CN107078646A - 同步整流器驱动和软开关电路 - Google Patents

同步整流器驱动和软开关电路 Download PDF

Info

Publication number
CN107078646A
CN107078646A CN201580058423.1A CN201580058423A CN107078646A CN 107078646 A CN107078646 A CN 107078646A CN 201580058423 A CN201580058423 A CN 201580058423A CN 107078646 A CN107078646 A CN 107078646A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
circuit
current
rectifier
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580058423.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107078646B (zh
Inventor
I·科恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Inc filed Critical Texas Instruments Inc
Priority to CN201910885941.0A priority Critical patent/CN110445397B/zh
Publication of CN107078646A publication Critical patent/CN107078646A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107078646B publication Critical patent/CN107078646B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

在所描述的示例中，一种电路(100)包括同步整流器(120)，该同步整流器(120)接收来自变压器次级(110)的交流(AC)电压并且响应于控制输入信号提供整流直流(DC)输出电压(VOUT)。次级整流器开关电路(130)产生控制输入信号。电流复制电路(134)产生复制变压器次级(110)中的电流的控制电压。控制电压被采用以基于变压器次级(110)中的电流控制次级整流器开关电路(130)的切换。偏移电路(144)在预定方向上推动控制电压以减缓电流复制电路(134)中的电压误差累积。箝位电路(150)将控制电压限制到预定电压值。

