本发明专利技术涉及同步整流器，所公开的实施例涉及一种减少电源功耗的设备和方法。提供一种设备，该设备包括：元件(214)，用于当该连接元件导通时，将第一信号(S2)连接到参考电平(接地电势)；元件(202，204)，用于在第二信号(S3)的周期的一部分持续时间内将所述连接元件置于导通状态；以及元件(206)，用于响应所述第二信号的幅度，改变所述连接元件的导通持续时间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般地涉及电源领域，尤其涉及在开关电源中使用同步整流。
技术介绍
如图I所示，典型的开关电源(SMPS)包括初级侧部件150和次级侧部件。初级侧(又称作“热侧”)部件包括开关控制器106、开关金属氧化物半导体(MOSFET) 108、MOSFET散热器110、电流感测电阻器112、涌流抑制电容器114、具有初级 绕组120和次级绕组118的变压器116、整流ニ极管102、滤波电容器104以及光隔离器126。次级或“冷侧”部件包括次级变压器绕组122和124、整流ニ极管128、136和各自的散热器130、138，以及滤波电容器132和134。整个开关电源由未稳压电压源100供电。控制器106向MOSFET 108提供驱动信号VD，以在变压器116的初级绕组120中产生电流。变压器116的次级绕组118提供电压源，当分别被ニ极管102和电容器104整流并滤波吋，向控制器106提供电源电压VDD。反馈信号Vfb由经过整流并滤波的次级电源+12V产生，并通过光隔离器126反馈到控制器106，从而建立起反馈回路，以控制MOSFET 108的导通和截止。通过在控制器106中对反馈信号Vfb和參考值进行比较，并且响应于反馈信号与參考电平之间的差而进行MOSFET 108的导通周期的变化，可实现对SMPS中操作电平的调节。电阻器112感测在MOSFET 108中流动的作为电流模式控制器106的电流反馈信号的初级电流。使用电流模式控制，防止了在过载条件下过量电流从开关电源中流出。通过ニ极管128和136分别对来自变压器116的次级绕组122和124的信号进行整流，并且经电容器132和134分别滤波后得到了调节后的输出电压+6. 5V和+12V。对跨过绕组122和124的所获得的信号的整流可通过在地与电源输出之间与各自的绕组串联的ニ极管来完成。在所述的典型SMPS中，其中一个ニ极管，128，被设置为其阴极连接其特定电源的正输出，从而使得ニ极管128的阳极和阴极都远离地。在示例性的+12V供电中，ニ极管136被设置为其阳极接地。在这种示例性开关电源中所述的这种整流器中，通常，低效的主要原因是跨过整流ニ极管的电压降。在更高的电源中，由于跨过整流ニ极管的电压降造成的低效可能很严重，因此需要散热器和可能的积极措施，例如强制空气冷却。为了提高整流器的效率，晶体管(通常是M0SFET)可用作低电压降开关，以代替ニ极管。这种技术被称作同步整流。同步整流要求对同步整流器的驱动进行控制，以在被整流的信号的适当部分使MOSFET导通或截止。通常使用集成电路控制器来控制MOSFET的导通。这些集成电路，例如ST微电子STS-R3或者Anachip AP436，价格有些贵，并且需要附加的4到8个外部部件。这些IC通常包括时钟产生电路以及其它复杂的方法来确定同步整流器MOSFET的导通/截止控制。本专利技术包括更简单的控制电路，可使用分立的部件低成本地实现开关电源中的同步整流。
技术实现思路
下面提出与本专利技术最初要求的范围相当的一些方案；但是本专利技术可包含在下面没有提出的多种方案。所公开的实施例涉及ー种设备，该设备包括第一器件，其可以是晶体管，被配置为当该第一器件导通时，将第一信号连接到參考电平；第二器件，其可以是微分器或者高通滤波器，并响应可与第一信号异相的第二信号，所述第二器件被配置为在所述第二信号的周期的一部分内控制所述第一器件的导通；以及检测器，其可以是ニ极管峰值检测器，并响应所述第二信号的幅度，所述检测器被配置为改变所述第一器件的导通持续时间。在这种设备中，检测器可响应于所述第二信号的幅度的増加，減少所述第一器件的导通持续时间。另ー实施例包括用于当该连接元件导通时将第一信号连接到參考电平的元件；用于在第二信号的周期的一部分持续时间内将所述连接元件置于导通状态的元件；以及用于响应所述第二信号的幅度改变所述连接元件的导通持续时间的元件。 