利用微变压器的功率和信息信号传递的制作方法

专利名称：利用微变压器的功率和信息信号传递的制作方法
利用微变压器的功率和信息信号传递
背景技术：
可以用在输入电路和输出电路之间具有隔离阻障(isolation barrier)的隔离器提供装置之间的电(电流)隔离。输入电路可以被 参考第一地线，输出电路可以参考不同的第二地线，第二地线与第一 地线电流隔离，从而在二者之间无电流。
除了提供信息信号的隔离传递之外，这些装置通常还具有要由彼 此隔离的电源供电的输入和输出电路。例如，可以用两个分离的具有 不同地线的电源提供电源；或者通过提供带有分立变压器的隔离 DC-DC转换器以从提供给隔离阻障一侧的功率导出隔离阻障另 一侧 的功率，从而提供电源。
图1示出了全桥正向DC-DC转换器的例子。转换器100具有驱 动变压器TR1的开关晶体管MP1、 MP2、 MN1和MN2。四个开关晶 体管可以被实现为全PMOS型或者全NMOS型。在典型的操作中， 首先，晶体管MP1和MN2导通一个时间段DT (0<D<1);然后， 晶体管MN1和MN2导通一个时间段(1-D)T，其中T代表半周期。 然后，晶体管MP2和晶体管MN1导通一个时间段DT;晶体管MP1 和MP2导通该周期的持续时间。因为功率仅在两个DT时间段期间传 递，所以电压或者功率传递由变量D控制。
在晶体管MP1和MN2关闭(导通)的第一个DT时间段期间， 电流被提供通过变压器TR1的初级绕组102，并且在次级绕组104中 被感应以传递到整流器106、滤波器108和负载(未示出)，其中负 载连接在输出端子V (OUT)与输出侧地线GNDB (不同于输入侧地 线GNDA)之间。电流也被汲取以为变压器的磁化电感充电。在晶体 管MP2和MN1导通的第二个DT时间段中，该磁化电感放电。
为了生产小的隔离器，可以利用微变压器。如此处所使用的，"微
变压器，，是指小的变压器，其中利用平面制作方法形成至少一个绕组， 包括但不限于半导体技术，优选以有利于与相同或类似衬底上的其它 电路元件相互连接的方法。平面绕组可以在硅衬底上(上或上方)、
印刷电路板(PCB)或者其他材料上形成。如果两个绕组都在半导体 衬底上形成，可能与该衬底接触或分离开，则微变压器被称为"片上" 的。片上微变压器的例子、尤其是"空心"微变压器在公开受让的美国 专利No. 6，219，907和2002年8月8日提交的〃>开号为2003/0042571 的美国专利申请序列号10/214,883中示出，这两个专利文献均以参考 的方式全部包括在此。微变压器通常具有小的电感(L)和高的串联 电阻(R)，因而它们的L/R值小。时间段DT应小于L/R，否则变 压器将由于串联电阻R上的电压降而使电流饱和并损失效率。如果滤 波感应器Lp也被形成为微感应器，则可能由于高的串联电阻而进一步 损失效率。利用微变压器难以获得大的滤波器电感，因此鼓励使用高 值的滤波电容器C2来使转换器输出上的紋波最小化。使用大的滤波 电容器通常与制作小隔离器的目的不一致。
在一些具有谐振开关(resonant switching)的装置中,为了使用 微变压器，高开关频率被用来驱动晶体管开关。但是，随着频率变高 和DT变小，控制电路会变得更复杂也更困难。

发明内容
此处所述的实施例包括可以提供跨隔离阻障的功率的功率转换 器，诸如通过使用线團。实施例包括带有片上微变压器的功率转换器 和带有以正反馈配置与变压器相连的晶体管的线團驱动器。片上变压 器不需要铁芯。可以通过测量输出功率并按需要在电源和线團驱动器 之间打开或关闭开关，以受控的方式将线團驱动器耦合到电源电压。 此处描述的其它实施例包括可以隔离使用也可以不隔离使用的FET 驱动器。
电路中所使用的变压器可以是空心装置，并且可以利用半导体处 理技术被形成为 一个或多个衬底上的非常小的装置，从而制造小装置。
通过以下详细描述、附图和权利要求，其它特征和优点将显而易见。


图1是典型的现有技术全桥开关DC-DC转换器的简化电路示意
图2A是隔离的功率转换器的简化的部分示意、部分框图，图2B 具有图2A所示电路的一组波形。
