本发明专利技术描述了一种控制开关模式电源转换器(SMPC)的开关器件的断开时间延迟的方法。该SMPC具有：电感元件，该电感元件包括被耦合以从输入端接收功率的输入绕组；以及开关器件，用于当接通时传导输入绕组的电流。在实施例中，该方法包括：向开关器件施加接通信号和断开信号；施加至少一个断开信号，以发起开关器件的断开，并且检测来自电感元件的电感性耦合到输入绕组的另一绕组的感测信号，从而指示断开时间延迟或持续时间结束。该方法控制SMPC器件的后继切换周期的接通信号以调节断开延迟时间。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术描述了一种控制开关模式电源转换器(SMPC)的开关器件的断开时间延迟的方法。该SMPC具有：电感元件，该电感元件包括被稱合以从输入端接收功率的输入绕组；以及开关器件，用于当接通时传导输入绕组的电流。在实施例中，该方法包括：向开关器件施加接通信号和断开信号；施加至少一个断开信号，以发起开关器件的断开，并且检测来自电感元件的电感性耦合到输入绕组的另一绕组的感测信号，从而指示断开时间延迟或持续时间结束。该方法控制SMPC器件的后继切换周期的接通信号以调节断开延迟时间。【专利说明】存储时间控制
本专利技术一般地涉及指示开关模式电源转换器（SMPC)的电源开关器件的接通时间 的方法、以及用于控制SMPC的电源开关器件的接通时间的切换控制系统，更具体地，涉及 SMPC。
技术介绍
双极型晶体管（通常是双极结型晶体管（BJT)但也包括绝缘栅双极型晶体管 (IGBT))已经在开关模式电源转换器（SMPC)中使用了很多年。具体地，BJT是具有低接通 状态阻抗和高功率密度的相对便宜且耐用的器件。 在离线电源转换器中将低成本的双极结型晶体管（BJT)用作初级开关是期望的， 这是因为它提供了高击穿电压和低接通状态电压。然而，BJT的电流控制属性带来了困难。 以所需的高频率（50-lOOkHz)有效地切换BJT要求准确地管理进出基极端子的电荷。这对 于现代低成本离线电源转换器特别值得关注：效率要求（有源条件和空载条件）以及消费 者的电子应用所需的越来越小的形状因数对可以实现的转换器施加了严格的限制。 更具体地，晶体管的双极性可能导致高开关（接通和断开）损耗，这是因为在转换 期间，在开关两端存在电压的同时相当大的电流可能流过开关。此外，BJT的最佳驱动并不 总是很简单，这至少部分地由于器件中的电荷存储及其电流驱动要求的相对高功耗。BJT中 的电荷存储可能延迟开关断开的时刻。这可以在BJT中（例如，在基极区中）本质地或固 有地实现。 另一方面，开关M0SFET可能具有较低的开关损耗，从而允许基于M0SFET的SMPC 以可接受的效率在较高的开关频率运行。较高的开关频率可以允许减小SMPC的电感元件 中的一些的大小。此外，M0SFET的电压驱动属性提供了相对简单的有效驱动方案。至少由 于这些原因，M0SFET已经在一些SMPC应用中替代了 BJT，尽管M0SFET具有相对较高的成 本。 已经尝试改善BJT驱动，以减小开关损耗并且最小化驱动电路的功耗。"比例基极 驱动"方法使基极驱动电流与负载或集电极电流成正比。然而，在这些方案中需要对BJT增 益进行保守估计，以确保针对所选规范中的所有操作条件以及所有BJT传送足够的基极驱 动电流。这不可避免地针对大多数操作条件和BJT导致不必要的高功耗。不足的BJT基极 驱动的结果可能很严重，这是因为开关可能在传导相当大电流的同时变得越来越有阻抗。 可能出现重大的开关故障。 鉴于上述内容，晶体管控制和SMPC领域不断提出对改善的晶体管驱动方案的需 要。例如，可以为了例如BJT驱动的效率并且优选地针对各种不同的BJT和/或为了可靠 性、精度、成本、大小和/或复杂度等，来优化优选的驱动方案。 为了理解本专利技术，参考下面的公开： -Licentia 的 US4318011 ; -Philips 的 US6348819 ; -Siemens 的 US5017802 ; -Phi 1ips 的 US6377087 ; -Gould 公司的 W083/00590 ; -STMicroelectronics 的 US7218164 ; -US11/445, 473、US12/405, 618 和 US12/752, 611、国际申请 PCT/ GB2008/050300 (W02008/132508 和 W02008/132509)以及 Cambridge Semiconductor 公司于 2013年2月20日提交的未公开临时申请US61/767,023。