TW202241044A - 用於控制有源鉗位元返馳變換器電源的死區時間的裝置和方法 - Google Patents

用於控制有源鉗位元返馳變換器電源的死區時間的裝置和方法 Download PDF

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Abstract

本公開涉及用於控制有源鉗位元返馳變換器電源的死區時間的裝置和方法。一種用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置，包括：電壓信號生成模組，用於：獲取當前脈寬調變(Pulse Width Modulation,PWM)週期的死區時間；以及基於所述死區時間來生成電壓信號；參考電壓信號生成模組，用於基於預設的參考死區時間來生成參考電壓信號；以及控制信號生成模組，用於基於所述電壓信號和所述參考電壓信號來生成控制信號，其中，所述控制信號用於控制所述有源鉗位元返馳變換器電源中的有源鉗位元電力MOS場效電晶體的導通時間。

Description

用於控制有源鉗位元返馳變換器電源的死區時間的裝置和方法
本公開涉及積體電路，更具體地，涉及用於控制有源鉗位返馳(Active Clamping Flyback，ACF)變換器電源中的死區時間的裝置和方法。
有源鉗位元返馳變換器電源可以在較高的開關頻率下工作。在有源鉗位元返馳變換器電源的系統層面上，可以通過減小變壓器的尺寸來提升功率密度，實現零電壓開關(Zero Voltage Switch,ZVS)，提高系統效率。傳統的有源鉗位元返馳變換器電源具有固定的開關頻率，整個系統只能設計在連續導通模式(Continuous Conduction Mode,CCM)或者非連續導通模式(Discontinuous Conduction Mode,DCM)下，有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間會隨輸入電壓、輸出電壓以及輸出負載而變化，導致系統效率無法達到最佳。
鑒於以上所述的問題，本公開提供了一種新穎的用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置和方法。
根據本公開的實施例的一方面，提供了一種用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的方法，包括：獲取當前脈寬調變PWM週期的死區時間；基於所述死區時間來生成電壓信號；基於預設的參考死區時間來生成參考電壓信號；以及基於所述電壓信號和所述參考電壓信號來生成控制信號，其中，所述控制信號用於控制所述有源鉗位元返馳變換器電源中的有源鉗位元電力MOS場效電晶體的導通時間。
根據本公開的實施例的另一方面，提供了一種用於控制 有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置，包括：電壓信號生成模組，用於：獲取當前脈寬調變PWM週期的死區時間；以及基於所述死區時間來生成電壓信號；參考電壓信號生成模組，用於基於預設的參考死區時間來生成參考電壓信號；以及控制信號生成模組，用於基於所述電壓信號和所述參考電壓信號來生成控制信號，其中，所述控制信號用於控制所述有源鉗位元返馳變換器電源中的有源鉗位元電力MOS場效電晶體的導通時間。
根據本公開的實施例的又一方面，提供了一種有源鉗位元返馳變換器電源，包括如上所述的用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置。
根據本公開的實施例的用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置和方法能夠通過控制有源鉗位元返馳變換器電源中的有源鉗位元電力MOS場效電晶體的導通時間，來實現對有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的精確控制，使得有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間不會隨輸入電壓、輸出電壓以及輸出負載而變化，從而實現ZVS，同時避免由於變壓器的主電感的過大負向電流而引起的能耗，提高系統效率。
T:變壓器
QL:主PWM功率電力MOS場效電晶體
QH:有源鉗位元電力MOS場效電晶體
Cclamp:有源鉗位電容
Rsense、Rf:電阻
D1:副邊整流二極體
VD、DEM、CS:端
FB:輸入端