Description

同步整流器驱动和软开关电路
技术领域
本公开总体涉及电源电路并且更具体涉及同步整流器驱动和软开关电路。
背景技术
同步整流是用于通过用主动受控开关(诸如晶体管(例如，功率MOSFET))代替二极管来改善电源中的整流效率的技术。标准p-n结二极管(通常用于电源整流)的恒定电压降通常在0.7V到1.7V之间，导致在二极管中的显著功率损失。在该问题的一个解决方案中，标准硅二极管由表现出非常低的电压降(例如，低至0.3伏特)的肖特基二极管代替。然而，在高电流值和低电压下，即使是肖特基整流器也可能比同步类型具有显著更多的损失。
当处理非常低电压的转换器时，诸如用于计算机的降压转换器电源(具有五伏特或更小的电压输出和许多安培的输出电流)，肖特基整流没有提供足够的效率。在这些应用中，同步整流变得必要。同步整流的主导因素是用主动受控开关元件(诸如MOSFET)代替二极管。当导通时，MOSFET具有恒定的非常低的电阻，被称为导通电阻(RDS(on))。它们可以被制作成具有低至10mΩ或更低的导通电阻。然后，晶体管两端的电压降比二极管整流器低得多，这意味着降低功率损失并增加效率。
用于同步整流的控制电路***通常使用比较器来感测输入AC的电压并且在正确的时间激活晶体管以允许电流在期望的方向上流动来产生DC电压。因为必须避免输入电源两端的短路并且该短路可以容易地通过在一个晶体管关闭之前接通另一个晶体管引起，所以时机是重要的。在具有这种类型的控制电路的一些应用的问题中，电流可能需要在电源电路的输出处直接被感测，以便在正确的时间关断整流器。
发明内容
在所描述的示例中，一种电路包括同步整流器，该同步整流器接收来自变压器次级的交流(AC)电压并且响应于施加到同步整流器的控制输入信号提供整流直流(DC)输出电压。次级整流器开关电路产生施加到同步整流器的控制输入信号。电流复制电路产生复制变压器次级中的电流的控制电压。控制电压被采用以便基于变压器次级中的电流控制次级整流器开关电路的开关。偏移电路在预定方向上推动控制电压以便减缓电流复制电路中的电压误差累积。箝位电路将控制电压限制到预定电压值。
在另一个示例中，一种电路包括同步整流器，该同步整流器接收来自变压器次级的交流(AC)电压并且响应于施加到同步整流器的控制输入信号提供整流直流(DC)输出电压。次级整流器开关电路产生施加到同步整流器的控制输入信号。电流复制电路产生复制变压器次级中的电流的控制电压。控制电压被采用以便基于变压器次级中的电流控制次级整流器开关电路的开关。电流复制电路包括电压-电流转换器以产生与变压器次级的AC电压成比例的复制电流。电流复制电路包括积分电容器，以通过对来自电压-电流转换器的复制电流求积分来产生控制电压。偏移电路采用电流源以在预定方向上推动控制电压，以便减缓电流复制电路中的积分电容器上的电压误差累积。箝位电路采用二极管来将控制电压箝制到由电压源设置的预定电压值。
在又一个示例中，一种电路包括同步整流器，该同步整流器接收来自变压器次级的交流(AC)电压并且响应于施加到同步整流器的控制输入信号提供整流直流(DC)输出电压。次级整流器开关电路产生施加到同步整流器的控制输入信号。电流变压器产生与变压器次级中的电流成比例的感测电流。电流复制电路产生复制来自变压器次级的感测电流的控制电压。控制电压被采用以便基于来自变压器次级的感测电流控制次级整流器开关电路的开关。电流偏移电路在预定方向上推动控制电压以便减缓电流复制电路中的电压误差累积。电压偏移电路将在变压器次级中流动的电流的振幅限制到预定负值。
附图说明
图1是使用间接感测整流器电流以控制电路的开关操作的同步整流器电源电路的示例框图。
图2说明使用间接感测整流器电流以控制电路的开关操作的同步整流器电源电路的示例电路实施方式。
图3说明图2的示例电路实施方式的启动波形的示例。
图4说明图2的示例电路实施方式的稳态操作波形的示例。
