柔性切换电源转换器的同步整流电路制造技术

本发明专利技术公开了一种柔性切换电源转换器的同步整流电路，具有一变压器，同步整流电路包含有：电流变压器，对应于该变压器的切换状态而产生一切换电流讯号；以及一集成同步整流器，此集成同步整流器包含有一功率晶体管，耦合于该变压器以及该电源转换器的一输出端作为整流之用；以及一控制器，依据该切换电流讯号产生一驱动讯号来控制该功率晶体管；其中当该切换电流讯号大于一第一临界值，该控制器产生一启动讯号，当该切换电流讯号低于一第二临界值，该控制器产生一停止讯号，且该启动讯号致能该驱动讯号用以开启该功率晶体管，该停止讯号禁能该驱动讯号用以关闭该功率晶体管。本发明专利技术的柔性切换电源转换器的同步整流电路，可提升电源转换器的电源转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电源转换器，特别是指一种柔性切换电源转换器 的同步整流电路。
技术介绍
习知柔性切换电源转换器，如图1所示，包含有变压器10，用以提供由输入电压Vw至输出电压V0的绝缘来确保电源转换器的安全性，两个开关lll、 112构成了一个半桥电路(half bridge circuit) ll来切换谐振电路(resonant tank) 12与变压器10，谐振电路12包 含电感121与电容122，电感121可为电感装置或是变压器10的一 次绕组Np的漏电感，电感121的电感值L以及电容122的电容值C 可以藉由谐振电路12的谐振频率fo由下列公式来决定2W丄xC 、 变压器10由一次绕组Np至变压器10的二次绕组Ns,、Ns2转换 能量，两个整流器13、 14与电容15针对变压器IO来执行整流与滤 波来于电源转换器的输出端产生直流电输出电压V0，此部份柔性切 换电源转换器(soft switching power converter)可见于「谐振电源转 换器」(Resonant Power Converters by Marian K. Kazimierczuk and Dariusz Czarkowski, 1995 by John Wiley & Sons, Inc.) —书中。尽管电源转换器的柔性切换可以达到高效率以及低电磁波干扰 (electric-magnetic interference; EMI)的效能，整流器13、 14的顺 向电压仍会引起显著的能量损耗。因此，使用晶体管作为同步整流器 乃为高效率的一种趋势，如美国专利第7,173,835号专利，揭露一种 作为同步整流顺向电源转换器的具有饱和电感的控制电路(Control circuit associated with saturable inductor operated as synchronous rectifier forward power converter),然而，其缺点是饱和电感等组件会 产生额外的能量损耗，电源转换效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可提升电源转换效率的柔性切换电源 转换器的同步整流电路。本专利技术的技术方案是这样的柔性切换电源转换器的同步整流电路，具有一变压器，该同步整流电路包含有一电流变压器，对应于该变压器的切换状态而产生一切换电流讯号；以及一集成同步整流器，系包含有一功率晶体管，耦合于该变压器以及该电源转换器的一输出端作为整流之用；以及一控制器，依据该切换电流讯号产生一驱动讯号来控制该功率晶 体管；其中当该切换电流讯号大于一第一临界值，该控制器产生一启 动讯号，当该切换电流讯号低于一第二临界值，该控制器产生一停止 讯号，且该启动讯号致能该驱动讯号用以开启该功率晶体管，该停止 讯号禁能该驱动讯号用以关闭该功率晶体管。上述控制器包含有一脉冲宽度侦测电路，用以产生一整合讯号、 一斜波讯号与一脉冲讯号，其中该整合讯号系依据该启动讯号与该停 止讯号的期间而产生，该斜波讯号依据该启动讯号而产生，该脉冲讯 号依据比较整合讯号与斜波讯号而产生并禁能该驱动讯号来关闭该 功率晶体管。上述控制器包含有一内锁电路，该内锁电路依据该驱动讯号的致 能而产生一内锁讯号，其中当内锁讯号禁能时，会初始化该驱动讯号。上述控制器包含有最大导通时间讯号，用以关闭该功率晶体管来 限制功率晶体管的最大导通时间。上述控制器包含有一拴锁电路，用以产生该驱动讯号来控制该功率晶体管；以及 复数个比较器，用以产生一启动讯号与一停止讯号来设定或重置 该拴锁电路；其中当该切换电流讯号高于该第一临界值，该驱动讯号被致能， 当该切换电流讯号低于该第二临界值，该驱动讯号被禁能。上述控制器包含有一监控电路，用以产生一复位讯号，其中当切 换电流讯号的振幅低于一第三临界电压时，该复位讯号耦合并禁能该 功率晶体管。包含有一二极管，以并联的方式连接于该功率晶体管，且当该二 极管启动时，该功率晶体誉会被开启。采用上述方案后，本专利技术的柔性切换电源转换器的同步整流电 路，包含有由变压器连接至电源转换器的输出端的功率晶体管作为整 流之用，控制器具有拴锁电路用来对应于切换电流讯号产生控制功率 晶体管的驱动讯号，电流变压器对应于变压器的切换电流产生切换电 流讯号，因此，当切换电流讯号低于第二临界值时，控制器会关闭功 率晶体管，而当切换电流讯号高于第一临界值时，功率转换器会被开 启，且脉冲宽度侦测电路产生脉冲讯号来耦合并禁能驱动讯号以关闭功率晶体管。本专利技术与现有技术相比，具有可提升电源转换效率的优 占。> 、、、0附图说明图1为一种习知柔性切换电源转换器的电路示意图。图2为本专利技术柔性切换电源转换器的同步整流电路实施例一电 路示意图。图3为图2中集成同步整流器21、 22的电路结构示意图。图4为图3中控制器30的较佳实施例的电路结构示意图。图5为图4中最大导通时间电路39的电路结构示意图。图6为图4中监控电路32的较佳实施例的电路结构示意图。图7为图6中内锁电路50的电路结构示意图。图8为图4中脉冲宽度侦测电路33的电路结构示意图。图9为图8中讯号产生器60的电路结构示意图。图10为图9中单击电路602、 604的电路结构示意图。图11为本专利技术的同步整流的波形示意图。图12为本专利技术柔性切换电源转换器的同步整流电路实施例二的 电路示意图。具体实施例方式本专利技术柔性切换电源转换器的同步整流电路，实施例一如图2所 示，电源转换器包含有变压器10,其具有一次绕组Np与二次绕组 Nsl、 NS2、半桥电路(half bridge circuit) 11、谐振电路(resonanttank) 12、电容15、电流变压器20、两集成同步整流器21、 22与电阻23， 半桥电路11包含有两切换开关111、 112，谐振电路12包含有电感 121与电容122，切换开关lll、 112切换变压器的一次绕组Np ，电 流变压器20包含有两输入绕阻T。 T2与一输出绕阻T3。集成同步 整流器21具有阴极端K，透过电流变压器20的输入绕阻^而连接 至二次绕组NS1，而集成同步整流器21的阳极端A连接于电源转换 器的输出地端。集成同步整流器22具有阴极端K与阳极端A，阴极 端K亦透过电流电压器20的输入绕阻T2而连接至二次绕组NS2，阳 极端A连接至电源转换器的输出地端，集成同步整流器21、 22包含 有输入讯号端X与输入讯号端Y，连接到电流变压器20的输出绕阻 T3来接收切换电流讯号Vs。切换电流讯号Vs透过电阻23与变压器 10的切换电流131、 IS2来产生，且切换电流讯号系与变压器10的切 换电流Isi、 IS2相关，其可以下列方程式表示Vs = lsix——xR23 _____________________________________________ f2、Vs = ls2X^^xR23 _____________________________________________ n、Nt3 、其中，NT1、 NT2与NT3分别为绕阻Ti、 T2与丁3的匝数；及 R23为电阻23的电阻值。切换电流讯号Vs系为差动讯号(differential signal),其极本文档来自技高网...

