一种功率转换器及开关控制电路制造技术

本申请提出了一种开关控制电路及包括该开关控制电路的功率转换器。该功率转换器包括串联连接的高侧开关和低侧开关。该开关控制电路用于驱动功率转换器的高侧开关。开关控制电路具有用于接收低侧开关驱动信号的第一端子、用作开关控制电路的参考接地端的第二端子和用作输出端子以提供高侧开关驱动信号的第三端子。开关控制电路可以从低侧开关驱动信号获取电能并且不需要耐受高电压的内部电压调节器。由于不需要耐高压器件，本申请的技术方案降低了开关控制电路的设计复杂性和成本。降低了开关控制电路的设计复杂性和成本。降低了开关控制电路的设计复杂性和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种功率转换器及开关控制电路
[0001]相关引用
[0002]本申请要求2021年12月3日在美国提交的第17/541,576号专利申请的优先权和权益，并在此包含了前述专利申请的全部内容。


[0003]本申请涉及电子电路，更具体地，涉及用于驱动开关电源的开关控制电路和包括该开关控制电路的的功率转换器。

技术介绍

[0004]如图1和图2的示例电路所示，用于半桥电路11(图1)和21(图2)的常规栅极驱动器(例如图1中的高侧栅极驱动器12和低侧栅极驱动器13)或控制IC(例如图2中的控制器22)均需要其自身的电源电路。图1中的半桥电路11和图2中的半桥电路21都被示为包括串联的高侧功率晶体管QH和低侧功率晶体管QL。通常，尤其是为了驱动高侧功率晶体管QH，需要自举电路(例如包括自举二极管DB和自举电容器CB)来产生自举电压VB，并且自举电路应该由辅助电压VP供电，该辅助电压VP通常通过二极管Daux从变压器T的辅助绕组Laux对电容器Caux充电来产生。辅助电压VP或自举电压VB通常需要由栅极驱动器(例如图1中的12和13)内部的电压调节器(例如LDO等)或控制IC(例如图2中的22)调节至较低的内部供电电压VDD以向其他内部电路(例如逻辑控制电路等供电)。此外，需要额外的引脚或电路(例如图1中高侧栅极驱动器12的同步引脚SYNC和低侧栅极驱动器13的同步引脚SYNC，图1中高侧栅极驱动器12内部的同步电路以及图2中的同步电路HV SYNC)来实现用于驱动高侧功率管QH的高侧栅极驱动信号VGH和用于驱动低侧功率管QL的低侧栅极驱动信号VGL之间的同步通信。而且，在大多数AC
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DC应用中，栅极驱动器内部的电压调节器和同步电路需要耐受高电压(例如高达100V或更高的电压)，这增加了设计复杂性和成本。

