同步整流电能变换装置,驱动电路和方法_2

文档序号:8264446阅读:来源:国知局
式中,在该提供的方法中,该方法还包括如下步骤:提供该具有正极性的第二驱动电压至该电能变换装置中的同步续流开关,以将该同步续流开关开通。
[0024]本发明提供的电能变换装置,同步整流装置,同步整流装置的驱动电路和控制电能变换装置运行的方法,通过引入与输出电感线圈绕组感应连接的第二辅助线圈绕组,由此可以降低驱动电路在工作时产生的损耗,以及由此引发的散热问题等。
【附图说明】
[0025]通过结合附图对本发明的实施方式进行描述,可以更好地理解本发明,在附图中:
[0026]图1所示为本发明提出的电能变换装置的一种实施方式的模块示意图;
[0027]图2所示为本发明提出的电能变换装置的一种实施方式的详细电路示意图;
[0028]图3所示为本发明提出的电能变换装置的另一种实施方式的详细电路示意图;
[0029]图4所示为与图2或者图3所示的电能变换装置运行相关的多个波形示意图;
[0030]图5所示为本发明提出的电能变换装置的另一种实施方式的详细电路示意图;
[0031]图6所示为本发明提出的电能变换装置的再一种实施方式的详细电路示意图;
[0032]图7所示为与图5或者图6所示的电能变换装置在一种工作条件下相关的多个波形示意图;
[0033]图8所示为与图5或者图6所示的电能变换装置在另一种工作条件下相关的多个波形示意图;
[0034]图9所示为控制电能变换装置运行的方法的一种实施方式的流程图;以及
[0035]图10所示为控制电能变换装置运行的方法的另一种实施方式的流程图。
【具体实施方式】
[0036]基本而言,在此结合附图所描述的本发明的各个实施方式涉及正激自驱动型同步整流装置,特别地,在一些特定的实施方式中,涉及在有源箝位型正激自驱动同步整流装置中使用的改进型的驱动电路。更具体而言,本发明通过将输出电感线圈绕组设置成与第二辅助线圈绕组进行感应连接,以形成磁耦合关系,并且,将第二辅助线圈绕组与第一辅助线圈绕组以特定的方式进行连接,从而,在正常运作时,通过该第二辅助线圈绕组感应出来的电压与第一辅助线圈绕组感应出来的电压进行结合,有助于降低该驱动电路的损耗,特别地,有助于将输入电压为高电压情形时所产生的损耗显著降低。
[0037]在一些特定的实施方式中,上述提及的输出电感线圈绕组和第二辅助线圈绕组可以绕设于同一磁芯上,并且可以将该输出电感线圈绕组和第二辅助线圈绕组内嵌于同一印刷电路板内,或者将该输出电感线圈绕组和第二辅助线圈绕组分别设置在多层印刷电路板的不同层内。
[0038]在一些特定的实施方式中,通过将该同步整流装置中使用的多个线圈绕组,例如主侧线圈绕组,次侧线圈绕组,第一辅助线圈绕组,输出电感线圈绕组和第二辅助线圈绕组设置成满足特定的匝数比关系,从而可以将传统同步整流装置中使用的驱动电路开关装置省去,这样,除了降低损耗之外,还有助于进一步降低同步整流装置的成本。
[0039]在一些特定的实施方式中,还可以通过在驱动电路中设置电阻器件来调节以互补方式进行开关动作的同步整流开关的死区时间,从而可以确保同步整流装置的稳定运行。
[0040]执行本发明提出的技术方案可以取得多个技术优点或者有益效果。其中一个技术优点或者有益效果为降低驱动电路的损耗,提高整体效率;另外一个技术优点或者有益效果为降低驱动电路的散热需求;再一个技术优点或者有益效果为在一些特定的设计方案下可以节省成本。对于本领域具有通常知识的人员而言,通过阅读下文结合附图所作之详细描述,很容易可以明白本发明【具体实施方式】还可以产生其他技术优点或者技术效果。
[0041]以下将描述本发明的一个或者多个【具体实施方式】。首先要指出的是,在这些实施方式的具体描述过程中,为了进行简明扼要的描述,本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是,在任意一种实施方式的实际实施过程中,正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中,为了实现开发者的具体目标,或者为了满足系统相关的或者商业相关的限制,常常会做出各种各样的具体决策,而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外,还可以理解的是,虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的,然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言,在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计,制造或者生产等变更只是常规的技术手段,不应当理解为本公开的内容不充分。
