一种直流‑直流变换器，其包括具有初级侧(P1，P2)和次级侧(S1，S2，S3)的功率变压器(104)和耦接至变压器初级侧的多个功率晶体管(102)。该变换器还包括耦接至变压器的次级侧的次级偏置电源(110)以及耦接至变压器次级侧并且被配置为基于与变压器的次级侧关联的电压电平产生反馈控制信号的次级侧控制器(108)。该次级侧控制器仅从次级偏置电源接收工作功率。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种直流-直流变换器，其包括具有初级侧(P1，P2)和次级侧(S1，S2，S3)的功率变压器(104)和耦接至变压器初级侧的多个功率晶体管(102)。该变换器还包括耦接至变压器的次级侧的次级偏置电源(110)以及耦接至变压器次级侧并且被配置为基于与变压器的次级侧关联的电压电平产生反馈控制信号的次级侧控制器(108)。该次级侧控制器仅从次级偏置电源接收工作功率。【专利说明】集成初级启动偏置和MOSFET驱动器
技术介绍
在典型的隔离直流-直流变换器中，用于调压的控制集成电路(IC)可以被布置在功率变压器的初级侧(在此输入电压被施加)，或者变压器的次级侧(在此输出电压被输送至负载)。当控制器被布置在初级侧时，其在启动期间从输入电压直接获得所需的偏置电压和电流。这可以通过多种装置来实现，比如电阻分压器、简易线性调压器等等。只要主功率变换器已被启动，则所需的偏置电压和电流可以源自主功率变压器。 然而，一般来说，优选单独使用次级侧来控制输出电压的调节，因为这样做通常产生预期上升曲线的最小畸变，并伴随高效的启动性能。当控制器布置在次级侧时，在变换器的启动阶段期间，不存在从变压器次级侧至控制器和相关电路的容易使用的偏置电压和电流。因此，在初级侧布置较小的变换器，用来通过隔离输出为初级电路和次级电路两者供电。该较小的变换器需要控制器和变压器以便为次级侧提供隔离输出。不利的是，该额外的变换器因为另一个变压器必须满足设计的隔离需求并且在印刷电路板上需要另外的空间而增加了另外的成本，这导致了设计隔离直流-直流变换器方面最严重的关切。
技术实现思路
一种实施方式涉及将启动电路和晶体管驱动器集成到直流-直流变换器中。一般来说，直流-直流变换器将输入直流电压逐步升高或降低至负载所需的预期直流输出电压。直流-直流变换器包含用来调节输出直流电压的次级侧PWM控制器以及在变压器初级侧上的集成晶体管驱动器和PWM控制器。 集成晶体管驱动器和PWM控制器在主变压器完全充电之前充当启动电路并且能够将功率传输至变压器的次级侧。具有此类集成晶体管驱动器和PWM控制器的变换器在主变压器的初级侧不需要另外的偏置变压器来为启动电路供电。同时，当从初级侧发送功率至次级侧以激励次级侧PWM控制器时，集成晶体管和PWM控制器临时控制变换器。一旦经由回路从次级侧PWM控制器发送多个脉冲至集成晶体管驱动器和PWM控制器，集成晶体管驱动器和PWM控制器替换控制信号，以便用由次级侧PWM控制器提供的那些栅极驱动脉冲驱动变压器初级侧上的功率晶体管。 另一种实施方式涉及操作直流-直流变换器的方法。该方法被执行以接通变换器并且使功率能够连续地从主变压器的初级侧传输至次级侧，由此为次级侧PWM控制器充电，该方法包含:检测直流-直流变换器中来自次级侧PWM控制器的栅极驱动控制信号的存在。更特别地，如果没有检测到栅极驱动控制信号，则初级侧的集成晶体管和PWM控制器将发送信号以控制变压器初级侧的功率晶体管。如果集成驱动器和PWM控制器检测到存在栅极驱动信号，则次级侧PWM控制器接管调节输出电压的控制。 【专利附图】【附图说明】 为了更详细地描述本专利技术的示例性实施例，现在将参考附图，其中: 图1示出根据本专利技术的一个实施例的直流-直流变换器的方框图； 图2A-2D是根据本专利技术的一个实施例的直流-直流变换器的详细电路图； 图3示出图1的集成晶体管和PWM控制器的更详细实施方式的方框图；以及 图4是示出由集成晶体管驱动器和PWM控制器执行以确定检测到来自次级侧控制器的栅极驱动控制信号的存在的处理操作的流程图。 符号和术语 遍及以下说明书和权利要求书中使用某些术语来指代特定的系统部件。本领域技术人员应当理解，多个公司可能通过不同的名称来指代一个部件。