图3是储能回路的示意图。
图4和图5是图2A所示电路的可选实施例。
图6是在衬底上实现的与图2A所示相似的电路的部分透视、部 分示意图。
图7A和图8A是隔离的FET驱动器的示意图。
图7B和图8B分别为图7A和图8A所示电路的波形图。
图9是可以不隔离提供的电源转换器的示意图。
具体实施例方式
本发明的应用不限于以下介绍中所描述或附图所示出的元件构 造和结构的细节，而是可以适用于其它实施例并且可以用多种方法实 施或执行。并且，此处所使用的措辞和术语仅出于描述之目的，不应 被视为限制性的。此处使用"包括"、"包含"或"具有"、"含有"、"涉及"
目。不论是否示出，实施例的各个方面可以单独实施或者以不同的组 合实施，并且所示出或所讨论的每个实施例均视为非限制性例子。
现在将讨论由单个电源供电的隔离器的例子，其中通过使用微变 压器从该单个电源导出第二隔离电源。
参考图2A，示出了隔离的功率转换器200的第一实施例的简化 示意电路图。电压源Vdd通过开关212被耦合到线團驱动器210。线 闺驱动器包括晶体管QMP1、 QMP2、 QMN1和QMN2，这些晶体管 以正反馈配置连接。这些晶体管优选不将它们的栅极直接耦合到控制
电路来导通和切断它们，而是依靠开关212来连接到电压电源。
为了驱动可以被形成为片上微变压器的功率变压器TR2，电容器 Cl与变压器的初级绕组202并联，形成LC储能回路网络。储能回路 网络以由下式给出的频率/开关，
其中L是初级绕组202的电感，c是初级绕组上的总电容，包括 ci和四个开关晶体管的栅极到漏极电容。储能回路可以具有也可以没
有独立的电容器；如果没有，则电容仅为晶体管的栅极到漏极电容。 功率由次级绕组204传递给次级侧的电阻性负载(未示出)，如同电 阻性负载跨在LC储能回路网络上一样。频率/优选大于lOMHz，更 优选大于约50MHz，还优选大于约100 MHz。在一个例子中，初级 绕组的电感为约12nH，频率大约为100 MHz，这意p未着电容大约为 200 pF。
由于集成的变压器TR2的L/R值小，并且没有变压器铁芯，所 以储能网路应该以相对高的频率开关，以避免电流饱和并且具有高效 率。储能回路网络的效率与由下式给出的储能回路的Q成比例
<formula>formula see original document page 11</formula>其中，L2。2和R202分别为初级绕组202的电感和串联电阻。次级
绕组对效率也有贡献。
参照图3，储能回路可以被建模为与初级绕组上的电容C并联、 并且还与实际负载电阻RL和电阻Rp并联的初级绕组电感L2()2，其中 电阻Rp代表储能回路耗散，并且由公式Rs (Q2+l)表示，其中Rs 为初级绕组的串联电阻。Rp和RL之间的关系决定储能回路的效率。 如果Rp无限大，则所有能量被传递到负载电阻RL。 Rp的值越小， 在Rp中损失并且不能传递到负栽的储能回路能量的比率就越高。
变压器初级绕组到次级绕组的不理想耦合就意味着一些能量被
损耗。在空心变压器中堆叠线團的一个典型实施中，已经发现耦合系
数可达到0.9。然而，为了使储能回路能够承受振荡，电阻器Rp和 RL的并联组合的值必须大于1/gm，其中gm是开关的跨导。
可以通过不是始终为储能回路提供功率来实现一些功率节省。在 一定比例的时间内，可以将其去激励，且足够量的功率仍然将被传递 到负载。这种能力取决于负载功率要求。
为了使储能回路去激励，开关212的状态由在线214上提供的脉 宽调制器(PWM)信号控制。变压器TR2因此被调制信号驱动，从 而功率以更高的效率被传递，其中平均电源通过LC储能回路的平均 "导通"时间控制。该控制使得不需要如图l所示典型全桥转换器中那 样控制进入初级线團的高频信号的占空比。
次级绕组204上的信号通过整流器216提供给电容性滤波器218, 可以使用电容器C2。电容器可以在芯片外部，但是一些片上电容也是 需要的，因为外部旁路电容器也具有高的等效串联电感(ESL)。所 得到的可能为约5v的信号被提供在由RL所表示的负载上。
在一些应用中，如果需要电压调节，则可以如图2A所示地实施 动态开关控制器电路。该控制器监控输出电压，并且在比较器224中 将输出电压与来自基准源226的基准电压相比较。如图2A所示，可 以通过利用具有在节点228处相连的电阻器Rl和R2的电阻性分压 器，把被比较的电压从节点222处的输出电压按比例缩小，并且因此， 实际上节点228处的电压与来自基准源226的基准电压相比较。如果 节点228上的电压高于基准电压(即高于所需要的)，则比较器224 的输出被驱动到低值，该低值经由线234提供给编码器232。编码器 232利用信号驱动变压器TR3的初级绕组242,并且变压器TR3的次 级绕组244把相应的信号耦合到解码器246的输入端。响应地，解码 器246在线214上发出控制信号以控制LC储能回路网络。如果节点 228上被缩放的输出电压落到基准源226所设立的阀值之下，则比较 器224的输出就变高，并且编码器232通过变压器TR3把相应的信号 传送到解码器246。编码器246然后在线214上传送控制信号以关闭
开关212，从而允许LC储能回路振荡。
由于功率变压器TR2的次级线圏204的串联电阻，节点222处 的实际输出电压取决于输出电流，从而使调节成为可能。
变压器TR2和TR3优选为微变压器。可以用相同的工艺制造功 率变压器TR2和控制信号变压器TR3,或者也可以以不同的方法分别 制造。这两个变压器"左"侧的电路参考第一地线，GNDA(由黑心向 下的三角形表示)，而这两个变压器"右，，侧的电路参考与第一地线电 隔离的另一地线，GNDB (由空心向下的三角形表示)。
图2B示出了图2A所示电路的一组示例性波形。节点222处的 输出电压,皮示为约为5v的、紋波可以为例如大约+/-50 mV的直流信 号。当节点222上的信号降到阀值之下时，比较器224在线234上输 出高电平信号。该信号被提供给提供编码信号的编码器232。图2B所 示的该编码信号的一个例子将使用用于上升沿的双脉沖和用于下降沿 的单脉沖。解码器246检测编码信号，并生成线234上信号的延迟逆 反版本，以打开和关闭开关212。当节点214上的信号变低时，开关 212关闭，以允许储能回路以由储能回路的元件所决定的频率提供振 荡信号，例如大约为100MHz。该信号然后被次级绕组204提供给整 流器216。整流后的信号被电容性滤波器218滤波，以产生节点222 的与图2B所示类似的信号。
参考图4和图5，在其它实施例中，线團驱动器、整流器和电容 性滤波器与图2A中的相似，但是控制器电路以不同的配置实现。在 图4所示的实施例中，按比例缩小的输出电压被提供给放大器402(代 替图2A中的比较器224)，以产生误差电压。误差电压在比较器406 中与来自锯齿波发生器404的(固定频率)锯齿波信号相比较。因此， 固定频率PWM控制信号在线408上被生成，并且,皮提供给编码器232 从而以与图2A所示类似的方式控制开关。
图4中的整流器410可以是简单电桥电路(包括二极管Dl-D4)， 具有用作电容性滤波器的电容器C2，并且在整流器的输出处没有串联 滤波器电感器。可以采用其它整流配置。例如，在图5所示的实施例
中，整流器只具有两个二极管，D1和D3，其中中间分接的次级变压 器绕组204，作为变压器TR2的一部分。
作为图2A、图4和图5所示反馈方法的替代方法，功率转换器 可以这样实现，即PWM储能回路开关的控制信号被设置为固定的或 由一些其他装置编程的特定占空比。
可以根据具体需要的输出电压与输入电压之间的关系，通过选择 变压器TR2绕组的匪比以提供升压传递或降压传递来配置这些结构。 在一个实施例中，次级绕组的绕组数是初级绕组的绕组数的两倍，并 且因此其电感是初级绕组的四倍。变压器TR2上传递的功率通常大于 100 mW，可能超过500 mW，并可能达到1W (或者可能更高)。