[0042]除非另作定义,在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中使用的“第一”或者“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“或者”包括所列举的项目中的任意一者或者全部。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件,并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语既包括直接的电性连接,也包括间接的电性连接。此外,“电路”或者“电路系统”等可以包括单一组件或者由多个主动元件或者被动元件直接或者间接相连的集合,例如一个或者多个集成电路芯片,以提供所对应描述的功能。
[0043]首先请参阅图1,其所示为本发明提出的电能变换装置100的一种实施方式的模块示意图。如图1所示,该电能变换装置100包括主侧功率电路(primary side powercircuit) 110,次侧功率电路(secondary side power circuit) 120以及同步整流驱动电路(synchronous rectifier drive circuit) 130。该主侧功率电路通过具有磁芯128的变压器与该次侧功率电路120以及同步整流驱动电路130进行电气隔离,该变压器还同时起着传递能量和信号的作用。更具体而言,该主侧功率电路110包括主侧线圈绕组112,该次侧功率电路120包括次侧线圈绕组122。该主侧线圈绕组112和次侧线圈绕组通过磁芯128进行感应连接,以形成第一磁耦合连接123,通过该第一磁耦合连接123进行能量传递,可以实现将从输出端102接收的输入电能(例如,具有变化电压值的直流电能)转换成输出电能(例如,具有特定电压值的直流电能)。
[0044]在一种实施方式中,该主侧功率电路110的主侧线圈绕组112还与同步整流驱动电路130的第一辅助线圈绕组132感应连接,以形成第二磁耦合连接125,通过该第二磁耦合连接125进行信号传递。特别地,在一种实施方式中,该主侧功率电路110包括与该主侧线圈绕组112串联连接的主开关114,该主开关114可以为任何合适的半导体开关器件,包括但不限于,双极结型晶体管(Bipolar Junct1n Transistor, BJT),金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)以及绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistors, IGBT)等,并且该主开关114可以在控制器(图未示出)所提供的控制信号的作用下执行开关动作,以将主侧功率电路110的能量选择性地耦合到次侧功率电路120。在该主开关114执行开关动作时,该第一辅助线圈绕组132所感应出来的电压可以用来表征开关控制信号的时序,该开关控制信号的时序可以进一步被该同步整流驱动电路130用来提供驱动信号142给该次侧功率电路120,以实现对电能的同步整流操作。特别地,该驱动信号142被提供给该次侧功率电路120中的一个或者多个同步整流开关124,使该同步整流开关124以基本与该主开关114相同的开关时序同步执行开关动作,从而将该次级线圈绕组122中的电能耦合到输出端104,以提供特定电压的直流电能给负载(图未不出)。在一些实施方式中,该次侧功率电路120还包括输出电感(下文也将其称为输出电感线圈绕组)126,其用于对输出的电能执行滤波操作,以提供稳定的电能输出。
[0045]在一种实施方式中,该输出电感线圈绕组126还被设置成通过第二磁芯138与该同步整流驱动电路130中的第二辅助线圈绕组136感应连接,以形成第三磁耦合连接127。通过该第三磁耦合连接127,该第二辅助线圈绕组136所感应出来的电压可以代表次侧功率电路120中同步整流开关124的开关时序。在一种实施方式中,该第二辅助线圈绕组136所感应到的电压与该第一辅助线圈绕组132所感应到的电压进行结合,可以实现将该同步整流驱动电路130中的驱动电路开关134的功耗降低,并进而减轻该同步整流驱动电路130以及整个同步整流装置100的散热需求。在一些实施方式中,通过将主侧线圈绕组112,次侧线圈绕组122,第一辅助线圈绕组132,输出电感线圈绕组126以及第二辅助线圈绕组136的匝数比配置成满足特定的条件,可以将该驱动电路开关134省去,以进一步节省同步整流驱动电路130或者同步整流装置100的成本。
[0046]图2所示为本发明提出的电能变换装置200的一种实施方式的详细电路示意图。特别地,在一种实施方式中,该电能变换装置200为一种直流转直流电能变换装置,或者更具体而言,其为一种正激自驱动同步整流装置,或者再具体而言,其为一种正激自驱动有源箝位同步整流装置。当然,结合该实施方式公开的基本原理适用于其他同步整
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