GateL:主PWM驅動輸出端(QL的閘極驅動信號)
GateH:有源鉗位驅動輸出端(QH的閘極驅動信號)
IM:變壓器的電感激磁電流
VD:QL的汲極電壓信號
Vin:輸入電壓
N*Vout:Cclamp上的電壓
Vth:閾值電壓
Td、Td_det[0016]:死區時間
Td_ref:預設的參考死區時間
Vtd_det:電壓信號
Vth_ref:參考電壓信號
Cf:電容
GateH off:控制信號
Comp:誤差放大器的輸出端的電壓信號
Vout:有源鉗位元返馳變換器電源的輸出電壓
900:用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置
910:電壓信號生成模組
920:參考電壓信號生成模組
930:控制信號生成模組
1010、1020、1030、1040:步驟
S1:Vref_ref信號生成的充電開關
S2:Vref_ref信號生成的採樣開關
S3:Vtd_det信號生成的充電開關
S4:Vtd_det信號生成的採樣開關
C1:Vref_ref信號生成的充電電容
C2:Vref_ref信號生成的採樣電容
C3:Vtd_det信號生成的充電電容
C4:Vtd_det信號生成的採樣電容
GM:跨導放大器(OTA)
Cloop:環路補償電容
從下面結合附圖對本公開的具體實施方式的描述中，可以更好地理解本公開，其中：
圖1示出了傳統的有源鉗位元返馳變換器電源的結構示意圖；
圖2示出了圖1的有源鉗位元返馳變換器電源的ACF控制器的結構示意圖；
圖3示出了圖1的有源鉗位元返馳變換器電源的部分信號的波形示意圖；
圖4示出了根據本公開的一個實施例的有源鉗位元返馳變換器電源的 ACF控制器中的自我調整死區時間控制環路模組的結構示意圖；
圖5示出了根據本公開的一個實施例的有源鉗位元返馳變換器電源的ACF控制器中的自我調整死區時間控制環路模組中的誤差放大器的輸出電流和輸入電壓的示意圖；
圖6-7示出了根據本公開的一個實施例的有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間從偏大到穩態的調節過程中的部分信號的波形示意圖；
圖8示出了根據本公開的一個實施例的有源鉗位元返馳變換器電源的ACF控制器中的自我調整死區時間控制環路模組的結構示意圖；
圖9示出了根據本公開的一個實施例的用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置的結構示意圖；以及
圖10示出了根據本公開的一個實施例的用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的方法的流程示意圖。
下面將參考附圖詳細描述本公開的各個方面的特徵和示例性實施例。示例實現方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限於本文闡述的實現方式；相反，提供這些實現方式以使得本公開更全面和完整，並將示例實現方式的構思全面地傳達給本領域技術人員。在附圖中，為了清晰，可能誇大了區域和元件的尺寸。此外，在附圖中，相同的附圖標記表示相同或相似的結構，因而將省略它們的詳細描述。
此外，所描述的特徵、結構、或特性可以以任何合適的方式結合在一個或多個實施例中。在下面的描述中，提供許多具體細節以給出對本公開的實施例的充分理解。然而，本領域技術人員將意識到，可以在沒有所述具體細節中的一個或多個的情況下實施本公開的技術方案，或者可以採用其他方法、元件、材料等。在其他情況下，未詳細示出或描述公知的結構、材料、或操作，以避免模糊本公開的主要技術創意。
如前所述，為了解決傳統有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間會隨輸入電壓、輸出電壓以及輸出負載而變化的問題，提出了用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置和方法。
圖1示出了傳統的有源鉗位元返馳變換器電源的結構示意圖。如圖1所示，傳統的有源鉗位元返馳變換器電源可以包括變壓器T、主脈寬調變(PWM)功率電力MOS場效電晶體QL、有源鉗位元電力MOS場效電晶體QH、有源鉗位電容Cclamp、ACF控制器、電阻Rsense、副邊整流二極體D1、Vref_ref信號生成的充電電容C1和副邊側的誤差放大器及光耦。