图5说明使用间接感测整流器电流以控制电路的开关操作的孤立同步整流器电源电路的示例。
图6说明图5的示例孤立电路实施方式的稳态操作波形的示例。
具体实施方式
本公开涉及同步整流器驱动和软开关电路。为了控制同步整流器，高电流和低电压控制和驱动电路在不直接感测整流器电流的情况下启用基本零伏开关操作。这包括在不直接感测整流器电流的情况下提供高品质同步整流器驱动信号以及整流器中的反向电流的精确控制。经由重现复制的整流器电流的电流复制电路，使用由变压器的次级驱动的电压-电流转换器来提供间接电流感测。电流复制电路产生复制变压器次级中的电流的控制电压，其中控制电压被采用来控制次级整流器开关的开关。电流复制电路包括积分电容器以通过对来自电压-电流转换器的复制电流求积分来产生控制电压。
随着时间的推移，误差电压可能在电流复制电路的积分电容器上累积。因此，偏移电路采用电流源以在预定方向上推动控制电压以便减缓电流复制电路中的积分电容器上的电压误差累积。箝位电路采用二极管以将控制电压箝制到由电压源设置的预定电压值以便控制由偏移电路注入的偏移量。驱动电路为了在大范围的输入电压和输出负载条件下进行近过渡模式操作而启用转换器的所有开关中的基本零伏开关。电路架构提供固有的超负荷和短路保护以及有助于备用电源管理的孤立转换器的初级和次级之间的通信。
图1是使用间接感测整流器电流以控制电路的开关操作的同步整流器电源电路100的示例框图。如本文所使用，“电路”一词可以包括执行电路功能的有源和/或无源组件的集合，诸如模拟电路或控制电路。“电路”一词还可以包括集成电路，诸如全部电路元件都在公共衬底上加工的情况。电路100包括具有初级绕组和次级绕组的变压器110，其中输入电压VIN被耦接到初级绕组。次级同步整流器120接收来自变压器110次级的交流(AC)电压并且响应于施加到同步整流器的控制输入信号124提供整流直流(DC)输出电压VOUT。电路100可以支持VOUT小于VIN的降压转换器操作、VOUT大于VIN的升压转换器操作以及支持降压操作和升压操作两者的反激式(fly back)转换器操作。
次级整流器开关电路130产生施加到次级同步整流器120的控制输入信号124。电流复制电路134产生复制变压器次级中的电流的控制电压140。控制电压140被采用以基于变压器次级中的电流控制次级整流器开关电路130的开关。偏移电路144在预定方向上推动控制电压140以便减缓电流复制电路134中的电压误差累积。箝位电路150将控制电压限制到预定电压值。
如下面关于图2所描述的，电流复制电路134包括电压-电流转换器和积分电容器。复制电路134中的电压-电流转换器产生与变压器次级的AC电压成比例的复制电流。复制电路中的积分电容器通过对来自电压-电流转换器的复制电流求积分来产生控制电压134。通过以这种方式使用电压-电流转换器和积分电容器，提供了变压器100次级电流的间接感测。然而，随着时间的推移，电压可能在积分电容器上累积，因此提供偏移电路以减缓电流复制电路134的积分电容器上的这种累积。
在一个示例中，偏移电路144在相对于接地的预定正方向上推动控制电压140。偏移电路144可以包括向电流复制电路134的积分电容器注射电流的电流源以便在相对于接地的预定正方向上推动控制电压140。如下面关于图2所描述的，箝位电路150可以使用二极管来将控制电压140箝制到由电压源设置的预定电压值。
次级整流器开关电路130可以包括次级零伏开关比较器，以便相对于添加到整流DC输出电压VOUT的电压基准源接通次级同步整流器120。而且，次级整流器开关电路130可以包括关断比较器，以便当积分电容器的控制电压达到相对于接地的基本零电压时关断同步整流器120。该关断比较器可以用于输出短路保护，其中如果整流DC输出电压相对于接地短路，则关断比较器将关断同步整流器120。
