向同步整流器控制器供電的制作方法
【專利摘要】本文的實施例描述一種開關型功率變換器。具體而言，本文的實施例公開一種用于向在開關型功率變換器中實現(xiàn)同步整流的同步整流器控制器供電的方法。同步整流器控制器可以由調節(jié)器電路或者直接從輸出電壓啟用。
【專利說明】向同步整流器控制器供電

【技術領域】
[0001]本文公開的實施例總體上涉及開關功率變換器，并且更具體地涉及用于向開關功率變換器的同步整流器控制器供電的技術。

【背景技術】
[0002]圖1是使用開關Ql、比如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的常規(guī)回掃型開關功率變換器100的電路圖。該開關功率變換器100包括功率級101和次級輸出級103。功率級101包括開關Ql和功率變壓器Tl。功率變壓器Tl包括初級繞組Np、次級繞組Ns和輔助繞組Na。次級輸出級103包括二極管Dl和輸出電容器C1?？刂破?05使用具有導通時間(Tm)和關斷時間(Ttw)的脈沖的形式的輸出驅動信號107來控制開關Ql的導通狀態(tài)和關斷狀態(tài)。
[0003]從AC電源(未示出)接收AC功率并且將AC功率整流以提供未調節(jié)的輸入電壓VD。。在開關Ql被導通時在變壓器Tl中存儲輸入功率，因為二極管D1在開關Ql被導通時變成反向偏置。然后在開關Ql被關斷時跨越電容器C1向電子設備傳送整流的輸入功率，因為二極管D1在開關Ql被關斷時變成正向偏置。二極管D1作為輸出整流器來工作，并且電容器仏作為輸出濾波器來工作。所得調節(jié)的輸出電壓Vott被向該電子設備遞送。
[0004]在高輸出電流應用中，作為輸出整流器操作的二極管Dl的傳導損耗顯著。MOSFET或者其它有源控制的開關可以取代二極管Dl以最小化在高輸出電流應用中在功率變換器100中的傳導損耗。MOSFET在功率變換器100中作為同步整流器來工作。為了實現(xiàn)同步整流器的恰當操作，向功率變換器100添加同步整流器控制器以控制同步整流器的操作。
[0005]常規(guī)同步整流器控制器可以由功率變換器100的輸出電壓Vqut來供電。然而許多應用具有比向常規(guī)同步整流器控制器供電所要求的偏置電壓更低的輸出電壓。例如用于移動設備的交流(AC)-直流(DC)充電器要求該充電器根據(jù)移動設備的要求而在其中向移動設備提供恒定電壓的恒定電壓模式與其中向移動設備提供恒定電流的恒定電流模式之間切換操作。
[0006]在AC-DC充電器的恒定電流模式期間，輸出電壓可能降至為了向同步整流器控制器供電而要求的電壓以下。作為結果，同步整流器控制器被禁用，因為輸出電壓不足以向同步整流器控制器供電。當同步整流器控制器被禁用時，同步整流器的體二極管開始傳導從而導致更高傳導損耗和熱問題。因此，在常規(guī)開關型電源中跨越恒定電流模式的整個操作范圍同步整流不可用。


【發(fā)明內容】

[0007]本文的實施例公開一種用于向在AC-DC充電器的開關型電源中所包括的同步整流器控制器供電的方法，該方法實現(xiàn)跨越恒定電流模式和恒定電壓模式的整個操作范圍的同步整流。在一個實施例中，開關型電源包括調節(jié)器電路，該調節(jié)器電路生成啟用同步整流器控制器以控制同步整流器的偏置電壓。
[0008]如果開關型電源的輸出電壓小于用于啟用同步整流器控制器所要求的偏置電壓，則調節(jié)器電路可以啟用同步整流器控制器以控制同步整流器的操作。在另一實施例中，如果輸出電壓大于偏置電壓，則調節(jié)器電路被禁用以免啟用同步整流器。當調節(jié)器電路被禁用時，可以從開關型電源的輸出電壓直接向同步整流器控制器供電。
[0009]說明書中描述的特征和優(yōu)點并非包括了全部的，并且特別是在閱讀附圖和說明書之后很多額外的特征和優(yōu)點對于本領域技術人員是明顯的。此外，應當理解，說明書中使用的語言主要是為了可讀性和教導性的目的而選擇的，并且可能不是為了勾畫或者限定發(fā)明主題而選擇的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]通過結合附圖考慮下列詳細描述，可以容易理解本發(fā)明實施方式的教導。
