用以改善负载效率的同步整流器相位控制制造技术

本申请案涉及用以改善负载效率的同步整流器相位控制。一种半导体装置(110)包含用以测量负载电流的电流监测电路(120)。控制器(130)基于来自所述电流监测电路(120)的所述所测量负载电流而控制具有信号相位的驱动信号(140)以操作同步整流器SR电路(150)。所述控制器(130)在所述所测量负载电流高于预定电流阈值的情况下施加第一控制相位序列以控制到所述SR电路(150)的所述信号相位。所述控制器(130)在所述所测量负载电流等于或低于所述预定电流阈值的情况下施加第二控制相位序列以控制到所述SR电路(150)的所述信号相位。

【技术实现步骤摘要】
相关申请案的交叉参考本申请案主张2015年7月22日申请且标题为“用以改善相移全桥转换器的轻负载及中等负载效率的新颖同步整流器控制(ANOVELSYNCHRONOUSRECTIFIERCONTROLTOIMPROVELIGHTLOADANDMEDIUMLOADEFFICIENCYFORAPHASE-SHIFTFULL-BRIDGECONVERTER)”的美国临时专利申请案62/195555的权益，所述美国临时专利申请案的全文以引用方式并入本文中。
本申请案涉及电力供应电路，且更特定来说，涉及一种用以基于负载条件而改善同步整流器输出电路的效率的控制电路。
技术介绍
许多年以来，已将相移全桥(PSFB)转换器用于执行从一个等级到另一等级的功率转换。PSFB可实现转换器的功率开关的软切换，其中此类开关可由例如数字控制器操作。PFSB可降低切换损耗，且因此其可增大功率效率。此电路拓扑已广泛用于电信整流器、服务器电力供应器等。当采用同步金属氧化物半导体场效应晶体管(SyncFET)替代转换器的次级侧中的整流器二极管时，可进一步改善转换器效率。然而，在传统PSFB转换器中，已发现当负载电流较小时，在接通SyncFET的情况下，功率效率可降低。这是由于反向电流导致更多功率损耗且在转换器的初级侧上导致较高切换损耗。在SyncFETS完全关断的情况下，功率效率也可由于来自SyncFET的主体二极管的大电压降而降低。
技术实现思路
本专利技术涉及用以基于负载条件而改善同步整流器输出电路的效率的控制电路。在一个实例中，一种半导体装置包含用以测量负载电流的电流监测电路。控制器基于来自电流监测电路的所测量负载电流而控制具有信号相位的驱动信号以操作同步整流器(SR)电路。控制器在所测量负载电流高于预定电流阈值的情况下施加第一控制相位序列以控制到SR电路的信号相位。控制器在所测量负载电流等于或低于预定电流阈值的情况下施加第二控制相位序列以控制到SR电路的信号相位。在另一实例中，一种电路包含第一晶体管开关装置及第二晶体管开关装置，所述第一晶体管开关装置及第二晶体管开关装置作为同步整流器(SR)电路操作以对来自变压器的交流(AC)输出电压进行整流以将负载电流驱动到负载。电流监测电路测量负载电流。控制器基于来自电流监测电路的所测量负载电流而控制施加到第一晶体管装置及第二晶体管装置的信号相位以操作SR电路。控制器在所测量负载电流高于预定电流阈值的情况下施加第一控制相位序列以控制信号相位。控制器在所测量负载电流等于或低于预定电流阈值的情况下施加第二控制相位序列以控制信号相位。在来自变压器的输出电压关断的情况下，第二控制相位序列关断所述第一晶体管装置及所述第二晶体管装置中的每一者。在又一实例中，一种方法包含测量同步整流器(SR)电路中的负载电流。所述方法包含基于所测量负载电流而控制信号相位以操作SR电路。所述方法包含在所测量负载电流高于预定电流阈值的情况下施加第一控制相位序列以控制到SR电路的信号相位。所述方法包含在所测量负载电流等于或低于预定电流阈值的情况下施加第二控制相位序列以控制到SR电路的信号相位。附图说明图1图解说明用以基于负载条件而改善同步整流器输出电路的功率效率的实例性电路的示意性框图。图2图解说明具有可基于负载条件而控制的同步整流器输出电路的实例性相移全桥功率转换器。图3图解说明用以基于负载条件而控制同步整流器输出电路的实例性控制器电路。图4图解说明用以在电流负载高于预定电流阈值时控制同步整流器输出电路的实例性信号图。图5图解说明用以在电流负载等于或低于预定电流阈值时控制同步整流器输出电路的实例性信号图。图6图解说明用以基于负载条件而改善同步整流器输出电路的效率的实例性方法的流程图。具体实施方式本专利技术涉及用以基于负载条件而改善同步整流器输出电路的效率的控制电路。可监测功率转换器(例如，相移全桥(PSFB)转换器)的输出处的负载电流以确定较轻电流负载与较重电流负载之间的转变点，其中可在较轻负载下采用一种类型的控制信号定相来改善此类负载的效率，且可对较重负载采用第二类型的控制信号定相，此增大转换器的较高电流输出的效率。控制信号定相可施加到作为在转换器的输出级处操作的同步整流器(SR)电路的每一晶体管装置。例如，SR电路可包含第一晶体管开关装置及第二晶体管开关装置，以对来自变压器的交流(AC)输出电压进行整流，此又将负载电流驱动到转换器的输出处的负载。电流监测电路(例如，电流放大器及模/数转换器(ADC))测量负载电流。控制器基于所测量负载电流而控制施加到第一晶体管装置及第二晶体管装置的信号相位以操作SR电路。控制器在所测量负载电流高于预定电流阈值的情况下施加第一控制相位序列来控制信号相位。在这些较重负载条件下，可利用第一控制序列来改善效率。在较轻负载条件下，控制器在所测量负载电流等于或低于预定电流阈值的情况下施加第二控制相位序列来控制信号相位，以改善效率。因此，控制器可在一个控制信号与相位序列与另一控制信号与相位序列之间动态地切换以在变化的负载条件下改善SR效率。图1图解说明用以基于负载条件而改善同步整流器输出电路的效率的实例性半导体装置100。如本文中所使用，举例来说，术语电路可包含执行例如模拟电路或控制电路等电路功能的有源及/或无源元件的集合。另外或另一选择为，术语电路可包含其中电路元件中的全部及/或一些被制作在例如共同衬底上的集成电路。如图1的实例中所展示，电路100包含半导体装置110，半导体装置110包含电流监测电路120以测量到负载124的负载电流IOUT。控制器130基于来自电流监测电路120的所测量负载电流而控制具有信号相位的驱动信号140以操作同步整流器(SR)电路150。如果所测量负载电流高于预定电流阈值160，那么控制器130施加第一控制相位序列来控制到SR电路150的信号相位。如本文中所使用，术语相位序列表示驱动信号140中的每一者相对于彼此的接通/关断状态。在一些情况中，一个驱动信号140可在另一者关断时接通，且在一些情况中，两个信号均可接通或者两个信号均可关断。电流阈值160可为存储在控制器中的模拟值或数字值，其用以确定所测量负载电流IOUT是高于还是低于阈值。控制器130在所测量负载电流等于或低于预定电流阈值的情况下施加第二控制相位序列来控制到SR电路150的信号相位。取决于由电流监测电路120所检测到的负载电流条件，可经由施加到SR电路150的驱动信号140的相位序列来动态地控制及优化电路100的效率。举例来说，电流监测电路120可包含用以测量负载电流IOUT的电流放大器、霍尔传感器或感测电阻器。控制器130可包含模/数转换器(ADC)(或若干个转换器，例如参见图3)，以相对于预定电流阈值160来确定负载电流的值。第一晶体管开关装置及第二晶体管开关装置可在SR电路150(例如，参见图2)中操作以对来自变压器170的交流(AC)输出电压进行整流，从而驱动负载电流IOUT并向负载124提供负载输出电压VOUT。可经由栅极驱动器电路将来自控制器130的驱动信号140驱动为SR电路150中的第一晶体管装置及第二晶体管装置的输入。在较轻负载条件下，如果来自变压器170的输出电压被关断(例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其包括：电流监测电路，其用以测量负载电流；及控制器，其用以基于来自所述电流监测电路的所述所测量负载电流而控制具有信号相位的驱动信号以操作同步整流器SR电路，所述控制器在所述所测量负载电流高于预定电流阈值的情况下施加第一控制相位序列以控制到所述SR电路的所述信号相位，且在所述所测量负载电流等于或低于所述预定电流阈值的情况下施加第二控制相位序列以控制到所述SR电路的所述信号相位。

