本发明专利技术题为“用于反激电源转换器的局部零电压切换(ZVS)及其方法”。本发明专利技术公开了一种用于反激电源转换器的控制器，包括：线路电压检测电路，该线路电压检测电路响应于检测到输入线路电压大于第一阈值而激活高压线路检测信号；不连续导通模式检测电路，该不连续导通模式检测电路响应于检测到该控制器以不连续导通模式操作而激活不连续导通模式信号；和切换控制器，该切换控制器耦接到该线路电压检测电路和该不连续导通模式检测电路，响应于该高压线路检测信号和该不连续导通模式信号的激活而使用局部零电压切换来控制初级侧晶体管和次级侧晶体管，并且在其他情况下不使用局部零电压切换。电压切换。电压切换。
【技术实现步骤摘要】
用于反激电源转换器的局部零电压切换(ZVS)及其方法
[0001]本公开整体涉及电源转换器，并且更具体地涉及使用反激变压器的电源转换器。
技术介绍
[0002]开关模式电源可用于通过经由储能元件(诸如变压器)切换电流而从交流(AC)电压产生直流(DC)电压。开关的占空比被控制以将输出电压调节到期望的电平。开关模式电源在较重的负载下通常是有效的，但在较轻的负载下效率较低。两种常用类型的隔离开关模式电源是正向模式转换器和反激模式转换器。
[0003]反激转换器在AC电压到DC电压应用中是常见的。反激转换器基于反激变压器，该反激变压器交替地在磁芯中形成通量并将能量传输至输出端。当电流通过初级绕组切换时，变压器中的初级电流增加，从而将能量储存在变压器内。当开关断开时，变压器中的初级电流下降，并且次级电流基于存储在标记为“Lm”的磁化电感中的能量而流动。当次级电流流动时，变压器的初级电压由反射的输出电压确定。即使当同步整流器(SR)晶体管不导通时，次级电流也可流过SR晶体管处的内部二极管。控制器改变与初级绕组串联的初级开关的导通时间和断开时间，以将输出电压调节到期望的电平。
[0004]反激转换器可被配置为使用被称为有源箝位反激(ACF)的拓扑对与初级绕组并联的附加的电抗元件进行切换。ACF转换器可通过实现接近初级开关的零电压切换(ZVS)并且产生不具有任何振鸣的清洁漏极波形而减少部件上的电应力并且提高效率。它们还允许次级电流的软增加。然而，虽然ACF转换器在中等负载和重负载下具有高效率，但是它们的效率由于来自磁化电流的连续导通损耗而在较轻负载下降低，该磁化电流由于附加的电抗元件而在变压器的初级侧上连续循环。此外，ACF转换器通常不与在轻负载下提高效率的其他技术(诸如循环跳过和频率反激)一起使用。
[0005]例如，电池供电的消费电子器件保持越来越小且越来越强大，但这种趋势需要更高的功率、更快且更小的AC/DC充电器。例如，通用串行总线(USB)功率递送(PD)标准已开始在智能设备和膝上型计算机制造商之间变得越来越普及。USB PD标准允许更高的功率电平(高达100瓦特(W))和自适应输出电压，以启用下一代的电池供电的电子器件。然而，现有电源设计(诸如ACF转换器)不能满足这些新的较高功率输送要求，同时保持高效率和低成本。
技术实现思路
[0006]一种用于具有反激变压器的电源转换器的控制器，所述反激变压器具有由初级侧晶体管切换的初级绕组和由次级侧晶体管切换的次级绕组，所述控制器包括：线路电压检测电路，所述线路电压检测电路用于响应于检测到输入线路电压大于第一阈值而激活高压线路检测信号；不连续导通模式检测电路，所述不连续导通模式检测电路用于响应于检测到所述控制器以不连续导通模式操作而激活不连续导通模式信号；和切换控制器，所述切换控制器耦接到所述线路电压检测电路和所述不连续导通模式检测电路，以用于响应于所述高压线路检测信号和所述不连续导通模式信号的激活而使用局部零电压切换来控制所
述初级侧晶体管和所述次级侧晶体管，并且在其他情况下不使用局部零电压切换来控制所述初级侧晶体管和所述次级侧晶体管。
[0007]一种电源转换器，所述电源转换器包括：反激变压器，所述反激变压器具有初级绕组和次级绕组；初级侧晶体管，所述初级侧晶体管与所述初级绕组串联耦接；次级侧晶体管，所述次级侧晶体管与所述次级绕组串联耦接；控制器，所述控制器包括：线路电压检测电路，所述线路电压检测电路用于响应于检测到输入线路电压大于第一阈值而激活高压线路检测信号；不连续导通模式检测电路，所述不连续导通模式检测电路用于响应于检测到所述控制器以不连续导通模式操作而激活不连续导通模式信号；和切换控制器，所述切换控制器耦接到所述线路电压检测电路和所述不连续导通模式检测电路，以用于响应于所述高压线路检测信号和所述不连续导通模式信号的激活而使用局部零电压切换来控制所述初级侧晶体管和所述次级侧晶体管，并且在其他情况下不使用局部零电压切换来控制所述初级侧晶体管和所述次级侧晶体管。
[0008]一种用于以局部零电压切换模式选择性地操作电源转换器的方法，所述电源转换器具有反激变压器，所述反激变压器具有由初级侧晶体管切换的初级绕组和由次级侧晶体管切换的次级绕组，所述方法包括：检测输入线路电压；检测输出电压；检测所述电源转换器的控制回路的操作模式；响应于检测到所述输入线路电压大于第一阈值、检测到所述输出电压大于第二阈值，并且检测到所述操作模式是不连续导通模式，以所述局部零电压切换模式操作所述控制回路；以及响应于以下情形中的至少一者，以除所述局部零电压切换模式之外的另一种模式操作所述控制回路：检测到所述输入线路电压小于所述第一阈值、检测到所述输出电压小于所述第二阈值，以及检测到所述操作模式是所述不连续导通模式。
