功率转换器的具有充电泵浦电路的晶体管闸极驱动器制造技术

本发明专利技术公开了一种功率转换器的具有充电泵浦电路的晶体管闸极驱动器，其中功率转换器的控制器包含一晶体管闸极驱动器。晶体管闸极驱动器产生一闸极驱动讯号，用以驱动功率晶体管，以使功率转换器的变压器切换，进而调整功率转换器的输出。晶体管闸极驱动器具有一充电泵浦电路，其用于提升闸极驱动讯号的电压准位。如此，闸极驱动讯号可以使功率晶体管完全导通。

【技术实现步骤摘要】
功率转换器的具有充电泵浦电路的晶体管闸极驱动器
本专利技术为有关于一种功率转换器，尤其是关于功率转换器的控制器的晶体管闸极驱动器，其特别在于具有充电泵浦电路。
技术介绍
请参阅图1具有定电流输出的一次侧调整功率转换器的电路图。功率转换器(例如：电源充电器(poweradaptor))经常被要求能以定电流对电池充电。功率转换器包含变压器110，用来产生输出(输出电压VO及输出电流IO)。变压器110具有一次侧绕组NP、二次侧绕组NS及辅助绕组NA。二次侧绕组NS经由二极管140及电容器145产生输出电压VO及输出电流IO。输出电压VO及输出电流IO产生于功率转换器的输出端。一次侧绕组NP的第一端耦接输入电压VIN，一次侧绕组NP的第二端耦接功率晶体管120的汲极。一控制器50产生一闸极驱动讯号SG，其耦接功率晶体管120的闸极，用来驱动功率晶体管120，以使变压器110切换，同时调整功率转换器的输出电压VO及输出电流IO。换句话说，当功率晶体管120导通时，变压器110即被激磁(magnetized)。一电流感测装置，例如电阻器125，其耦接于功率晶体管120的源极及接地端之间。电阻器125侦测变压器110的切换电流IT，以产生一电流感测讯号VCS。电流感测讯号VCS耦接控制器50，并关联于切换电流IT。二极管140的阳极耦接二次侧绕组NS的第一端。电容器145耦接于二极管140的阴极及二次侧绕组NS的第二端之间，电容器145更耦接功率转换器的输出端。二极管130的阳极耦接辅助绕组NA的第一端。辅助绕组NA的第二端耦接于接地端。电容器135耦接于二极管130的阴极及接地端之间。当功率晶体管120截止时，变压器110的二次侧绕组NS会经由二极管140及电容器145产生输出电压VO及输出电流IO。此时，变压器110的辅助绕组NA将经由二极管130与电容器135产生电源电压VDD。电源电压VDD用来供应电能至控制器50。上述的二极管130与140用来作为整流器。由于二次侧绕组NS、辅助绕组NA与一次侧绕组NP成一比例，所以电流感测讯号VCS及电源电压VDD分别相关联于输出电流IO与输出电压VO。电源电压VDD相关联于输出电压VO可用下面方程式(1)表示：其中，“TNA/TNS”是变压器110的辅助绕组NA及二次侧绕组NS的匝数比例。分压电路包含电阻器131与133。分压电路耦接于变压器110的辅助绕组NA及接地端之间。经由变压器110的辅助绕组NA，反射讯号VS产生于电阻器131与133的耦接点并耦接于控制器50。由于辅助绕组NA相关联于二次侧绕组NS，所以反射讯号VS相关联于输出电压VO及输出电流IO。因此，闸极驱动讯号SG依据反射讯号VS而产生，用来调整功率转换器的输出电压VO及输出电流IO。一次侧调整技术已揭露于许多专利案中，例如：美国专利第6,721,192号“PWMcontrollerregulatingoutputvoltageandoutputcurrentinprimaryside”、美国专利第6,853,563号“Primary-sidecontrolledflybackpowerconverter”以及美国专利第6,977,824号“Controlcircuitforcontrollingoutputcurrentattheprimarysideofapowerconverter”。请参阅图2，其为图1功率转换器的输出电压对输出电流的特性曲线图。如图所示，当功率转换器的输出电流IO达到一定电流准位时，输出电压VO会下降以将输出电流IO调整为固定值。一旦输出电压VO下降至低电压时(如曲线中所示之范围150)，控制器50的电源电压VDD亦会相随下降(如方程式(1)所示)。电源电压VDD为低电压时，较低电压值的闸极驱动讯号SG被产生，而较低电压值的闸极驱动讯号SG无法使功率晶体管120导通。本专利技术的目的即是为了解决上述问题。一晶体管闸极驱动器被发展出，即使当电源电压VDD为低电压时，此晶体管闸极驱动器仍可以使功率晶体管120完全导通。一美国专利案第7,471,121号“Transistordrivecircuitofpowerconverteroperatinginawidevoltagerange”被设计用来解决上述问题。但是，其缺点是控制器的芯片尺寸较大，且成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供功率转换器的控制器的闸极驱动电路，其具有充电泵浦电路，并可以减少控制器的电路的成本及尺寸。本专利技术的一次侧调整功率转换器的控制器包含切换电路、晶体管闸极驱动器及电压调整器。切换电路依据回授讯号产生切换讯号，用来调整功率转换器的输出。晶体管闸极驱动器接收切换讯号用以产生闸极驱动讯号，闸极驱动讯号用于驱动功率晶体管，使功率转换器的变压器的一次侧绕组切换。变压器具有辅助绕组，用来提供电源电压，以供应电能至控制器。电压调整器接收电源电压，用来产生调整电压，调整电压提供电能至切换电路与晶体管闸极驱动器。晶体管闸极驱动器具有充电泵浦电路，其耦接电源电压及调整电压，以提升闸极驱动讯号的电压准位。本专利技术的功率转换器的控制器包含晶体管闸极驱动器，晶体管闸极驱动器产生闸极驱动讯号，用来驱动功率晶体管，使功率转换器的变压器切换，以调整功率转换器的输出。晶体管闸极驱动器具有充电泵浦电路，以提升闸极驱动讯号的电压准位。附图说明图1：为具有定电流输出的一次侧调整功率转换器的电路图；图2：为图1功率转换器的输出电压对输出电流的特性曲线图；图3：为本专利技术控制器的实施例的电路图；图4：为本专利技术晶体管闸极驱动器的实施例的电路图；图5：为图4晶体管闸极驱动器在切换讯号截止时的讯号路径图；及图6：为图4晶体管闸极驱动器在切换讯号导通时的讯号路径图。【图号对照说明】10高压侧晶体管15低压侧晶体管20晶体管21第三电流源25晶体管30晶体管31二极管32稽纳二极管33第一电流源35晶体管37二极管40晶体管41第二电流源45晶体管47充电泵浦电容器50控制器51反相器52反相器53反相器60与门65与门71反相器72反相器81防止交互导通延迟电路82防止交互导通延迟电路100控制器110变压器120功率晶体管125电阻器130二极管131电阻器133电阻器135电容器140二极管145电容器150范围210晶体管211误差放大器215电阻器216电阻器230侦测电路250振荡器251比较器260正反器261电阻器300晶体管闸极驱动器811反相器813反相器815电容器821反相器823反相器825电容器I10电流ICP充电电流IO输出电流ION导通电流IT切换电流NA辅助绕组NP一次侧绕组NS二次侧绕组PLS振荡讯号RMP斜坡讯号RST重置讯号SA讯号SB讯号SG闸极驱动讯号SM讯号SN讯号SW切换讯号SX导通讯号SY截止讯号VCC调整电压VCS电流感测讯号VDD电源电压VFB回授讯号VIN输入电压VO输出电压VR参考讯号VS反射讯号VSM电压准位具体实施方式为了使本专利技术的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于一次侧调整功率转换器的控制器，其特征在于，其包含：一切换电路，该切换电路依据一回授讯号产生一切换讯号，以调整该功率转换器的一输出；一晶体管闸极驱动器，该晶体管闸极驱动器接收该切换讯号，以产生一闸极驱动讯号；该闸极驱动讯号用于驱动一功率晶体管，使该功率转换器的一变压器的一一次侧绕组切换；该变压器具有一辅助绕组，该辅助绕组提供一电源电压，以供应电能至该控制器；及一电压调整器，该电压调整器接收一电源，以产生一调整电压，该调整电压供应电能至该切换电路及该晶体管闸极驱动器；其中，该晶体管闸极驱动器具有一充电泵浦电路，该充电泵浦电路耦接该电源电压及该调整电压，以拉升该闸极驱动讯号的电压准位。

