功率变换器系统技术方案

一种功率变换器系统，包括：ＬＣ振荡器电路；振荡器驱动电路，用于驱动ＬＣ振荡器电路；整流器电路，耦合到ＬＣ振荡器电路，用于提供直流输出；以及开关电路，用于控制振荡器驱动电路的占空比以调节ＬＣ振荡器电路和整流器电路中的功率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及隔离功率变换器系统，更具体地说，涉及利用 布置在集成电路芯片上的微型变压器将功率穿过隔离障碍传递的改 进型功率变换器系统。
技术介绍
传统的隔离功率变换器系统通常依靠具有磁芯的分立变压器和 整流器电路中的分立二极管，将功率穿过隔离障碍传递。但是，变压 器磁芯的尺寸使功率变换器系统不能布置在集成电路芯片上。尺寸小 并且可以布置在芯片上的微型变压器例如"空芯"变压器经常被用来 将数据穿过隔离障碍传递。这种微型变压器的例子公开在美国专利No. 6291907，以及于2002年8月8日提交的序列号为No. 10/214883的并且 于2003年3月6日在美国公开文本No. 2003/0042571中公开的美国专利 申请中，这两件申请的受让人和专利技术人相同，这里并入作为参考。但 是，传统的功率变换器系统不用微型变压器来将功率穿过隔离障碍传 递，这是由于不能产生足够高的频率来防止微型变压器饱和。传统的 隔离功率变换器系统还要经受高频下显著的开关损耗。为了解决上述 问题，传统的功率变换系统要求复杂、昂贵、低效、不可靠并且不易 重复的设计，这样的设计过大以至于不能安装在集成电路芯片上。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供改进的功率变换器系统。 本专利技术的另一个目的是提供使用了微型变压器的功率变换器系统。本专利技术的另一个目的是提供被布置在集成电路芯片上的功率变 换器系统。本专利技术的另一个目的是提供使用了较少的芯片空间的功率变换 器系统。本专利技术的另一个目的是提供不太复杂的功率变换器系统。 本专利技术的另一个目的是提供不太昂贵的功率变换器系统。 本专利技术的另 一个目的是提供减少了开关损耗的功率变换器系统。 本专利技术的另一个目的是提供更可靠的功率变换器系统。 本专利技术的另一个目的是提供容易重复的功率变换器系统。 本专利技术的另一个目的是提供效率更高的功率变换器系统。 本专利技术是源于实现了使用微型变压器并且可以布置在集成电路芯片上的改进的功率变换器系统，该系统具有高效LC振荡器电路， 用于提供足够高的频率以防止微型变压器饱和并减少开关损耗；整流 器电路，耦合到LC振荡器电路，用于提供直流输出；振荡器驱动电 路，用于驱动LC振荡器电路；以及开关电路，通常由固定频率脉宽 调制信号或输入数据信号驱动，用于使能和禁止振荡器驱动电路，使 得LC振荡器电路对到达整流器电路的功率进行调节。但是，在其他实施例中，本专利技术不需要实现所有这些目的，并且， 这里的权利要求不应该局限于能够实现这些目的的结构或方法。本专利技术的特征在于功率变换器系统包括LC振荡器电路。振荡器 驱动电路对LC振荡器电路进行驱动。整流器电路耦合到LC振荡器 电路，用于提供直流输出。开关电路对振荡器驱动电路的占空比进行 控制，以调节LC振荡器电路中的、到达整流器电路的功率。在一个实施例中，LC振荡器电路的电容可以包括振荡器驱动电 路的寄生电容。振荡器驱动电路可以包括一对交叉耦合的正反馈开 关。整流器电路可以包括整流器。整流器电路可以包括电容滤波器。开关电路可以响应于来自整流器电路的输出而被驱动。整流器电路可以通过变压器耦合到LC振荡器电路，变压器具有连接到振荡器驱动 电路的一次绕组和连接到整流器电路的二次绕组。变压器可以是隔离 变压器。变压器可以是微型变压器。微型变压器、LC振荡器电路、 振荡器驱动电路和开关电路可以在集成电路芯片上。微型变压器和整 流器电路可以在集成电路芯片上。微型变压器可以是空芯微型变压 器。微型变压器可以具有至少一个在底板上形成的绕组。LC振荡器 电路可以在其谐振频率运行。振荡器驱动电路可以包括两对交叉耦合 的正反馈开关。本专利技术的特征还在于功率变换器系统包括LC振荡器电路。