如图所示，电路100还包括切换变压器110的初级绕组的初级同步整流器160。初级整流器开关电路170控制初级同步整流器160。初级整流器开关电路170包括峰值电流检测器比较器，当由电流感测器件180(例如，感测电阻器)感测的初级绕组中的电流达到预定电流阈值时，该峰值电流检测器比较器关断初级同步整流器160。初级整流器开关电路170可以包括初级零伏开关检测器比较器，当变压器110的初级绕组上的电压达到预定电压阈值时，该初级零电压开关检测器比较器接通初级同步整流器160。
图2说明使用间接感测整流器电流以控制电路的开关操作的同步整流器电源电路200的示例电路实施方式。电路200包括同步整流器204，该同步整流器204接收来自变压器206的变压器次级的交流(AC)电压并且响应于施加到同步整流器的控制输入信号208提供整流直流(DC)输出电压VOUT。次级整流器开关电路210产生施加到同步整流器204的控制输入信号208。电流复制电路212产生复制变压器206的变压器次级中的电流的控制电压214。控制电压214被采用以基于变压器次级中的电流来控制次级整流器开关电路210的切换。
电流复制电路212包括电压-电流转换器(示出为Kvi)以产生与变压器次级的AC电压成比例的复制电流。积分电容器C_V*SEC通过对来自电压-电流变换器Kvi的复制电流求积分来产生控制电压214。
偏移电路IOFFSET采用电流源来在预定方向上推动控制电压以便减缓电流复制电路212中的积分电容器C_V*SEC上的电压误差累积。在一些情况下，电路200中的电路组件可以被调整以便从IOFFSET提供偏移电流。在其他示例中，可以为IOFFSET提供专用电流源。箝位电路220采用二极管D1来将控制电压214箝制到由电压源Vx设置的预定电压值。在一个示例中，偏移电路IOFFSET在相对于接地的预定正方向上推动控制电压214。
次级整流器开关电路210包括次级零伏开关比较器224，以便相对于添加到整流DC输出电压VOUT的电压基准源234经由触发器228和延迟件230来接通同步整流器204。次级整流器开关电路210还包括关断比较器238，以便当积分电容器C_V*SEC的控制电压214达到相对于接地的基本零电压时关断同步整流器204。
如图所示，初级同步整流器240切换可操作地耦接到变压器次级的初级绕组。变压器206的初级绕组还可以包括磁化电感L并且由输入电压VIN驱动。初级整流器开关电路244控制初级同步整流器240。初级整流器开关电路244包括峰值电流检测器比较器248，当初级绕组中的电流达到由电压源250设置的预定电流阈值时，该峰值电流检测器比较器248关断初级同步整流器240。初级整流器开关电路244包括初级零伏开关检测器比较器254，当初级绕组上的电压达到由基准270设置的预定电压阈值时，该初级零伏开关检测器比较器254经由触发器260和延迟件264接通初级同步整流器240。
变压器206的次级绕组的电压被施加到具有转换常数的电压-电流变换器Kvi。电压-电流变换器的输出电流对C_V*SEC电容器进行充电。结果，在电容器C_V*SEC两端创建电压，该电压是磁化电感L中的电流的模拟。可以选择电容C_V*SEC和Kvi，使得电压的数值等于电流的数值，然而，其他选择是可能的(例如，电压是电流的两倍)。由于泄漏和偏移，C_V*SEC上的DC电流信息可能逐渐恶化，并且电容器上的电压波形可能向上或向下漂移。因此，适当数值的电流偏移Ioffset被注入到C_V*SEC电容器中，使得电压波形被推动以便在正方向上漂移，其中由C_V*SEC代表的电流可以与转换器的输出电压成比例。
C_V*SEC上的漂移可以通过经由二极管D1将电压箝制到电压Vx与250处的基准电压Ipk_ref的总和而被限制。当初级同步整流器240和次级同步整流器204中的每一个两端的电压(分别)下降到大约为零时，这两个整流器接通。当其中的电流达到等于在250处设置的基准Ipk_ref的峰值时，初级同步整流器240关断。当C_V*SEC两端的电压放电到近似为零时，次级同步整流器204关断。结果，电路20可以自振荡，当由初级整流器240中的分流电阻Rshunt检测到的电流等于经由源250设置的Ipk_ref时或者次级同步整流器204中的电流达到负值-Vx时改变状态。