【技术特征摘要】
2015.07.22 US 62/195,555;2016.07.07 US 15/204,6311.一种半导体装置，其包括：电流监测电路，其用以测量负载电流；及控制器，其用以基于来自所述电流监测电路的所述所测量负载电流而控制具有信号相位的驱动信号以操作同步整流器SR电路，所述控制器在所述所测量负载电流高于预定电流阈值的情况下施加第一控制相位序列以控制到所述SR电路的所述信号相位，且在所述所测量负载电流等于或低于所述预定电流阈值的情况下施加第二控制相位序列以控制到所述SR电路的所述信号相位。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述电流监测电路包含用以测量所述负载电流的电流放大器、霍尔传感器或感测电阻器。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述控制器包含用以相对于所述预定电流阈值确定所述负载电流的值的模/数转换器ADC。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其进一步包括第一晶体管开关装置及第二晶体管开关装置，所述第一晶体管开关装置及所述第二晶体管开关装置在所述SR电路中操作以对来自变压器的交流AC输出电压进行整流以将所述负载电流驱动到负载。5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中来自所述控制器的所述驱动信号是经由栅极驱动器电路被驱动到所述第一晶体管装置及所述第二晶体管装置的输入。6.根据权利要求4所述的半导体装置，其中在来自所述变压器的所述输出电压被关断的情况下，所述第二控制相位序列关断所述第一晶体管装置及所述第二晶体管装置中的每一者。7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中只有在来自所述变压器的输出为正的情况下，所述第二控制相位才以脉冲方式接通所述第二晶体管装置。8.根据权利要求6所述的半导体装置，其中只有在来自所述变压器的输出为负的情况下，所述第二控制相位才以脉冲方式接通所述第一晶体管装置。9.根据权利要求4所述的半导体装置，其进一步包括用以驱动所述变压器的初级侧切换电路，其中所述初级侧切换电路由所述控制器操作。10.根据权利要求9所述的半导体装置，其中所述初级侧切换电路及所述SR电路被配置为相移全桥功率转换器。11.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述预定电流阈值被设定为约20安培。12.一种电路，其包括：第一晶体管开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：许山广，布伦特·A·麦克唐纳，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US