[發明專利]具有仿去磁信號的返馳式轉換器及切換控制電路與控制方法

在審

• 申請號: 202210689138.1
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN115940647A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 楊大勇;蘇英杰;陳裕昌
• 申請（專利權）人: 立锜科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/08
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李蘭;孫志湧

一種具有仿去磁信號的返馳式轉換器及切換控制電路與控制方法。該返馳式轉換器，包括：第一晶體管，用以切換變壓器以產生一次側開關電流及輸出電壓；以及第二晶體管，用以產生循環電流以實現第一晶體管的零電壓切換；其中當返馳式轉換器根據一次側開關電流而判斷為已有預設數量的切換周期操作于非不連續導通模式時，返馳式轉換器主動強制至少一個切換周期操作于不連續導通模式。返馳式轉換器用以產生去磁信號，其中去磁信號仿擬變壓器的去磁時段，以于非不連續導通模式期間控制第二晶體管，其中返馳式轉換器根據主動強制的不連續導通模式期間的去磁時段而校正去磁信號。

技術領域

本發明涉及一種返馳式轉換器，特別涉及一種具有仿去磁信號的返馳式轉換器。本發明還涉及用以控制具有仿去磁信號的返馳式轉換器的切換控制電路與控制方法。

背景技術

請參閱圖1，圖1顯示現有技術美國專利US5，959，850的非對稱占空比返馳式轉換器(Asymmetrical?Duty?Cycle?Flyback?Converter)，此現有技術公開了具有零電壓切換(zero?voltage?switching，ZVS)的半橋返馳式轉換器，由此實現較高的功率效率。零電壓切換可被定義為當晶體管的跨壓(例如：漏源極電壓)為零或接近于零時，將晶體管切換為導通。然而，本現有技術的缺點為，于輕負載狀態中，電源轉換器的功率轉換效率較低。

上述現有技術的另一個缺點在于，該電源轉換器的輸出電壓是不可變的，具體而言，上述現有技術若要改為具有可變輸出電壓的零電壓切換返馳式轉換器，必須通過偵測其變壓器的去磁時段而控制變壓器的切換。

另一現有技術美國專利US?7，151，681為測量變壓器的反射電壓與放電時段的多重取樣電路(Multiple-sampling?circuit?for?measuring?reflected?voltage?anddischarge?time?of?a?transformer)，此現有技術公開一種偵測變壓器的輸出電壓與去磁時段的方法，然而，本現有技術無法實現電源轉換器的零電壓切換，其是用于不連續導通模式(discontinuous?conduction?mode，DCM)的操作。

圖2顯示現有技術的半橋返馳式轉換器于輕負載狀態中操作于不連續導通模式的波形圖。驅動信號SH用以驅動半橋返馳式轉換器的上橋開關，以激磁變壓器，驅動信號SL用以驅動半橋返馳式轉換器的下橋開關，激磁電流IM的信號波形顯示變壓器操作于不連續導通模式。當半橋返馳式轉換器的輸出功率下降時，驅動信號SH的脈寬PW因半橋返馳式轉換器的反饋控制而降低，驅動信號SL的脈寬也對應降低，因此，半橋返馳式轉換器的切換頻率增加，切換損失也因而增加。當驅動信號SH轉為低位準(關斷)后，于變壓器的去磁時段中，驅動信號SL的第一個脈沖被使能。驅動信號SL的第二脈沖被使能以產生循環電流，由此實現上橋開關的零電壓切換。

上述現有技術的缺點在于，當操作于不連續導通模式時，驅動信號SL于一個切換周期需切換導通/關斷兩次，因此大幅增加驅動信號SL的平均切換頻率，造成大量的切換損失且導致下橋開關的能量耗損。

相較于現有技術美國專利US?7，151，681，本發明提供一種具有省略周期的諧振半橋返馳式轉換器，以改善中負載、輕負載的操作狀態中的功率效率。

相較于現有技術美國專利US?5，959，850，本發明提供一種產生去磁信號的方法以及切換控制電路，其中去磁信號的期間等于變壓器的去磁時段，本發明可用于具有可程序化輸出電壓的零電壓切換返馳式轉換器，例如：USB?PD電源轉換器。

相較于圖2的現有技術，本發明提供一種非對稱半橋(asymmetrical?half-bridge，AHB)返馳式轉換器的控制電路，以三個晶體管改善中負載與輕負載的操作狀態的功率轉換效率。

發明內容