根据本公开的一个方面，提供一种谐振变换器和用于驱动谐振变换器的方法。谐振变换器包括：初级开关电路，至少具有初级绕组以及与初级绕组串联的电感器的初级全桥开关级；次级谐振电路，具有与初级绕组磁性耦合的次级绕组、与次级绕组并联电连接的谐振电容器、均连接在变换器与谐振电容器之间的第一次级电感器和第二次级电感器，次级整流级，与谐振电容器并联电连接，具有均连接在谐振电容器的相应端子与接地之间的第一开关和第二开关，以及驱动模块，配置用于：在输入处接收启用信号和跨次级侧的开关的电压，驱动模块被配置用于生成用于控制次级侧的开关的控制信号；以及独立于彼此接通/关断次级整流级的两个开关和初级开关级的开关。
【技术实现步骤摘要】
本公开涉及谐振变换器。更特别地，本公开涉及用于驱动谐振变换器中的同步整流器的技术。
技术介绍
服务器和数据中心领域的功率分配正在经历连续的演进。这些电子设备的连续发展要求对其供电，以便最小化在递送相同功率时所需要的功率的电压变换器的效率的最大化，从而限制它们被安装在其中的环境中的热耗散并且从而限制对应冷却设备使用的功率。存在各种电压分配系统，其由市电电压供电并且将其变换成低至处理器所需要的电压VCPU的各种电压电平。当前，市电电压被变换成分配在市电电源总线上的第一电压，其然后被变换成分配在中间总线上的更低的第二电压(通常为12V)，并且最后被变换成用于处理器的供电的电压VCPU。为了优化处理器上游的系统的效率，市电电源总线的电压是48V。然而，一些应用要求电压从Vin＝48V到Vout＝1.2V的直接变换，而不通过针对用于供应CPU和DDR(双数据速率)存储器的12-V总线的中间变换。取而代之，其他应用要求在Vin＝54V与Vout＝12V之间的直接变换。
技术实现思路
在先前给出的场景中，因此存在需要一种用于驱动同步整流器的技术，其将实现效率的改进以及对电磁干扰的减小。这可以通过防止用于驱动谐振电压变换器的同步整流器的设备中出现电流反向来实现。特别地，通过防止二极管的导通，由于没有晶体管内的二极管所致的损失，因此获得效率的有效改进。一个或多个实施例的目的是满足以上要求。一个或多个实施例由于具有所附权利要求中给出的特性的方法而实现以上目的。本文中描述用于驱动谐振变换器的方法，谐振变换器包括：初级开关电路，至少具有初级绕组和初级全桥开关级，初级全桥开关级被配置用于驱动初级绕组以及与初级绕组串联的电感器，次级谐振电路，具有磁性耦合至初级绕组的次级绕组、并联电连接至次级绕组的谐振电容器、均连接在变换器的输出端子与谐振电容器的相应端子之间的第一次级电感器和第二次级电感器，次级整流级，并联电连接至谐振电容器，具有均连接在谐振电容器的相应端子与接地之间的第一开关和第二开关，以及驱动模块，被配置用于：在输入处接收启用信号以及跨次级侧的开关测量的电压，驱动模块被配置用于生成用于控制次级侧的开关的控制信号。方法包括循环地执行以下操作序列：接通初级开关级的低侧开关以及次级整流级的两个开关并且关断初级开关级的高侧开关；在固定的时间之后，关断低侧开关并且接通初级开关级的高侧开关；等待启用信号的上升沿；等待满足在次级侧的开关中流动的零电流条件；在关于启用信号的上升沿的可变延迟之后，通过向低电平发送控制信号来关断次级侧的第一开关，并且保持次级侧的第二开关接通；等待满足跨次级侧的第一开关的零电压条件；以及当跨次级侧的第一开关测量的电压下降至可变阈值之下时，通过向高电平发送控制信号来将次级侧的第一开关再次接通；以及执行先前的操作，关于彼此反转初级开关级的高侧开关和低侧开关的角色，并且关于彼此反转次级整流级的第一开关和第二开关的角色。一个或多个实施例可以涉及对应设备以及计算机程序产品，计算机程序产品能够被加载到至少一个计算机设备的存储器中并且包括用于当产品在至少一个计算机上运行时执行上述方法的步骤的软件代码部分。如本文中所使用的那样，对于这样的计算机程序产品的引用被理解为等同于对包含用于控制计算机系统以便协调根据本专利技术的方法的实现的指令的计算机可读装置的引用。对“至少一个计算机设备”的引用意图强调本专利技术可以用模块和/或分布式形式来实现。权利要求形成本文中提供的一个或多个实施例的描述的组成部分。