圖2示出了圖1的有源鉗位元返馳變換器電源的ACF控制器的結構示意圖。如圖2所示，圖1的有源鉗位元返馳變換器電源的ACF控制器可以包括VD端、DEM端、CS端、FB輸入端、主PWM驅動輸出端GateL、以及有源鉗位驅動輸出端GateH。ACF控制器內部可以包括VD下降沿檢測模組、峰值電流控制模組、自我調整死區時間控制環路模組、主PWM驅動模組、以及有源鉗位元驅動模組。
圖3示出了圖1的有源鉗位元返馳變換器電源的部分信號的波形示意圖。具體地，圖3分別示出了主PWM功率電力MOS場效電晶體QL的閘極驅動信號GateL、有源鉗位元電力MOS場效電晶體QH的閘極驅動信號GateH、變壓器的電感激磁電流IM、以及主PWM功率電力MOS場效電晶體QL的汲極電壓信號VD的波形示意圖。
如圖3所示，在T0時刻，主PWM功率電力MOS場效電晶體QL導通，輸入電壓Vin加在變壓器的電感兩端，變壓器的電感激磁電流IM線性上升。在T1時刻，主PWM功率電力MOS場效電晶體QL斷開，在經過很短的固定延時之後，有源鉗位元電力MOS場效電晶體QH導通。有源鉗位元電力MOS場效電晶體QH導通時，變壓器的電感激磁電流IM線性下降，副邊整流二極體D1導通，變壓器的副邊對Vref_ref信號生成的充電電容C1充電。當變壓器的電感激磁電流IM下降到零時，變壓 器的電感存儲的能量全部釋放完畢，副邊整流二極體D1自然斷開。此時有源鉗位元電力MOS場效電晶體QH處於導通狀態，變壓器的主電感和有源鉗位電容Cclamp諧振，有源鉗位元電容Cclamp上的電壓N*Vout反向加在變壓器的電感兩端，變壓器的電感激磁電流IM降到零後繼續反向線性增大。在T2時刻，有源鉗位元電力MOS場效電晶體QH斷開，變壓器的主電感和VD端的寄生電容諧振，寄生電容放電，電壓VD下降。當電壓VD下降達到設定的閾值電壓Vth時，主PWM功率電力MOS場效電晶體QL導通，其中，電壓VD下降達到設定的閾值電壓Vth與主PWM功率電力MOS場效電晶體QL導通之間的延時時間是固定的而且延時時間很小。從有源鉗位元電力MOS場效電晶體QH斷開到電壓VD下降達到設定的閾值電壓Vth的時間為死區時間Td，即T3-T2。增大有源鉗位元電力MOS場效電晶體QH的導通時間可以減小死區時間，減小有源鉗位元電力MOS場效電晶體QH的導通時間可以增大死區時間。
圖4示出了根據本公開的一個實施例的有源鉗位元返馳變換器電源的ACF控制器中的自我調整死區時間控制環路模組的結構示意圖。如圖4所示，根據本公開的一個實施例的有源鉗位元返馳變換器電源的ACF控制器中的自我調整死區時間控制環路模組將每個PWM週期檢測到的死區時間Td_det、以及內部預設的參考死區時間Td_ref作為輸入。每個PWM週期檢測到的死區時間Td_det被轉換成電壓信號Vtd_det，預設的參考死區時間Td_ref被轉換成參考電壓信號Vth_ref。電阻Rf和電容Cf組成低通濾波器以對電壓信號Vtd_det進行濾波。經濾波的電壓信號Vtd_det與參考電壓信號Vth_ref被輸入到GmC結構的誤差放大器，所產生的輸出信號與由斜坡生成器所生成的具有固定斜率的三角波信號一起被輸入到比較器，以生成控制信號GateH off，該控制信號GateH off用於控制關斷有源鉗位元電力MOS場效電晶體QH。
根據本公開的一個實施例的有源鉗位元返馳變換器電源的ACF控制器通過採用如圖4所示的自我調整死區時間控制環路模組，來 構建控制環路調節有源鉗位元電力MOS場效電晶體QH的導通時間，從而精確地控制死區時間以使其達到設定的時間。利用如圖4所示的自我調整死區時間控制環路模組來控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間，能夠實現在穩態下實際的死區時間無限接近設定的閾值，從而可以實現很精確地控制死區時間，不會使死區時間隨輸入電壓、輸出電壓和輸出負載而變化，這可以簡化系統設計。由於可以將死區時間精確控制在最理想的值，可以實現ZVS，同時避免由於變壓器的主電感的過大負向電流而引起的能耗，從而可以提高系統的效率。
圖5示出了根據本公開的一個實施例的有源鉗位元返馳變換器電源的ACF控制器中的自我調整死區時間控制環路模組中的誤差放大器的輸出電流和輸入電壓的示意圖。如圖4和5所示，GmC結構的誤差放大器的反向輸入端電壓為參考電壓信號Vth_ref。在GmC結構的誤差放大器的同向輸入端電壓在Vth_L1到Vth_H1之間線性變化的情況下，對應於較小的Gm值。在GmC結構的誤差放大器的同向輸入端電壓在Vth_L2到Vth_L1之間或者在Vth_H1到Vth_H2之間變化的情況下，對應於更大的Gm值，同時限制輸出端的最大電流幅度。Gm被設計成這樣的具有分段變化的Gm值，既能夠兼顧穩態下的環路頻寬，也能夠在動態切換時加快環路回應的速度。
