用于反激变换器的同步整流的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开内容涉及功率变换器，更具体地，涉及关于反激功率变换器的同步整流的 技术。
【背景技术】
[0002] 为了提高效率，一些反激变换器可以执行同步整流（或者称为"动态整流"）技术， 并且在变换器的次级侧处包括同步整流（SR)集成电路用于控制SR切换元件。该SR集成 电路可以在次级侧感测电压电平的变化，其指示位于变换器初级侧的初级切换元件的工作 状态。基于感测到的电压电平的变化，SR集成电路可控制该SR切换元件，并使该SR切换 元件与初级切换元件同步，使得所述SR切换元件和所述初级切换元件"同步"运行并处于 匹配工作状态。
[0003] SR集成电路的某些缺点是，它们对于将另外受益于同步整流的一些反激变换器而 言通常是成本太高和/或太复杂。例如，反激变换器的一些应用可能需要能够承受非常高 电压并且因此具有非常高的击穿电压（例如>200V)的SR集成电路。另外，一些应用可能 需要SR集成电路来检测非常低的负电压电平（例如，约-10mV)。最后，SR集成电路可能需 要精确地执行（例如，相对于初级元件切换操作），而不管与反激变换器的输入和输出电压 电平和/或反激变换器的工作频率相关联的要求如何。
【发明内容】
[0004] 总体而言，描述电路和技术用于使反激变换器能够使用预测定时技术来执行同步 整流，而不管反激变换器的输入电压、输出电压和/或切换频率。反激变换器包括同步整流 (SR)集成电路（1C)，以使SR切换元件接通和断开与初级切换元件的"同步"。SR1C在后 续的切换周期之后可以自动调节其定时，以使SR切换元件以不断提高的精度进行与初级 切换元件同步的切换。
[0005] 例如，SR1C可以至少部分地基于反激变换器的变压器的次级侧绕组处的电压电 平来使SR切换元件接通。然后，至少部分地基于反激变换器的次级侧绕组处的电流电平， SR1C可以确定次级侧绕组退磁需要的时间量。基于预测的退磁时间，SR1C可以确定初级 侧控制器何时将使初级切换元件断开。SR1C可以使用补偿技术改善其对次级侧退磁时间 的预测。经过一段时间后，SR切换元件的断开可以变得更为精确，而且SR切换元件的断开 与初级切换元件的断开可变得越来越同步。
[0006] 在一个实例中，本公开内容涉及一种方法，该方法包括：至少部分地基于反激变换 器的变压器的次级侧绕组处的电压，确定与反激变换器的次级切换元件相关联的预测导通 时间，该预测导通时间近似限定在次级切换元件的初始切换周期期间在初始接通次级切换 元件之后延迟断开次级切换元件的时间量。该方法还包括确定在初始切换周期期间与次级 切换元件相关联的实际导通时间，以及确定误差时间，其中该误差时间近似限定初始切换 周期期间的实际导通时间和预测导通时间之间的差值。该方法还包括在次级切换元件的后 续切换周期期间，以及在后续切换周期期间接通次级切换元件之后，延迟断开次级切换元 件一段时间，该段时间约等于后续切换周期期间的预测导通时间和误差时间。该方法还包 括在后续切换周期期间延迟断开次级切换元件之后，在后续切换周期期间断开次级切换元 件。
[0007] 在另一实例中，本公开内容涉及一种电源电路，包括：被设置为存储电源电路的初 级侧和电源电路的次级侧之间的能量的变压器，与变压器的初级侧绕组耦合的初级切换元 件，与变压器的次级侧绕组耦合的次级切换元件，以及同步整流集成电路。同步整流集成电 路被配置成确定初始切换周期期间与次级切换元件相关联的实际导通时间，并确定误差时 间，误差时间近似限定初始切换周期期间与次级切换元件相关联的实际导通时间和预测导 通时间之间的差值，其中预测导通时间近似限定在次级切换元件的初始切换周期期间在初 始接通次级切换元件之后延迟断开次级切换元件的时间量。同步整流集成电路进一步被配 置为：在次级切换元件的后续切换周期期间，以及在后续切换周期期间接通次级切换元件 之后，延迟断开次级切换元件一段时间，该段时间约等于后续切换周期期间的预测导通时 间和误差时间。同步整流集成电路进一步被配置为：在后续切换周期期间延迟断开次级切 换元件之后，在后续切换周期期间断开次级切换元件。
[0008] 在另一实例中，本公开内容涉及一种电源电路，包括用于至少部分地基于反激变 换器的变压器的次级侧绕组处的电压来确定与反激变换器的次级切换元件相关联的预测 导通时间的装置，该预测导通时间是在次级切换元件的初始切换周期期间在初始接通次级 切换元件之后延迟断开次级切换元件的时间量。电源电路进一步包括：用于确定在初始切 换周期期间与次级切换元件相关联的实际导通时间的装置，用于确定初始切换周期期间的 实际导通时间和预测导通时间之间的误差时间的装置，以及用于在次级切换元件的后续切 换周期期间以及在后续切换周期期间接通次级切换元件之后延迟断开次级切换元件一段 时间的装置，该段时间等于后续切换周期期间的预测导通时间和误差时间。电源电路进一 步包括用于在后续切换周期期间延迟断开次级切换元件之后在后续切换周期期间断开次 级切换元件的装置。
