[發明專利]反激式轉換器的操作方法、對應控制電路和反激式轉換器

在審

• 申請號: 202010301701.4
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111835201A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: A·比安科;F·西亞帕;G·斯卡帕圖拉
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

本公開的實施例涉及反激式轉換器的操作方法、對應控制電路和反激式轉換器。反激式轉換器包括兩個輸入端子和兩個輸出端子。第一電子開關和變壓器的初級繞組串聯連接在輸入端子之間。有源鉗位電路與初級繞組并聯連接。有源鉗位電路包括鉗位電容器和第二電子開關的串聯連接。第三電子開關和變壓器的次級繞組串聯連接在兩個輸出端子之間。特別地，本公開涉及用于開關第一、第二和第三電子開關來實現第一電子開關的零電壓開關的解決方案。

技術領域

本公開的實施例涉及用于操作具有有源鉗位的反激式轉換器的解決方案。

背景技術

電子轉換器(例如，AC/DC或DC/DC開關模式電源)在本領域中是眾所周知的。存在許多類型的電子轉換器，其可以主要劃分為隔離式轉換器和非隔離式轉換器。例如，非隔離式電子轉換器是降壓、升壓、降壓-升壓、Cuk、SEPIC和ZETA類型的轉換器。相反，隔離式轉換器包括變壓器，諸如，反激式(flyback)和正激式(forward)轉換器。這些類型的轉換器對于本領域技術人員是眾所周知的。

例如，圖1示出了具有有源鉗位的反激式轉換器20的一個示例。在所考慮的示例中，電子轉換器20包括用于接收DC輸入電壓V_in的第一輸入端子200a和第二輸入端子200b，以及用于提供DC輸出電壓V_out的第一輸出端子202a和第二輸出端子202b。例如，輸入電壓V_in可以由諸如電池的DC電壓源10提供。通常，DC輸入電壓V_in也可以經由整流電路從AC電壓生成。反過來，輸出電壓V_out可以用于向電負載30供電。

反激式轉換器包括變壓器T，變壓器T包括初級繞組T1和次級繞組T2。具體地，初級繞組T1的第一端子(例如直接)連接至(正)輸入端子200a，并且初級繞組T1的第二端子經由電子開關S1(的電流路徑)(例如直接)連接到(負)輸入端子200b，輸入端子200b通常表示接地。因此，電子開關S1被配置為將初級繞組選擇性地連接到輸入端子200a和200b(即，電壓V_in)。例如，在所考慮的示例中，電子開關S1利用諸如n溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的n溝道場效應晶體管(FET)(即，NMOS)來實現。在這種情況下，晶體管S1的漏極端子連接到初級繞組T1的第二端子初級繞組T1的第二端子表示反激式轉換器的相節點，并且晶體管S1的源極端子連接到端子200b。

此外，在所考慮的示例中，電子開關S3和次級繞組T2(例如，直接地)串聯連接在輸出端子202a與202b之間。例如，次級繞組T2的第一端子可以(例如，直接)連接到(正)輸出端子202a，并且次級繞組T2的第二端子可以經由電子開關S3(的電流路徑)連接到(負)輸出端子202b。因此，電子開關S3被配置為將次級繞組T2選擇性地連接至輸出端子202a和202b。例如，在所考慮的示例中，電子開關S3利用諸如NMOS的n溝道FET來實現。在這種情況下，晶體管S3的漏極端子可以連接至次級繞組T2的第二端子，并且晶體管S3的源極端子可以連接至端子202b。本領域技術人員將理解，開關S3通常利用二極管來實現。

此外，電容器C通常(例如直接)連接在端子202a與202b之間。

眾所周知，常規的反激式轉換器20利用兩個開關狀態操作。當開關S1閉合并且開關S3斷開時，變壓器T1的初級繞組T1直接連接到輸入電壓V_in。因此，變壓器T中的初級電流Ipri和磁通量增加，從而在變壓器T中存儲能量。在這種條件，電容器C將能量供應給輸出端子202a和202b(即，負載30)。相反地，當開關S1斷開并且開關S3閉合時，初級電流Ipri下降至零，同時電流開始在次級繞組中流動，并且來自變壓器芯部T的能量為電容器C充電并且向負載30供電。

然而，開關S1的這種硬開關(hard switching)具有開關S1不是零電壓閉合的缺點。因此，已提出了包括有源鉗位電路的反激式轉換器。