电源转换系统、电源转换器的控制方法、电源和电子设备与流程

本公开涉及电子，尤其涉及一种电源转换系统、电源转换器的控制方法、电源和电子设备。

背景技术：

1、相关技术中的一种电源转换器包括变压器和开关晶体管。变压器包括用于接收输入电压的一次侧绕组和用于提供输出电压的二次侧绕组。开关晶体管连接于一次侧绕组和接地端之间。

2、在这种电源转换器的工作过程中，一次侧控制器控制开关晶体管交替地导通和断开。在开关晶体管导通期间，一次侧绕组储存能量。在开关晶体管断开期间，一次侧绕组释放能量。

技术实现思路

1、相关技术中的电源转换器的效率较低。

2、经分析，在这种电源转换器中，出于过流保护等目的，在开关晶体管与接地端之间连接电流检测电阻器以检测流经开关晶体管的电流。然而，这种方式下，电流检测电阻器的功耗较大。因此，电源转换器的效率降低。

3、此外，这种电源转换器的一次侧控制器通常从交流电源端取电，或者从变压器中的辅助绕组取电。然而，在目前的电源传输（power delivery，pd）协议中，二次侧绕组提供的输出电压变化范围较大。以pd 3.1协议为例，输出电压变化范围可以从5伏特（v）至48v。这种情况下，一次侧控制器供电不稳定，从而导致一次侧控制器发热明显，功耗增加。因此，电源转换器的效率进一步降低。

4、为了解决上述问题，本公开实施例提供了如下解决方案，能够提高电源转换器的效率。

5、根据本公开实施例的一方面，提供一种电源转换系统，包括：电源转换器，包括：变压器，包括用于接收输入电压的一次侧绕组和用于提供输出电压的二次侧绕组，第一晶体管和第二晶体管，经第一节点依次连接于所述一次侧绕组的一端和接地端之间，所述第一晶体管和所述第二晶体管中的一个晶体管为功率晶体管，电流检测晶体管，所述电流检测晶体管的第一电极与所述功率晶体管的第一电极连接，所述电流检测晶体管的栅极与所述功率晶体管的栅极连接，和电容器，第一端与所述第一节点连接，第二端与所述接地端连接；以及一次侧控制器，被配置为从所述电容器获取电能，并且包括：电流检测单元，与所述电流检测晶体管的第二电极连接，并且被配置为检测流经所述电流检测晶体管的第一电流，和驱动控制单元，被配置为在所述电源转换器的一个开关周期中：控制所述第二晶体管在第一时段导通、并在第二时段断开，以及控制所述第一晶体管在所述第一时段导通、在所述第二时段的前一部分时段导通以使得所述电容器储存电能、并在所述第二时段的后一部分时段断开。

6、在一些实施例中，所述功率晶体管为所述第二晶体管，并且，所述第二晶体管的耐压小于所述第一晶体管的耐压。

7、在一些实施例中，所述第一晶体管为n型晶体管。

8、在一些实施例中，所述第一晶体管为氮化镓场效应晶体管。

9、在一些实施例中，所述驱动控制单元被配置为提供0v电压以控制所述第一晶体管在所述第二时段的后一部分时段断开。

10、在一些实施例中，所述电流检测单元被配置为：从所述电流检测晶体管的第二电极接收所述第一电流，并向电流检测电阻器输出第二电流，其中，所述第二电流小于所述第一电流。

11、在一些实施例中，所述电源转换器还包括：第一二极管，正极与所述第一节点连接、且负极与所述电容器的所述第一端连接。

12、在一些实施例中，所述一次侧控制器还包括：电源输入端，与所述电容器的第一端连接，其中，所述一次侧控制器被配置为经由所述电源输入端从所述电容器获取电能；第三晶体管和第四晶体管，经第二节点依次连接于所述电源输入端和所述接地端之间；和第二二极管，正极与所述第三晶体管连接，且负极与所述第二节点连接；其中，所述驱动控制单元与所述第三晶体管和所述第四晶体管的栅极连接，所述第二节点与所述功率晶体管的栅极连接。

13、根据本公开实施例的另一方面，提供一种电源转换器的控制方法，其中，所述电源转换器包括：变压器，包括用于接收输入电压的一次侧绕组和用于提供输出电压的二次侧绕组；第一晶体管和第二晶体管，经第一节点依次连接于所述一次侧绕组的一端和接地端之间，所述第一晶体管和所述第二晶体管中的一个晶体管为功率晶体管；电流检测晶体管，所述电流检测晶体管的第一电极与所述功率晶体管的第一电极连接，并且，所述电流检测晶体管的栅极与所述功率晶体管的栅极连接；和电容器，第一端与所述第一节点连接，第二端与所述接地端连接；所述方法包括：一次侧控制器中与所述电流检测晶体管的第二电极连接的电流检测单元检测流经所述电流检测晶体管的第一电流；以及所述一次侧控制器中的驱动控制单元在所述电源转换器的一个开关周期中：控制所述第二晶体管在第一时段导通、并在第二时段断开，以及控制所述第一晶体管在所述第一时段导通、在所述第二时段的前一部分时段导通以使得所述电容器储存电能、并在所述第二时段的后一部分时段断开，其中，所述一次侧控制器被配置为从所述电容器获取电能。