[0011]圖1是常規(guī)開關功率變換器的電路圖。
[0012]圖2是根據(jù)一個實施例的包括同步整流器電路的開關功率變換器的電路圖。
[0013]圖3是根據(jù)一個實施例的更具體圖示圖2的同步整流器電路的電路圖。
[0014]圖4是根據(jù)一個實施例的調節(jié)器電路的電路圖。
[0015]圖5是根據(jù)一個實施例的集成調節(jié)器電路的同步整流器控制器的電路圖。
[0016]圖6圖示開關功率變換器的波形圖。
[0017]圖7是根據(jù)另一實施例的包括同步整流器電路的開關功率變換器的電路圖。
[0018]圖8是根據(jù)另一實施例的圖7的同步整流器電路的電路圖。
[0019]圖9是根據(jù)另一實施例的檢測器的電路圖。
[0020]圖10是根據(jù)另一實施例的同步整流器控制器的電路圖。

【具體實施方式】
[0021]附圖和下面的描述僅通過示例涉及優(yōu)選實施例。應當注意，通過下面的討論，將很容易認識到此處公開的結構和方法的替代實施例，作為在不偏離本發(fā)明的原理的情況下可以采用的可行的替代。
[0022]現(xiàn)在將詳細基準若干實施例，其示例在附圖中圖示。注意在任何可行的地方，附圖中可能使用類似或者相同的附圖標記，并且可能指示類似或者相同的功能性。附圖僅為示例的目的描繪了本發(fā)明的實施例。本領域技術人員從下面的描述將容易理解此處示例的結構和方法的替代實施例可以在不偏離此處描述的本發(fā)明的原理的情況下采用。
[0023]圖2是回掃型開關功率變換器200的電路圖。該功率變換器200可以被并入于AC-DC充電器中，該AC-DC充電器對耦合到AC-DC充電器的電子設備充電。AC-DC充電器被配置用于在其中向電子設備供應恒定電壓的恒定電壓(CV)模式與其中向電子設備供應恒定電流的恒定電流(CC)模式之間切換操作。AC-DC充電器根據(jù)耦合到AC-DC充電器的電子設備的要求而在CV模式與CC模式之間切換操作。如以下將描述的那樣，功率變換器200包括同步整流器電路209，該同步整流器電路209跨越CC模式和CV模式的整個操作范圍來操作、由此與常規(guī)功率變換器比較而增加功率變換器200的效率。
[0024]如圖2中所示，功率變換器200包括開關Ql。在一個實施例中，開關Ql是MOSFET。然而開關Ql可以任何類型的開關器件、比如雙極結晶體管(BJT)。開關功率變換器200包括功率級201和次級輸出級203。功率級201包括開關Ql和功率變壓器Tl。功率變壓器Tl包括初級繞組Np、次級繞組Ns和輔助繞組Na。次級輸出級203包括同步整流器電路209和輸出電容器Cp如圖2中所示，同步整流器電路209耦合在變壓器Tl的次級繞組Ns的上側與輸出電容器C1之間?？刂破?05使用具有導通時間(Tm)和關斷時間(Ttw)的脈沖的形式的輸出驅動信號207來控制開關Ql的導通狀態(tài)和關斷狀態(tài)。也就是說，控制器205生成驅動開關Ql的輸出驅動信號207。
[0025]從AC電源(未示出)接收AC功率并且對AC功率整流以提供未調節(jié)的輸入電壓VDC。在開關Ql被導通時在變壓器Tl中存儲輸入功率。在開關Ql被關斷時，同步整流器電路209被禁用(即關斷)、由此阻塞用于向電子設備傳送存儲的輸入功率的路徑。然后在開關Ql被關斷時并且在同步整流器電路209被導通時跨越電容器Cl向電子設備傳送整流的輸入功率。在同步整流器電路209被啟用(即導通)時，創(chuàng)建用于向電子設備遞送存儲的輸入功率的路徑。一般而言，同步整流器電路209作為輸出整流器來工作，并且電容器Cl作為輸出濾波器來工作。所得調節(jié)的輸出電壓Vott被向電子設備遞送。
