隔离式开关变换器及其控制器和控制方法与流程

本发明涉及电子电路，尤其涉及断续电流模式和连续电流模式下的隔离式开关变换器及其控制器和控制方法。

背景技术：

1、许多负载(以打印机或手机充电器为例)具有不同的功率要求，具体取决于所执行的特定功能。其中大部分功能为中低功率要求，现有的开关电源能够满足和执行这种中低等功率要求的功能，称为正常运行。某些功能，例如需要使用电机的打印机纸张滚动功能，这种功能具有高功率或峰值功率需求，超过了正常运行的开关电源的有效范围。开关电源的峰值功率需求可能在正常输出功率水平的100％到400％的范围内波动。然而，与整个工作过程相比，这些波动可能会在相对较短的时间内发生。

2、适应这些短暂的功率需求波动的一种解决方案是向开关电源增加设计容量，以适应所有工作条件下的额外功率需求。另一个解决方案是提高开关电源的开关频率。然而，增加容量的设计通常会导致更大、更昂贵的电源转换器。增加开关电源的开关频率会增加其产生的不良电磁和射频干扰(emi和rfi)量。此外，增加开关频率会降低开关电源的整体效率，还会导致开关电源产生的热量意外增加。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的一个或多个问题，本发明的目的在于提供一种可工作在连续电流模式和断续电流模式的隔离式开关变换器，该隔离变换器具有驱动强度可调的栅极驱动器，在不同工作模式下为初级开关管提供优选的驱动强度。

2、根据本发明实施例的一种用于隔离式开关变换器的控制器，该开关变换器包括变压器和初级开关管，该控制器包括：栅极驱动器，提供驱动控制信号以驱动初级开关管，接收指示开关变换器工作模式的信息，基于该信息控制驱动控制信号在第一驱动强度与第二驱动强度之间切换，其中响应于开关变换器工作在连续电流模式，驱动控制信号被切换为具有第一驱动强度，响应于开关变换器工作在断续电流模式，驱动控制信号被切换为具有第二驱动强度，其中第一驱动强度小于第二驱动强度。

3、根据本发明实施例的一种隔离式开关变换器，包括如前所述的控制器。

4、根据本发明实施例的一种隔离式开关变换器的控制方法，该开关变换器包括变压器和初级开关管，该控制方法包括：提供驱动控制信号以驱动初级开关管，该驱动控制信号具有至少一个驱动参数；接收表示开关变换器工作模式的信息，基于该信息决定至少一个驱动参数，以使得驱动控制信号在第一驱动强度和第二驱动强度之间切换；将具有决定的至少一个驱动参数的驱动控制信号施加到初级开关管的控制端；以及其中响应于开关变换器工作在连续电流模式，驱动控制信号被切换为具有第一驱动强度，响应于开关变换器工作在断续电流模式，驱动控制信号被切换为具有第二驱动强度，其中第一驱动强度小于第二驱动强度。

5、在本发明的实施例中，隔离式开关转换器可以在连续电流模式或断续电流模式下工作，为负载提供峰值功率的同时允许使用更小的变压器或输入电容器。此外，在断续电流模式下，采用相对强的栅极驱动器将相对大量的电流快速施加到栅极，以实现最小切换时间和最大的效率。在连续电流模式下，采用相对弱的栅极驱动器，降低栅极驱动强度以防止尖峰，以保证隔离式开关变换器工作模式的可靠切换和运行。

技术特征：

1.一种用于隔离式开关变换器的控制器，该开关变换器包括变压器和初级开关管，该控制器包括：

2.如权利要求1所述的控制器，其中所述驱动控制信号具有至少一个驱动参数，至少一个驱动参数包括驱动电流、驱动电压、上升斜率、上升时间或栅极驱动器阻抗。

3.如权利要求2所述的控制器，其中：

4.如权利要求1所述的控制器，其中在正常工作期间开关变换器工作在断续电流模式，在峰值功率模式被使能时开关变换器从断续电流模式切换至连续电流模式。

5.如权利要求4所述的控制器，进一步包括：

6.如权利要求5所述的控制器，进一步包括：

7.如权利要求6所述的控制器，其中：

8.如权利要求6所述的控制器，其中峰值功率检测电路包括：

9.如权利要求6所述的控制器，进一步包括峰值功率使能端，峰值检测电路根据峰值功率使能端上的电压状态来提供指示信号。

10.一种隔离式开关变换器，包括：

11.一种隔离式开关变换器的控制方法，该开关变换器包括变压器以及初级开关管，该控制方法包括：

12.如权利要11所述的控制方法，其中至少一个驱动参数包括驱动电流、驱动电压、上升斜率、上升时间或栅极驱动器阻抗。

13.如权利要12所述的控制方法，其中：

14.如权利要求11所述的控制方法，进一步包括：

15.如权利要求14所述的控制方法，其中在正常工作期间开关变换器工作在断续电流模式，在峰值功率模式被使能时开关变换器从断续电流模式切换至连续电流模式。

16.如权利要求15所述的控制方法，其中检测峰值功率模式是否被使能的方法包括：

17.如权利要求15所述的控制方法，其中检测峰值功率模式是否被使能的方法包括：

技术总结
本发明公开了隔离式开关变换器及其控制器和控制方法。该开关变换器包括变压器和初级开关管，该控制器包括：栅极驱动器，提供驱动控制信号以驱动初级开关管。栅极驱动器接收指示开关变换器工作模式的信息，基于该信息控制驱动控制信号在第一驱动强度与第二驱动强度之间切换。具体地，在断续电流模式下，快速而强大的栅极驱动器可将相对大量的电流快速施加到栅极，以实现最小切换时间和最大的效率。在连续电流模式下，慢或弱的栅极驱动器非常有助于噪声的减小和可靠性的提高。

技术研发人员：王斯然
受保护的技术使用者：成都芯源系统有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14