圖6-7示出了根據本公開的一個實施例的有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間從偏大到穩態的調節過程中的部分信號的波形示意圖。具體地，圖6-7示出了利用根據本公開的一個實施例的有源鉗位元返馳變換器電源的ACF控制器中的自我調整死區時間控制環路模組來將死區時間從偏大調節到穩態的調節過程中的部分信號的波形示意圖。最初，檢測到的死區時間大於預設的參考死區時間，因而被輸入到GmC結構的誤差放大器的同向輸入端的電壓Vtd_det信號也大於被輸入到GmC結構的誤差放大器的反向輸入端的參考電壓信號Vth_ref，使得GmC結構的誤差放大器的輸出端的輸出信號(電壓Comp)慢慢增大，進而使得有源鉗位 元電力MOS場效電晶體QH的導通時間增大，變壓器的電感的負向電流的幅值增大，即有源鉗位元電力MOS場效電晶體QH斷開後對VD端的放電電流幅度增大，因而VD的下降斜率的絕對值增大即下降速度更快，從而使得死區時間減小。
圖8示出了根據本公開的一個實施例的有源鉗位元返馳變換器電源的ACF控制器中的自我調整死區時間控制環路模組的結構示意圖。有源鉗位元返馳變換器電源的輸出電壓Vout不同時，例如輸出電壓Vout在3V到20V之間變化時，由於變壓器的電感電流的下降斜率和電壓N*Vout成反比，因此輸出電壓越低，有源鉗位元電力MOS場效電晶體QH的導通時間越長。由於對於GmC結構的誤差放大器的輸出端的輸出信號(電壓Comp)的範圍和由斜坡生成器所生成的三角波信號的斜率的參數要求很高，因而很難兼顧輸出電壓高低變化和不同輸出負載的變化，即輸出電壓對於自我調整死區時間控制環路模組的控制環路的頻寬的影響很大。如圖8所示，根據本公開的一個實施例的有源鉗位元返馳變換器電源的ACF控制器中的自我調整死區時間控制環路模組通過變壓器繞組採樣輸出電壓，基於所採樣的輸出電壓來調節由斜坡生成器所生成的三角波信號的斜率，由斜坡生成器所生成的三角波信號的斜率被設置為與輸出電壓成正比，由此減小了輸出電壓對自我調整死區時間控制環路模組的控制環路的影響。
圖9示出了根據本公開的一個實施例的用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置的結構示意圖。如圖9所示，根據本公開的一個實施例的用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置900可以包括電壓信號生成模組910、參考電壓信號生成模組920以及控制信號生成模組930。
電壓信號生成模組910可以用於獲取當前PWM週期的死區時間，並且基於所獲取的死區時間來生成電壓信號。參考電壓信號生成模組920可以用於基於預設的參考死區時間來生成參考電壓信號。控制 信號生成模組930可以用於基於由電壓信號生成模組910所生成的電壓信號和由參考電壓信號生成模組920所生成的參考電壓信號來生成控制信號，其中，該控制信號可以用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的有源鉗位元電力MOS場效電晶體的導通時間。
在一個示例實施例中，根據本公開的一個實施例的用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置900還可以包括濾波模組(未示出)。該濾波模組可以用於對由電壓信號生成模組910所生成的電壓信號進行濾波以生成經濾波的電壓信號。控制信號生成模組930可以用於基於經濾波的電壓信號和參考電壓信號來生成控制信號。
在一個示例實施例中，控制信號生成模組930可以包括輸出信號生成子模組、三角波信號生成子模組以及控制信號生成子模組。輸出信號生成子模組可以用於基於電壓信號和參考電壓信號來生成輸出信號，三角波信號生成子模組可以用於生成三角波信號，控制信號生成子模組可以用於基於由輸出信號生成子模組所生成的輸出信號和由三角波信號生成子模組所生成的三角波信號來生成控制信號。在一個示例實施例中，三角波信號生成子模組可以用於基於有源鉗位元返馳變換器電源的輸出電壓來生成三角波信號。在另一示例實施例中，三角波信號可以具有固定的斜率。