[0026]如先前提到的那樣，控制器205生成適當開關驅動脈沖207以控制開關Ql的導通時間和關斷時間并且調節(jié)輸出電壓控制器205基于在開關功率變換器200的先前開關周期中的感測的輸出電壓Vsense和感測的初級側電流使用返回回路來控制開關Ql以生成用于在包括PWM (脈沖寬度調制)和/或PFM (脈沖頻率調制)模式的各種操作模式中在后續(xù)開關周期中導通或者關斷開關Ql的定時。此外，控制器205可以控制功率變換器200以根據(jù)耦合到功率變換器200的電子設備的要求而在CV模式與CC模式之間切換操作。Isense是跨越電阻器Rsns的電壓并且由控制器205用來以跨越感測電阻器Rsns和地的電壓的形式而感測經(jīng)過初級繞組Np和開關Ql的初級電流IpH。
[0027]輸出電壓Vott被跨越變壓器Tl的輔助繞組Na來反映，其經(jīng)由電阻器R1和R2所組成的電阻分壓器而向控制器205輸入作為電壓VSENSE?；诟袦y的輸出電壓，控制器205確定在控制器205所運用的PFM、PWM或者任何其它調節(jié)模式中開關Ql被導通的時間。
[0028]圖3是根據(jù)一個實施例的同步整流器電路209的電路圖。同步整流器電路209包括同步整流器開關QSK。在一個實施例中，同步整流器開關Qsk是取代常規(guī)功率變換器100中的二極管Dl的M0SFET。然而可以在不同實施例中使用任何類型的開關器件、比如BJT。該同步整流器開關Qsk將變壓器Tl的次級繞組Ns的上側耦合到變換器200的輸出并且操作為用于在同步整流器開關Qsk導通時向電子設備傳送在變壓器Tl中存儲的功率的路徑。如圖3中所示，同步整流器開關Qsk的源極端子耦合到功率變壓器Tl的次級繞組的上側，并且同步整流器開關Qsk的漏極端子耦合到功率變換器200的輸出。同步整流器開關Qsk的柵極端子如以下將進一步描述的那樣耦合到在同步整流器電路209中包括的同步整流器(SR)控制器301。
[0029]SR控制器301使用在同步整流器開關Qsk的每個開關周期期間具有導通時間和關斷時間的脈沖的形式的輸出驅動信號305來控制同步整流器開關Qsk的導通狀態(tài)和關斷狀態(tài)。具體而言，SR控制器301生成輸出驅動信號305以在開關Ql導通時在每個開關周期期間關斷同步整流器開關QSK。當每個開關周期期間同步整流器開關Qsk關斷并且開關Ql導通時，在變壓器Tl中存儲輸入功率，因為用于向電子器件傳送功率的路徑不可用。在一個實施例中，SR控制器301如以下將關于圖6進一步描述的那樣基于在SR控制器301的管腳Vd所感測的同步整流器開關Qsk的漏極到源極電壓而確定何時關斷該同步整流器開關
Qsr。
[0030]相反地，SR控制器301生成輸出驅動信號305以在每個開關周期期間在開關Ql被關斷時導通同步整流器開關Qseo在同步整流器開關Qsk被導通并且開關Ql被關斷時，創(chuàng)建用于在同步整流器開關Qsk導通時向電子設備傳送在變壓器Tl中存儲的輸入功率的路徑。在一個實施例中，SR控制器301如以下將關于圖6進一步描述的那樣基于在SR控制器301的管腳Vd所感測的同步整流器Qsk的漏極到源極電壓來確定何時導通同步整流器開關Qseo
[0031]如圖3中所示，SR控制器301的電源管腳VCC耦合到在同步整流器電路209中包括的調節(jié)器電路303的輸出管腳V0。SR控制器301的輸出管腳GATE耦合到同步整流器Qsk的柵極端子。SR控制器301的接地管腳GND耦合到調節(jié)器電路303的接地管腳GND。電容器Cde耦合在SR控制器30的GND管腳與VCC管腳之間。電容器Cde如以下將進一步描述的那樣對調節(jié)器電路303向SR控制器301的VCC管腳提供的偏置電壓307濾波以向SR控制器301供電。SR控制器301的輸出電壓管腳VD耦合到調節(jié)器電路303的輸入電壓管腳Vin和同步整流器開關Qsk的漏極端子。
