[發明專利]次級受控AC-DC轉換器和用于低頻操作的方法

在審

• 申請號: 202011362347.2
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN113014102A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 帕萬·庫馬爾·庫奇普迪;李明奭;拉舍德·艾哈邁德;穆爾圖扎·利拉姆瓦拉
• 申請（專利權）人: 賽普拉斯半導體公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/36;H02M1/08;H02H7/12;H02H3/06;H02M7/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉雯鑫;喬圖

本發明公開了次級受控AC?DC轉換器和用于低頻操作的方法。提供了一種在初級側控制器(PSC)中包括振蕩器的次級受控AC?DC轉換器以及用于操作其以實現軟啟動和低頻操作的方法。通常，該方法包括利用柵極驅動(GD)信號驅動耦合在AC輸入端與轉換器的初級側之間的電力開關。在啟動時和在自動重啟之后，使用來自振蕩器的振蕩器信號生成GD信號。在接收來自次級側控制器的啟動?停止脈沖之后，使用PSC中的控制器將振蕩器信號從GD信號解耦，并且PSC開始利用使用啟動?停止脈沖生成的脈沖寬度調制(PWM)生成GD信號。振蕩器以與PWM信號無關的第一頻率操作。PWM信號包括基于從轉換器汲取的電力而選擇的多個頻率中之一并且在低電力應用中可以小于第一頻率。

相關申請的交叉引用

本申請根據35 U.S.C.119(e)要求于2019年12月19日提交的美國臨時專利申請序列號62/950,430的優先權權益，該美國臨時專利申請的全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本公開內容總體上涉及AC-DC轉換器，并且更具體地涉及包括初級側振蕩器的次級側受控AC-DC轉換器以及用于操作其以實現低頻操作的方法。

背景技術

AC-DC轉換器以指定的電壓電平將電力從交流(AC)源轉換為直流(DC)。對于給定的尺寸和重量，使用次級側控制的AC-DC轉換器可以更有效地輸送電力，并且因此廣泛地用于便攜式電子設備中。通常，AC-DC轉換器將電力從連接至或耦合至變壓器的初級側的AC輸入端傳輸至耦合至變壓器的次級側的DC輸出端。

在圖1中示出了一個這樣的包括同步整流器(SR)感測架構的AC-DC轉換器的簡化的示意性框圖。參照圖1，AC-DC轉換器100通常包括：整流電路例如橋式整流器101，該整流電路耦合至變壓器102以對AC輸入電壓進行整流；有源整流元件或電力開關(PS)，例如在變壓器的初級側上的PS場效應晶體管(PS_FET 104)；同步整流器(SR)，例如在變壓器的次級側上的SR場效應晶體管(SR_FET 106)；以及輸出濾波器或電容器108。在操作中，PS_FET104響應于來自初級側控制器110的信號而將電力切換至初級側導通或截止。在次級側受控轉換器中，耦合至SR_FET 106的漏極節點(SR_DRAIN 114)和柵極的次級側控制器112感測SR_DRAIN上的電壓，并且響應于感測到的電壓峰值以及負且過零點來使SR_FET導通和截止。

在啟動之后的常規操作期間，AC-DC轉換器100被認為以反激模式進行操作，并且在變壓器102中建立了磁場同時初級側上的電流線性地增加。當PS_FET 104截止或打開(open)并且SR_FET 106導通或關閉(close)時，AC-DC轉換器100將電力傳輸至次級側，其中磁場開始衰減并且次級側電流穩定地減小，但是是隨著將電力供給至連接至輸出端的電容器108逐漸地減小，直至達到在次級中基本上為零電流流動的點為止。當以反激模式進行操作時，初級側控制器110通過脈沖寬度調制(PWM)變壓器116從次級側控制器112接收調制脈沖或信號，以使用PWM來驅動PS_FET 104。該反饋使得用于驅動PS_FET 104的脈沖的頻率和/或持續時間能夠由次級側控制器112基于從次級側汲取的電力來確定。