附图说明现在参考附图仅作为非限制性示例来描述一个或多个实施例，在附图中：图1示出了谐振变换器；图2、图3、图4和图6示出了图1的变换器的操作的不同状态；图5示出了图4的操作状态下的等同电路；图7示出了图1的谐振电路的次级的支路；图8示出了谐振变换器的驱动模块的总图；图9是用于驱动谐振变换器的步骤的流程图；图10和图11是在变换器中流动的主信号的时序图；图12示出了图10的时序图的放大细节；图13示出了ZCD(零电流检测)模块的步骤的流程图；图14示出了ZCD模块的可能实现；图15示出了图10的时序图的放大细节；图16、图17和图18示出了如何确定延迟的值的时序图；图19示出了图10的时序图的放大细节；图20示出了ZVS(零电压开关)模块的步骤的流程图；以及图21示出了ZVS模块的可能实现。具体实施方式以下描述中说明一个或多个具体细节，旨在提供对作为示例的各种实施例的深度理解。可以在没有这些具体细节中的一个或多个的状态下或者使用其他方法、组成、材料等来获得这些实施例。在其他状态下，没有详细表示或描述已知的结构、材料或操作，以免模糊实施例的一些方面。本描述的上下文中对“实施例”或“一个实施例”的引用旨在表示关于该示例描述的特定的配置、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，可以存在于在本描述的一处或多处的诸如“在实施例中”或者“在一个实施例中”等短语不一定指代同一示例。另外，在一个或多个实施例中，可以按照任何适当的方式组合特定的配置、结构或特性。本文中所使用的附图标记简单地为了方便而提供，因此没有定义保护范围或示例的范围。本公开基于LLC变换器，但是也可以应用于其他类型的变换器。在各种实施例中，旨在获得全桥类型的绝缘谐振变换器中的同步整流器的驱动导通和关闭，以便防止电流反转。通过适配晶体管的一些接通和关断阈值，可以防止晶体管内的二极管接通(即导通)并且因此防止耗散功率。因此，保持这些二极管关闭实现了对损耗的消除以及变换器的效率的改进。本文中所描述的解决方案的应用范围是谐振变换器中实现的同步整流，其原理图在图1中表示。这一变换器的一般操作分为以下阶段：1.低侧(LS)停止阶段；2.通过在端子PHX上的对角线的电感器Lres的预充电；3.电感器Lres和电容器Cres的谐振；4.高侧(HS)停止阶段：5.在端子PHY上通过对角线的电感器Lres的预充电；6.电感器Lres和电容器Cres的谐振；7.新的LS停止阶段以及先前的阶段1到6的重复。图1的电路的操作是循环的，并且阶段4、5和6关于阶段1、2和3对称。从其中初级侧的高侧开关M2和M4接通并且次级侧的开关M5工作的状态开始，仅描述操作阶段1、2和3，其中初级侧的低侧开关M1和M3接通并且次级侧的第一开关M6工作。在阶段4、5和6，初级开关级的高侧开关M2、M4和低侧开关M1、M3的角色关于彼此反转，并且次级整流级的第一开关M6和第二开关M5的角色关于彼此反转。在所说明的实施例中，经由晶体管来获得开关M1-M6。比如，在附图中提出和图示的实施例中，通过以通/断(on/off)或开关(switching)模式使用的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)来获得开关。在以下描述中，不同地使用术语“开关”和晶体管，只要晶体管在其作为开关的操作范围内工作。图2中表示变换器的操作的阶段1。在这一阶段1(LS停止阶段)，初级侧的低侧MOSFET开关M1和M2接通(即开关闭合并且启用电流通路)并且次级侧的两个MOSFET开关M5和M6也接通(即闭合)。在这种状态下(即M1、M3、M5和M6处于闭合状态)，在初级侧，有表示为Istop的非常小的恒定电流循环，其符号取决于操作循环本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于驱动谐振变换器的方法，所述谐振变换器包括：初级开关电路，至少具有初级绕组以及被配置用于驱动所述初级绕组和与所述初级绕组串联的电感器(Lres)的初级全桥开关级(M1，M2，M3，M4)，次级谐振电路，具有与所述初级绕组磁性耦合的次级绕组、与所述次级绕组并联电连接的谐振电容器(Cres)、均连接在所述变换器的输出端子与所述谐振电容器(Cres)的相应端子之间的第一次级电感器(L1)和第二次级电感器(L2)，次级整流级，与所述谐振电容器(Cres)并联电连接，具有均连接在所述谐振电容器(Cres)的相应端子与接地之间的第一开关(M6)和第二开关(M5)，以及驱动模块，被配置用于在输入处接收