本发明专利技术涉及一种次级ＦＥＴｓｃ控制电路，用于耦合了同步整流逆向变换器的变压器（ＴＣＳＣ）的ＦＥＴｓｃ。控制电路包括源极－漏极电压ＶＳＤ传感触发器，一旦发生ＶＳＤ正０－交叉，就会触发ＶＳＤ－触发器。漏极－源极电流ＩＤＳ传感触发器，一旦发生ＩＤＳ正０－交叉，就会触发ＩＤＳ－触发器。次级线圈电压Ｖｓｅｃ传感触发器，一旦传感到负Ｖｓｅｃ，就会触发Ｖｓｅｃ－触发器。多触发栅极驱动（ＭＴＧＤ）具有耦合到ＶＳＤ－触发器、ＩＤＳ－触发器、Ｖｓｅｃ－触发器的触发器输入端，以及驱动ＦＥＴｓｃ栅极的驱动输出端。ＭＴＧＤ具有状态－Ｉ，其中ＦＥＴｓｃ关闭并闩锁；状态－ＩＩ，其中ＦＥＴｓｃ关闭但不闩锁；状态－ＩＩＩ，其中ＦＥＴｓｃ开启但不闩锁。配置ＭＴＧＤ，以便在ＶＳＤ－触发器激活时，进入状态－ＩＩＩ；在ＩＤＳ－触发器激活时，进入状态－Ｉ；在Ｖｓｅｃ－触发器激活时，进入状态－ＩＩ。因此控制电路通过多种不必要的Ｖｓｅｃ振荡，避免了ＦＥＴｓｃ的误触发。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及功率电子学领域。更确切地说，本专利技术适用于在逆向变换器的第 二面，精确控制开关金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。
技术介绍
开关电源变换器已经在电子行业中普遍使用，例如开关电源、直流-直流电压变 换器和直流_交流电压变换器等。图IA至图ID表示一种原有技术耦合了传统的整流逆向变换器的变压器(TCCC) 1， 带有一个磁性耦合的一个初级电路10和一个次级电路30，穿过一个具有初级变压器线圈 (PTC) 11和次级变压器线圈(STC) 31的耦合变压器20。初级电路10具有一个初级开关网 络(PSN) 12，带有内部循环有源开关，通过初级栅极驱动信号VGpri轮流控制初级开关场效 应管((FETpm) 13。因此，初级线圈电流Ipri和次级线圈电流Isec分别流经初级变压器线 圈(PTC) 11和次级变压器线圈(STC) 31，使磁能从初级电路10转移到次级电路30。从而， 在次级变压器(STC) 31上产生交流电次级线圈电压Vsec。次级电路30具有具有一个功率 二极管33和输出电容器(Cout) 32的网络，以便对Vsec进行整流、滤波，成为所需的输出 电压Vout。在此过程中，初级栅极驱动信号VGpri 14的每个开关循环，所产生的次级线圈 电压Vsec以及初级线圈电流Ipri加上次级线圈电流Isec之和，分别对应图1B、图IC和 图1D。每个开关循环的特点在于一系列时间标记tra、tps)^ntsi。。在时间标记，信号 VGpri 14开启，标志着伴随着次级线圈电压Vsec的负0-交叉，初级线圈电流(Ipri)上升。 在时间标记处tPSX，信号VGpri 14关闭，标志着伴随着Vsec与振荡40a的正0-交叉，所产 生的变压器行为，会使Ipri-至-Isec立即转移。注意，为了简化说明，所示的Ipri和Isec 电流的振幅等于归一化后的PTCll和STC31之间的线圈匝比。其中非常重要的一点是，在 Ipri-至-Isec的强烈转移时，由于变压器线圈和整个TCCCl电路中所存在的固有的各种 漏电感和寄生电感，才引起的Vsec振荡40a。最后，在时间标记tslc附近，由于一个灵敏的 功率二极管33现在关闭(随后一个注入电荷载流子_存储衰减)，以及各种漏电感和寄生 电感，因此Isec衰减的末端引起额外的Vsec振荡40b。我们注意到，由于这种在大电流传导时巨大的正向电压降(大约0. 7V至IV)，功 率二极管33会引起TCCCl在时间标记丨⑽和tsie之间，产生巨大的功率损耗。