【技术保护点】
柔性切换电源转换器的同步整流电路，具有一变压器，其特征在于：该同步整流电路包含有：　一电流变压器，对应于该变压器的切换状态而产生一切换电流讯号；以及　一集成同步整流器，系包含有：　一功率晶体管，耦合于该变压器以及该电源转换 器的一输出端作为整流之用；以及　一控制器，依据该切换电流讯号产生一驱动讯号来控制该功率晶体管；其中当该切换电流讯号大于一第一临界值，该控制器产生一启动讯号，当该切换电流讯号低于一第二临界值，该控制器产生一停止讯号，且该启动讯号致能该驱 动讯号用以开启该功率晶体管，该停止讯号禁能该驱动讯号用以关闭该功率晶体管。

【技术特征摘要】
US 2008-2-25 12/036,9971、柔性切换电源转换器的同步整流电路，具有一变压器，其特征在于该同步整流电路包含有一电流变压器，对应于该变压器的切换状态而产生一切换电流讯号；以及一集成同步整流器，系包含有一功率晶体管，耦合于该变压器以及该电源转换器的一输出端作为整流之用；以及一控制器，依据该切换电流讯号产生一驱动讯号来控制该功率晶体管；其中当该切换电流讯号大于一第一临界值，该控制器产生一启动讯号，当该切换电流讯号低于一第二临界值，该控制器产生一停止讯号，且该启动讯号致能该驱动讯号用以开启该功率晶体管，该停止讯号禁能该驱动讯号用以关闭该功率晶体管。2、 根据权利要求1所述的柔性切换电源转换器的同步整流电路，其特征在于其中该控制器包含有一脉冲宽度侦测电路，用以产生一整合讯号、 一斜波讯号与一脉冲讯号，其中该整合讯号系依据该启动讯号与该停止讯号的期间而产生，该斜波讯号依据该启动讯号而产生，该脉冲讯号依据比较整合讯号与斜波讯号而产生并禁能该驱动讯号来关闭该功率晶体管。3、 根据权利要求1所述的柔性切换电源转换器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大勇，王周升，徐维利，
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]