[發明專利]隔離式開關變換器及其控制器和控制方法

有效

• 申請號: 201310475919.1
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103490605A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 王斯然;楊志江;約翰·維根霍恩;趙啟明
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H02M1/38
• 分類號: H02M1/38;H02M7/217
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及電子電路，尤其涉及隔離式開關變換器及其控制器和控制方法。

背景技術

同步整流是采用功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)來取代整流二極管以降低損耗的一項技術，它能大大提高開關電源的效率。功率MOSFET屬于電壓控制型器件，它在導通時的伏安特性呈線性關系。用功率MOSFET作整流器時，要求其柵極電壓必須與被整流電壓的相位保持同步。

圖1為現有的智能同步整流技術的波形圖，其中Vds為次級開關管的漏源極電壓，Isec為流過次級繞組的電流，CTRLS為次級開關管的控制信號。Vds被用作分別與兩個閾值電壓，例如-70mV和-500mV進行比較。當次級開關管的體二極管導通，使得Vds小于-500mV時，次級開關管被導通；當初級開關管導通，使得Vds大于-70mV時，次級開關管被關斷。

現有的智能同步整流技術在初級開關管導通之后，方將次級開關管關斷，容易導致初級開關管和次級開關管同時導通(直通，shoot?through)，降低開關電源的效率甚至造成開關電源損壞。而且，在實際電路中，由于MOSFET的自身特性和控制電路的延時，從Vds增大至大于-70mV到次級開關管被關斷需要一段時間，這無疑進一步增大了直通的可能性。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供能夠有效避免直通的隔離式開關變換器及其控制器和控制方法。

根據本發明實施例的一種用于隔離式開關變換器的控制器，該開關變換器包括具有初級繞組和次級繞組的變壓器、耦接至變壓器初級繞組的初級開關管、耦接至變壓器次級繞組的次級開關管以及隔離電路，該控制器包括：誤差放大電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收代表開關變換器輸出信號的反饋信號，第二輸入端接收參考信號，誤差放大電路基于反饋信號和參考信號之差，在輸出端產生補償信號；調制信號產生電路，產生調制信號；第一比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至誤差放大電路的輸出端以接收補償信號，第二輸入端耦接至調制信號產生電路以接收調制信號，輸出端耦接至隔離電路的輸入端，第一比較電路將補償信號與調制信號進行比較，在輸出端產生第一比較信號；初級關斷檢測電路，檢測初級開關管是否關斷，產生初級關斷檢測信號；次級邏輯電路，耦接至初級關斷檢測電路和第一比較電路以接收初級關斷檢測信號和第一比較信號，并基于初級關斷檢測信號與第一比較信號產生次級控制信號以控制次級開關管；以及初級邏輯電路，耦接至隔離電路的輸出端以接收與第一比較信號電隔離的同步信號，并基于同步信號產生初級控制信號以控制初級開關管。

根據本發明實施例的一種用于隔離式開關變換器的控制器，該開關變換器包括具有初級繞組和次級繞組的變壓器、耦接至變壓器初級繞組的初級開關管以及耦接至變壓器次級繞組的次級開關管，該控制器包括：誤差放大電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收代表開關變換器輸出信號的反饋信號，第二輸入端接收參考信號，誤差放大電路基于反饋信號和參考信號之差，在輸出端產生補償信號；調制信號產生電路，產生調制信號；第一比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至誤差放大電路的輸出端以接收補償信號，第二輸入端耦接至調制信號產生電路以接收調制信號，第一比較電路將補償信號與調制信號進行比較，在輸出端產生第一比較信號；初級關斷檢測電路，檢測初級開關管是否關斷，產生初級關斷檢測信號；次級邏輯電路，耦接至初級關斷檢測電路和第一比較電路以接收初級關斷檢測信號和第一比較信號，并基于初級關斷檢測信號與第一比較信號產生次級控制信號以控制次級開關管；隔離電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至第一比較電路的輸出端以接收第一比較信號，隔離電路基于第一比較信號，在輸出端產生與第一比較信號電隔離的同步信號；以及初級邏輯電路，耦接至隔離電路的輸出端以接收同步信號，并基于同步信號產生初級控制信號以控制初級開關管。

根據本發明實施例的一種隔離式開關變換器，包括如前所述的控制器。