[0032]注意在圖3中所示實施例中，SR控制器301的GND管腳耦合到同步整流器開關Qsk的源極端子。因此，用于SR控制器301的接地基準懸空。由于SR控制器301具有懸空的接地基準，所以輸出電壓Vqut不能用來向SR控制器301供電，因為難以確定輸出電壓Vqut是否充分高而以允許同步整流器開關Qsk的適當操作的方式來向SR控制器供電。
[0033]在一個實施例中，調節(jié)器電路303生成用來在功率變換器200的每個開關周期期間對SR控制器301供電的偏置電壓307。對于在市場中可用的多數(shù)M0SFET，偏置電壓307至少為4V以便允許SR控制器301生成用于在每個開關周期期間有效導通該同步整流器開關Qsk的控制信號305 (例如柵極電壓)。通過生成用于向SR控制器301供電的偏置電壓307，SR控制器301可以貫穿功率變換器200的CC模式和CV模式的整個操作范圍而操作該同步整流器開關Qsr。
[0034]如圖3中所示，調節(jié)器電路303在SR控制器301外部。調節(jié)器電路303的輸入電壓管腳VIN耦合到同步整流器開關Qsk的漏極端子。因此，調節(jié)器電路303接收同步整流器開關Qsk的漏極電壓作為它的供應電壓。調節(jié)器電路303的輸出管腳VO耦合到SR控制器301的VCC管腳。調節(jié)器電路303的GND管腳耦合到SR控制器301的GND管腳。
[0035]圖4圖示根據(jù)一個實施例的調節(jié)器電路303的電路圖。具體而言，線性調節(jié)器電路用來生成用來向SR控制器301供電的偏置電壓307。在另一實施例中，充電泵電路可以用作調節(jié)器電路303而不是線性調節(jié)器電路。
[0036]如圖4中所示，調節(jié)器電路303包括二極管D2。該二極管D2的正極耦合到開關Qsk的漏極端子。二極管D2的負極在節(jié)點401耦合到電阻器R3和開關Q2的漏極。調節(jié)器電路303也包括齊納二極管Zl。該齊納二極管Zl的正極耦合到地GND (同步整流器Qsk的源極端子)和電容器C2的負端。該齊納二極管Zl的負極在節(jié)點403耦合到電阻器R3和開關Q2的柵極端子二者。電容器C2的正端在調節(jié)器303的VO管腳耦合到開關Q2的源極端子。
[0037]在開關Ql導通并且同步整流器開關QSR被禁用時，同步整流器開關Qsk的漏極電壓為高。二極管D2對漏極電壓和流過電阻器R3的電流整流。齊納二極管Zl對在連結到開關Q2的柵極端子的節(jié)點403的電壓(例如1.5V)鉗位、由此導通開關Q2。在電容器C2中將經(jīng)過開關Q2生成的電流存儲為能量。
[0038]在開關Q2被關斷時，在電容器C2中存儲的能量被釋放、由此生成用來向SR控制器301供電的偏置電壓307。在偏置電壓307大于齊納二極管Zl的擊穿電壓與開關Q2的柵極閾值電壓的差值時開關Q2被關斷。開關Q2也可以在開關Qsk的漏極電壓小于齊納二極管Zl的擊穿電壓時(這可以在開關Ql被關斷時的持續(xù)時間期間發(fā)生)被關斷。
[0039]圖5圖示SR控制器301的一個備選實施例，在圖5中，調節(jié)器電路303集成在SR控制器301中而不是如關于圖3描述的那樣實施為獨立部件。圖6中所示調節(jié)器電路303和SR控制器301執(zhí)行與關于圖3描述的功能相似的功能并且因此省略該描述。
[0040]圖6圖示功率變換器200的波形，這些波形描述同步整流器電路209在功率變換器200的開關周期期間的操作。該波形包括初級側電流(Iph)波形、次級側電流(I.)波形、用于開關Ql的驅動信號207波形、用于同步整流器開關Qsk的驅動信號305波形和同步整流器開關Qsk的漏極到源極電壓(Vds)波形。在時間Tl，由控制器205生成的驅動信號207為高601、由此導通開關Ql。在開關Ql導通時，初級側電流上升603直至在時間T2達到峰初級側電流Ip&k。在時間Tl，同步整流器開關Qsk如由低605驅動信號305指示的那樣關斷。