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了控制开关模式电源转换器（SMPC)的开关器件的断开时间延 迟的方法，所述SMPC包括：电感元件，包括被耦合以从所述SMPC的输入端接收功率的输入 绕组；以及开关器件，被配置为当接通时传导所述输入绕组的电流；所述方法包括：施加至 少一个接通信号以引起所述开关器件的传导；施加至少一个断开信号，以发起所述开关器 件的断开，所述断开具有包括所述开关器件的断开时间延迟的持续时间；检测来自所述电 感元件的另一绕组的感测信号，从而指示所述断开时间延迟的结束，其中，所述另一绕组电 感性耦合到所述输入绕组；以及控制用于所述开关器件的后继传导的接通信号，以调节后 继断开延迟时间。 在一些实施例中，检测包括：向峰值检测器输入感测信号。所述方法一般地包括控 制被传送以控制所述开关器件接通的电荷量，具体地，通过以下方式：基于将所述断开延迟 时间与目标时间值进行比较来控制电压源或电流源，从而控制所述断开时间延迟向所述目 标时间靠近。在实施例中，通过控制1)阻抗或者2)与电压源或电流源并联的阻抗来控制 电荷量。 广义上讲，向控制端子传送较大电荷减小了开关器件在接通状态下两端的电压 (如果传送的电荷太小，则可能由于消耗过多的功率而损坏器件）。然而，当器件断开时，能 量随着器件两端的电压增加而损耗，并且要提取的电荷越多，浪费的功率越大。因此，该方 法的实施例选择（固定）目标时间来平衡为了开关器件的传导端子两端的低接通状态压降 而增加的输入电荷量和在断开期间的功耗。原则上，目标时间可以随着输入电源电压的变 化而变化--如果该电压较低，则功耗对开关器件接通时开关器件两端的电压更敏感；如 果电源电压较高，则功耗对开关器件接通时开关器件两端的电压不太敏感，但是在断开期 间能耗可能增加。因此，目标时间可以根据电源电压而改变（例如，通过定义查找表中的 值），以优化总效率（低功耗）。这可以被概括为响应于其他操作条件（例如，SMPC的传输 功率或操作（切换）频率、所述开关器件的接通时间和/或所述SMPC或所述开关器件的温 度）来改变目标时间。可选地，可以提供目标时间的极限（具体地，上限）以减小过长的目 标时间干扰所述SMPC的较高电平的功率传输控制回路（在一些实施例中，其控制总接通时 间）的风险或者太短的目标时间可能导致提早断开（这引起高功耗并且导致损坏开关器件 的风险）的风险。 本专利技术还提供了一种检测开关模式电源转换器（SMPC)的开关器件的断开的方 法，所述SMPC具有输入电路，所述输入电路包括：电感元件，所述电感元件包括被稱合以从 所述SMPC的输入电源接收功率的输入绕组；以及开关器件，被配置为当接通时传导所述绕 组的电流；所述方法包括：感测所述输入电路或耦合到所述输入电路的绕组的电压，所述 电压与所述开关器件的传导端子两端的电压相关；根据所感测的电压导出感测信号和感测 基准；对所述感测信号和所述感测基准进行比较；以及响应于所述比较，指示所述开关器 件的断开。 优选地，比较是使用偏移和/或缩放因子的比较；所述比较可以是直接比较，或者 可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种控制开关模式电源转换器SMPC的开关器件的断开时间延迟的方法，所述SMPC包括：电感元件，包括被耦合以从所述SMPC的输入端接收功率的输入绕组；以及开关器件，被配置为当接通时传导所述输入绕组的电流；所述方法包括：施加至少一个接通信号，以引起所述开关器件的传导；施加至少一个断开信号，以发起所述开关器件的断开，所述断开具有包括所述开关器件的断开时间延迟的持续时间；检测来自所述电感元件的另一绕组的感测信号，从而指示所述断开时间延迟的结束，其中，所述另一绕组电感性耦合到所述输入绕组；以及控制用于所述开关器件的后继传导的接通信号，以调节后继断开延迟时间。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·赖安，约翰·派珀，
申请(专利权)人：剑桥半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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