图3说明图2的示例电路实施方式的启动波形的示例。图3的水平轴表示以毫秒为单位的时间，并且竖直轴表示伏特。波形310表示图2的磁化电感L中的启动电压波形。波形320说明在图2的积分电容器C_V*SEC两端形成的电压波形。如图所示，引入了小的正偏移，其中C_V*SEC上的电压的量值稍微大于磁化电感L两端的电压的量值。该波形的电压最大值经由本文描述的箝位电路被箝制到最大值。图4说明图2的示例电路实施方式的稳态操作波形的示例。波形510表示流过初级整流器240的电流。波形520表示流过次级整流器204的电流。电压波形530和540分别表示初级整流器240和次级整流器204的各自的电压波形。
图5说明使用间接感测整流器电流来控制电路的开关操作的孤立同步整流器电源电路500的示例。鉴于本文描述的先前示例电路，为简洁起见，没有描述电路500的一些组件。类似于上面所述，电路500包括同步整流器504，该同步整流器接收来自具有次级的变压器502的交流(AC)电压，并且响应于施加到同步整流器的控制输入信号510提供整流直流(DC)输出电压。包括触发器514的次级整流器开关电路产生施加到同步整流器504的控制输入信号510。电流变压器CT产生与变压器初级中的电流成比例的感测电流。电流复制电路包括电压-电流变换器520和C_V*SEC电容器。在初级开关504关断之后，电流复制电路产生复制同步整流器/变压器次级中的电流的控制电压524。控制电压524被采用以便基于同步整流器/变压器次级中的复制电流来控制次级整流器开关电路的开关。电流偏移电路530在预定方向上推动控制电压524以便减缓电流复制电路中的电压误差累积。电压偏移电路534以确定量提升电流复制品，使得当控制电压524达到零并且同步整流器504关断时，同步整流器/变压器次级中的电流处于负值，由此导致初级开关540的消耗充分接近于零。
在初级开关540的接通时间期间，电流变压器CT将电流传送到R负载中，该电流与变压器的磁化电感中的电流成比例。C_V*SEC电容器充电到与变压器的磁化电感电流成比例的电压加上534处的偏移电压Voffset的电压。组件值可以被选择，使得R负载上的电压降的数值等于磁化电感电流的数值；然而，其他选择标准是可能的。当初级开关540关断时，同步整流器504接通，并且C_V*SEC以与施加在变压器502的磁化电感电流两端的电压成比例的电流放电。因此，C_V*SEC上的电压的斜率近似等于磁化电感中的电流的衰减的斜率。
当磁化电流达到零值时，C_V*SEC仍然被充电到在534处设置的Voffset值。随着C_V*SEC继续放电，磁化电感中的电流反转。当C_V*SEC上的电压达到零时，同步整流器关断比较器544关断整流器504，并且负磁化电感电流被转移到变压器502的初级以启用晶体管540的零伏开关(ZVS)接通。该负电流的振幅由534处的Voffset值设置。为了避免C_V*SEC上的电压失控，在530处添加小的负偏移电流Ioffset，该Ioffset至少等于可能在电路中存在的正偏移电流。Ioffset被示出仅用以图示说明的目的。在一些实施方式中，其效果可以通过适当调整(失配)转换器520的充电或放电电压-电流转换增益来实现。
图6说明图5的示例孤立电流实施方式的稳态操作波形的示例。波形610表示同步整流器504中的电流。波形620表示在图5的积分电容器C_V*SEC两端产生的电压。波形630表示变压器CT两端的电压，相对地，波形640表示在图5的积分电容器C_V*SEC两端产生的电压。
在权利要求的范围内，有可能在所描述的实施例中做出修改，并且其他实施例是可能的。

