该输入电压是否落在一默认范围内，若否，则禁止该开关讯号产生电路。11.如权利要求9所述的具有同步控制功能的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗立狄，陈昱凯，陈裕昌，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71