[0009] -个或多个实例的细节在以下说明书和附图中进行阐述。本公开内容的其它特 征、目的和优点将从说明书和附图以及权利要求书变得明显。
【附图说明】
[0010] 图1是方框图，其示出了根据本公开内容的一个或多个方面的用于变换来自电源 的功率的不例性系统。
[0011] 图2是电路图，其示出了图1所示的示例性系统的示例性功率变换器，该功率变换 器不被配置成执行同步整流。
[0012] 图3是时序图，其示出了图2所示的示例性功率变换器的各种电压特性。
[0013] 图4是电路图，其示出了根据本公开内容的一个或多个方面的图1所示的示例性 系统的示例性功率变换器，该功率变换器被配置为执行同步整流。
[0014] 图5是电路图，其示出了图4所示的示例性功率变换器的示例性同步整流集成电 路。
[0015] 图6是时序图，其示出了根据本公开内容的一个或多个方面的图5所示的示例性 同步整流集成电路的各种电压特性。
[0016] 图7是时序图，其示出了根据本公开内容的一个或多个方面的图5所示的示例性 同步整流集成电路的次级侧电压电平输入的增强的视图。
[0017] 图8是流程图，其示出了根据本公开内容的一个或多个方面的图5所示的示例性 同步整流集成电路的示例性操作。
[0018] 图9至图11是电路图，其示出了图1所示的示例性系统的示例性功率变换器，该 功率变换器被配置为执行同步整流，而没有借助本发明的一个或多个方面。
【具体实施方式】
[0019] 图1是方框图，其示出了根据本公开内容的一个或多个方面的系统1，用于转换来 自电源2的功率。图1示出了系统1具有被示出为电源2、功率变换器6和负载4的三个 单独且不同的部件，然而系统1可以包括更多或更少的部件。电源2、功率变换器6和负载 4可以是三个独立的部件或者可以表示提供本文所述的系统1功能的一个或多个部件的组 合。
[0020] 系统1包括电源2,电源2提供电能给系统1。存在电源2的大量实例，并且可以 包括但不限于，电网、发电机、变压器、电池、太阳能板、风力涡轮、再生制动系统、液压或风 力发电机，或能够将电能提供给系统1的任何其它形式的装置。
[0021] 系统1包括功率变换器6,该功率变换器6作为反激变换器操作。功率变换器6可 以包括一个或多个变压器，以将在一个或多个变压器的初级侧输入的功率转换为输出至负 载4的功率，负载4被耦合到一个或多个变压器的次级侧。
[0022] 系统1还包括负载4。负载4接收功率变换器6转换的电能（例如电压和电流）。 在一些实例中，功率变换器6转换的电能在到达负载4之前穿过滤波器（未示出）。在一些 实例中，滤波器是功率变换器6的子部件、功率变换器6的外部部件、和/或负载4的子部 件。在任何情况下，负载4(这里有时也称为装置4)可以使用来自功率变换器6的已滤波 或未滤波的电能来执行功能。
[0023] 存在负载4的大量实例，并且可以包括但不限于，计算设备和相关部件，例如微处 理器、电气部件、电路、膝上型计算机、台式计算机、平板计算机、移动电话、电池、扬声器、照 明单元、汽车/船舶/航空/火车的相关部件、马达、变压器、或从功率变换器接收电压或电 流的任何其它类型的电气设备和/或电路。
[0024] 电源2可在链路8上提供具有第一电压和电流电平的电能。负载4可在链路10上 接收由功率变换器6转换的具有第二电压和电流电平的电能。链路8和10表示能够将电 能从一个位置传导到另一个位置的任何介质。链路8和10的例子包括但不限于，物理和/ 或无线电气传输介质，如电线、导电迹线、导电气体管道、双绞线等。每个链路8和10分别 在电源2和功率变换器6以及功率变换器6和负载4之间提供电耦合。另外，链路10提供 了反馈回路或电路，用于将信息载送到功率变换器6,该信息与负载4接收的功率输出的特 性相关联。
[0025] 在系统1的示例中，由电源2输送的电能可以通过变换器6变换为具有经调节的 电压和/或电流电平的功率，该经调节的电压和/或电流电平满足负载4的功率要求。例 如，电源2可输出且功率变换器6可接收在链路8的具有第一电压电平的功率。功率变换 器6可将具有第一电压电平的功率变换为具有负载4所需的第二电压电平的功率。功率变 换器6可输出在链路10的具有第二电压电平的功率。
[0026] 负载4可接收在链路10的具有第二电压电平的功率。负载4可使用具有第二电压 电平的功率来执行功能（例如，为微处理器供电、为电池充电等）。功率变换器6可在链路 10上接收与具有第二电压电平的功率相关联的信息。例如，功率变换器6的反馈控制（例 如电流感测）电路可检测在链路10的功率输出的电压或电流电平，而且变换器6的控制单 元可基于所检测的电压或电流电平来调整在链路10的功率输出，以使滤波后的功率输出 具有不同的电压或电流电平，该不同的电压或电流电平符合负载4所需的电压或电流电平 容限窗。
[0027] 图2是电路图，其示出了功率变换器6A作为图1的系统1的功率变换器6的一个 实例，该功率变换器6A不被配置为执行同步整流。功率变换器6A包括变压器22。变压器 22在功率变换器6A的初级侧和功率变换器6A的次级侧之间提供隔离。初级控制器12被 示出为可选部件，其可被包括或不被包括作为变换器6A的一部分。