本文并不意在区分名称不同而相同功能的部件。在以下的讨论和权利要求中，术语“包括”和“包含”以开放式的方式来使用，因此应当被解释为“包括，但不限于……”。同样，术语“耦接”或“耦合”意在指的是间接或直接连接。因此，如果第一设备耦接至第二设备，则该连接可以通过直接的电连接来实现，或经由其它设备和连接通过间接的电连接来实现。 【具体实施方式】 以下的论述涉及本专利技术的各种实施例。尽管这些实施例中的一个或多个是优选的，但所公开的实施例并不应解释为或另外用作对包含权利要求的本公开范围的限定。另夕卜，本领域技术人员应当理解，以下的描述具有广泛的应用，并且任意实施例的讨论仅意味着该实施例的示例性，并不意在宣布包括权利要求的本公开范围局限于该实施例。 如下文所阐释，本专利技术的实施例涉及直流-直流变换器:包含集成晶体管驱动器和脉冲宽度调制(PWM)控制器，其有例地避免了如上所述对于另外的变压器的需求，不论是否使用次级侧PWM控制器。根据本公开的直流-直流变换器利用如图1中以框图形式所示的公开的集成晶体管驱动器和PWM控制器120来操作。其它体系架构也是可行的。 图1中所示的直流-直流变换器100包含:主功率变压器104，其与耦接至变压器104的初级侧的多个功率晶体管102相关联；整流器和滤波器106 ;以及直接连接至变压器104次级侧负载的次级侧PWM控制器108。变压器104的初级侧被标示为“P”，并且次级侧被标示为“S”。次级侧PWM控制器108经由隔离单元112耦接至集成晶体管驱动器和PWM控制器120。集成晶体管驱动器和PWM控制器120通过从次级侧PWM控制器108发送的栅极驱动信号或(例如在启动期间)在集成晶体管驱动器和PWM控制器120内部产生的脉冲来控制，如下文所示。 在优选实施例中，次级侧PWM控制器108仅从与变压器104的初级侧电流隔离的次级偏置电源110接收功率。 功率晶体管102实现将直流输入电压(Vin)转换为交流电压以提供给变压器104的功能。集成晶体管驱动器和PWM控制器120通过栅极驱动信号105耦接至功率晶体管102，该栅极驱动信号105接通和关断晶体管102以产生交流电压。集成晶体管驱动器和PWM控制器120基于来自次级侧PWM控制器108的栅极驱动信号103或在控制器120内部产生的脉冲来使栅极驱动信号105有效。 次级侧PWM控制器108由变压器104的次级侧S供电，并且实现控制功率晶体管102的时序以提供必须由变压器104变换的交流电压的功能。最初，次级侧PWM控制器108是关断的。由于控制器108是关断的，因此功率晶体管102直到合适的时序才开始接通以提供交流电压。因为没有交流电压被提供给变压器104，所以在变压器的次级侧S上不产生电压，并且因此次级侧PWM控制器108绝不会被接通。出于这一原因，提供了一种启动能力，其部分是由集成晶体管驱动器和PWM控制器120执行的功能。控制器120的启动能力临时为变压器104操作功率晶体管102足够长的时间，以在其次级侧S上产生电压，从而为次级侧PWM控制器108供电。一旦次级侧PWM控制器108被接通，则次级侧PWM控制器108持续控制功率晶体管102，而不是由集成晶体管驱动器和PWM控制器120来操作。 为了可靠地启动变压器并且经由次级偏置电源110进一步发送功率以接通次级侧PWM控制器108，集成晶本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种直流‑直流变换器，其包含：具有初级侧和次级侧的功率变压器；耦接至所述变压器的所述初级侧的多个功率晶体管；耦接至所述变压器的所述次级侧的次级偏置电源；以及次级侧控制器，其耦接至所述变压器的所述次级侧并且被配置为基于与所述变压器的所述次级侧关联的电压电平产生反馈控制信号；其中所述次级侧控制器仅从所述次级偏置电源接收工作功率。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S·J·图玛茨，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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