将微变压器用于逻辑数据传递和功率传递，并且在需要时还用于 反馈路径中的其它控制信号，就可以更容易集成所有隔离功能。尽管 可以使用不同的工艺，但可以使用相同的制造工艺制造所有变压器。 而且，可以添加任何数量的单向或双向的数据通道，以提供任意数量 的自供电(self-powered)隔离器。单个变压器可以被用于功率和数据 传递二者。例如，输入数字信号或由此导出的信号可以被用来控制储 能回路开关212;可以添加接收器以从功率转换器中的调制信号解码 输入数字信号。
在信号隔离不是使功率到达芯片不同部件的因素的情况下，诸如 在功率总线布线困难或者需要不同电源电压的情况下，可以使用这些 功率转换方法。因此，这些使用微变压器的电路可以被用来提供可用 电源电压的本地上升或下降，以提供另一电压。
可以使用任何适当的微变压器设计，但是在这些实施例中，本处 所讨论的微变压器优选为无心变压器，有时被称为"空心"变压器，并 且优选是片上的；然而，此处所描述的电路可以与具有铁芯的变压器、 在PCB反面上所形成的微变压器或者与以公知的分立线绕组(wire winding)所形成的变压器一起^^用。在无心变压器中，可以通过(a) 制造非常紧密的变压器绕组、和(b)以高频率操作变压器而获得效 率。目前，使用心可能增加厚度、重量和成本，并且可能还需要使用
低频率。此外，对于相同的线團尺寸，通常可以使用空心方法来获得 线圏绕组之间更多的隔离，虽然本处所描述的实施例不排降使用心。 在集成电路中经常被用来制造金属层的 一种金属是铝。当金属层要被 用于变压器的线圏绕组时，可以有助于增加底部线围的厚度，以便降
低其电阻并提高其L/R比。
一个或两个线團绕组可以由非工艺金属形成，即不同于在形成半 导体装置和电路的加工中所使用的金属。在后处理操作或一系列操作 中，在已经形成电路元件之后，变压器可以由金或沉积在已经包含电 路元件的衬底上的另 一金属制成。这种方法使得可以使线围绕组比例 如被用来形成开关晶体管和其它元件的CMOS工艺中的典型金属层 更厚。在一个实施例中，片上微变压器具有三层金属，使得自衬底向 夕卜各层依次是衬底、晶片钝化层(wafer passivation layer )， 晶片钝 化层上用于从焊垫(bond pad)连接至螺线(spiral)中心的第一金属 层、第一绝缘层、经由通孔连接到第一金属层的第一底部绕组、第二 绝缘层、和第二顶部绕组。在进一步变化或替换性实施例中，在已经 使用例如CMOS制作形成其它元件之后，可以在衬底上形成期望厚度 的电介质、诸如氧化物层或聚酰亚胺层，然后，可以在该层的顶部上 形成线團绕组。这种方法抬高底部线團使其脱离衬底，从而减少了从 底部线圏到衬底的电容。聚酰亚胺是可以被用于这种结构并且可以用 于分离绕组的电介质的例子，因为其比很多氧化物倾向于具有更好的 静电放电特性和更好的抗穿通性，尽管可以使用氧化物。
两个变压器TR2和TR3可以、但不必具有相同构造。例如，变 压器TR3中的线围244不必具有低电阻，且因此可以使其与其它线圏 不同。
图2A、图4和图5中所示的功率传递(DC-DC转换器)结构可 以与诸如被引入的专利和申请中所公开的隔离器结合，以在使用集成
电路制作技术所制造的集成电路封装中提供低成本的信号和功率传递 以及隔离。
参考图6，该示意图示出如何在衬底602和衬底604上形成功率
转换器。节点606处所提供的逻辑信号输入、衬底602上的电路和变 压器TR5、 TR6和TR7中每一个的一个线围参考第一地线GNDA。 这些变压器可以是微变压器，并且可以是无心片上变压器。节点608 处所提供的信号输出、衬底604上的电路和每个变压器的另 一线圏参 考第二地线GNDB。发射器电路610接收提供给节点606的输入信息 (例如逻辑)信号，并且驱动变压器TR7的初级绕组612。变压器TR7 的次级绕组614为接收器电路616提供对应的波形。接收器电路解码 所接收的波形，并且形成再现输入信号606的输出信号608。发射器 和接收器电路的工作和构造可以例如如被引入的文献中所讨论的那 样。