启用信号(START)和跨所述次级侧的开关(M*)测量的电压(Phase)，所述模块被配置用于生成用于控制所述次级侧的开关(M*)的控制信号(SW)，所述方法包括循环地执行以下操作序列：接通所述初级开关级的低侧开关(M1，M3)以及所述次级整流级的两个开关(M5，M6)并且关断所述初级开关级的高侧开关(M2，M4)；在固定时间之后，关断所述低侧开关(M3)并且接通所述初级开关级的高侧开关(M4)；等待所述启用信号(START)的上升沿(RE)；等待满足在所述次级侧的开关(M5，M6，M*)中流动的零电流(ZCD)的状态；在关于所述启用信号(START)的上升沿的可变延迟(Dzcd(n))之后，通过向低电平(0V)发送所述控制信号(SW)来关断所述次级侧的第一开关(M*，M6)，并且保持所述次级侧的第二开关(M5)接通；等待满足跨所述次级侧的第一开关(M*，M6)的零电压的状态；以及当跨所述次级侧的第一开关(M*，M6)测量的电压(Phase)下降至可变阈值(Vthzvs)以下时，通过向高电平发送所述控制信号(SW)来将所述次级侧的第一开关(M*，M6)再次接通；以及执行先前的操作，关于彼此反转所述初级开关级的高侧开关(M2，M4)和低侧开关(M1，M3)的角色，并且关于彼此反转所述次级整流级的第一开关(M6)和第二开关(M5)的角色。...
【技术特征摘要】
2015.10.01 IT 1020150000572951.一种用于驱动谐振变换器的方法，所述谐振变换器包括：初级开关电路，至少具有初级绕组以及被配置用于驱动所述初级绕组和与所述初级绕组串联的电感器(Lres)的初级全桥开关级(M1，M2，M3，M4)，次级谐振电路，具有与所述初级绕组磁性耦合的次级绕组、与所述次级绕组并联电连接的谐振电容器(Cres)、均连接在所述变换器的输出端子与所述谐振电容器(Cres)的相应端子之间的第一次级电感器(L1)和第二次级电感器(L2)，次级整流级，与所述谐振电容器(Cres)并联电连接，具有均连接在所述谐振电容器(Cres)的相应端子与接地之间的第一开关(M6)和第二开关(M5)，以及驱动模块，被配置用于在输入处接收启用信号(START)和跨所述次级侧的开关(M*)测量的电压(Phase)，所述模块被配置用于生成用于控制所述次级侧的开关(M*)的控制信号(SW)，所述方法包括循环地执行以下操作序列：接通所述初级开关级的低侧开关(M1，M3)以及所述次级整流级的两个开关(M5，M6)并且关断所述初级开关级的高侧开关(M2，M4)；在固定时间之后，关断所述低侧开关(M3)并且接通所述初级开关级的高侧开关(M4)；等待所述启用信号(START)的上升沿(RE)；等待满足在所述次级侧的开关(M5，M6，M*)中流动的零电流(ZCD)的状态；在关于所述启用信号(START)的上升沿的可变延迟(Dzcd(n))之后，通过向低电平(0V)发送所述控制信号(SW)来关断所述次级侧的第一开关(M*，M6)，并且保持所述次级侧的第二开关(M5)接通；等待满足跨所述次级侧的第一开关(M*，M6)的零电压的状态；以及当跨所述次级侧的第一开关(M*，M6)测量的电压(Phase)下降至可变阈值(Vthzvs)以下时，通过向高电平发送所述控制信号(SW)来将所述次级侧的第一开关(M*，M6)再次接通；以及执行先前的操作，关于彼此反转所述初级开关级的高侧开关(M2，M4)和低侧开关(M1，M3)的角色，并且关于彼此反转所述次级整流级的第一开关(M6)和第二开关(M5)的角色。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过对在所述次级侧的开关(M6，M5)关断之后生成的欠电压进行积分来处理所述可变延迟(Dzcd)。3.根据权利要求2所述的方法，其中在每个积分循环(n)处，根据以下等式计算要在下一循环(n+1)施加的可变延迟(Dzcd(n+1))：Dzcd(n+1...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·卡杜，M·皮卡，L·特雷维桑，C·波尔塔，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT
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