附图说明
[0009]通过参照附图可更好地理解本公开，并且本公开的多个特征和优点对于本领域的技术人员为显而易见的，在附图中：
[0010]图1以局部框图和局部示意图形式示出了根据本公开的一个实施方案使用局部零电压切换(ZVS)的反激电源转换器；
[0011]图2示出了时序图，该时序图示出了在图1的反激电源转换器中使用的局部ZVS技术；
[0012]图3示出了可用于理解图1的反激电源转换器的操作的流程图；
[0013]图4以局部框图和局部示意图形式示出了线路电压检测电路，该线路电压检测电路用于图1的次级控制器中以确定线路电压是否超过第一阈值；
[0014]图5以局部框图和局部示意图形式示出了输出电压检测电路，该输出电压检测电路用于图1的次级控制器中以确定输出电压是否超过第二阈值；
[0015]图6以局部框图和局部示意图形式示出了DCM检测电路，该DCM检测电路用于图1的次级控制器中以确定转换器是否以DCM操作；并且
[0016]图7以框图形式示出了根据本公开的一个实施方案的局部ZVS决策电路。
[0017]在不同附图中使用相同的参考符号来指示相同或类似的元件。除非另有说明，否则字词“耦接”以及其相关联的动词形式包括直接连接以及通过本领域已知的方式的间接
电连接两者；并且除非另有说明，否则对直接连接的任一描述也暗示使用合适形式的间接电连接的替代实施方案。
具体实施方式
[0018]图1以局部框图和局部示意图形式示出了根据本公开的一个实施方案使用局部零电压切换(ZVS)的反激电源转换器100。反激电源转换器100通常包括输入部分110、变压器120、初级切换电路130、输出电路140、控制器150、驱动网络160、电压感测和供应电路170、次级侧电路180，以及电阻器190。
[0019]输入部分110包括熔断器111、共模扼流圈112、二极管桥整流器113、电容器114、电感器115、电容器116，以及电阻器117。输入部分110在其可连接到例如AC干线电源的第一端子和第二端子上接收标记为“AC IN”的交流(AC)输入电压。熔断器111具有连接到输入部分本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于具有反激变压器的电源转换器的控制器，所述反激变压器具有由初级侧晶体管切换的初级绕组和由次级侧晶体管切换的次级绕组，所述控制器包括：线路电压检测电路，所述线路电压检测电路用于响应于检测到输入线路电压大于第一阈值而激活高压线路检测信号；不连续导通模式检测电路，所述不连续导通模式检测电路用于响应于检测到所述控制器以不连续导通模式操作而激活不连续导通模式信号；和切换控制器，所述切换控制器耦接到所述线路电压检测电路和所述不连续导通模式检测电路，以用于响应于所述高压线路检测信号和所述不连续导通模式信号的激活而使用局部零电压切换来控制所述初级侧晶体管和所述次级侧晶体管，并且在其他情况下不使用局部零电压切换来控制所述初级侧晶体管和所述次级侧晶体管。2.根据权利要求1所述的控制器，其中所述线路电压检测电路包括：漏极电压检测电路，所述漏极电压检测电路用于提供与导通的所述次级侧晶体管的漏极的电压成比例的漏极电压感测信号；输出电压检测电路，所述输出电压检测电路用于提供与所述电源转换器的输出电压成比例的输出电压感测信号；和比较器，所述比较器用于将所述漏极电压感测信号和所述输出电压感测信号之间的差值与第二阈值进行比较，其中所述线路电压检测电路响应于所述比较器检测到所述差值大于所述第二阈值而提供所述高压线路检测信号。3.根据权利要求2所述的控制器，其中所述线路电压检测电路还包括：阈值电压生成电路，所述阈值电压生成电路具有用于接收修整电压的输入端，以及用于根据高压线路电压阈值和所述反激变压器的匝数比来提供所述第二阈值的输出端。4.根据权利要求1所述的控制器，其中所述不连续导通模式检测电路响应于以下情形而检测到所述控制器正以所述不连续导通模式操作：检测到所述控制器用于响应于控制回路激活到所述初级侧晶体管的初级栅极驱动信号的触发脉冲与在去激活前一初级侧栅极驱动信号之后到所述次级侧晶体管的次级栅极驱动信号的第一次激活没有重叠。5.根据权利要求1所述的控制器，所述控制器还包括：输出电压检测电路，所述输出电压检测电路用于响应于检测到所述次级绕组两端的输出电压大于第二阈值而激活高输出电压检测信号，其中所述切换控制器还耦接到所述输出电压检测电路，并且响应于所述高压线路检测信号、所述不连续导通模式信号以及所述高输出电压检测信号的激活而使用局部零电压切换来控制所述初级侧晶体管和所述次级侧晶体管，并且在其他情况下不使用局部零电压切换来控制所述初级侧晶体管和所述次级侧晶体管。6.根据权利要求1所述的控制器，其中：所述控制器形成于单个集成电路封装件中并且具有初级控制器和次级控制器，其中所述次级控制器与所述初级控制器电流隔离并且通信地耦接到所述初级控制器。7.一种电源转换器，所述电源转换器...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁烽根，S，
申请(专利权)人：半导体组件工业公司，
类型：发明
国别省市：
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