具有同步整流器的逆向转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种具有同步整流器的逆向转换器，该逆向转换器对诸如笔记本个人计算机的便携式计算机提供电源。该逆向转换器以临界导电模式工作以在输出电压的零交叉点接通／断开主开关。该逆向转换器还适于利用齐纳二极管控制同步开关的占空因数。因此，不需要与同步开关并联的肖特基二极管，并因此简化了电路设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于诸如笔记本个人计算机的便携式计算机的逆向转换器(flyback converter)，更具体地说，本专利技术涉及一种具有同步整流器的逆向转换器，该逆向转换器以临界导电模式工作以在输出电压的零交叉点接通/关断主开关，而且适于利用齐纳二极管控制同步开关的占空因数，因此不需要与同步开关并联的肖特基二极管，并因此简化了电路设计。
技术介绍
最近，根据客户的要求，电子设备和电气设备的功能在不断增加，为了设想这种多功能它们不断被数字化，而且强烈要求它们具有小尺寸、高效电源，以提供适合客户的各种要求的业务。在现有的电源中，逆向电源使用最广泛，因为其优点是部件数量少，因此生产成本低，而且可以实现小型化。然而，最近，电子设备和电气设备要求低压、大电流电源，因此用于现有逆向转换器的二极管整流器不再满足客户要求的尺寸小、厚度薄以及高效的条件。此外，由于损耗与输出电流成正比，所以如果输出电流大，则二极管整流器系统可能承受额外损耗。在这种连接中，已经建议使用诸如MOS(金属氧化物半导体)晶体管的低传导损耗半导体的同步整流器系统代替二极管整流器系统。图1是示出通用逆向转换器的原理的电路图，而图2是图1所示主信号的时序图。在图1和图2中，整流器11对交流电(AC)输入电压Vin进行整流，然后，将它送到变压器TF。此时，逆向开关电路12接通或断开主开关MS，因此主开关MS重复接通/断开，如图2所示。主开关MS的漏源电压Vds1随着主开关MS的接通/断开操作变化，如图2所示。即，如果主开关MS被接通，则通过主开关MS，初级电流I1流入变压器TF的初级线圈L1，如图2所示，与此同时，利用同步开关电路14，断开同步开关SS。在断开主开关MS时，利用同步开关14接通同步开关SS，以使变压器TF的初级线圈L1中的能量感应到变压器TF的次级主线圈L2，从而使次级电流I2如图2所示流过。在此，Vds1是施加在主开关MS两端的电压，而Vds2是施加在同步开关SS两端的电压。同步开关SS的漏源电压Vds2随着同步开关SS的接通/断开操作变化，如图2所示。在此，对同步开关电路14施加与其次级主线圈L21相连的变压器TF的次级辅助线圈L22输出的驱动电压。通过执行该过程，利用通过输出电容器Co的输出电压Vout，提供变压器TF的次级主线圈L21上的电压。从上述说明中可以看出，同步开关SS的同步开关电路14与逆向开关电路12同步接通/断开，因此是MOS晶体管的同步开关SS用作整流器。根据技术细节，例如，主开关和同步开关的驱动方法以及同步开关的驱动电路的设计，可以将这种逆向转换器划分为各种类型，下面将参考图3和4说明各种类型的逆向转换器的一个例子。图3是传统逆向转换器的电路图。参考图3，传统逆向转换器包括电压源；逆向开关电路20，用于从电压源接收电压，而将高频脉冲输出到开关S1；变压器T1，具有与逆向开关电路20相连、用于从该逆向开关电路20接收高频脉冲的初级线圈，以及两个用作主电源和辅助电源的次级线圈；同步整流器30，与电流传感器40和辅助电源相连，用于输出驱动脉冲；以及同步开关M1，与输出二极管D2并联，用于从同步整流器30接收驱动脉冲。输出二极管D2的一端连接到主电源，而其另一端连接到负载50，负载50又与输出电容器并联。电流传感器40与负载50串联，用于检测负载电流。电流传感器40还用于将检测的负载电流传送到同步整流器30。在此，V1表示电源，21表示内向电路，25表示栅极控制电路。第6,353,544号美国专利对图3所示逆向转换器进行了详细说明。图4a和4b是图3所示各种工作模式下的逆向转换器的电流的波形图。参考图3至4b，在传统逆向转换器中，开关S1以固定频率工作，以便适合图4所示的断续导通模式(DCM)和图4b所示的连续导通模式(CCM)。图5是图3所示逆向转换器内的反向恢复电流的波形图。在图3所示的传统逆向转换器中，在作为逆向转换器的主工作模式的CCM下，在流过大量次级电流I2时，在接通开关S1时，同步开关M1被断开。在这种情况下，可以同时产生反向恢复电流(RRC)，因为同步开关M1的PN结特性。为了防止产生这种RRC，是肖特基二极管的输出二极管D2与同步开关M1并联。即，利用具有短反向恢复时间的肖特基二极管防止产生RRC。然而，上述传统逆向转换器的缺点在于，同步开关驱动电路复杂，因为要对同步开关提供驱动电压需要次级辅助线圈，而且逆向转换器在DCM和CCM下工作。此外，为了防止产生RRC，肖特基二极管必须与同步开关并联，所以导致印刷电路板(PCB)的有效面积减小，又提高了生产成本。