正因如此，在 一个耦合了同步整流逆向变换器(TCSC) 50的变压器的次级电路51中，用图2A至图2C所 示的其工作信号波形来说明，功率二极管33可以用一个次级开关场效应管(FETse) 52代替。 对于本领域的技术人员，FETS。52本身就带有寄生体二极管BDs。52a。FETS。52的次级栅极驱 动和器件电流用VGsec和Ids表示。FETS。52的源极-漏极电压，与功率二极管33的正向电 压相同，用Vsd表示。因此，只要BDs。52a在时间标记tPSX附近正向偏置，就应通过VGsec打 开FETS。52，关闭BDs。52a，正向电压降Vsd大幅降低(大约0. IV至0. 2V)，这就极大地降低了 来自于TCSC50的联合功率损耗。另一方面，在时间标记tsie附近，需要关闭FETS。52，并通过5VGsec保持关闭状态，或者通过临近的Vsec降，或者通过传感第一象限电流(正向Ids)通 过FETS。52，以避免通过STC31短接Cout32。由图中虚线的逆时钟方向弧形箭头表示。理解上述对于FETS。52开启和关闭的要求之后，由于在时间标记tPSX和tsie附近， Vsec振荡40a和40b存在噪声，因此要可靠地实施VGsec控制的其实充满了挑战。图3A 和图3B表示国际整流器公司(加利福尼亚，埃尔塞贡多)提出的原有技术解决方案—— IR1167S控制器。与上述TCSC50所述的电路结构类似，此处的次级电路由变压器XFM的次 级线圈供电，线圈电流ID—SEC流经次级开关晶体管Q1，其栅极由IR1167S的VGATE输出端控 制。场效应管Ql的漏极-至-源极电压用Vdssec表示。通过LOAD，在输出过滤电容器Co 上产生一个特定的直流输出Vout。RC网络由Rdc和Cdc构成，仅为IR1167S供电。因此， 为了正确操作，在时间标记参照周期Tl和T2时，场效应管Ql的栅极驱动必须开启和关闭， 其中Vds 分别跨过两个阈值电压Vth2和Vthi，其中Vth2 = -IOOmV以及Vthi = _10mV。在这 些阈值跨越附近，存在上述Vds se。振荡的话，这种低振幅阈值电压(Vth2和Vthi)就必需具有 其他方法，例如时间窗MOT (最小开启时间)和tblank(空白期)，以便作为IRl 167S设计的一 部分。其实，时间窗MOT或tblank内，Vds sec的任何一个其他阈值跨越都要被忽略，才能在存 在VDS—SE。振荡时，降低误开关栅极驱动的几率。无论是否使用这些其他方法，IR1167S对于 使用的电路，还遵循严格的物理布局规则，以降低误栅极驱动开关。如图4A和图4B所示，ON半导体(菲尼克斯，亚利桑那州)在他们的NCP4302控 制器和驱动中，提出的另一种原有技术的解决方案，用于控制次级开关FETs。的栅极驱动。 NCP4302感应到FETsc上的电压降Vds SK，开启0. 5V阈值。对于次级电流的零探测，230mA电 流源在750hm电阻上产生的电压降，带有30mV的偏移量。但是，为了在存在Vds SK振荡噪声 时，降低误开关栅极驱动的几率，都可以通过DLYADJ引脚电压调节的最小开启和关闭时间 间隔，仍然是必需的。原有技术还有一些使用分立元件的其他实例。除了使用电压和电流传感，开启和 关闭次级开关FETs。之外，还需要在变压器上多余绕组。这种解决方案需要使用大量的额外 元件，在性能表现上并不十分有效。因此，为了可靠地开关次级开关FETsc,仍然需要耦合了同步整流逆向变换器的变 压器，它具有极少的额外分立元件，而且无需复杂的用户调节。
技术实现思路