[0041]在時間T2，驅動信號207轉變?yōu)榈?05、由此關斷開關Ql。在時間Tl與時間T2之間，同步整流器開關Qsk的漏極到源極電壓(Vds)在與在變壓器Tl的次級繞組Ns的電壓與輸出電SVott之和(S卩(Vin/n)+VOTT，其中η是在變壓器Tl中的繞組數(shù)目)對應的電壓電平。漏極到源極電壓(Vds)波形的在用于操作SR控制器301而要求的電壓V。。與如下電壓電平之間的區(qū)域607代表向調節(jié)器電路303輸入的用于生成偏置電壓307的漏極電壓，該電壓電平對應于在變壓器Tl的次級繞組的電壓與輸出Vtot之和。
[0042]在時間Τ2開關Ql被關斷時，次級電流I.瞬時達到峰次級電流IseC_pk并且開始隨著向電子設備傳送在變壓器Tl中的存儲的輸入功率而下降609。另外，在時間T2，同步整流器開關Qsk的漏極到源極電壓(Vds)下降至近似零伏特611。在時間T2，SR控制器301檢測同步整流器Qsk的電壓Vds近似為零伏特611并且作為響應向同步整流器開關Qsk的柵極端子施加高613驅動信號305以導通同步整流器QSK。在同步整流器開關Qsk的在時間T2與時間T3之間的導通時間期間，次級側電流Isk由于同步整流器開關Qsk的導通電阻而引起同步整流器開關Qsk的Vds電壓(在若干毫伏的范圍中)。因此，電壓Vds在次級側電流Isec達到近似零安培時迫近零。在時間T3，次級側電流(Ise。)達到近似零安培615。SR控制器301檢測同步整流器開關Qsk的電壓Vds近似為零伏特611并且作為響應向同步整流器開關Qse的柵極端子施加低619驅動信號305以關斷該同步整流器開關QSK。在T3之后，電壓Vds開始由功率狀態(tài)201的寄生電容和變壓器Tl的電感所引起的激振(ring) 617。
[0043]圖7是根據(jù)一個實施例的回掃開關功率變換器700的電路圖。該功率變換器700包括與圖2中所示實施例的部件相似的部件。因此，省略功率變換器700的相似元件的描述。然而在圖7中所示功率變換器700中，與圖2中所示的耦合到變壓器Tl的次級繞組Ns的上側的同步整流器209對照，注意該同步整流器電路701耦合到變壓器Tl的次級繞組Ns的下側。
[0044]圖8是根據(jù)一個實施例的同步整流器電路701的電路圖。同步整流器電路701包括同步整流器開關QSK。同步整流器開關Qsk的漏極耦合到功率變壓器Tl的次級繞組的下偵牝并且同步整流器開關Qsk的源極端子耦合到地。該同步整流器701也包括各自執(zhí)行與關于圖3描述的功能相似的功能的SR控制器301和調節(jié)器電路303。注意在SR控制器301輸出用于導通同步整流器開關Qsk的驅動信號305時，功率變壓器Tl的次級繞組Ns的下側耦合到地、由此完成功率變換器700的輸出級203的電路以允許向電子設備遞送存儲的輸入功率。在同步整流器開關Qsk關斷時，功率變壓器Tl的次級繞組Ns的下側懸空從而導致開路，這防止向電子設備遞送存儲的輸入功率。
[0045]在圖8中所示實施例中，SR控制器301的GND管腳和調節(jié)器電路303耦合到地。如以下將描述的那樣，由于用于SR控制器301和調節(jié)器電路303的接地基準是接地，所以輸出電壓Vqut可以用來向SR控制器301供電。另外，SR控制器301的VCC管腳如以下將進一步描述的那樣耦合到輸出電壓Vott和調節(jié)器電路303的輸出管腳二者。
[0046]在一個實施例中，同步整流器電路701包括檢測器801。該檢測器801啟用調節(jié)器電路303或者禁用調節(jié)器電路303以免生成在功率變換器700的每個開關周期期間向SR控制器301供電的偏置電壓307。在一個實施例中，檢測器801基于由二極管D3整流的功率變換器700的輸出電壓Vqut來啟用或者禁用調節(jié)器電路303。該檢測器801接收輸出電壓Vott并且基于輸出電壓Vott的量值來檢測輸出電壓Vott是否可以用作為用于向SR控制器301供電的偏置電壓。
