电源转换器及其中的开关控制模块制造技术

一种电源转换器包含：一变压器，具有一一次侧绕组以接收一整流后的电压与一二次侧绕组以产生一直流输出电压；一氮化镓晶体管开关，耦接于一次侧绕组，以控制通过一次侧绕组的电流；一感测电阻，耦接至氮化镓晶体管开关，以感测流过氮化镓晶体管开关的电流而产生一电流感测讯号；以及一开关控制单元，根据电流感测讯号而控制氮化镓晶体管开关；其中，感测电阻以及氮化镓晶体管开关耦接于一节点，节点电位为变压器的一次侧的地。另外，本发明专利技术还提出一种电源转换器中的开关控制模块。

Power converter and switch control module therein

A power converter comprises a transformer having a primary side winding and one or two winding voltage to receive a rectifier to generate a DC output voltage; a GaN transistor switch is coupled to the primary winding and to control through the primary winding current; a sensing resistor is coupled to the Gan transistor switch, current sensing through the Gan transistor switch generates a current measuring signal; and a switch control unit, and the control of Gan transistor switch according to the current sensing signal; the sense resistor and gallium nitride transistor switch is coupled to a node, the node potential is one of the primary side of the transformer. In addition, the invention also provides a switch control module in the power converter.

【技术实现步骤摘要】
电源转换器及其中的开关控制模块
本专利技术涉及一种可降低振荡效应(Ringingeffect)的电源转换器及其中的开关控制模块，其中一氮化镓晶体管开关经由对应一次侧接地的一节点，再耦接至一感测电阻，以降低线路中的寄生电感对快速开关元件的影响。
技术介绍
参照图1，其中显示一现有技术的电源转换器10，包含：一变压器11，具有一一次侧绕组111以接收一整流后的电压Vp与一二次侧绕组112以产生一直流输出电压Vo；一开关M0，耦接于一次侧绕组111，以控制通过一次侧绕组111的电流Ip；以及一开关控制单元12，具有一开关控制接脚Gate、一电流感测接脚CS、以及一接地接脚GND。电流感测接脚CS耦接于开关M0，也经由一电阻R、一节点N1以耦接于一次侧的地Gp，电流感测接脚CS根据电阻R上的跨压，来感测通过一次侧绕组111的电流Ip。开关控制单元12也通过接地接脚GND，经由节点N1而耦接于一次侧的地Gp。当开关M以高频于导通与不导通状态间切换时，电流感测接脚CS耦接至一次侧的地Gp的线路，和接地接脚GND耦接至一次侧的地Gp的线路，都会有明显的寄生电感效应，造成开关M0的控制讯号(即开关控制接脚Gate输出的电压讯号)出现振荡效应(Ringingeffect)，此振荡效应可能造成开关M0失去控制，而电流Ip也会随之失控。在失控状态下，除了不能有效进行电源转换之外，还可能损害电路。本专利技术提出一种电源转换器及其中的开关控制模块，以解决前述的振荡效应所造成的问题。
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及其中的开关控制模块，以解决前述的振荡效应所造成的问题。为达上述目的，就其中一个观点言，本专利技术提供了一种电源转换器，包含：一变压器，具有一一次侧绕组以接收一整流后的电压与一二次侧绕组以产生一直流输出电压；一氮化镓晶体管开关，耦接于一次侧绕组，以控制通过一次侧绕组的电流；一感测电阻，耦接至氮化镓晶体管开关，以感测流过氮化镓晶体管开关的电流而产生一电流感测讯号；以及一开关控制单元，根据电流感测讯号而控制氮化镓晶体管开关；其中，感测电阻以及氮化镓晶体管开关耦接于一节点，节点电位为变压器的一次侧的地。一实施例中，电流感测讯号为一负电压差，且开关控制单元包含一反相器以及一脉冲宽度调变器，反相器用以转换负电压差为正电压差，并将转换结果传送至脉冲宽度调变器，以产生一控制讯号控制氮化镓晶体管开关的导通状态。一实施例中，开关控制单元包含一电流感测接脚与一接地接脚，接地接脚经由节点耦接于变压器的一次侧的地，感测电阻耦接于接地接脚和电流感测接脚之间。