一种隔离开关模式电源SMPS，包括：开关控制器(230)，其可操作以在所述隔离SMPS(200)启动期间生成启动开关控制信号，并在所述隔离SMPS(200)的随后操作期间生成周期T的操作开关控制信号；变压器(110)，其具有初级绕组(111)；以及全桥驱动电路，其布置成响应于开关控制信号而驱动所述变压器的初级绕组(111)。全桥驱动电路具有：第一开关元件(Q2)；自举驱动电路(120)，其布置成响应于开关控制信号而开关第一开关元件(Q2)，自举驱动电路具有自举电容器；以及第二开关元件(Q4)，其连接到第一开关元件(Q2)和自举驱动电路(120)，并且布置成当响应于开关控制信号而接通时传导电流以给自举电容器充电。开关控制器(230)可操作以通过如下方式来启动隔离SMPS：基于在隔离SMPS的输出端的电压(Vout)确定操作开关控制信号的占空比D；以及生成启动开关控制信号，其包括持续时间P1的第一电压脉冲以暂时接通第二开关元件(Q4)以及包括持续时间P2的随后第二电压脉冲以暂时接通第一开关元件(Q2)，其中P1<P2并且P2<DT，其中T是隔离SMPS的开关周期，由此允许在第一开关元件(Q2)由第二电压脉冲开启之前给自举电容器充电。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种隔离开关模式电源SMPS，包括：开关控制器(230)，其可操作以在所述隔离SMPS(200)启动期间生成启动开关控制信号，并在所述隔离SMPS(200)的随后操作期间生成周期T的操作开关控制信号；变压器(110)，其具有初级绕组(111)；以及全桥驱动电路，其布置成响应于开关控制信号而驱动所述变压器的初级绕组(111)。全桥驱动电路具有：第一开关元件(Q2)；自举驱动电路(120)，其布置成响应于开关控制信号而开关第一开关元件(Q2)，自举驱动电路具有自举电容器；以及第二开关元件(Q4)，其连接到第一开关元件(Q2)和自举驱动电路(120)，并且布置成当响应于开关控制信号而接通时传导电流以给自举电容器充电。开关控制器(230)可操作以通过如下方式来启动隔离SMPS：基于在隔离SMPS的输出端的电压(Vout)确定操作开关控制信号的占空比D；以及生成启动开关控制信号，其包括持续时间P1的第一电压脉冲以暂时接通第二开关元件(Q4)以及包括持续时间P2的随后第二电压脉冲以暂时接通第一开关元件(Q2)，其中P1<P2并且P2<DT，其中T是隔离SMPS的开关周期，由此允许在第一开关元件(Q2)由第二电压脉冲开启之前给自举电容器充电。【专利说明】用于隔离开关模式电源的启动过程
一般而言，本专利技术涉及隔离开关模式电源(有时称为隔离开关转换器)领域，并且更具体地说，涉及具有全桥初级侧拓扑的隔离开关模式电源的启动。
技术介绍
开关模式电源(SMPS)是众所周知的功率转换器类型，由于其小尺寸和重量以及高效率而具有广泛范围的应用，例如在个人计算机和便携式电子装置(诸如蜂窝电话)中。SMPS通过以高频(通常是数十kHz到数百kHz)开关一个或多个开关元件(诸如功率M0SFET)来获得这些优点，其中使用反馈信号来调整开关的频率或占空比，以将输入电压转换成期望的输出电压。SMPS可采取整流器(AC到DC转换器)、DC到DC转换器、变频器(AC至IJ AC)或逆变器(DC到AC)的形式。通常，为了最小化电力分配系统中的功率损耗，电力在高压电平分配，并且然后在负载附近使用整流器或DC到DC转换器变换成需要的电平。图1示出了硬开关隔离SMPS (即将输入电压Vin转换成输出电压Vrat而同时通过隔离变压器将输入与输出隔离开的SMPS)的背景示例。SMPS 100以全桥(DC到DC)转换器的形式提供，其在其初级侧上具有初级侧驱动电路，该初级侧驱动电路具有晶体管Ql、Q2、Q3和Q4(它们例如可以是场效应晶体管(诸如MOSFET或IGBT ))，在全桥布置中，它们连接在电源的输入端之间，并连接到隔离变压器110的初级绕组111，如所示。晶体管Ql到Q4因而配置成响应于施加到此的开关控制信号而驱动初级绕组111。在高功率应用中，用全桥初级侧拓扑比用其它拓扑(诸如半桥或推挽)经常可获得更高的转换器效率。晶体管的开关由开关控制电路控制，开关控制电路包括开关驱动电路120、以脉宽调制(PW)控制器形式的开关控制器130以及反馈信号发生器140。驱动电路120包括脉宽调制器，该脉宽调制器生成要施加到晶体管Ql至Q4的栅极以便开启或关掉晶体管的相应驱动脉冲，所述驱动脉冲由开关控制器130根据提供给驱动电路120的开关控制信号生成。开关控制器130又布置成接收由反馈信号发生器140生成的反馈信号，反馈信号发生器140在此示例中以误差放大器的形式提供。由反馈信号发生器140生成的反馈信号提供了 SMPS 100的输出(在此是输出电压Vtjut)与输出的参考(其在本示例中是参考电压Vref)之间差的度量。在本示例中，来自反馈信号发生器140的反馈信号通过设置在SMPS 100的初级侧电路与次级侧电路之间的电气隔离屏障150 (例如一个或多个光电转换器)。图1还示出了隔离SMPS 100的次级侧上的标准拓扑，其包含整流电路以及连接到负载的LC滤波器。