Claims (20)

1.一种电路，其包含：
同步整流器，其用于接收来自变压器次级的交流电压即AC电压并且响应于施加到所述同步整流器的控制输入信号提供整流直流输出电压即整流DC输出电压；
次级整流器开关电路，其用于产生施加到所述同步整流器的所述控制输入信号；
电流复制电路，其用于产生复制所述变压器次级中的电流的控制电压，其中所述控制电压被采用以基于所述变压器次级中的所述电流控制所述次级整流器开关电路的开关；
偏移电路，其用于在预定方向上推动所述控制电压以便减缓所述电流复制电路中的电压误差累积；以及
箝位电路，其用于将所述控制电压限制到预定电压值。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述电流复制电路进一步包括电压-电流转换器和积分电容器，所述电压-电流转换器产生与所述变压器次级的所述AC电压成比例的复制电流，并且所述积分电容器通过对来自所述电压-电流转换器的所述复制电流求积分来产生所述控制电压。
3.根据权利要求2所述的电路，其中所述偏移电路用于在相对于接地的预定正方向上推动所述控制电压。
4.根据权利要求3所述的电路，其中所述偏移电路包括电流源，以将电流注入所述电流复制电路的所述积分电容器中以在相对于接地的预定正方向上推动所述控制电压。
5.根据权利要求4所述的电路，其中所述箝位电路采用二极管来将所述控制电压箝位到由电压源设置的预定电压值。
6.根据权利要求1所述的电路，其中所述次级整流器开关电路包括次级零伏开关比较器，以相对于添加到所述整流DC输出电压的电压基准源接通所述同步整流器。
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述次级整流器开关电路包括关断比较器，以便当所述积分电容器的所述控制电压大体达到相对于接地的零电压时关断所述同步整流器。
8.根据权利要求7所述的电路，其中所述关断比较器用于在所述整流DC输出电压相对于接地短路的情况下关断所述同步整流器。
9.根据权利要求1所述的电路，进一步包含初级同步整流器以切换可操作地耦接到所述变压器次级的初级绕组。
10.根据权利要求9所述的电路，进一步包含初级整流器开关电路以控制所述初级同步整流器，其中所述初级整流器开关电路包括峰值电流检测器比较器，以便当所述初级绕组中的电流达到预定电流阈值时关断所述初级同步整流器。
11.根据权利要求10所述的电路，其中所述初级整流器开关电路包括初级零伏开关检测器比较器，以便当所述初级绕组上的电压达到预定电压阈值时接通所述初级同步整流器。
12.一种电路，其包含：
同步整流器，其用于接收来自变压器次级的交流电压即AC电压并且响应于施加到所述同步整流器的控制输入信号提供整流直流输出电压即整流DC输出电压；
次级整流器开关电路，其用于产生施加到所述同步整流器的所述控制输入信号；
电流复制电路，其用于产生复制所述变压器次级中的电流的控制电压，其中所述控制电压被采用以便基于所述变压器次级中的所述电流控制所述次级整流器开关电路的开关，所述电流复制电路包括：电压-电流转换器，其用于产生与所述变压器次级的所述AC电压成比例的复制电流；以及积分电容器，其用于通过对来自所述电压-电流转换器的所述复制电流求积分来产生所述控制电压；
偏移电路，其采用电流源以在预定方向上推动所述控制电压以便减缓所述电流复制电路中的所述积分电容器上的电压误差累积；以及
箝位电路，其采用二极管以将所述控制电压箝位到由电压源设置的预定电压值。
13.根据权利要求12所述的电路，其中所述偏移电路用于在相对于接地的预定正方向上推动所述控制电压。
14.根据权利要求12所述的电路，其中所述次级整流器开关电路包括次级零伏开关比较器，以便相对于添加到所述整流DC输出电压的电压基准源接通所述同步整流器。
15.根据权利要求14所述的电路，其中所述次级整流器开关电路包括关断比较器，以便当所述积分电容器的所述控制电压大体达到相对于接地的零电压时关断所述同步整流器。
16.根据权利要求15所述的电路，其中所述关断比较器用于在所述整流DC输出电压相对于接地短路的情况下关断所述同步整流器。
17.根据权利要求12所述的电路，进一步包含初级同步整流器以切换可操作地耦接到所述变压器次级的初级绕组。
18.根据权利要求17所述的电路，进一步包含初级整流器开关电路以控制所述初级同步整流器，其中所述初级整流器开关电路包括峰值电流检测器比较器以便当所述初级绕组中的电流达到预定电流阈值时关断所述初级同步整流器。
19.一种电路，其包含：
同步整流器，其用于接收来自变压器次级的交流电压即AC电压并且响应于施加到所述同步整流器的控制输入信号提供整流直流输出电压即整流DC输出电压；
次级整流器开关电路，其用于产生施加到所述同步整流器的所述控制输入信号；
电流变压器，其用于产生与所述变压器次级中的电流成比例的感测电流；
电流复制电路，其用于产生复制来自所述变压器次级中的所述感测电流的控制电压，其中所述控制电压被采用以便基于来自所述变压器次级中的所述感测电流控制所述次级整流器开关电路的开关；
电流偏移电路，其用于在预定方向上推动所述控制电压以便减缓所述电流复制电路中的电压误差累积；以及
电压偏移电路，其用于将在所述变压器次级中流动的电流的振幅限制到预定负值。
20.根据权利要求19所述的电路，其中所述电流复制电路进一步包括电压-电流转换器和积分电容器，所述电压-电流转换器产生与所述电流变压器的所述感测电流成比例的复制电流，并且所述积分电容器通过对来自所述电压-电流转换器的所述复制电流求积分来产生所述控制电压。
CN201580058423.1A 2014-10-29 2015-10-29 同步整流器驱动和软开关电路 Active CN107078646B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910885941.0A CN110445397B (zh) 2014-10-29 2015-10-29 同步整流器驱动和软开关电路