【技术特征摘要】
2012.11.26 US 61/729,6571.一种用于一次侧调整功率转换器的控制器，其特征在于，其包含：一切换电路，该切换电路依据一回授讯号产生一切换讯号，以调整该功率转换器的一输出；一晶体管闸极驱动器，该晶体管闸极驱动器接收该切换讯号，以产生一闸极驱动讯号；该闸极驱动讯号用于驱动一功率晶体管，使该功率转换器的一变压器的一一次侧绕组切换；该变压器具有一辅助绕组，该辅助绕组提供一电源电压，以供应电能至该控制器；及一电压调整器，该电压调整器接收一电源，以产生一调整电压，该调整电压供应电能至该切换电路及该晶体管闸极驱动器；其中，该晶体管闸极驱动器具有一充电泵浦电路，该充电泵浦电路耦接该电源电压及该调整电压，以拉升该闸极驱动讯号的电压准位。2.如权利要求1所述的用于一次侧调整功率转换器的控制器，其特征在于，其中该闸极驱动讯号用于使该变压器切换，以调整该功率转换器的一输出电流。3.如权利要求1所述的用于一次侧调整功率转换器的控制器，其特征在于，其中该电源电压依据该功率转换器的一输出电压的下降而下降。4.如权利要求1所述的用于一次侧调整功率转换器的控制器，其特征在于，其中该晶体管闸极驱动器包含：一充电泵浦电容器；及一电流源，该电流源在该切换讯号及该闸极驱动讯号禁能时，对该充电泵浦电容器充电；其中，该电流源是由该调整电压所供应。5.如权利要求1所述的用于一次侧调整功率转换器的控制器，其特征在于，其中该晶体管闸极驱动器包含：一充电泵浦电容器，该充电泵浦电容器用来产生一闸极电压；一高压侧晶体管，该高压侧晶体管用来产生该闸极驱动讯号的一高准位状态；及一电流源，该电流源在该切换讯号及该闸极驱动讯号致能时与该充电泵浦电容器及该高压侧晶体管的一闸极串联耦接；其中，该闸极电压耦接该高压侧晶体管的该闸极，以驱动该高压侧晶体管，该电流源是由该电源电压所供应。6.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大勇，林金延，陈荣升，林立，
申请(专利权)人：崇贸科技股份有限公司， 快捷半导体苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：台湾;71