本发明专利技术提供一种可在固定和／或可变频率下操作的功率转换器的同步整流电路，其中不需要电流感应电路或锁相电路。同步整流电路具有耦合到变压器以用于整流的电源开关；信号产生电路用于响应于变压器的磁化电压、变压器的去磁电压和变压器的磁化周期而产生控制信号。控制信号经耦合以控制电源开关导通。控制信号的启用周期与变压器的去磁周期相关。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功率转换器，且更明确地说涉及开关式功率转换器的控制电路。
技术介绍
图1绘示常规具有用于改进功率转换效率的同步整流器的功率转换器。磁性装置例如变压器10包含一次侧绕组NP和二次侧绕组NS。开关15连接到一次侧绕组NP以开关变压器10和调节功率转换器的输出。二次侧绕组NS通过电源开关20和电容器30耦合到功率转换器的输出。电源开关20及其主体二极管25作为同步整流器而操作。在磁化周期期间响应于开关15的接通将电压VE施加到一次侧绕组NP。因此，充电电流IC将根据电压VE和一次侧绕组NP的电感系数而产生。同时，在二次侧绕组NS处产生磁化电压VS。一旦开关15断开，变压器10的能量将通过二次侧绕组NS和电源开关20而传送到功率转换器的输出端。因此在去磁周期期间去磁电压(输出电压VO)将被施加到二次侧绕组NS。放电电流ID将根据去磁电压和二次侧绕组NS的电感系数而产生。充电电流IC与放电电流ID可由方程式(1)(2)分别得知IC=VELP×TCHARGE---(1)]]>ID=VOLS×TDISCHARGE---(2)]]>其中LP和LS分别为变压器10的一次侧绕组NP和二次侧绕组NS的电感系数。TCHARGE为磁化周期；且TDISCHARGE为去磁周期。在连续电流模式(continuous current mode；CCM)操作中，变压器10完全去磁之前开关15将接通。在非连续电流模式(discontinuous currentmode；DCM)操作中，在下一切换周期开始之前变压器10中的能量完全去磁。图2A和图2B分别绘示连续电流模式和非连续电流模式的波形图。如果在变压器10完全去磁之后电源开关20没有断开，那么一个反向电流(reverse current)将通过电源开关20对电容器30进行放电。此反向电流降低了功率转换器的效率。为了避免反向电流，常规技术，例如在Yang等人的美国专利第6,995,991号“PWM controller for synchronous rectifier offlyback power converter”中所述，利用电阻器40及其控制电路45在放电电流ID低于临界值时断开电源开关20的同步整流的方法。另外，在连续电流模式操作期间，锁相电路在下一切换周期开始之前断开电源开关20。然而，电流感应电路和锁相电路将产生功率损失并增加系统的复杂性。另外，宽变频系统(wide-variable frequency system)例如，谐振式功率转换器(resonant power converter)将引起锁相的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种同步整流电路，其适用于在固定频率和/或可变频率下操作的功率转换器。本专利技术的同步整流电路不需要电流感应电路或锁相电路。同步整流电路包括电源开关，其耦合到变压器(磁性装置)以用于整流。信号产生电路用于响应于变压器的磁化电压、变压器的去磁电压和变压器的磁化周期而产生控制信号。控制信号经耦合以控制电源开关导通。控制信号的启用周期与变压器的去磁周期相关。另外，控制信号响应于磁化电压的增加而增加。控制信号响应于变压器的磁化周期的减小而减小。除此之外，控制信号响应于去磁电压的增加而减小。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，其并入本说明书中并组成本说明书的一部分。附图说明本专利技术的实施例，且连同实施方式一起用以解释本专利技术的原理。图1绘示具有同步整流器的常规功率转换器。图2A和图2B分别绘示连续电流模式和非连续电流模式的波形图。图3绘示包含本专利技术同步整流电路优选实施例的功率转换器的电路示意图。图4绘示本专利技术优选实施例的开关控制电路。图5和图6绘示本专利技术优选实施例中多个电压-电流转换电路的电路示意图。图7绘示本专利技术优选实施例的信号产生电路的电路示意图。图8绘示本专利技术优选实施例的同步整流电路的波形图。具体实施例方式图3绘示包含本专利技术同步整流电路的优选实施例的开关式功率转换器的电路示意图。此同步整流电路适用于在固定频率和/或可变频率下操作的功率转换器，且不需要电流感应电路或锁相电路。开关式功率转换器中的电源开关20耦合到变压器(磁性装置)10以用于整流。开关控制电路100响应于变压器10的磁化电压(magnetized voltage)VS、去磁电压(demagnetized voltage)和磁化周期(magnetized time)而产生由输出端OUT输出的控制信号SW。控制信号SW经耦合以接通(turn on)电源开关20。其中控制信号SW的启用周期(enable period)与变压器的去磁周期(demagnetizedtime)相关。当开关15接通时，在二次侧绕组NS与电源开关20之间产生电压VDS。电压VDS与变压器10的磁化电压VS有关。磁化电压VS可由方程式(3)得知VS＝VDS-VO------------------------------------------------(3)当开关15断开(turn off)时，输出电压VO施加到二次侧绕组NS以用于去磁。因此输出电压VO与变压器10的去磁电压相关。开关控制电路100的输入端子S1经耦合通过电阻器50和55来检测电压VDS。二极管60进一步耦合到二次侧绕组NS以加速对电压VDS的检测。另一输入端子S2耦合到功率转换器的输出以用于接收输出电压VO。变压器的磁化通量ФC等于去磁通量ФD可由下列方程式得知，ФC＝ФD-------------------------------------------------(4)Φ=B×Ae=V×TN---(5)]]>VENP×TCHARGE=VONS×TDISCHARGE---(6)]]>VE×TCHARGE=NPNS×VO×TDISCHARGE---(7)]]>VE=NPNS×VS---(8)]]> 其中B为通量密度，Ae为变压器的横截面面积(cross-section area)，T为变压器的磁化周期(TCHARGE)或去磁周期(TDISCHARGE)，且N为变压器的绕组匝数的数目。可根据方程式(7)和(8)获得变压器10的去磁周期(TDISCHARGE)。TDISCHARGE=VSVO×TCHARGE---(9)]]>根据方程式(9)展示，可由磁化电压VS、去磁电压VO和磁化周期(TCHARGE)来预测去磁周期(TDISCHARGE)。根据方程式(3)和(9)，去磁周期(TDISCHARGE)可重新以方程式(10)表示如下TDISCHARGE=(VDS-VO)VO×TCHARGE---(10)]]>根据变压器10的去磁周期(TDISCHARGE)产生控制信号SW的启用周期。因此，控制信号SW的启用周期响应于磁化电压VS的增加而增加。控制信号SW的启用周期响应于变压器10的磁化周期(TCHARGE)的减小而减小。除此之外本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功率转换器的同步整流电路，其包括： 电源开关，其耦合到变压器以用于整流；以及 开关控制电路，其响应于所述变压器的磁化电压、所述变压器的去磁电压和所述变压器的磁化周期而产生控制信号， 其中所述控制信号经耦合以控制所述电源开关，且所述控制信号的启用周期与所述变压器的去磁周期相关。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨大勇，
申请(专利权)人：崇贸科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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