控制功率转换器的同步整流器的方法以及控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于控制功率转换器的同步整流器的方法以及使用所述方法的控制 电路，且更确切地说，涉及提供用于防止同步整流器不正确接通的完善保护功能的控制功 率转换器的同步整流器的方法以及控制电路。
【背景技术】
[0002] 离线式功率转换器（off line power converter)包含电力变压器（power transformer)，为了符合安全规定，电力变压器向功率转换器输出端提供AC输入，并在其 间形成隔离。在最近的发展中，电力变压器次级同步整流器的应用是用以为了实现转换器 的高功率转换效率。
[0003] 然而，功率转换器的同步整流器可能意外地或不正确地接通，这可能会对功率转 换器带来负面影响，例如导致功率转换的低效率等。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种用于控制功率转换器的同步整流器的方法以及控制电路。所述方 法包含以下步骤：响应于切换信号的接通时间、变压器电压的电平以及功率转换器的输出 电压而产生用于同步整流晶体管的控制信号，并且切换信号用于切换变压器，并且一旦切 换信号断开时，即产生控制信号。变压器信号与功率转换器的输入电压有关。当切换信号 的接通时间长于第一时间阈值时，产生控制信号。
[0005] 本发明提供一种用于控制功率转换器的同步整流器的方法。所述方法包含以下步 骤：根据切换信号产生控制信号以控制同步整流晶体管；当功率转换器的输入电压低于低 电压阈值时，缩短控制信号；低电压阈值与功率转换器的输出电压有关；切换信号用于切 换变压器。一旦切换信号断开时，即产生控制信号；当切换信号的接通时间长于第一时间阈 值时，产生控制信号。
[0006] 从另一个角度来看，本发明提供一种用于控制功率转换器的同步整流器的控制电 路。所述控制电路包含控制器以及保护电路。所述控制器响应于切换信号的接通时间、变 压器电压以及功率转换器的输出电压而产生控制信号以控制同步整流晶体管。所述保护电 路响应于变压器电压以及输出电压而产生保护信号。切换信号用于切换变压器。一旦切换 信号断开时，即产生控制信号。变压器信号与功率转换器的输入电压有关。当切换信号的 接通时间长于第一时间阈值时，产生控制信号。如果产生了保护信号，则可以在当切换信号 的接通时间长于第二时间阈值时，产生控制信号。第二时间阈值长于第一时间阈值。
【附图说明】
[0007] 附图被包含在内以提供对本发明的进一步理解，且并入在本说明书中并构成本说 明书的一部分。所述图式说明本发明的实施例，且连同描述一起用以阐释本发明的原理。
[0008] 图1绘示说明根据本发明的实施例的具有同步整流器（SR)的功率转换器的电路 图；
[0009] 图2绘示根据本发明的实施例的切换信号Spwm以及电压V D的波形；
[0010] 图3绘示说明根据本发明的实施例的控制电路的电路图；
[0011] 图4绘示说明根据本发明的实施例的线性预测电路的电路图；
[0012] 图5绘示说明根据本发明的实施例的检测电路的电路图；
[0013] 图6绘示说明根据本发明的实施例的信号产生电路500的电路图；
[0014] 图7绘示表示根据本发明的实施例的用于控制功率转换器的同步整流器的方法 的流程图。
[0015] 附图标记说明：
[0016] 10:功率转换器；
[0017] 11:变压器；
[0018] 20、30:晶体管；
[0019] 35 :二极管；
[0020] 40 :电容器；
[0021] 51、52:电阻器；
[0022] 100:控制电路；
[0023] 103、104、106 :电阻器；
[0024] 105 :缓冲器；
[0025] 107 :电流源；
[0026] 110、120 :电压-电流转换器；
[0027] 200:线性预测电路；
[0028] 211 ~217、272、274 :晶体管；
[0029] 230、235:开关；
[0030] 250 :电容器；
[0031] 261:"与"门；
[0032] 262 :反相器；
[0033] 263 :"与非"门；
[0034] 27U273 :单发脉冲产生器；
[0035] 280 :比较器；
[0036] 285 :触发器；
[0037] 300:检测电路；
[0038] 310 ~315、325 :晶体管；
[0039] 317 ~319 :反相器；
[0040] 320 :电流源；
[0041] 340:电容器；
[0042] 350 :比较器；
[0043] 351、352:开关；
[0044] 370 :触发器；
[0045] 375 :"与"门；
[0046] 500:信号产生电路；
[0047] 510、520 :比较器；
[0048] 513 :单发脉冲产生器；
[0049] 514、516 :反相器；