线團驱动器620、优选类似于图2A中的线團驱动器210，接收来 自Vdd的输入，并且驱动变压器TR6的初级绕组。变压器TR6的次 级绕组,皮提供给具有滤波(未示出)的整流器622,以在节点630处 提供调整后的功率转换器输出。功率转换器输出也被反馈回反馈控制 器，其中反馈控制器由比较器624 (包括图2、图4和图5的感测和比 较电路以及编码器232 )表示，其提供信号至变压器TR5的初级绕组。 TR5的次级绕组提供信号至解码器246,解码器246提供控制信号以 控制电源电压和线團驱动器620之间的连接，诸如通过控制图2A所 示的开关。
隔离器电路和功率转换器电路可以以任何适当的方式被封装。例 如，可以有由单个功率转换器驱动的多个隔离器，或者可以提供双向 隔离器。功率转换器可以提供用于一个或多个隔离器的接收电路的和 用于一个或多个其它隔离器(或通道)的发射器电路的隔离功率。变 压器被表示为在衬底604上被制作，但是其可以在衬底602上被制作。 尽管图6表示了具有两个衬底的实施例，但是可以使用更多衬底，例 如在没有发射器、接收器、驱动器、编码或解码电路的一个或多个独 立衬底上有一个或多个变压器。
基于微变压器的功率转换器可以被用于以提供功率和逻辑信息 的方式驱动输出电路，诸如具有绝缘栅极场效晶体管(IGFET)的输
出。图7A和图8A描绘了 IGFET驱动器的两个例子，图7A具有两 个分别提供逻辑和功率的变压器，图8A调制功率转换多以提供功率 和逻辑。
参考图7A和图7B,电压电源通过开关212被耦合至线圏驱动器， 其中线團驱动器以与图2A中电路中相似的方式驱动变压器。在此种 情况下，图7B所示的FET IN逻辑信号被提供给使用系统的输入频率 和输出电容作为因子的驱动器726，以便以大约1MHZ的频率提供控 制信号722，从而控制开关212。如图7B所示，信号具有半个周期， 并且相比于FET IN被逆反和延迟。当信号722低时，开关被关闭， 并且线圏202 (并因此线圏204)上的信号以高频率在+5v和-5V之 间振荡，诸如高于10MHz的频率，并且优选为约100MHz。
线圏204被分接以提供三个信号，其中每个信号被提供到与电容 器并联的独立正向偏压二极管，以提供+15v、 +1(^和+5￥的调整后电 压，并且地线与变压器的输入侧隔离。
FET IN信号还以类似于图2A中的方式被提供通过编码器724、 变压器720和解码器710,如变压器720上图7B中的信号所示。编码 器710的电压输入是5v和Ov，因此解码器710的输出是模仿FET IN 的隔离逻辑信号。解码器710的输出被提供给低侧FET驱动器708和 电平转换器712，然后提供给高侧FET驱动器706。电平转换器将来 自解码器710的信号从0-5v的范围转换为10-15v的范围。放大器 706和708每一个分别被耦合到IGFET 702和704。由所得到的FET OUT信号是FET IN的延迟版本，并在15v被提供。
图8A是使用与图7A类似原理的另一实施例，但使用一个变压 器用于跨隔离阻障的功率和信息传递。同图7A—样，FETIN信号控 制电压电源和驱动储能回路的线團驱动器之间的开关，并且从而调制 功率输出。如图8B所示，FETIN信号控制开关，并且当开关被关闭 时，储能回路提供高频振荡信号，例如高于10 MHz，并且优选高于 100 MHz。
同图7A —样，次级绕组被分接，并且来自变压器的每一条线均
被提供给与电容器并联的独立二极管，从而以+15v、十10v和+5v提供 调整后的输出。节点810处的+5v输出驱动电阻性负栽808，并且还被 提供给电平转换器816，然后被提供给在15v和10v电源之间供电驱 动的第一驱动器814，并且还被提供给在5v电源和地电势之间供电驱 动的第二驱动器812。电平转换器816把输入到第二驱动器812的信 号转换到正确的电压范围，以驱动第一驱动器814。如图8B所示，节 点810处的信号被从FETIN逆变，并且当信号为高时，具有小紋波。 来自电平转换器816的输出与此类似，但是在+15v和+10v之间。所 得到的FET OUT信号在15和0v之间，并且跟随FET IN逻辑信号。