一实施例中，该开关控制单元还包含一设定接脚，且该电源转换器还包含一设定电阻，该设定接脚经由该设定电阻耦接于该变压器的一次侧的地。其中，较佳地，该开关控制单元包含：一反相器，用以转换该负电压差为正电压差；一电流源，用以提供一电流流过该设定电阻，而产生一设定电压；一比较或运算电路，用以根据该正电压差和该设定电压进行比较或运算；以及一脉冲宽度调变器，根据该比较或运算电路的输出，产生一控制讯号控制该氮化镓晶体管开关。为达上述目的，根据另一观点，本专利技术又提供了一种电源转换器，用以接收一整流后的电压，而产生一直流输出电压。此电源转换器包含：一变压器，具有一一次侧绕组以接收一整流后的电压与一二次侧绕组以产生一直流输出电压；一氮化镓晶体管开关，耦接于一次侧绕组，以控制通过一次侧绕组的电流；以及一开关控制模块，用以控制氮化镓晶体管开关。开关控制模块包含：一感测电阻，耦接至氮化镓晶体管开关，以感测流过氮化镓晶体管开关的电流而产生一电流感测讯号；以及一切换讯号产生器，根据电流感测讯号而控制氮化镓晶体管开关。感测电阻以及氮化镓晶体管开关耦接于一节点，节点电位为变压器的一次侧的地。一实施例中，电流感测讯号为一负电压差，且切换讯号产生器包含一反相器以及一脉冲宽度调变器，反相器用以转换负电压差为正电压差，并将转换结果传送至脉冲宽度调变器，以产生一控制讯号控制氮化镓晶体管开关。一实施例中，节点为开关控制模块的一接地节点，接地节点耦接于变压器的一次侧的地，开关控制模块又包含一电流感测节点，感测电阻耦接于接地节点和电流感测节点之间。一实施例中，开关控制模块可还包含一电流感测接脚，用以将该电流感测节点与一外部设定电阻耦接，该外部设定电阻用以调整该电流感测讯号。为达上述目的，根据另一观点，本专利技术又提供了一种开关控制模块，用于一种电源转换器，电源转换器以一变压器的一次侧绕组接收一整流后的电压，而在变压器的二次侧绕组产生一直流输出电压。此开关控制模块包含：一氮化镓晶体管开关，用以控制通过变压器的一次侧绕组的电流；一感测电阻，耦接至氮化镓晶体管开关，以感测流过氮化镓晶体管开关的电流而产生一电流感测讯号；以及一切换讯号产生器，根据电流感测讯号而控制氮化镓晶体管开关；其中，感测电阻以及氮化镓晶体管开关耦接于一节点，节点的电位为变压器的一次侧的地。以下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本专利技术的目的、
技术实现思路
、特点及其所达成的功效。附图说明图1显示根据现有技术的电源转换器的示意图；图2显示根据本专利技术一实施例的电源转换器的示意图；图3A、3B显示根据本专利技术两实施例的切换讯号产生器示意图；图4显示根据本专利技术又一实施例的电源转换器以及其中开关控制模块的示意图；图5显示根据本专利技术再一实施例的电源转换器以及其中开关控制模块的示意图；图6显示根据本专利技术再一实施例的电源转换器以及其中开关控制模块的示意图。具体实施方式有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。本专利技术中的图式均属示意，主要意在表示各装置以及各元件之间的功能作用关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。参照图2，其中显示根据本专利技术一实施例的电源转换器20，其包含：一变压器21，具有一一次侧绕组211以接收一整流后的电压Vp与一二次侧绕组212以产生一直流输出电压Vo；一氮化镓晶体管开关M，耦接于一次侧绕组221，以控制通过一次侧绕组221的电流Ip；一感测电阻Rs，耦接至氮化镓晶体管开关M，以感测流过氮化镓晶体管开关M的电流Ip而产生一电流感测讯号Ss；以及一开关控制单元22a，根据电流感测讯号Ss而控制氮化镓晶体管开关M；其中，感测电阻Rs以及氮化镓晶体管开关M耦接于一节点N2，节点N2的电位为变压器21的一次侧的地Gp。氮化镓晶体管开关为一种可以进行高频切换的开关，其切换速度高于硅晶体管开关。根据图2，氮化镓晶体管开关M经由对应一次侧的地Gp的节点N2，以耦接一感测电阻Rs。经由感测电阻Rs所感测的电流感测讯号Ss，为电流Ip经过节点N2(电位对应一次侧的地Gp)，再经过感测电阻Rs所产生的电压差，对开关控制单元22a而言是一个负电压差。由于氮化镓晶体管开关M先连接至一次侧的地Gp、在连接至感测电阻Rs，因此降低了寄生电感效应，故可减低现有技术中振荡效应所造成的的困扰。一实施例中，电源转换器20可为一驰返式电源转换器(Flybackpowerconvertor)，其中的变压器21为一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源转换器，其特征在于，包含：一变压器，具有一一次侧绕组以接收一整流后的电压与一二次侧绕组以产生一直流输出电压；一氮化镓晶体管开关，耦接于该一次侧绕组，以控制通过该一次侧绕组的电流；一感测电阻，耦接至该氮化镓晶体管开关，以感测流过该氮化镓晶体管开关的电流而产生一电流感测讯号；以及一开关控制单元，根据该电流感测讯号而控制该氮化镓晶体管开关；其中，该感测电阻以及该氮化镓晶体管开关耦接于一节点，该节点电位为该变压器的一次侧的地。

【技术特征摘要】
2015.12.16 US 62/268,1971.一种电源转换器，其特征在于，包含：一变压器，具有一一次侧绕组以接收一整流后的电压与一二次侧绕组以产生一直流输出电压；一氮化镓晶体管开关，耦接于该一次侧绕组，以控制通过该一次侧绕组的电流；一感测电阻，耦接至该氮化镓晶体管开关，以感测流过该氮化镓晶体管开关的电流而产生一电流感测讯号；以及一开关控制单元，根据该电流感测讯号而控制该氮化镓晶体管开关；其中，该感测电阻以及该氮化镓晶体管开关耦接于一节点，该节点电位为该变压器的一次侧的地。2.如权利要求1所述的电源转换器，其中，该电流感测讯号为一负电压差，且该开关控制单元包含一反相器以及一脉冲宽度调变器，该反相器用以转换该负电压差为正电压差，并将转换结果传送至该脉冲宽度调变器，以产生一控制讯号控制该氮化镓晶体管开关。3.如权利要求1所述的电源转换器，其中，该开关控制单元包含一电流感测接脚与一接地接脚，该接地接脚经由该节点耦接于该变压器的一次侧的地，该感测电阻耦接于该接地接脚和该电流感测接脚之间。4.如权利要求3所述的电源转换器，其中，该开关控制单元还包含一设定接脚，且该电源转换器还包含一设定电阻，该设定接脚经由该设定电阻耦接于该变压器的一次侧的地。5.如权利要求4所述的电源转换器，其中，该电流感测讯号为一负电压差，且其中该开关控制单元包含：一反相器，用以转换该负电压差为正电压差；一电流源，用以提供一电流流过该设定电阻，而产生一设定电压；一比较或运算电路，用以根据该正电压差和该设定电压进行比较或运算；以及一脉冲宽度调变器，根据该比较或运算电路的输出，产生一控制讯号控制该氮化镓晶体管开关。6.一种电源转换器，用以接收一整流后的电压，而产生一直流输出电压，其特征在于，其包含：一变压器，具有一一次侧绕组以接收一整流后的电压与一二次侧绕组以产生一直流输出电压；一氮化镓晶体管开关，耦接于该一次侧绕组，以控制通过该一次侧绕组的电流；以及一开关控制模块，用以控制该氮化镓晶体管开关，该开关控制模块包含：一感测电阻，耦接至该氮化镓晶体管开关，以感测流过该氮化镓晶体管开关的电流而产生一电流感...

【专利技术属性】
技术研发人员：林梓诚，
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