[0047]在一個實施例中，檢測器801比較輸出電壓Vtot與基準電壓?；鶞孰妷嚎梢允菫榱讼騍R控制器301供電而要求的最小偏置電壓。如果輸出電壓Vqut小于基準電壓，則檢測器801發(fā)送信號EN以啟用調節(jié)器電路303以生成向SR控制器301的VCC管腳發(fā)送的偏置電壓307。雖然SR控制器301的VCC管腳也經(jīng)由二極管D3連結到Vqut，但是偏置電壓307大于輸出電壓VQUT、由此超越在SR控制器301的VCC管腳感測的輸出電壓VQUT。二極管D3在這一條件下反向偏置以避免從VCC向Vot的電流流動。
[0048]如果輸出電壓Vqut大于基準電壓，貝U它可以用來向SR控制器301供電。在輸出電SVott大于基準電壓時，在一個實施例中，檢測器801發(fā)送禁用信號反以禁用調節(jié)器電路303以免生成偏置電壓307。SR控制器301使用耦合到VCC管腳的輸出電壓Vqut以向SR控制器301供電。耦合到調節(jié)器電路303的VO管腳和SR控制器301的VCC管腳的二極管D4防止電流流向調節(jié)器電路303的VO管腳。通過在輸出電壓Vqut足以向SR控制器301供電時禁用調節(jié)器電路303，調節(jié)器電路303的傳導損耗被消除從而造成功率變換器700的更高效率。
[0049]圖9是根據(jù)一個實施例的檢測器801的電路圖。檢測器801包括比較器901。該比較器901由二極管D5輸出的整流的輸出電壓來供電。比較器901的輸入經(jīng)由包括電阻器R4和R5的電阻分壓器而I禹合到輸出電壓VQUT。具體而言，比較器901的輸入是代表輸出電壓Vqut的電壓VI。比較器901的另一輸入耦合到基準電壓Vref。如先前提到的那樣，基準電壓Vref可以代表用于向SR控制器301供電要求的最小偏置電壓。
[0050]比較器901將電壓Vl與基準電壓Vref比較。如果電壓小于基準電壓Vref，則因為輸出電壓Vqut不足以用于向SR控制器301供電，所以檢測器801輸出啟用信號EN以啟用調節(jié)器電路303以生成用來向SR控制器301供電的偏置電壓307。然而如果電壓Vl大于基準電壓Vref，則因為輸出電壓Vqut足以用于向SR控制器301供電，所以檢測器輸出禁用信號M以禁用調節(jié)器電路303。因此，SR控制器301被直接從功率變換器700的輸出電壓Vtm供電。
[0051]圖10是在功率變換器700中包括的SR控制器301的備選實施例的電路圖。在圖10中所示實施例中，檢測器801和調節(jié)電路303集成到SR控制器301中。檢測器801和調節(jié)電路303執(zhí)行與關于圖8和圖9描述的功能相似的功能。在一個實施例中，SR控制器301還包括門邏輯1000。該門邏輯1000如上文先前描述的那樣向同步整流器Qsk的柵極端子輸出驅動信號305以導通該同步整流器QSK。
[0052]調節(jié)電路303在調節(jié)電路303的VCC管腳接收同步整流器開關Qsk的漏極電壓VD。調節(jié)電路303還在管腳VO接收變換器700的輸出電壓Vtot作為輸入并且在管腳EN接收啟用信號EN (或者禁用信號而)以啟用調節(jié)電路303以生成用于向SR控制器301供電的偏置電壓。
[0053]如果檢測器801確定輸出電壓Vqut小于基準電壓Vref，則檢測器801如圖10中所示向調節(jié)電路303的EN管腳輸出啟用信號EN。該啟用信號EN啟用調節(jié)電路303以生成用于向SR控制器301供電的偏置電壓。對照而言,如果檢測器801確定輸出電壓Vqut大于基準電壓Vref，則檢測器向調節(jié)器電路303的EN管腳輸出禁用信號^、由此禁用調節(jié)電路303。輸出電壓Vqut可以由調節(jié)電路303直接用來在調節(jié)電路303被禁用時向SR控制器301供電。
[0054]當閱讀本公開，本領域技術人員將理解還有的其他的替代設計用于向SR控制器供電以跨越CC模式和CV模式的操作范圍而提供同步整流。因此，盡管已經(jīng)示例說明和描述了具體實施例和應用，將理解這里討論的實施例不限于此處公開的確切構造和部件，并且在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，對于本領域技術人員很明顯可以在此處公開的本發(fā)明的方法和設備的布置、操作和細節(jié)中做出各種修改，改變和變化。