图9A是使用与上述电路类似原理的非隔离功率转换器900的一 个例子，包括图2A中的线團驱动器方面。电压输入VIN被耦合到由 相对低频信号Vcontrol控制的开关902和被形成为交叉耦合PMOS 晶体管的线圏驱动器904，其中每个晶体管的源极耦合到另一晶体管 的栅极以提供正反馈。线圏驱动器904被耦合到储能回路906，其中 第一电感器Ll与电容器C3和第二电感器L2并联。储能回路卯6产 生高频振荡，该高频振荡被提供给整流器908，并且然后被提供给滤 波电容器C4，以提供输出VOUT。开关902的控制信号可以具有约1 MHz的频率，尽管储能回路的频率高得多，例如为100MHz。此电路 优选不具有与来自整流器的输出串联的电感器。
已经描述了本发明至少一个实施例的几个方面，但是本领域的技 术人员会很容易的想到各种变化、修正和改进。这些变化、修正和改 进是本公开的一部分，并且在本发明的精神和范围之内。相应地，以 上描述和附图仅是为了示例。例如，尽管在这些示例中以100 MHz的 频率描述了储能回路，但是其它频率也可以被使用，优选为高于10 MHz，并且更优选为大于50 MHz。尽管所示的功率转换器是DC-DC， 但是上述电路的多个方面也可以被用于其它转换器(AC-AC, DC-AC， 或者AC國DC)中。
权利要求
1.一种功率转换器，包括用于提供振荡信号的具有电感器和电容的储能回路；被耦合到所述储能回路的线圈驱动器，其中所述线圈驱动器具有第一和第二开关晶体管，每个所述晶体管具有用于耦合到电压源的第一侧、控制端子和第二侧，其中每个晶体管的所述第二侧被耦合到另一晶体管的所述控制端子；被耦合到所述线圈驱动器并用于耦合到能量源的开关。
2. 如权利要求1中所述的功率转换器，其中所述转换器包括变 压器，并且所述储能回路包括所述变压器的初级绕组，其中所述转换 器还包括所述变压器的次级绕组和耦合到所述次级绕组的整流器。
3. 如权利要求1中所述的功率转换器，还包括被耦合到所述储 能回路并且提供整流输出的整流器、以及与所述整流器并联且耦合到 所述整流器的滤波器。
4. 如权利要求3中所述的功率转换器，其中所述整流输出不被 进一步串联耦合到电感器。
5. 如权利要求1中所述的功率转换器，其中所述开关以至少比 所述储能回路的频率低100倍的频率被开关。
6. 如权利要求1中所述的功率转换器，还包括耦合到所述功率 转换器的输出端子的反馈网络，用于提供指示所述功率转换器的输出 是否偏离阀值的信号并且响应于此控制所述开关。
7. 如权利要求6中所述的功率转换器，其中所述转换器包括变 压器，所述储能回路包括所述变压器的初级绕组，所述转换器还包括 所述变压器的次级绕组和耦合到所述次级绕组的整流器，所述变压器 提供电流隔离，所述反馈网络还包括所述输出端子和所述开关之间的 隔离阻障。
8. 如权利要求7中所述的功率转换器，其中所述变压器被集成 在衬底上。
9. 如权利要求2中所述的功率转换器，其中所述变压器被集成 在衬底上。
10. 如权利要求l中所述的功率转换器，还包括用于控制所述开 关并且用于耦合到所述转换器的输出端子的逻辑信号输入端，以提供 所述逻辑信号的调制输出，由此传递逻辑信号和功率。
11. 如权利要求10中所述的功率转换器，其中所述逻辑信号跨 变压器地被耦合到所述输出端子，以提供电流隔离。
12. 如权利要求l中所述的功率转换器，还包括用于控制所述开 关的逻辑信号输入，所述转换器还包括用于在所述转换器的输出端子 处提供所述逻辑信号的调制输出的输出电路，从而传递逻辑信号和功 率。
13. 如权利要求12中所述的功率转换器，其中所述输出信号的 电压高于来自所述电压源的输入电压。
14. 如权利要求12中所述的功率转换器，其中所述储能回路包 括变压器的初级绕组，以提供电流隔离。
15. 如权利要求14中所述的功率转换器，其中所述转换器有且 只有一个变压器。
16. 如权利要求14中所述的功率转换器，其中所述储能回路具 有至少为10 MHz的频率。
17. 如权利要求16中所述的功率转换器，其中所述储能回路具 有至少为100 MHz的频率。
18. 如权利要求12中所述的功率转换器，其中所述输出电路包 括FET驱动器。