一种用于控制耦合了同步整流逆向变换器的变压器(TCSC)的次级场效应管的电 路，其初级电路和次级电路与变压器耦合在一起。初级电路具有一个与初级开关网络(PSN) 耦合在一起的初级变压器线圈(PTC)，由其初级开关场效应管(FETpm)开关转换。次级电路 由带有次级线圈电压(Vsec)的次级变压器线圈(STC)，与输出电容器(Cout)和一个带有内 置寄生体二极管BDs。且正向电压为Vsd的次级开关场效应管(FETse)串联。每个TCSC开关 循环的特点是都带有时间标记tra、tps)^ntsi。，其标志初级线圈电流(Ipri)开始上升 伴随着Vsec的负0-交叉；tPSX标志初级线圈电流(Ipri)-至-次级线圈电流(Isec)转移 的瞬间，随后，Vsd的正0-交叉与Vsec振荡；tslc标记FETsc开始在第一象限传导，随后，Ids 正0-交叉与Vsec振荡。次级场效应管控制电路包括a)—个带有触发输出Vsd-触发器的Vsd传感触发器，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于控制耦合了同步整流逆向变换器的变压器ＴＣＳＣ的次级场效应管控制电路，具有一个初级电路和一个次级电路，以及耦合在所述初级电路和所述次级电路之间的变压器，所述初级电路具有一个初级变压器线圈ＰＴＣ耦合一个初级转换网络ＰＳＮ，所述的初级转换网络ＰＳＮ通过其内置初级转换场效应管ＦＥＴ↓［ｐｍ］转换，所述次级电路具有一个带有次级线圈电压Ｖｓｅｃ的次级变压器线圈ＳＴＣ与一输出电容器Ｃｏｕｔ和一个带有内置的寄生体二极管ＢＤ↓［ｓｃ］且正向电压为Ｖ↓［ＳＤ］的次级转换场效应管ＦＥＴ↓［管ＦＥＴ↓［ｓｃ］的误触发，避免在时间标记ｔ↓［ＰＳＸ］和ｔ↓［Ｓ１Ｃ］附近，进入不正确的状态，以免引起耦合了同步整流逆向变换器的变压器ＴＣＳＣ的次级功率损耗增加。ｓｃ］串联，每个耦合了同步整流逆向变换器的变压器ＴＣＳＣ同步开关循环的特点是都带有时间标记ｔ↓［ＰＣＲ］、ｔ↓［ＰＳＸ］和ｔ↓［Ｓ１Ｃ］，其中ｔ↓［ＰＣＲ］标志初级线圈电流Ｉｐｒｉ开始上升的时刻，伴随着Ｖｓｅｃ的负０－交叉，ｔ↓［ＰＳＸ］标志初级线圈电流Ｉｐｒｉ－至－次级线圈电流Ｉｓｅｃ转移的瞬间，随后Ｖ↓［ＳＤ］正０－交叉以及Ｖｓｅｃ振荡，ｔ↓［Ｓ１Ｃ］标记次级转换场效应管ＦＥＴ↓［ｓｃ］在第一象限传导的开始，随后Ｉ↓［ＤＳ］正０－交叉以及Ｖｓｅｃ振荡，所述次级场效应管控制电路包括：ａ）一个带有数字触发输出信号Ｖ↓［ＳＤ］－触发器的Ｖ↓［ＳＤ］传感触发器，其模拟输入端耦合到次级转换场效应管ＦＥＴ↓［ｓｃ］端用于传感Ｖ↓［ＳＤ］，一旦感应到Ｖ↓［ＳＤ］的正０－交叉，便激活Ｖ↓［ＳＤ］－触发器；ｂ）一个带有数字触发输出信号Ｉ↓［ＤＳ］－触发器的Ｉ↓［ＤＳ］传感触发器，其模拟输入端耦合到次级转换场效应管ＦＥＴ↓［ｓｃ］端，用于传感次级转换场效应管ＦＥＴ↓［ｓｃ］的漏极－至－源极电流Ｉ↓［ＤＳ］，一旦感应到Ｉ↓［ＤＳ］的正０－交叉，便激活Ｉ↓［ＤＳ］－触发器；ｃ）一个带有数字触发输出信号Ｖｓｅｃ－触发器的Ｖｓｅｃ传感触发器，其模拟输入端耦合到次级变压器线圈ＳＴＣ端，用于传感Ｖｓｅｃ，一旦感应到负Ｖｓｅｃ，便激活Ｖｓｅｃ－触发器；以及ｄ）一个多触发栅极驱动ＭＴＧＤ，其具有数字触发输入端Ｖ↓［ＳＤ］－输入端、Ｉ↓［ＤＳ］－输入端和Ｖｓｅｃ－输入端分别耦合到Ｖ↓［ＳＤ］－触发器、Ｉ↓［ＤＳ］－触发器和Ｖｓｅｃ－触发器上，一驱动输出信号Ｖ↓［ＧＡＴＥ］耦合到次级转换场效应管ＦＥＴ↓［ｓｃ］的栅...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：圣杰哈佛纳，
申请(专利权)人：万国半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。