LC滤波器的电感器L连接到变压器110的次级绕组112。中央抽头(或“中间抽头”)113设置在次级绕组112的具有n2匝的第一部分与绕组112的也具有n2匝的第二部分之间。在本示例中，次级侧电路中的整流网络采用两个晶体管Q5和Q6以产生在次级绕组112中感应的电压的全波整流。开关装置Q5和Q6中的每个开关装置都可采取任何适合形式或期望形式，并且例如优选是MOSFET或IGBT形式的场效应晶体管。在图1的示例中，开关装置Q5和Q6具有内部体漏极二极管，其在图1中的开关装置符号中未示出。这些晶体管的开关由同一控制器电路控制，该控制器电路控制晶体管Ql至Q4的开关，即其包括驱动电路120、开关控制器130和反馈信号发生器140。如图1所示，由开关控制器130生成的晶体管Q5和Q6的开关控制信号也通过电气隔离屏障150。控制电路驱动晶体管Ql至Q6使得初级侧晶体管Ql至Q4的开关与次级侧晶体管Q5和Q6的开关同步，这将在下面说明。要指出，开关控制器130备选地可位于图1所示的SMPS电路的次级侧上。换句话说，图1中的开关控制器130和隔离屏障150可互换。在那种情况下，驱动电路也可位于次级侧上，其中晶体管Ql至Q4的开关控制信号通过隔离屏障150。图1中示出的SMPS的操作原理对本领域技术人员而言将是熟悉的，使得其详细说明在此是不必要的。然而，现在将讨论帮助理解本专利技术所必需的一些特征。图2示出了由SMPS控制器电路驱动图1中开关Ql至Q6的栅极电极使得初级侧电路生成要施加到变压器110的初级绕组111的一系列电压脉冲所根据的开关循环图。在图2中，“D”表示初级侧开关的占空比，并且“T”表示开关周期。在四个时段O至DT、DT至T/2、T/2至(T/2+DT)和(T/2+DT)至T期间电路的操作如下。时段I (0〈t〈DT):开关装置Ql和Q4接通，而Q2和Q3关断，从而允许在Vin的输入源驱动电流通过变压器110的初级绕组111。在此时段期间，开关装置Q5接通而装置Q6关断，从而允许该源经由变压器110的次级绕组112将能量传递到负载R。输出电压Vtjut=Ii2/Ii1.Vin.D ;其中Ii1是初级绕组中的匝数。图1的半桥隔离降压转换器的操作与反激转换器(或组合的正激/反激转换器)形成对照，其中在此时段期间能量被存储在设置在变压器芯中的气隙中，以便随后当变压器的初级绕组不被驱动时释放到次级侧电路中。此类气隙在图1所示的变压器110的芯中或在实施例中描述的任何相关电路中都不存在。时段2(DT〈t〈T/2):开关Q5和Q6都传导，并且次级侧电路中的电流因此以基本相等的度量通过次级侧绕组的两个部分续流，从而允许平衡变压器通量。换句话说，续流的电流在次级绕组内在中央抽头113附近生成具有相反方向的两个磁通量，从而在次级绕组112的第一部分与第二部分之间的区域中产生等于O的净磁通量。因此，变压器芯磁化被平衡为0，并且在续流周期DT-T/2期间初级绕组中的电流被抑制，由此避免初级绕组中的损耗。因而，在开关周期T上获得变压器伏-秒平衡，使得变压器重置是不必要的。时段3(T/2〈t〈T/2+DT):在此间隔中，开关装置Ql和Q4关而装置Q2和Q3接通，从而用极性与在上面描述的第一时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种隔离开关模式电源SMPS，包括：开关控制器(230)，其可操作以在所述隔离SMPS(200)启动期间生成启动开关控制信号，并在所述隔离SMPS(200)的随后操作期间生成周期T的操作开关控制信号；变压器(110)，其具有初级绕组(111)；全桥驱动电路，其布置成响应于所述开关控制信号而驱动所述变压器(110)的初级绕组(111)，所述全桥驱动电路具有： 第一开关元件(Q2)； 自举驱动电路(120;121,DB,CB)，其布置成响应于所述开关控制信号而开关第一开关元件(Q2)，所述自举驱动电路具有自举电容器(CB)；以及 第二开关元件(Q4)，其连接到第一开关元件(Q2)和所述自举驱动电路(120;121,DB,CB)，并且布置成当响应于所述开关控制信号而接通时传导电流以给所述自举电容器(CB)充电；其中所述开关控制器(230)可操作以通过如下方式来启动所述隔离SMPS(200)：基于在所述隔离SMPS(200)的输出端的电压(Vout)确定所述操作开关控制信号的占空比D；以及生成所述启动开关控制信号，其包括：持续时间P1的第一电压脉冲以暂时接通第二开关元件(Q4)；以及持续时间P2的随后第二电压脉冲以暂时接通第一开关元件(Q2)，其中P1<P2并且P2<DT，其中T是所述隔离SMPS的开关周期，由此允许在第一开关元件(Q2)由第二电压脉冲开启之前给所述自举电容器(CB)充电。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：M卡尔斯森，A库尔曼，J马伯格，F瓦勒多，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE
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