19. 一种功率转换器，包括没有铁芯的第一片上变压器，所述变 压器至少包括第一绕组和第二绕组，用于将功率从所述第一绕组耦合 到所述第二绕组。
20. 如权利要求19中所述的转换器，其中所述第一绕组和第二 绕组参考不同的地线，并且电流隔离。
21. 如权利要求19中所述的转换器，其中所述第一绕组和第二 绕组不-皮电流隔离。
22. 如权利要求19中所述的转换器，还包括反馈电路，用于耦 合从所述第二绕组上的信号所导出的反馈信号以控制提供给所述第一 绕组的信号。
23. 如权利要求22中所述的转换器，其中所述第一绕组与第二 绕组参考不同的地线，并且电流隔离，其中所述反馈网络包括隔离阻 障，用于将信号从所述第二绕组侧提供至所述第一绕组侧。
24. 如权利要求19中所述的转换器，其中所述第一绕组与电容 并联，以形成谐振频率至少为约100MHz的储能回路。
25. 如权利要求19中所述的转换器，其中所述转换器为DC-DC 功率转换器。
26. 如权利要求19中所述的转换器，还包括具有第一绕组和第 二绕组的第二片上变压器，其中所述第二片上变压器用于耦合逻辑信 号。
27. 如权利要求26中所述的转换器，其中所述第一变压器的第 一绕组和所述第二变压器的第一绕组参考同一地线，并且与各自的第 二绕组参考不同的地线。
28. —种功率转换器，包括用于在第一绕组接收信号并且在第二绕组提供与所接收的信号 隔离的信号的第一微变压器；用于将电压耦合到所述第一微变压器的开关；用于接收调整后直流信号的输出端子；耦合到所述输出端子和开关的反馈电路，所述反馈电路包括第二 微变压器。
29. —种功率转换器，包括包括与电容并联的线圏的储能回路，所述储能回路用于以至少10 MHz的频率振荡；和用于连接电源并且耦合到所述储能回路的开关电路。
30. 如权利要求29所述的转换器，其中所述储能回路的线圏是 变压器的初级绕组。
31. 如权利要求30所述的转换器，其中所述变压器为没有铁芯 的片上变压器。
32. 如权利要求29所述的转换器，其中所述电容包括独立电容器。
33. 如权利要求29所述的转换器，还包括开关电路，所述开关 电路包括至少一个用于将所述储能回路耦合到电压电源的晶体管，其 中所述电容由所述开关电路中所述至少一个晶体管提供。
34. 如权利要求33中所述的转换器，其中所述开关电路包括第 一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和第二晶体管每个的控制端 口被耦合到所述第 一晶体管和第二晶体管中另 一个的一侧。
35. 如权利要求29中所述的转换器，其中所述频率大于约50 MHz。
36. 如权利要求29中所述的转换器，其中所述频率大于约100 MHzo
37. —种电路，包括 具有初级绕组和次级绕组的变压器； 用于将电压耦合到所述初级绕组的开关；和 耦合到所述次级绕组的整流器，用于提供DC输出； 其中所述开关具有由逻辑信息信号控制的控制端口，所述电路通过一个且仅一个变压器提供功率转换和逻辑信号。
38. —种电路，包括 具有初级绕组和次级绕组的第一变压器； 用于将电压耦合到所述初级绕组的开关； 耦合到所述次级绕组的整流器，用于提供DC输出；和 耦合到晶体管的控制端口的驱动器；其中所述开关具有由逻辑信息信号控制的控制端口，所述电路还 包括具有初级绕组和次级绕组的第二变压器，用于将所述逻辑信息信 号耦合到所述驱动器，其中所述初级绕组均参考第一地线，所述次级 绕组均参考第二地线，以提供隔离的功率转换和逻辑信号传输。
全文摘要
功率转换器提供跨隔离阻障的功率，诸如通过使用线圈。线圈驱动器具有以正反馈配置连接的晶体管，并通过测量输出功率、且按照需要在电源和线圈驱动器之间打开或关闭开关，以受控方式耦合至电源电压。输出电路、诸如FET驱动器可以隔离或不隔离地被使用，以提供功率和逻辑信号。
文档编号H02M3/335GK101189786SQ200580032955
公开日2008年5月28日 申请日期2005年8月19日 优先权日2004年8月20日
发明者罗恩·克力格, 陈保兴(音译) 申请人:阿纳洛格装置公司