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462072226P 2014-10-29 2014-10-29
US62/072,226 2014-10-29
US14/795,101 US10020740B2 (en) 2014-10-29 2015-07-09 Synchronous rectifier drive and soft switching circuit
US14/795,101 2015-07-09
PCT/US2015/058151 WO2016069945A1 (en) 2014-10-29 2015-10-29 Synchronous rectifier drive and soft switching circuit

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910885941.0A Division CN110445397B (zh) 2014-10-29 2015-10-29 同步整流器驱动和软开关电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107078646A true CN107078646A (zh) 2017-08-18
CN107078646B CN107078646B (zh) 2019-10-08

Family

ID=55853762

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910885941.0A Active CN110445397B (zh) 2014-10-29 2015-10-29 同步整流器驱动和软开关电路
CN201580058423.1A Active CN107078646B (zh) 2014-10-29 2015-10-29 同步整流器驱动和软开关电路

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910885941.0A Active CN110445397B (zh) 2014-10-29 2015-10-29 同步整流器驱动和软开关电路

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10020740B2 (zh)
CN (2) CN110445397B (zh)
WO (1) WO2016069945A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114270288A (zh) * 2019-07-03 2022-04-01 罗姆电力技术控股有限公司 自调整电流注入技术
US11996785B1 (en) 2022-11-17 2024-05-28 Rompower Technology Holdings, Llc High efficiency AC-DC converter

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9812978B2 (en) * 2015-04-02 2017-11-07 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Circuit and method for driving synchronous rectifiers for high-frequency flyback converters
US9692308B2 (en) * 2015-10-30 2017-06-27 Infineon Technologies Austria Ag Switch-mode power supply current monitoring with over current and overload protection
EP3926808A1 (en) * 2020-06-15 2021-12-22 Tridonic GmbH & Co. KG A synchronous flyback converter
US11736022B2 (en) * 2020-07-29 2023-08-22 Infineon Technologies Austria Ag Power supply and winding switch control via an integrator voltage
US11689111B2 (en) * 2021-04-07 2023-06-27 Texas Instruments Incorporated Self-powered solid state relay using digital isolators

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040125621A1 (en) * 2002-12-30 2004-07-01 Ta-Yung Yang Synchronous rectifier of flyback power converter
CN102843042A (zh) * 2011-06-22 2012-12-26 Nxp股份有限公司 开关模式电源
RU2011148380A (ru) * 2010-12-22 2013-06-10 Атлантик Индюстри Устройство электропитания нагрузки с переменным потреблением электроэнергии
CN103401442A (zh) * 2013-07-30 2013-11-20 浙江大学 一种基于输出恒流的ac-dc隔离型变换器的数字控制器
CN104081642A (zh) * 2012-02-17 2014-10-01 三美电机株式会社 开关电源装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1229916A1 (ru) 1984-07-20 1986-05-07 Предприятие П/Я В-8781 Стабилизированный источник питани
US7450402B2 (en) * 2002-04-12 2008-11-11 Det International Holding Limited Soft switching high efficiency flyback converter
US7706151B2 (en) * 2006-05-01 2010-04-27 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for multi-phase power conversion
US8004862B2 (en) 2008-02-25 2011-08-23 System General Corp. Offline synchronous rectifying circuit with current transformer for soft switching power converters
US7869231B2 (en) * 2008-07-31 2011-01-11 Texas Instruments Incorporated System and method for synchronous rectifier drive that enables converters to operate in transition and discontinuous mode
US9077258B2 (en) * 2011-07-26 2015-07-07 System General Corp. Regulation circuit associated with synchronous rectifier providing cable compensation for the power converter and method thereof
ITMI20112268A1 (it) * 2011-12-15 2013-06-16 St Microelectronics Des & Appl Circuito di sensing tensione-corrente e relativo convertitore dc-dc
US8570772B2 (en) 2012-01-26 2013-10-29 Linear Technology Corporation Isolated flyback converter with efficient light load operation
CN102882377B (zh) * 2012-09-20 2014-11-05 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种同步整流控制方法及其同步整流控制电路
TWI451675B (zh) * 2012-10-31 2014-09-01 Lite On Technology Corp 同步整流控制電路及電源轉換裝置
CN103219901B (zh) * 2013-04-19 2015-12-09 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 Ac/dc变换器控制电路以及应用其的ac/dc变换器
US9509221B2 (en) * 2013-12-18 2016-11-29 Solantro Semiconductor Corp. Forward boost power converters with tapped transformers and related methods