[0050] 517:延时电路；
[0051] 518:触发器；
[0052] S710 ~S760 :步骤；
[0053] Spwm:切换信号；
[0054] VdJ1J2'V3:电压；
[0055] Vs:信号；
[0056] Sw:控制信号；
[0057] Vin :输入电压；
[0058] V。:输出电压；
[0059] 1^:切换信号S PWM的接通时间；
[0060] TDM:周期；
[0061] Tr :谐振周期；
[0062] IVOl、IV02、IVSl、IVS2 :电流信号；
[0063] SB:边界条件信号；
[0064] ST:触发信号；
[0065] SE:启用信号；
[0066] VT、Vth、Vthi、V th2、Vti:阈值；
[0067] Ix、IY、Iz:电流信号；
[0068] ΙΜ:电流；
[0069] SA:有效信号；
[0070] CLR :清除信号。
【具体实施方式】
[0071] 图1绘示说明根据本发明的实施例的具有同步整流器（SR)的功率转换器的电路 图。功率转换器10包含变压器11、晶体管20和30、二极管35、电容器40、电阻器51和52 以及控制电路100。变压器11连接到功率转换器10的输入电压V in。晶体管20经耦合以 切换变压器11的初级绕组NP。切换信号Spwm经耦合以驱动晶体管20用于调节功率转换器 10的输出电压V。。当晶体管20接通时，能量将存储到变压器11中。同时，变压器11将在 次级绕组队处产生电压V D。当晶体管20断开时，在变压器11中存储的能量将被传递（消 磁）到变压器11的次级绕组Ns，将通过二极管35以及电容器40而产生输出电压V。。二极 管35可以是晶体管30的体二极管或者是并联连接到晶体管30的整流器。一旦二极管35 接通，晶体管30将立即被接通以减少因二极管35的正向电压降（forward-voltage drop) 而造成的功率损耗。控制电路100经耦合以通过电阻器51和52检测输出电压V。并且测量 电压VD。电压V d通过电阻器51和52产生耦合到控制电路100的信号V s。根据输出电压 V。以及电压V D，控制电路100将产生控制信号Sw以控制晶体管30的开/关。晶体管30的 接通周期应与变压器11的消磁时间有关。因此，晶体管30的接通周期Tsr根据方程式（I) 来控制，
[0073] 其中Tqn是切换信号S PWM的接通时间。
[0074] 为了精确地控制晶体管30的接通周期Tsr，控制电路100必须测量输出电压V。并 且检测电压V d的电平以及周期以用于产生控制信号S w。电压Vd的电平与输入电压V IN的电 平相关。电压Vd的周期等于切换信号S PWM的接通时间。
[0075] 图2绘示根据本发明的实施例的切换信号Spwm以及电压V D的波形。周期T DM是变 压器11的消磁时间。晶体管30的接通周期Tsr应等于周期T DM。如果变压器11在不连续 电流模式（discontinuous current mode，简称DCM)中操作，则在当变压器11被完全消磁 之后（在周期Tdm之后）将发生谐振振铃（resonant ringing)。通过变压器11的初级侧 中的谐振频率确定谐振周期Tr。谐振周期1；与变压器11的初级电感器的电感L p以及晶体 管20的寄生电容器的电容Cp有关。
[0077] 谐振振铃可能造成对于检测电压Vd的错误。用于检测经校正的电压V D的准则可 以表达为，
[0078] Vd>(2XV〇)........(3)
[0079] 当晶体管20接通时，电压Vd的电平在方程式⑷中表示。
[0081] 如果输入电压Vin为高，例如图3中示出的电压V1，那么电压V d可以被正确地检测 至1」。如果输入电压￥1濃低至[以1，队/化)〈￥。]，例如图3中示出的电压￥ 2以及￥3，那么电 压Vd可能被不正确地测量。本发明提供保护电路来解决这个问题。
[0082] 图3绘示说明根据本发明的实施例的控制电路的电路图。控制电路100包含电阻 器103、104和106、缓冲器105、电流源107、电压-电流转换器110和120、线性预测电路200 以及检测电路300。电阻器103和104形成分压器，用于通过缓冲器105以及电阻器106检 测输出电压V。并且产生阈值V t。与电阻器106相关联的电流源107向阈值Vt提供偏压电 压。因此阈值电压Vt的电平经校正至输出电压V。的值。电压-电流转换器110经耦合以 通过电阻器103和104检测输出电压V。。因此，电压-电流转换器110产生与输出电压V。 成比例的电流信号IVOl和IV02。电压-电流转换器120经耦合以检测与电压V d以及输入 电压Vin有关的信号Vs。电压-电流转换器120产生与输入电压V in以及电压Vd成比例的 电流信号IVSl以及IVS2。
[0083] 线性预测电路200根据电流信号IVOl以及IVSl产生控制信号Sw。检测电路3