用于返驰式电源供应电路的零电压切换控制电路的制作方法

本发明涉及一种控制电路，特别是指一种用于返驰式电源供应电路的零电压切换控制电路。

背景技术：

图1显示一种现有技术的返驰式电源供应电路(返驰式电源供应电路1)，其中一次侧控制电路80控制功率晶体管qp以切换功率变压器10而产生输出电压vo，二次侧控制电路90用以产生同步整流控制信号vg，以控制同步整流晶体管qsr而进行二次侧的同步整流。

图1中所示的现有技术，其缺点在于，同步整流晶体管qsr无法实时而精准地与一次侧的功率晶体管qp同步，且功率晶体管qp在未进行零电压切换的情况下，电源转换效率较差。

本发明相较于图1的现有技术，可精准地与一次侧的功率晶体管qp同步，且通过相同的同步信号，功率晶体管qp可于切换时实现零电压切换，有效提高电源转换效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种用于返驰式电源供应电路的零电压切换控制电路，其可精准地与一次侧的功率晶体管qp同步，且通过相同的同步信号，功率晶体管qp可于切换时实现零电压切换，有效提高电源转换效率。

为了实现上述发明目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种零电压切换控制电路，用以控制一返驰式电源供应电路，该零电压切换控制电路包含：一一次侧控制电路，用以产生一切换信号以及一同步整流同步信号，该切换信号用以控制一功率晶体管以切换一功率变压器而产生一输出电压；一二次侧控制电路，用以产生一同步整流控制信号，以控制一同步整流晶体管的导通与关断，其中该同步整流控制信号具有一同步整流脉冲以及一零压切换脉冲，该同步整流脉冲用以控制该同步整流晶体管导通一同步整流时段；以及一脉冲变压器，用以自该一次侧控制电路耦合该同步整流同步信号，以传送至该二次侧控制电路而产生该同步整流控制信号；其中该同步整流控制信号根据该同步整流同步信号而触发产生该零压切换脉冲，该零压切换脉冲控制该同步整流晶体管导通一预设的零压切换时段，当该零压切换脉冲结束而关断该同步整流晶体管时，触发该功率晶体管导通，由此使得该功率晶体管实现零电压切换。

在一较佳实施例中，当该零压切换脉冲结束而关断该同步整流晶体管时，于触发该功率晶体管导通之前，还包含一预设的零压切换延迟时段。

在一较佳实施例中，于该功率变压器操作于一不连续导通(dcm)模式下，以该零压切换脉冲控制该同步整流晶体管导通。

在一较佳实施例中，于该功率晶体管关断后，该同步整流脉冲控制该同步整流晶体管导通该同步整流时段，以进行二次侧的同步整流，其中于该同步整流脉冲结束后，当接收到该同步整流同步信号时，触发产生该零压切换脉冲以导通该同步整流晶体管。

在一较佳实施例中，当该同步整流晶体管的一漏极端电压小于一低电压阈值时，该同步整流控制信号产生该零压切换脉冲以导通该同步整流晶体管。

在一较佳实施例中，当该零压切换脉冲结束而关断该同步整流晶体管后，且当该功率变压器的一辅助绕组的跨压低于一一次侧绕组阈值时，启动该预设的零压切换延迟时段；其中该辅助绕组耦接于该一次侧控制电路。

在一较佳实施例中，该同步整流同步信号的脉冲宽度决定该零压切换脉冲的起始。

在一较佳实施例中，该一次侧控制电路决定该同步整流同步信号的频率。

在一较佳实施例中，该同步整流同步信号的脉冲宽度小于1微秒。

就另一个观点言，本发明也提供了一种零电压切换控制电路，用以控制一返驰式电源供应电路，该零电压切换控制电路包含：一一次侧控制电路，用以产生一切换信号，该切换信号用以控制一功率晶体管以切换一功率变压器而产生一输出电压；一二次侧控制电路，用以产生一同步整流控制信号以及一pwm同步信号，该同步整流控制信号控制一同步整流晶体管的导通与关断，其中该同步整流控制信号具有一同步整流脉冲以及一零压切换脉冲，该同步整流脉冲用以控制该同步整流晶体管导通一同步整流时段；以及一脉冲变压器，用以自该二次侧控制电路耦合该pwm同步信号，以传送至该一一次侧控制电路以产生该切换信号；其中于该pwm同步信号送出一同步脉冲之前，该零压切换脉冲控制该同步整流晶体管导通该零压切换时段；当该零压切换脉冲结束而关断该同步整流晶体管时，产生该pwm同步信号以触发该功率晶体管导通，由此使得该功率晶体管实现零电压切换。