技术实现思路
因此，鉴于上述问题提出本专利技术，而且本专利技术的一个目的是提供一种具有同步整流器的逆向转换器。该逆向转换器以临界导电模式工作以在输出电压的零交叉点接通/断开主开关，该逆向转换器还适于利用齐纳二极管控制同步开关的占空因数，因此，不需要与同步开关并联的肖特基二极管，并因此简化了电路设计。根据本专利技术的一个方面，通过提供具有同步整流器的逆向转换器可以实现上述以及其它目的，该逆向转换器包括逆向开关控制器，用于根据反馈电压，在临界导通模式下开关主开关，以将输入电压转换为高频脉冲；变压器，具有用于接收高频脉冲的初级线圈以及次级主线圈和次级辅助线圈；同步开关，包括MOSFET，具有与第一输出线和第二输出线之任一相连的源极和漏极，第一输出线和第二输出线分别连接到次级主线圈的两端； 反馈控制器，用于检测第一输出线和第二输出线之间的输出电压，然后，将检测电压作为反馈电压输出到逆向开关控制器；电压检测器，用于检测次级辅助线圈两端的电压；接通开关，用于根据通过公共电阻器与电压检测器的输出端相连的公共控制端的电压，开关电压检测器的输出端与同步开关的栅极之间的连接；关断开关，用于根据通过公共电阻器与电压检测器的输出端相连的公共控制端的电压，开关同步开关的栅极与源极之间的连接；电流检测器，具有初级线圈和次级线圈，用于检测电流，根据其初级电流检测线圈与次级电流检测线圈之间的匝数比，电流检测器检测流过第一输出线和第二输出线之任一的负载电流；电流/电压转换器，用于将电流检测器检测的负载电流转换为电压；以及接地开关，用于根据电流/电压转换器转换的电压，开关公共控制端与同步开关的源极之间的连接。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种具有同步整流器的逆向转换器，该逆向转换器包括逆向开关控制器，用于根据反馈电压，在临界导通模式下开关主开关，以将输入电压转换为高频脉冲；变压器，具有用于接收高频脉冲的初级线圈和次级线圈；同步开关，包括MOSFET，具有与第一输出线和第二输出线之任一相连的源极和漏极，第一输出线和第二输出线分别连接到次级线圈的两端；反馈控制器，用于检测第一输出线和第二输出线之间的输出电压，然后，将检测电压作为反馈电压输出到逆向开关控制器；电压检测器，用于检测次级线圈两端的电压；接通开关，用于根据通过公共电阻器与电压检测器的输出端相连的公共控制端的电压，开关电压检测器的输出端与同步开关的栅极之间的连接；关断开关，用于根据通过公共电阻器与电压检测器的输出端相连的公共控制端的电压，开关同步开关的栅极与源极之间的连接；电流检测器，具有初级线圈和次级线圈，用于检测电流，根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有同步整流器的逆向转换器，包括：逆向开关控制器，用于根据反馈电压，在临界导通模式下开关主开关，以将输入电压转换为高频脉冲；变压器，具有用于接收高频脉冲的初级线圈以及次级主线圈和次级辅助线圈；同步开关，包括ＭＯＳ ＦＥＴ，具有与第一输出线和第二输出线之任一相连的源极和漏极，第一输出线和第二输出线分别连接到次级主线圈的两端；反馈控制器，用于检测第一输出线和第二输出线之间的输出电压，然后，将检测电压作为反馈电压输出到逆向开关控制器；电压检 测器，用于检测次级辅助线圈两端的电压；接通开关，用于根据通过公共电阻器与电压检测器的输出端相连的公共控制端的电压，开关电压检测器的输出端与同步开关的栅极之间的连接；关断开关，用于根据通过公共电阻器与电压检测器的输出端相连的公 共控制端的电压，开关同步开关的栅极与源极之间的连接；电流检测器，具有初级线圈和次级线圈，用于检测电流，根据其初级电流检测线圈与次级电流检测线圈之间的匝数比，电流检测器检测流过第一输出线和第二输出线之任一的负载电流；电流／电压 转换器，用于将电流检测器检测的负载电流转换为电压；以及接地开关，用于根据电流／电压转换器转换的电压，开关公共控制端与同步开关的源极之间的连接。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朴台煜，金呈哲，张赞圭，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]