技术实现思路

[0005]本申请的实施例涉及一种功率转换器，包括：高侧开关，具有第一端、第二端和控制端，该高侧开关的第一端耦接到功率转换器的输入端口；低侧开关，具有第一端、第二端和控制端，该低侧开关的第一端耦接到高侧开关的第二端以形成公共耦接点，低侧开关的第二端耦接到该功率转换器的参考地；以及高侧开关控制电路，具有第一端子、第二端子以及第三端子，其第一端子被配置为接收低侧开关驱动信号，该低侧开关驱动信号被提供给低侧开关的控制端，其第二端子耦接到所述公共耦接点，其第三端子被配置为提供高侧开关驱动信号，该高侧开关控制电路被配置为从所述低侧开关驱动信号获取电能。
[0006]根据本申请的一个实施例，所述高侧开关控制电路还用于根据所述低侧开关驱动信号判断所述低侧开关是否导通。
[0007]根据本申请的一个实施例，所述高侧开关控制电路还被配置为一旦检测到所述低侧开关导通，就保持所述高侧开关关断。
[0008]根据本申请的一个实施例，所述高侧开关控制电路还被配置为一旦检测到所述低侧开关关断，就允许所述高侧开关执行导通和关断之间的切换。
[0009]根据本申请的一个实施例，所述高侧开关控制电路集成在第一半导体管芯上或封装在第一集成电路芯片中。
[0010]根据本申请的一个实施例，所述高侧开关控制电路还包括：第四端子，该第四端子被配置为当电容性储能装置耦接在高侧开关控制电路的第四端子和第二端子之间时提供经过调整的电压信号。
[0011]根据本申请的一个实施例，所述高侧开关控制电路还包括：内部调节模块，耦接在高侧开关控制电路的第一端子和第四端子之间，并用于当电容性储能装置耦合在高侧开关控制电路的第四端子和第二端子之间时，将低侧开关驱动信号转换为经调整的电压信号。
[0012]根据本申请的一个实施例，所述高侧开关控制电路还包括：同步控制模块，耦接到高侧开关控制电路的第一端子，并用于基于所述低侧开关驱动信号生成同步控制信号，该同步控制信号具有指示所述低侧开关导通的第一逻辑电平和指示所述低侧开关关断的第二逻辑电平。
[0013]本申请的一个实施例还涉及一种在功率转换器中使用的开关控制电路。开关控制电路包括：第一端子，用于接收低侧开关驱动信号；第二端子，配置为该开关控制电路的参考接地端；和第三端子，配置为该开关控制电路的输出端，用以提供高侧开关驱动信号；该开关控制电路被配置为从在第一端子处接收的低侧开关驱动信号。
[0014]根据本申请的一个实施例，该开关控制电路被配置为以该高侧开关控制电路的第二端子处的电势为参考，当所述低侧开关驱动信号高于预设阈值时，将所述高侧开关驱动信号保持在复位逻辑状态，以该高侧开关控制电路的第二端子处的电势为参考，当所述低侧开关驱动信号低于预设阈值时，允许所述高侧开关驱动信号在复位逻辑状态和置位逻辑状态之间切换。
[0015]根据本申请的一个实施例，该开关控制电路集成在半导体管芯上或封装在集成电路芯片中。
[0016]根据本申请的一个实施例，该开关控制电路，还包括：第四端子，其被配置为当电容性储能装置耦合在开关控制电路的第四端子和第二端子之间时提供经过调整的电压信号。
附图说明
[0017]下面的附图有助于更好地理解接下来对本申请不同实施例的描述。这些附图并非按照实际的特征、尺寸及比例绘制，而是示意性地示出了本申请一些实施方式的主要特征。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本申请的一些实施例。为简明起见，不同附图中具有相同功能的相同或类似的组件或结构采用相同的附图标记。
[0018]图1示意出了一传统反激式变换器10的电路架构示意图。
[0019]图2为传统LLC转换器20的电路架构示意图。
[0020]图3示意出了根据本申请一实施例的功率转换器100。
[0021]图4示意出了根据本申请一实施例的功率转换器200。
[0022]图5示意出了根据本申请一实施例的功率转换器300。
[0023]图6示意出了根据本申请一实施例的功率转换器400。
[0024]图7示意出了根据本申请一实施例的内部调节模块721。
[0025]图8示意出了根据本申请一变型实施例的内部调节模块821。
[0026]图9示意出了根据本申请一实施例的同步控制模块922。
[0027]图10示意出了根据本申请一变型实施例的同步控制模块1022。
具体实施方式
[0028]现将就附图中示意的本申请的优选实施例进行详细说明。虽然将结合优选实施例描述本申请，但是应当理解，它们并不旨在将本申请限制于这些实施例。相反，本申请旨在涵盖可包括在由所附权利要求限定的本申请的精神和范围内的替代、修改和等同物。此外，在本申请的以下详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对本申请的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说，显然可以在没有这些具体细节的情况下实施本申请的技术方案。为避免不必要地模糊本申请，公知的方法、过程、组件和电路在此不再赘述。
[0029]“实施例”或“示例”是指：某些特征、结构或特性包含在本申请的至少一个实施例中。这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率转换器，包括：高侧开关，具有第一端、第二端和控制端，该高侧开关的第一端耦接到该功率转换器的输入端口；低侧开关，具有第一端、第二端和控制端，该低侧开关的第一端耦接到所述高侧开关的第二端以形成公共耦接点，该低侧开关的第二端耦接到该功率转换器的参考地；以及高侧开关控制电路，具有第一端子、第二端子和第三端子，其第一端子被配置为接收低侧开关驱动信号，该低侧开关驱动信号被提供给低侧开关的控制端，其第二端子耦接到所述公共耦接点，其第三端子被配置为提供高侧开关驱动信号，该高侧开关控制电路被配置为从所述低侧开关驱动信号获取电能。2.如权利要求1所述的功率转换器，其中所述高侧开关控制电路还用于根据所述低侧开关驱动信号判断所述低侧开关是否导通。3.如权利要求2所述的功率转换器，其中所述高侧开关控制电路还被配置为以该高侧开关控制电路的第二端子处的电势为参考，当所述低侧开关驱动信号高于预设阈值时，判定其已经检测到所述低侧开关导通。4.如权利要求3所述的功率转换器，其中所述高侧开关控制电路还被配置为以该高侧开关控制电路的第二端子处的电势为参考，当所述低侧开关驱动信号低于预设阈值时，判定其已经检测到所述低侧开关关断。5.如权利要求2所述的功率转换器，其中所述高侧开关控制电路还被配置为一旦检测到所述低侧开关导通，就保持所述高侧开关关断。6.如权利要求2所述的功率转换器，其中所述高侧开关控制电路还被配置为一旦检测到所述低侧开关关断，就允许所述高侧开关执行导通和关断之间的切换。7.如权利要求1所述的功率转换器，还包括：低侧开关控制电路，其被配置为提供低侧开关驱动信号。8.如权利要求7所述的功率转换器，其中，所述低侧开关控制电路具有被配置为接收电源电压的第一端子、连接到所述功率转换器的参考地的第二端子和被配置为提供所述低侧开关驱动信号的第三端子。9.如权利要求1所述的功率转换器，其中所述高侧开关控制电路集成在第一半导体管芯上或封装在第一集成电路芯片中。10.如权利要求1所述的功率转换器，其中所述高侧开关控制电路还包括：第四端子，该第四端子被配置为当电容性储能装置耦接在该高侧开关控制电路的第四端子和第二端子之间时提供经过调整的电压信号。11.如权利要求10所述的功率转换器，其中所述高侧开关控制电路还包括：内部调节模块，耦接在高侧开关控制电路的第一端子和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦村，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：