在一较佳实施例中，当该返驰式电源供应电路操作于轻载时，不产生该零压切换脉冲。

在一较佳实施例中，当该零压切换脉冲结束而关断该同步整流晶体管时，该二次侧控制电路开始该预设的零压切换延迟时段。

在一较佳实施例中，该二次侧控制电路决定该切换信号的频率。

在一较佳实施例中，该pwm同步信号的脉冲宽度小于1微秒。

以下通过具体实施例详加说明，应当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的功效。

附图说明

图1显示一种现有技术返驰式电源供应电路的示意图；

图2a-2b显示本发明的零电压切换控制电路的一种实施例示意图；

图3显示对应于本发明的零电压切换控制电路的实施例的波形示意图；

图4显示本发明的零电压切换控制电路的一种具体实施例示意图；

图5显示本发明的零电压切换控制电路的另一种具体实施例示意图；

图6显示对应于图5的实施例的波形示意图；

图7a-7b显示对应于图5的实施例的波形示意图。

具体实施方式

本发明中的附图均属示意，主要意在表示各电路间的耦接关系，以及各信号波形之间的关系，至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。

请参阅图2a，图中所示为本发明的零电压切换控制电路的一种实施例(零电压切换控制电路501)，零电压切换控制电路501用以控制返驰式电源供应电路2，零电压切换控制电路501包含一次侧控制电路80，二次侧控制电路90，以及脉冲变压器20。一次侧控制电路80用以产生一切换信号vs，切换信号vs用以控制功率晶体管qp以切换功率变压器10而产生输出电压vo。二次侧控制电路90用以产生同步整流控制信号vg，以控制一同步整流晶体管qsr的导通与关断。

在功率晶体管qp导通后又再度关断，且待一次侧绕组w1去磁，而同步整流晶体管qsr导通时，功率变压器10会在二次侧绕组w2感应循环电流is(如图2a所示)，循环电流is会从输出电容co转移能量至二次侧绕组w2，当同步整流晶体管qsr再度关断时，功率变压器10会在一次侧绕组w1感应循环电流ip(如图2b所示)，根据本发明，一次侧绕组w1的循环电流ip可将功率晶体管qp的寄生电容cp放电至大致上为0v，并将电荷回充至输入电容ci，当功率晶体管qp接着导通，可使功率晶体管qp实现零电压切换(zvs–zerovoltageswitching)。

前述的“零电压切换”是指，在晶体管将导通之前，通过一放电电流将晶体管的寄生电容放电至0v，并将电荷回充至无能损的元件中，使得晶体管导通时，其漏源极电压已先降低为0v，其寄生电容不以晶体管的导通电阻放电，可提高电源转换效率。

此外需说明的是：因电路零件的本身的寄生效应或是零件间相互的匹配不一定为理想，因此，虽然欲使寄生电容cp放电为0v，但实际可能并无法准确地放电至0v，而仅是接近0v，也就是，根据本发明，可接受由于电路的不理想性而使寄生电容cp放电后的电压与0v间具有一定程度的误差，此就是前述的放电至“大致上”为0v之意，本文中其他提到“大致上”之处也相同。

请同时参阅图3，图3显示对应于本发明的零电压切换控制电路的实施例的波形示意图。根据本发明，同步整流控制信号vg可具有同步整流脉冲psr以及零压切换脉冲pzv，同步整流脉冲psr用以控制同步整流晶体管qsr导通一同步整流时段t_sr，其中，同步整流时段t_sr大致上同步于循环电流is的导通时间，如此可提升电源转换效率；另一方面，零压切换脉冲pzv则可用于前述的功率晶体管qp的零电压切换。

脉冲变压器20用以以隔离式(非直接电性接触)的传输方式，在一次侧控制电路80与二次侧控制电路90之间传送同步信号，以同步切换信号vs与同步整流控制信号vg。具体而言，脉冲变压器20可用以通过同步信号而同步前述的同步整流脉冲psr以及零压切换脉冲pzv，同时可实现二次侧的同步整流，且使功率晶体管qp实现零电压切换，其实施细节将详述于后。