圖10示出了根據本公開的一個實施例的用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的方法的流程示意圖。如圖10所示，在步驟1010中，可以獲取當前PWM週期的死區時間。在步驟1020中，可以基於死區時間來生成電壓信號。在步驟1030中，可以基於預設的參考死區時間來生成參考電壓信號。在步驟1040中，可以基於電壓信號和參考電壓信號來生成控制信號，其中，控制信號用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的有源鉗位元電力MOS場效電晶體的導通時間。
在一個示例實施例中，根據本公開的一個實施例的用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的方法還可以包括：對步驟 1010中生成的電壓信號進行濾波以生成經濾波的電壓信號，其中，步驟1040中的基於電壓信號和參考電壓信號來生成控制信號可以包括：基於經濾波的電壓信號和參考電壓信號來生成控制信號。
在一個示例實施例中，步驟1040中的基於電壓信號和參考電壓信號來生成控制信號可以包括：基於電壓信號和參考電壓信號來生成輸出信號，生成三角波信號，以及基於輸出信號和三角波信號來生成控制信號。在一個示例實施例中，生成三角波信號包括：基於有源鉗位元返馳變換器電源的輸出電壓來生成三角波信號。在另一示例實施例中，三角波信號具有固定的斜率。
結合圖9和圖10所述的根據本公開的實施例的用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置和方法可以參照如上結合其他附圖所詳細描述的本公開的實施例，為了簡潔起見，將不再重複贅述某些細節。可以理解的是，如上所述的結構和流程示意圖中所示的功能塊和方法步驟可以實現為硬體、軟體、固件或者它們的組合。
因此，根據本公開的實施例的用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置和方法能夠通過控制有源鉗位元返馳變換器電源中的有源鉗位元電力MOS場效電晶體的導通時間，來實現對有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的精確控制，使得有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間不會隨輸入電壓、輸出電壓以及輸出負載而變化，從而實現ZVS，同時避免由於變壓器的主電感的過大負向電流而引起的能耗，提高系統效率。
本公開可以以其他的具體形式實現，而不脫離其精神和本質特徵。因此，當前的實施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本公開的範圍由所附權利要求而非上述描述定義，並且，落入權利要求的含義和等同物的範圍內的全部改變從而都被包括在本公開的範圍之中。
Rf:電阻
Td_det[0016]:死區時間
Td_ref:預設的參考死區時間
Vtd_det:電壓信號
Vth_ref:參考電壓信號
Cf:電容
GateH off:控制信號
Comp:誤差放大器的輸出端的電壓信號
S1:Vref_ref信號生成的充電開關
S2:Vref_ref信號生成的採樣開關
S3:Vtd_det信號生成的充電開關
S4:Vtd_det信號生成的採樣開關
C1:Vref_ref信號生成的充電電容
C2:Vref_ref信號生成的採樣電容
C3:Vtd_det信號生成的充電電容
C4:Vtd_det信號生成的採樣電容
GM:跨導放大器(OTA)
Cloop:環路補償電容

Claims (11)

  1. 一種用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的方法，包括：
    獲取當前脈寬調變PWM週期的死區時間；
    基於所述死區時間來生成電壓信號；
    基於預設的參考死區時間來生成參考電壓信號；以及
    基於所述電壓信號和所述參考電壓信號來生成控制信號，其中，所述控制信號用於控制所述有源鉗位元返馳變換器電源中的有源鉗位元電力MOS場效電晶體的導通時間。
  2. 如請求項1所述的方法，還包括：
    對所述電壓信號進行濾波以生成經濾波的電壓信號，
    其中，基於所述電壓信號和所述參考電壓信號來生成所述控制信號包括：基於經濾波的電壓信號和所述參考電壓信號來生成所述控制信號。
  3. 如請求項1所述的方法，其中，基於所述電壓信號和所述參考電壓信號來生成所述控制信號包括：
    基於所述電壓信號和所述參考電壓信號來生成輸出信號；
    生成三角波信號；以及
    基於所述輸出信號和所述三角波信號來生成所述控制信號。