再一实施例是ー种方法，该方法包括以下步骤通过器件的导通，使第一信号连接到參考电平；对第二信号进行微分；响应于所述微分后的第二信号，控制所述器件的导通；并且响应于所述第二信号的幅度，改变所述器件的导通持续时间。这种方法的变型可包括响应所述第二信号的幅度的増加，減少所述器件的导通持续时间。附图说明下面结合附图详细描述本专利技术的实施例，各附图中相似的元件采用相同的附图标记图I是典型的开关电源的方框图；图2是本专利技术实施例的示意图；图3是主开关MOSFET (108)的漏极电压的代表性波形；以及图4示出本专利技术实施例中同步整流器MOSFET的漏极电压和栅极电压的代表性波形。具体实施例方式图2所示的分立控制电路的实施例满足对低成本、同步整流器控制器的需要。图2示出在电子设备中应用的代表性开关电源。初级侧电路150是ー种典型的开关电源，为本领域技术人员所熟知，并与前述的电源相似。开关变压器116具有多个次级绕组122和124，以获得不同的电源电压。ニ极管128在该系统中用作常规的整流器。对于+6.5V供电使用该高端整流器有双重目的对来自绕组122的信号S3进行整流以产生+6. 5V的供电，并且因此，在ニ极管128阳极的AC信号S3可用于获得驱动同步整流器MOSFET 214的开关控制信号。通过控制MOSFET的导通时间使导通与脉冲波形的期望部分一致，可将MOSFET晶体管用作整流器(同步整流)。由于MOSFET的电压降甚至比肖特基ニ极管都要低很多，所以能够提高电源的效率。大多数情况下，当采用同步整流时，可去除通常用于冷却ニ极管的大散热器。在图2所示的示例性实施例中，MOSFET 214被设置为其源极连接次级侧的接地电势。这种配置使得向MOSFET 214产生驱动信号变简単。根据信号S3获得用于同步整流器214的栅极驱动的控制电压。脉冲信号S3的极性与出现在MOSFET 214漏极的信号S2的极性相反。通过对绕组122和124的相位调整来确定这种相位反转，相位反转后使得信号S3的极性为信号S2处于最大负电平时导通MOSFET的栅极所需的相位。当信号S2处于最大负电平时MOSFET 214的漏极到源极的导通将信号S2箝位于接地电势，从而将信号S2整流得到+12V的输出。控制器106被设计为使得信号S2和S3可具有可变的占空因数(dutycycle);并且信号S3的正部分以更高的线电压在持续时间内増加。結果，必须采取措施缩短MOSFET 214栅极的脉冲的持续时间，以向MOSFET提供合适的导通时间，从而保证MOSFET214仅当信号S2处于负电平时导通。电容器202和电阻器204构成高通滤波器，该高通滤波器对信号S3的波形进行微分，以产生MOSFET 214栅极的驱动波形。对波形的微分有助于缩短MOSFET 214的导通时间，使得MOSFET 214当其漏极电压为负时或者之后导通，而当其漏极电压升高时或者之前截止。低功率(与诸如ニ极管128的传统整流器ニ极管相比)ニ极管136在信号S2的负偏移期间导通，在此期间，由于对MOSFET 214的栅极驱动时间间隔可能短于信号S2的负偏移的持续时间，所以MOSFET可能不导通。以上对于ニ极管136所述的功能也可以通过MOSFET 214的内部寄生ニ极管执行。ニ极管206和电容本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种同步整流装置，该装置包括：变压器；输入电源电压的源；第一开关晶体管，用于将所述输入电源电压周期性地耦合到所述变压器，以在所述变压器的第一绕组中产生交流电源电压；第二开关晶体管，该第二开关晶体管形成一同步整流器，该同步整流器耦合到所述第一绕组以用于对所述交流电源电压进行整流以产生耦合到负载的经整流输出，所述第二开关晶体管在所述交流电源电压的周期的一部分期间导通；以及检测器，所述检测器在所述周期的一部分期间，当所述第一开关晶体管将所述输入电源电压耦合到所述变压器时，对所述输入电源电压进行响应，以用于产生耦合到所述第二开关晶体管的第一控制信号，所述检测器被配置为检测所述输入电源电压的大小，并根据所述大小，以改变所述第二开关晶体管的导通持续时间的方式来改变所述周期期间所述第二开关晶体管的导通结束的时刻。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·文森特·菲茨杰拉德，
申请(专利权)人：汤姆逊许可证公司，
类型：发明
国别省市：
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