[發明專利]具有用于控制輸出晶體管的自適應參考電壓的開關模式電源

有效

• 申請號: 201810293511.5
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108696135B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 瓊·維夏德·斯特里耶克
• 申請（專利權）人: 恩智浦有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/217
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 倪斌

描述了一種具有用于控制輸出晶體管的自適應參考電壓的開關模式電源(SMPS)和一種操作所述SMPS的方法。所述自適應參考電壓使用定時器來實施，所述定時器在所述輸出晶體管的傳導端上的電壓達到參考電壓時開始并且在通過所述輸出晶體管的電流達到零時停止。然后，對目標電壓與在所述定時器活躍時累積的電壓之間的電壓差進行采樣以產生采樣電壓，如果所述累積電壓不等于所述目標電壓，所述采樣電壓限定新的參考電壓，使得所述參考電源根據所述輸出晶體管的操作特性進行適應性地調整。

技術領域

本發明的實施例大體上涉及開關模式電源，并且更具體地說，涉及用于反激開關模式電源的同步整流電路。

背景技術

反激開關模式電源廣泛地用于將來自源的電力(比如市電)轉換成DC電源以用于電子設備，比如手機和平板計算機。反激開關模式電源使用變壓器作為存儲電感器，所述變壓器提供隔離以及調整輸出電壓的能力。在具有同步整流(SR)金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的反激開關模式電源中，SR MOSFET的恰當定時對于高效率而言很重要。

在效率要求提高時，SR MOSFET被選擇成具有較低的漏極-源極導通電阻(RdsOn)，這導致了跨SR MOSFET較低的漏極-源極電壓。然而，跨SR MOSFET的漏極-源極電壓通常用于定時，在較低RdsOn的情況下，定時變得更加難以控制。至少部分地解決這一問題的一種方法是將SR MOSFET的柵極-源極電壓調節到某個參考電平。然而，參考電平由于偏移而因此不能選擇得太低，這樣會導致具有非常低的RdsOn的SR MOSFET具有非最佳效率。

發明內容

描述了一種具有用于控制輸出晶體管的自適應參考電壓的開關模式電源(SMPS)和一種操作所述SMPS的方法。所述自適應參考電壓使用定時器來實施，所述定時器在所述輸出晶體管的傳導端上的電壓達到參考電壓時開始并且在通過所述輸出晶體管的電流達到零時停止。然后，對目標電壓與在所述定時器活躍時累積的電壓之間的電壓差進行采樣以產生采樣電壓，如果所述累積電壓不等于所述目標電壓，所述采樣電壓限定新的參考電壓，使得所述參考電源根據所述輸出晶體管的操作特性進行適應性地調整。

在實施例中，一種SMPS包括：變壓器，所述變壓器具有第一繞組和第二繞組，所述第一繞組連接至輸入節點并且所述第二繞組連接至輸出節點；輸入開關，所述輸入開關連接至所述變壓器的所述第一繞組；輸出晶體管，所述輸出晶體管連接至所述變壓器的所述第二繞組；以及控制電路，所述控制電路連接至所述輸出晶體管。所述控制電路包括：調節器，所述調節器被配置成在傳導端上的電壓達到參考電平時根據所述輸出晶體管的所述傳導端上的電壓來調節所述輸出晶體管的控制端上的電壓；定時器，所述定時器被配置成在所述輸出晶體管的所述傳導端上的電壓達到所述參考電壓時開始并且在通過所述輸出晶體管的電流達到零時停止；以及采樣電路，所述采樣電路連接至所述定時器，所述采樣電路被配置成對目標電壓與在所述定時器活躍時累積的電壓之間的電壓差進行采樣以產生采樣電壓，如果所述累積電壓不等于所述目標電壓，所述采樣電壓限定新的參考電壓，其中，所述控制電路被配置成使用最近的參考電壓來進行循環操作，使得所述參考電壓根據所述輸出晶體管的操作特性進行適應性地調整。

在實施例中，所述控制電路另外包括放大器，所述放大器接收所述累積電壓和所述目標電壓，以便產生所述電壓差。

在實施例中，所述控制電路另外包括第二放大器，所述第二放大器接收所述采樣電壓以及偏移電壓和所述輸出晶體管的所述傳導端上的電壓的組合電壓，以便判定所述輸出晶體管的所述傳導端上的電壓何時達到所述參考電壓。

在實施例中，所述控制電路另外包括比較器，所述比較器比較所述輸出晶體管的所述控制端上的電壓與預先限定的電壓，以便判定所述輸出晶體管的所述控制端上的電壓何時降到所述預先限定的電壓以下。

在實施例中，所述控制電路另外包括邏輯電路，所述邏輯電路響應于所述比較器的輸出信號而輸出控制信號，以便開始對所述目標電壓與所述累積電壓之間的所述電壓差進行采樣。