  4. 如請求項3所述的方法，其中，所述生成三角波信號包括：基於所述有源鉗位元返馳變換器電源的輸出電壓來生成所述三角波信號。
  5. 如請求項3所述的方法，其中，所述三角波信號具有固定的斜率。
  6. 一種用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置，包括：
    電壓信號生成模組，用於：
    獲取當前脈寬調變PWM週期的死區時間；以及
    基於所述死區時間來生成電壓信號；
    參考電壓信號生成模組，用於基於預設的參考死區時間來生成參考電 壓信號；以及
    控制信號生成模組，用於基於所述電壓信號和所述參考電壓信號來生成控制信號，其中，所述控制信號用於控制所述有源鉗位元返馳變換器電源中的有源鉗位元電力MOS場效電晶體的導通時間。
  7. 如請求項1所述的裝置，還包括：
    濾波模組，用於對所述電壓信號進行濾波以生成經濾波的電壓信號，
    其中，所述控制信號生成模組用於：基於經濾波的電壓信號和所述參考電壓信號來生成所述控制信號。
  8. 如請求項1所述的裝置，其中，所述控制信號生成模組包括：
    輸出信號生成子模組，用於基於所述電壓信號和所述參考電壓信號來生成輸出信號；
    三角波信號生成子模組，用於生成三角波信號；以及
    控制信號生成子模組，用於基於所述輸出信號和所述三角波信號來生成所述控制信號。
  9. 如請求項8所述的裝置，其中，所述三角波信號生成子模組用於：基於所述有源鉗位元返馳變換器電源的輸出電壓來生成所述三角波信號。
  10. 如請求項8所述的裝置，其中，所述三角波信號具有固定的斜率。
  11. 一種有源鉗位元返馳變換器電源，包括如請求項6-10中任一項所述的用於控制有源鉗位元返馳變換器電源中的死區時間的裝置。
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CN113659823B (zh) * 2021-10-19 2022-02-08 茂睿芯（深圳）科技有限公司 有源钳位反激电路的死区时间的确定方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05176594A (ja) * 1991-12-19 1993-07-13 Matsushita Electric Works Ltd 誘導電動機用インバータ装置
CN101820231B (zh) * 2010-04-15 2012-06-06 浙江大学 用于变频器的电流过零检测及死区补偿方法
TWI441427B (zh) * 2010-12-15 2014-06-11 Richtek Technology Corp 並聯調節器、返馳轉換器及其輸出回授的控制方法
CN102723872B (zh) * 2011-03-29 2014-09-03 华为技术有限公司 电源装置及调节死区时间的方法
KR101272595B1 (ko) * 2011-12-12 2013-06-11 기아자동차주식회사 Ｄｃ 모터용 스위칭 소자 제어 장치 및 방법
US9577525B2 (en) * 2014-03-04 2017-02-21 Maxim Integrated Products, Inc. Adaptive dead time control
CN108463943A (zh) * 2016-01-12 2018-08-28 丹麦技术大学 同步整流电路的具有死区时间控制的谐振电源转换器
CN108347173B (zh) * 2018-04-08 2019-12-27 昂宝电子（上海）有限公司 准谐振反激式开关电源***
US10763743B1 (en) * 2019-03-06 2020-09-01 Infineon Technologies Ag Analog predictive dead-time
CN112117905B (zh) * 2019-06-20 2021-12-21 东南大学 有源钳位反激变换器的控制***及方法
KR102182886B1 (ko) * 2019-11-11 2020-11-25 주식회사 솔루엠 컨버터의 데드타임 가변 시스템 및 데드타임 가변 방법
CN111817545B (zh) * 2020-07-24 2022-03-18 深圳市海浦蒙特科技有限公司 驱动死区检测电路、尖峰吸收电路以及开关管保护电路

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