【權利要求】
1.一種開關功率變換器，包括: 變壓器，包括耦合到輸入電壓的初級繞組和耦合到所述開關功率變換器的輸出的次級繞組； 開關，耦合到所述變壓器的所述初級繞組，經(jīng)過所述初級繞組的電流在所述開關被導通時生成并且在所述開關被關斷時不生成； 第一控制器，被配置用于生成用于在所述開關的每個開關周期導通或者關斷所述開關的第一控制信號； 同步整流器開關，耦合到所述變壓器的所述次級繞組，在所述同步整流器開關被導通時向所述開關功率變換器的所述輸出遞送功率，并且在所述同步整流器開關被關斷時不向所述開關功率變換器的所述輸出遞送功率； 第二控制器，耦合到所述開關功率變換器的輸出電壓并且被配置用于生成用于在所述同步整流器開關的每個開關周期導通或者關斷所述同步整流器開關的第二控制信號；以及 調節(jié)器電路，被配置用于如果所述開關功率變換器的所述輸出電壓小于閾值電壓則啟用所述第二控制器以控制所述同步整流器開關。
2.根據(jù)權利要求1所述的開關功率變換器，其中所述調節(jié)器電路被配置用于如果所述開關功率變換器的所述輸出電壓小于所述閾值電壓則通過生成用于向所述第二控制器供電的偏置電壓來啟用所述第二轉換器。
3.根據(jù)權利要求1所述的開關功率變換器，還包括: 檢測器電路，被配置用于確定所述開關功率變換器的所述輸出電壓小于所述閾值電壓或者大于所述閾值電壓； 其中所述檢測器電路還被配置用于如果所述開關功率變換器的所述輸出電壓大于所述閾值電壓則禁用所述調節(jié)器電路以免啟用所述第二控制器；并且 其中如果所述調節(jié)器電路被禁用，則使用所述開關功率變換器的所述輸出電壓來啟用所述第二控制器。
4.根據(jù)權利要求1所述的開關功率變換器，其中所述變壓器的所述次級繞組包括第一端和第二端，其中所述同步整流器開關耦合在所述第二端與地之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的開關功率變換器，其中所述同步整流器在所述同步整流器開關被導通時將所述次級繞組的所述第二端耦合到地并且在所述同步整流器開關被關斷時將所述次級繞組的所述第二端從地去耦合。
6.根據(jù)權利要求1所述的開關功率變換器，其中所述調節(jié)器電路集成在所述第二控制器中。
7.根據(jù)權利要求3所述的開關功率變換器，其中所述調節(jié)器電路和所述檢測器集成在所述第二控制器中。
8.根據(jù)權利要求1所述的開關功率變換器，其中所述調節(jié)器電路是線性調節(jié)器電路或者充電泵電路。
9.一種開關功率變換器，包括: 變壓器，包括耦合到輸入電壓的初級繞組和耦合到所述開關功率變換器的輸出的次級繞組； 開關，耦合到所述變壓器的所述初級繞組，經(jīng)過所述初級繞組的電流在所述開關被導通時生成并且在所述開關被關斷時不生成； 第一控制器，被配置用于生成用于在所述開關的多個開關周期中的每個開關周期導通或者關斷所述開關的第一控制信號； 同步整流器開關，耦合到所述變壓器的所述次級繞組和所述開關功率變換器的所述輸出，在所述同步整流器開關被導通時向所述開關功率變換器的所述輸出遞送功率，并且在所述同步整流器開關被關斷時不向所述開關功率變換器的所述輸出遞送功率； 第二控制器，被配置用于生成用于在所述同步整流器開關的多個開關周期中的每個開關周期導通或者關斷所述同步整流器開關的第二控制信號；以及 調節(jié)器電路，耦合到所述第二控制器，所述調節(jié)器電路被配置用于啟用所述第二控制器以在所述同步整流器開關的所述多個開關周期中的每個開關周期期間控制所述同步整流器開關。
10.根據(jù)權利要求9所述的開關功率變換器，其中所述調節(jié)器電路被配置用于通過在所述開關的所述多個開關周期中的每個開關周期期間生成用于向所述第二控制器供電的偏置電壓來啟用所述第二控制器。