14、在一些实施例中，所述功率晶体管为所述第二晶体管，并且，所述第二晶体管的耐压小于所述第一晶体管的耐压。

15、在一些实施例中，所述第一晶体管为氮化镓场效应晶体管。

16、在一些实施例中，提供0v电压以控制所述第一晶体管在所述第二时段的后一部分时段断开。

17、在一些实施例中，所述电流检测单元从所述电流检测晶体管的第二电极接收所述第一电流，并向电流检测电阻器输出第二电流，所述第二电流小于所述第一电流。

18、根据本公开实施例的又一方面，提供一种电源，包括：上述任意一个实施例所述的电源转换系统。

19、根据本公开实施例的还一方面，提供一种电子设备，包括：上述任意一个实施例所述的电源。

20、本公开实施例提供的电源转换系统包括电源转换器和一次侧控制器。一方面，电源转换器包括电流检测晶体管，电流检测晶体管的第一电极和栅极对应地与第一晶体管和第二晶体管中作为功率晶体管的一个晶体管的第一电极和栅极连接，并且，一次侧控制器包括与电流检测晶体管的第二电极连接的电流检测单元，电流检测单元检测流经电流检测晶体管的第一电流，第一电流可以表征流经功率晶体管的电流。这种情况下，可以以较低的功耗实现对流经功率晶体管的电流的检测。另一方面，电源转换器包括第一端与第一晶体管和第二晶体管之间的第一节点连接且第二端与接地端连接的电容器，并且，一次侧控制器包括驱动控制单元，驱动控制单元控制第一晶体管额外在第二晶体管断开的第二时段的前一部分时段导通，以使得电容器储存电能。一次侧控制器从电容器获取电能，这种情况下，一次侧控制器供电较为稳定，从而可以改善一次侧控制器发热的现象，减小功耗。如此，可以提高电源转换器的效率。

21、通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。

技术特征：

1.一种电源转换系统，包括：

2.根据权利要求1所述的电源转换系统，其中，所述功率晶体管（mm）为所述第二晶体管（t2），并且，所述第二晶体管（t2）的耐压小于所述第一晶体管（t1）的耐压。

3.根据权利要求1所述的电源转换系统，其中，所述第一晶体管（t1）为n型晶体管。

4.根据权利要求3所述的电源转换系统，其中，所述第一晶体管（t1）为氮化镓场效应晶体管。

5.根据权利要求4所述的电源转换系统，其中，所述驱动控制单元（122）被配置为提供0v电压以控制所述第一晶体管（t1）在所述第二时段（p2）的后一部分时段（p2’’）断开。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的电源转换系统，其中，所述电流检测单元（121）被配置为：

7.根据权利要求1-5任意一项所述的电源转换系统，其中，所述电源转换器（110）还包括：

8.根据权利要求1-5任意一项所述的电源转换系统，其中，所述一次侧控制器（120）还包括：

9.一种电源转换器的控制方法，其中，所述电源转换器包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述功率晶体管（mm）为所述第二晶体管（t2），并且，所述第二晶体管（t2）的耐压小于所述第一晶体管（t1）的耐压。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一晶体管（t1）为氮化镓场效应晶体管。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，提供0v电压以控制所述第一晶体管（t1）在所述第二时段（p2）的后一部分时段（p2’’）断开。

13.根据权利要求9-12任意一项所述的方法，其中，所述电流检测单元（121）从所述电流检测晶体管（tcs）的第二电极接收所述第一电流（ilns），并向电流检测电阻器（rcs）输出第二电流（ics），所述第二电流（ics）小于所述第一电流（ilns）。

14.一种电源，包括：

15.一种电子设备，包括：

技术总结
本公开提供一种电源转换系统、电源转换器的控制方法、电源和电子设备，涉及电子技术领域，所述系统包括电源转换器和一次侧控制器，电源转换器包括：变压器，第一晶体管和第二晶体管，电流检测晶体管，和一端与第一晶体管和第二晶体管间的节点连接且另一端接地的电容器；一次侧控制器从电容器获取电能且包括：驱动控制单元和检测流经电流检测晶体管的电流的电流检测单元，驱动控制单元在电源转换器的开关周期中，控制第二晶体管在第一时段导通并在第二时段断开，以及控制第一晶体管在第一时段导通、在第二时段的前一部分时段导通以使电容器储存电能、并在第二时段的后一部分时段断开。如此，能提高电源转换器的效率。

技术研发人员：沈逸伦,黄于芸
受保护的技术使用者：艾科微电子（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15