请参阅图4，图中所示为本发明的零电压切换控制电路的一种具体实施例(零电压切换控制电路502)，本实施例中，脉冲变压器20用以自一次侧控制电路100耦合同步整流同步信号sr_sync，以传送至二次侧控制电路200而产生同步整流控制信号vg；请同时参阅图3，详言之，同步整流控制信号vg根据同步整流同步信号sr_sync而触发产生零压切换脉冲pzv，零压切换脉冲pzv控制同步整流晶体管qsr导通一预设的零压切换时段t_zvs(例如t1-t2)，当零压切换脉冲pzv结束而关断同步整流晶体管qsr时(例如t2)，触发功率晶体管qp导通(例如t3-t4)，如前所述，预设的零压切换时段t_zvs可将功率晶体管qp的寄生电容cp放电至大致上为0，由此使得功率晶体管qp导通时(例如t3-t4)，可实现零电压切换。

请继续参阅图4与图3，在一实施例中，当零压切换脉冲pzv结束而关断同步整流晶体管qsr时，于触发功率晶体管qp导通之前，还包含一预设的零压切换延迟时段td(例如t2-t3)。在一实施例中，此预设的零压切换延迟时段td可确保功率晶体管qp不会与同步整流晶体管qsr同时导通，而在一实施例中，此预设的零压切换延迟时段td可确保功率晶体管qp更为精确的零电压切换。

请继续参阅图4与图3，在一实施例中，本发明的零电压切换控制电路，于功率变压器10操作于一不连续导通(dcm)模式下，以零压切换脉冲pzv控制导通同步整流晶体管qsr。

请继续参阅图3，在一实施例中，于功率晶体管qp关断后(例如t4)，同步整流脉冲psr控制同步整流晶体管qsr导通同步整流时段t_sr(例如t5-t6)，以进行二次侧的同步整流，其中于同步整流脉冲psr结束后(例如t6)，当接收到同步整流同步信号sr_sync时(例如t7或t0)，触发产生零压切换脉冲pzv(例如t8或t1)以导通同步整流晶体管qsr。

请继续参阅图4与图3，在一实施例中，当同步整流晶体管qsr的漏极端电压vtr小于一低电压阈值vt2时(例如t0或t7)，同步整流控制信号vg产生零压切换脉冲pzv以导通同步整流晶体管qsr，如此使同步整流晶体管qsr也可实现零电压切换，进一步提高电源转换效率。在一实施例中，也可省略此条件，也就是，无需判断低电压阈值vt2即可根据其他条件而产生零压切换脉冲pzv。

请继续参阅图4与图3，在一实施例中，当零压切换脉冲pzv结束而关断同步整流晶体管qsr后，且当功率变压器10的辅助绕组wa的跨压vm低于一次侧绕组阈值vt1时(例如t2’)，启动预设的零压切换延迟时段td，可确保功率晶体管qp更为精确的零电压切换；如图4所示，辅助绕组wa耦接于一次侧控制电路80以取得辅助绕组wa的跨压vm或其相关信号。在一实施例中，也可省略有关一次侧绕组阈值vt1的条件。

在一实施例中，同步整流同步信号sr_sync的脉冲宽度决定零压切换脉冲pzv的起始。就一观点而言，零压切换脉冲pzv触发的方式，可如图3所示由同步整流同步信号sr_sync的负缘触发，但在其他实施例中，并不限于此，例如也可以同步整流同步信号sr_sync的正缘触发零压切换脉冲pzv。

请继续参阅图4，在一实施例中，同步整流同步信号sr_sync的频率fs由一次侧控制电路100所决定，在一实施例中，一次侧控制电路100可包括一振荡器110，用以产生同步整流同步信号sr_sync且决定其频率fs。在一实施中，频率fs可为一固定值(例如返驰式电源供应电路4为定频操作)，或为一可调整值，或可为变动值(例如返驰式电源供应电路4为非定频操作)。

在一较佳实施例中，同步整流同步信号sr_sync的脉冲宽度t_sync可仅占其周期的很小的部分，在一实施例中，同步整流同步信号sr_sync的脉冲宽度t_sync小于1微秒。

请同时参阅图5与图6，图5所示为本发明的零电压切换控制电路的一种具体实施例(零电压切换控制电路503)，图6则显示对应于图5实施例的波形示意图。

图5中，零电压切换控制电路503与零电压切换控制电路502类似，其不同之处在于，零电压切换控制电路503中，脉冲变压器20用以自二次侧控制电路400耦合pwm同步信号pwm_sync，以传送至一次侧控制电路300以产生切换信号vs，而控制功率晶体管qp以切换功率变压器10而产生输出电压vo。

请继续参阅图5与图6，本实施例中，同步整流控制信号vg也具有同步整流脉冲psr以及零压切换脉冲pzv。其中于pwm同步信号pwm_sync送出同步脉冲pps之前，零压切换脉冲pzv控制同步整流晶体管qsr导通零压切换时段t_zvs(如图6的t1-t2)，当零压切换脉冲pzv结束而关断同步整流晶体管qsr时(如图6的t2)，产生pwm同步信号pwm_sync以触发功率晶体管qp导通(如图6的t4-t5，通过切换信号vs)，与前述的操作原理类似，同步整流晶体管qsr导通零压切换时段t_zvs后，可使一次侧绕组w1感应产生循环电流ip，而将功率晶体管qp的寄生电容cp放电至大致上为0，当接着产生pwm同步信号pwm_sync以触发功率晶体管qp导通，可使得功率晶体管qp实现零电压切换。

请继续参阅图6，在一实施例中，当零压切换脉冲pzv结束而关断同步整流晶体管qsr时，于触发功率晶体管qp导通前，还于一预设的零压切换延迟时段td(如图6的t2-t4)后才触发功率晶体管qp导通。在一实施例中，此预设的零压切换延迟时段td可确保功率晶体管qp不会与同步整流晶体管qsr同时导通，而在一实施例中，此预设的零压切换延迟时段td可确保功率晶体管qp更为精确的零电压切换。

请继续参阅图6，在一实施例中，零电压切换控制电路503于功率变压器10操作于一不连续导通(dcm)模式下，以零压切换脉冲pzv控制导通同步整流晶体管qsr导通。

请继续参阅图6，在一实施例中，当同步整流晶体管qsr的漏极电压低于一低电压阈值vt2时(如图6的t0)，零压切换脉冲pzv控制同步整流晶体管qsr导通预设的零压切换时段t_zvs。

在一实施例中，当零压切换脉冲pzv结束而关断同步整流晶体管qsr时，可由二次侧控制电路400开始预设的零压切换延迟时段td。就一观点而言，pwm同步信号pwm_sync触发切换信号的方式，并不限于如图6所示，以同步脉冲pps的正缘触发(如图6的t2)，且经过零压切换延迟时段td后(如图6的t4)，切换信号vs才导通功率晶体管qp。在一实施例中，零压切换延迟时段td也可自同步脉冲pps的负缘触发(也就是，td可如图6的t3-t4)。在其他实施例中，pwm同步信号pwm_sync触发切换信号的方式，也可由二次侧控制电路400在零压切换脉冲pzv结束而关断同步整流晶体管qsr时，经过零压切换延迟时段td后，才通过同步脉冲pps的正缘触发(如图7a的t4)或负缘触发(如图7b的t4)切换信号vs而导通功率晶体管qp。

请继续参阅图5，在一实施例中，切换信号vs的频率fs’由二次侧控制电路400所决定。在一实施例中，二次侧控制电路400可包括一振荡器410，用以产生pwm同步信号pwm_sync且决定其频率fs’。在一实施中，频率fs’可为一固定值(例如返驰式电源供应电路5为定频操作)，或为一可调整值，或可为变动值(例如返驰式电源供应电路5为非定频操作)。

在一较佳实施例中，pwm同步信号pwm_sync的脉冲宽度t_sync可仅占其周期的很小的部分，在一实施例中，pwm同步信号pwm_sync的脉冲宽度t_sync小于1微秒。

此外，在一实施例中，当本发明的返驰式电源供应电路操作于轻载时，不产生零压切换脉冲pzv，换言之，本发明的零电压切换控制电路可根据负载状况而调整是否产生零压切换脉冲pzv，当负载电流为轻载或极轻载时，调整本发明的零电压切换控制电路(零电压切换控制电路501、502或503)使其不产生零压切换脉冲pzv，可以进一步提升电源转换效率。

以上已针对较佳实施例来说明本发明，但以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，也可以组合应用，举例而言，两个或以上的实施例可以组合运用，而一实施例中的部分组成也可用以取代另一实施例中对应的组成部件。此外，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，举例而言，本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该信号的本身，也包含于必要时，将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。