11.根據(jù)權利要求9所述的開關功率變換器，其中所述變壓器的所述次級繞組包括第一端和第二端，其中所述第二開關耦合在所述開關功率變換器的所述輸出與所述第一端之間。
12.根據(jù)權利要求9所述的開關功率變換器，其中所述調節(jié)器電路集成在所述第二控制器中。
13.根據(jù)權利要求9所述的開關功率變換器，其中所述調節(jié)器電路是線性調節(jié)器電路或者充電泵電路。
14.一種在第二控制器中控制開關功率變換器的方法，所述開關功率變換器包括:變壓器，包括耦合到輸入電壓的初級繞組和耦合到所述開關功率變換器的輸出的次級繞組；開關，耦合到所述變壓器的所述初級繞組，經(jīng)過所述初級繞組的電流在所述開關被導通時生成并且在所述開關被關斷時不生成，所述開關功率變換器還包括:第一控制器，被配置用于生成用于在所述開關的每個開關周期導通或者關斷所述開關的第一控制信號，耦合到所述變壓器的所述次級繞組的同步整流器開關，所述開關功率變換器還包括耦合到所述開關功率變換器的輸出電壓的所述第二控制器，并且所述開關功率變換器還包括耦合到所述第二控制器的調節(jié)器電路，所述方法包括: 從所述調節(jié)器電路接收用于啟用所述第二控制器以控制所述同步整流器開關的信號，如果所述開關功率變換器的所述輸出電壓小于閾值電壓則所述信號被接收；以及 生成用于在所述同步整流器開關的每個開關周期導通或者關斷所述同步整流器開關的第二控制信號，在所述同步整流器開關被導通時向所述開關功率變換器的所述輸出遞送功率，并且在所述同步整流器開關被關斷時不向所述開關功率變換器的所述輸出遞送功率。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，還包括: 如果所述開關功率變換器的所述輸出電壓小于所述閾值電壓，則生成用于向所述第二控制器供電的偏置電壓。
16.根據(jù)權利要求14所述的方法，還包括: 確定所述開關功率變換器的所述輸出電壓小于所述閾值電壓或者大于所述閾值電壓；以及 如果所述開關功率變換器的所述輸出電壓大于所述閾值電壓則禁用所述調節(jié)器電路以免啟用所述第二控制器； 其中如果所述調節(jié)器電路被禁用，則使用所述開關功率變換器的所述輸出電壓來啟用所述第二控制器。
17.—種在第二控制器中控制開關功率變換器的方法，所述開關功率變換器包括:變壓器，包括耦合到所述開關功率變換器的輸入電壓的初級繞組和耦合到所述開關功率變換器的輸出的次級繞組；開關，耦合到所述變壓器的所述初級繞組，經(jīng)過所述初級繞組的電流在所述開關被導通時生成并且在所述開關被關斷時不生成，所述開關功率變換器還包括:第一控制器，被配置用于生成用于在所述開關的多個開關周期中的每個開關周期導通或者關斷所述開關的第一控制信號，耦合到所述變壓器的所述次級繞組的同步整流器開關，所述開關功率變換器還包括所述第二控制器，并且所述開關功率變換器還包括耦合到所述第二控制器的調節(jié)器電路，所述方法包括: 從所述調節(jié)器電路接收用于啟用所述第二控制器以控制所述同步整流器開關的信號，在所述同步整流器開關的所述多個開關周期中的每個開關周期期間所述信號被接收；以及 生成用于在所述同步整流器開關的多個開關周期中的每個開關周期導通或者關斷所述同步整流器開關的第二控制信號，在所述同步整流器開關被導通時向所述開關功率變換器的所述輸出遞送功率，并且在所述同步整流器開關被關斷時不向所述開關功率變換器的所述輸出遞送功率。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，還包括: 生成用于在所述開關的所述多個開關周期中的每個開關周期期間向所述第二控制器供電的偏置電壓。
【文檔編號】H02M3/335GK104201895SQ201410094038
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權日:2013年3月14日
【發(fā)明者】孔鵬舉, 姚建明 申請人:戴樂格半導體公司