振荡 器驱动电路驱动LC振荡器电路。变压器包括一次绕组， 一次绕组包 括LC振荡器电路的电感。开关电路控制振荡器驱动电路的占空比以 调节LC振荡器电路和变压器的二次绕组中的功率。在一个实施例中，LC振荡器电路的电容可以包括振荡器驱动电 路的寄生电容。振荡器驱动电路可以包括一对交叉耦合的正反馈开 关。系统还可以包括耦合到变压器的二次绕组的整流器电路。整流器 电路可以包括电容滤波器。开关电路可以响应于来自整流器电路的输 出而被驱动。变压器可以是隔离变压器。变压器可以是微型变压器。 微型变压器、LC振荡器电路、振荡器驱动电路和开关电路可以在集 成电路芯片上。微型变压器可以是空芯微型变压器。微型变压器可以 具有至少一个在底板上形成的绕组。LC振荡器电路可以在其谐振频 率运行。振荡器驱动电路可以包括两对交叉耦合的正反馈开关。开关 电路可以对输入数据信号进行响应。功率变换器系统还可以包括反馈 电路，耦合在变压器的二次绕组与开关电路之间。反馈电路可以通过 整流器电路耦合到二次绕组。反馈电路可以包括比较器电路，用于对 整流器电路的输出与参考信号进行比较，以确定整流器电路输出的波 动。反馈电路还可以包括第二变压器。第二变压器可以是隔离变压器。 第二变压器还可以是微型变压器，并且，第二变压器可以在集成电路 芯片上。第二微型变压器可以是空芯微型变压器。第二微型变压器可以具有至少一个在底板上形成的绕组。第二微型变压器可以包括编石马器和解码器，其中编码器连接在比较器电路的输出与第二变压器的 一次绕组之间，对输入数据信号进行响应；解码器连接在第二变压器 的二次绕组与开关电路之间。反馈电路可以包括固定频率脉宽调制发 生器。微型变压器可以包括连接到整流器的中心抽头二次绕组。整流 器可以是多电平整流器。系统还可以包括信号隔离电路，信号隔离电 路具有对输入数据信号进行响应的第二变压器。系统还可以包括前馈 驱动器电路，用于根据输入信号的频率确定预定输出电压，并且在实 现预定输出电压所需要的预定时间内使能开关电路。输入数据信号可 以包括FET信号。第二变压器可以是隔离变压器。第二变压器可以 是微型变压器。第二变压器具有至少一个在底板上形成的绕组。第 二变压器可以是空芯微型变压器。信号隔离器电路可以包括编码器和 解码器，其中编码器连接到第二变压器的一次绕组，对输入数据信号进行响应；解码器连接到第二变压器的二次绕组和比较器。可以由 传递到变压器的二次绕组的输入数据信号驱动开关电路。系统可以包 括连接到整流器的输出的线性调节器电路。线性调节器可以包括用于 对输出电压与预定参考电压进行比较的比较器和对比较器进行响应 以调节输出电压的开关。功率变换器系统可以是非隔离的。附图说明根据以下对优选实施例和附图的描述，本领域的技术人员将明白其他目的、特性和优点，其中图1为典型的现有技术的隔离功率变换器系统的电路图2为本专利技术的功率变换器系统的一个实施例的电路图3示出了由图2所示的功率变换器系统生成的各种波形；图4为本专利技术的、在反馈电路中使用了脉宽调制发生器的功率变换器系统的另 一个实施例的电路图5为本专利技术的、与图4所示的系统相似的功率变换器系统的另一个实施例的电路图，其中，微型变压器的二次绕组为中心抽头式；图6为本专利技术的功率变换器系统的一个实施例的电路图，它包括前馈电路和开关电路，前馈电路和开关电路都对输入数据信号进行响应，并且，该实施例使用了前馈电路；图7示出了由图6所示的功率变换器系统生成的各种波形；图8为本专利技术的功率变换器系统的另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率变换器系统，包括：　ＬＣ振荡器电路；　振荡器驱动电路，用于驱动所述ＬＣ振荡器电路；　整流器电路，耦合到所述ＬＣ振荡器电路，用于提供直流输出；以及　开关电路，用于控制所述振荡器驱动电路的占空比，以调节所述ＬＣ振荡器电路中到达所述整流器电路的功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宝兴，罗恩克利格，
申请(专利权)人：阿纳洛格装置公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]