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040125621A1 (en) * 2002-12-30 2004-07-01 Ta-Yung Yang Synchronous rectifier of flyback power converter
RU2011148380A (ru) * 2010-12-22 2013-06-10 Атлантик Индюстри Устройство электропитания нагрузки с переменным потреблением электроэнергии
CN102843042A (zh) * 2011-06-22 2012-12-26 Nxp股份有限公司 开关模式电源
CN104081642A (zh) * 2012-02-17 2014-10-01 三美电机株式会社 开关电源装置
CN103401442A (zh) * 2013-07-30 2013-11-20 浙江大学 一种基于输出恒流的ac-dc隔离型变换器的数字控制器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114270288A (zh) * 2019-07-03 2022-04-01 罗姆电力技术控股有限公司 自调整电流注入技术
US11996785B1 (en) 2022-11-17 2024-05-28 Rompower Technology Holdings, Llc High efficiency AC-DC converter

Also Published As

Publication number Publication date
US20160126845A1 (en) 2016-05-05
CN110445397B (zh) 2021-12-14
WO2016069945A1 (en) 2016-05-06
CN107078646B (zh) 2019-10-08
US20180294729A1 (en) 2018-10-11
US10020740B2 (en) 2018-07-10
CN110445397A (zh) 2019-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107078646B (zh) 同步整流器驱动和软开关电路
CN103227568B (zh) 反激转换器及用于操作所述反激转换器的方法
US10122256B1 (en) Method and apparatus for zero-current switching control in switched-capacitor converters
CN103887980B (zh) 用于调节电源变换***的***和方法
CN102055357B (zh) 开关电源控制器电路及开关电源***
US9490694B2 (en) Hybrid resonant bridgeless AC-DC power factor correction converter
CN100492836C (zh) 具有保持时间的单转换电源转换器及其方法
CN103378751B (zh) 用于开关反激式电源变换***的***和方法
US7221128B2 (en) Converter with start-up circuit
US9866108B2 (en) PFC shutdown circuit for light load
US9866122B2 (en) Hybrid boost-bypass function in two-stage converter
US20070201253A1 (en) Switching power supply apparatus
US20050270810A1 (en) Method and apparatus for extending the operating range of a flyforward converter
US9042143B2 (en) Low forward voltage rectifier using capacitive current splitting
US20090296431A1 (en) Single switch high efficiency power supply
DE102014103450A1 (de) Leistungswandlerschaltung, die wenigstens eine Batterie aufweist
US9866136B2 (en) Isolated power supply with input voltage monitor
CN106026619A (zh) 限流峰值调整电路、限流单元、控制电路及功率变换器
US20150338862A1 (en) Dc-dc converter
CN103023337B (zh) 开关电源变换器的电源电路
CN105960752A (zh) 隔离式飞降压变换器、开关模式电源和测量隔离式飞降压变换器的次级侧上的电压的方法
US4956760A (en) High power switching power supply having high power factor
US20130272034A1 (en) Method of forming a low power dissipation regulator and structure therefor
CN205596021U (zh) 一种mos管开关变压器控制电路
CN218243350U (zh) 反激变换电路、变换器、伺服电机及驱动器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant