反激式转换器控制器、反激式转换器及其操作方法技术

提供了反激式转换器控制器、反激式转换器及其操作方法。在实现中，反激式转换器的低侧开关的导通时间被保持为基本上处于由反激式转换器的变压器的漏电感和耦接至变压器的初级绕组的电容器的电容值限定的谐振的谐振周期的一半。

【技术实现步骤摘要】
反激式转换器控制器、反激式转换器及其操作方法
本申请总体上涉及反激式转换器、反激式转换器控制器以及相应的方法。
技术介绍
反激式转换器是在输入与任何输出之间提供电流隔离的一种电压转换器。特定类型的反激式转换器是不对称脉宽调制(PWM)半桥反激式转换器，其在本文中被称为APWMHB反激式转换器。APWMHB反激式转换器本质上是以下转换器：该转换器的电感器被分割以形成变压器，使得电压比基于具有附加的隔离优点的变压器的绕组比来增加。在一些实现中，使用包括高侧开关和低侧开关的半桥来操作转换器。这样的开关通常实现为晶体管，例如金属氧化物半导体(MOS)场效应晶体管(FET)。在一些实现中，这样的场效应晶体管具有寄生电容。如果这样的开关在施加有电压的情况下被切换，则电容被充电，并且在切换事件中，该充电可能被丢失，从而导致转换器的整体损耗。此外，在例如电源的许多应用中的反激式转换器应当在例如从90VAC(交变电流)到高达264VAC(例如以适应不同国家的干线电压)的宽输入电压范围下保持调整输出电压。在一些应用中，也可能期望能够提供不同的输出电压。
技术实现思路
提供了用于操作反激式转换器的方法、反激式转换器控制器以及反激式转换器。根据实施方式，提供了一种用于操作反激式转换器的方法，包括：操作反激式转换器的高侧开关和低侧开关，其中，低侧开关和高侧开关中的一者并联耦接至反激式转换器的LC谐振电路，以及将低侧开关或高侧开关中的一者的导通时间保持为基本上等于或高于LC谐振电路的谐振周期的一半。根据另一实施方式，提供了一种方法，包括：操作反激式转换器的高侧开关和低侧开关，以及与在较高输出电压下的耦接至反激式转换器的变压器的初级绕组的电容相比，针对较低输出电压来增大电容。根据另一实施方式，提供了包括实现这样的方法的控制逻辑的控制器以及包括这样的控制器的反激式转换器。根据又一实施方式，提供了一种反激式转换器，包括：高侧开关，低侧开关，高侧开关和低侧开关串联耦接在电压输入端和参考电压之间，变压器，其中，变压器的初级绕组的第一端耦接至高侧开关与低侧开关之间的节点；以及电容器，其耦接至初级绕组，其中，电容器是配置成基于反激式转换器的所需输出电压来改变其电容的可变电容器。以上概述仅旨在给出对一些实施方式的一些方面的简要概述，而不应当被解释为限制。特别地，其他实施方式可以包括除了上面明确给出的特征之外的其他特征。附图说明图1A至1C是根据一些实施方式的APWMHB反激式转换器的电路图。图2是根据另外的实施方式的APWMHB反激式控制器的电路图。图3是根据实施方式的控制器的图。图4是示出根据实施方式的方法的流程图。图5是说明根据实施方式的反激式转换器中的电压和电流的示意图。图6至图10示出了说明一些实施方式的一些特征的仿真。图11示出了表征可用在一些实施方式中的电容器的曲线图。图12是示出根据实施方式的APWMHB反激式转换器的一部分的电路图。图13A至图13B示出了说明一些实施方式的一些特征的仿真。以及图14是示出根据实施方式的方法的流程图。具体实施方式在下文中，将参照附图详细描述各种实施方式。这些实施方式仅作为示例被给出并且不应当被解释为以任何方式进行限制。例如，尽管实施方式可以被描述为包括多个特征或元件，但是这不应当被解释为限制，并且在其他实施方式中，一些特征或元件可以被省略，和/或可以被替选特征或者元件替代。除了明确描述的特征或元件之外，还可以使用另外的特征或元件，例如在反激式转换器电路(如非对称脉宽调制半桥(APWMHB)反激式转换器电路)中常规提供的特征或元件，如保护机制(例如过电流保护)或反馈控制。除非另有说明，否则不同的实施方式可以彼此组合以形成另外的实施方式。关于实施方式之一所描述的变型和修改也可以适用于其他实施方式。在所示出和描述的实施方式中，元件之间的任何直接电连接或耦接(即无中间元件的连接或耦接)可以被间接连接或耦接(即包括一个或更多个另外的中间元件的连接或耦接)所替代，并且反之亦然，只要所述连接或耦接的一般目的(例如提供某种信号、某种信息或某种控制)被基本保持即可。换言之，所述连接或耦接可以被修改，只要连接或耦接的一般目的和功能基本保持不变即可。实施方式涉及反激式转换器，用于反激式转换器的控制器以及相关的方法。特别地，在一些实施方式中，控制器可以控制反激式转换器的高侧开关和低侧开关，使得低侧开关的导通时间被保持为基本上等于或高于反激式转换器的LC谐振器的谐振周期的一半，该LC谐振器例如部分地由反激式转换器的变压器漏电感和耦接至其的电容器形成。在一些情况下，这可以阻止高侧开关或低侧开关在其端子处仍存在相当大的电压时的切换(例如，电压不高于20V，但是电压可以取决于应用)，所谓的ZVS，以及/或者这可以改进反激式转换器的性能。在一些实施方式中，低侧开关的导通时间保持恒定，而通过改变高侧开关的导通时间来调节输出电压。在下面描述的实施方式中，使用APWMHB反激式转换器作为示例，其不应当被解释为限制。在这方面，当在开关的端子之间提供低欧姆连接时开关“导通”或“闭合”，并且在端子之间提供基本电隔离(除可能漏电流以外)的状态下开关“关断”或“断开”。在一些实施方式中，诸如场效应晶体管，双极型晶体管或绝缘栅双极型晶体管等晶体管可以用作开关。现在转到附图，图1A是示出根据实施方式的APWMHB反激式转换器的电路图。图1A的APWMHB反激式转换器包括分别经由输出HSGD、LSGD控制高侧开关11和低侧开关12的控制器10。在所示的实施方式中，高侧开关11和低侧开关12是NMOS晶体管。然而，在其他实施方式中，可以使用其他类型的晶体管。高侧开关11和低侧开关12串联耦接在直流(DC)输入电压Vin与所示的参考电压例如地之间。因而，高侧开关11和低侧开关12形成半桥。特别地，控制器10可以被配置为根据下面进一步更详细讨论的技术来控制高侧开关11和低侧开关12。开关11、12之间的节点耦接至变压器T1的初级绕组13的第一端。初级绕组13的第二端通过具有电容Cr的电容器15耦接至地。变压器T1还包括次级绕组14。次级绕组14的第一端耦接至输出端子以输出电压Vout。接地端子GND经由二极管16耦接至次级绕组14的第二端子。此外，具有电容Cout的输出电容器17如所示耦接在输出端子与接地端子之间，基本上用作滤波器。注意，初级绕组13和次级绕组14处的点通常指示绕组端部，绕组沿顺时针方向从该端部开始。因此，在所示的示例中，初级绕组处的点处于与次级绕组14的点相比的相反端部，表明在该实施方式中不同的绕组方向。变压器T1特别是初级绕组13的漏电感和电容器15形成LC谐振器，其如将更详细说明的那样影响图1A的反激式转换器的行为。晶体管开关如开关11、12可以具有寄生电容。当被施加电压时将这样的晶体管从关断切换到导通可能引起电损耗，因为电容器放电。因此，一些实施方式的目的在于维持至少高侧开关11在施加于其上的低电压(在零处或接近零)下进行切换，这也被称为零电压切换(ZVS)。在一些实施方式中，这可以通过根据本文所公开的技术的控制器10控制开关11、12来实现，这将在下面进一步更详细地说明。在图1B和1C中示出图1A的实施方式的一些变型。在图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作反激式转换器的方法，包括：操作所述反激式转换器的高侧开关和低侧开关，其中，所述低侧开关和所述高侧开关中的一者并联耦接至所述反激式转换器的LC谐振电路，以及将所述低侧开关或所述高侧开关中的所述一者的导通时间保持为基本上等于或高于所述LC谐振电路的谐振周期的一半。

【技术特征摘要】
2017.05.19 DE 102017110927.71.一种用于操作反激式转换器的方法，包括：操作所述反激式转换器的高侧开关和低侧开关，其中，所述低侧开关和所述高侧开关中的一者并联耦接至所述反激式转换器的LC谐振电路，以及将所述低侧开关或所述高侧开关中的所述一者的导通时间保持为基本上等于或高于所述LC谐振电路的谐振周期的一半。2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述低侧开关或所述高侧开关中的所述一者的导通时间保持为基本上等于或高于所述谐振周期的一半还包括：将所述低侧开关或所述高侧开关中的一者的导通时间保持在所述谐振周期的一半的70％与160％之间。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，还包括：将所述低侧开关或所述高侧开关中的所述一者的导通时间保持恒定并且通过改变所述低侧开关或所述高侧开关中的另一者的导通时间来调节所述反激式转换器的输出电压。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述低侧开关或所述高侧开关中的一者的导通时间和/或所述低侧开关和所述高侧开关二者均断开的死区时间被选择来提供所述低侧开关或所述高侧开关或所述低侧开关和所述高侧开关二者的零电压切换。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述LC谐振电路包括下述中的一个或更多个：所述反激式转换器的变压器的漏电感；耦接至所述变压器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔弗雷多·梅迪纳加西亚，皮埃尔里克·奥塞雷斯，约尔格·彼得·厄门，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT