电源转换器以及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种电源转换器以及其控制方法。电源转换器包括变压器、同步整流器以及控制电路。变压器的一次侧接收输入电压，变压器的二次侧产生感测信号。同步整流器耦接于变压器的二次侧。控制电路接收感测信号并检测其变化斜率，并据以产生控制信号来控制同步整流器进行截止，以于所述电源转换器输出电压。本发明专利技术提供的电源转换器以及其控制方法可达到降低功率损失的功效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电源转换技术，尤其涉及一种以反驰式架构为基础(flyback-based)且具备同步整流器(synchronous rectifier，SR)的电源转换器及其控制方法。
技术介绍
电源转换装置(power conversion apparatus)主要的用途乃是将高压且未经调节的输入电压转换成适合各种电子装置(electronic device)使用的低压且稳定性较佳的输出电压。因此，电源转换装置广泛地应用在电脑、办公室自动化设备、工业控制设备以及通信设备等电子装置中。在各种电源转换器中，返驰(flyback)式电源转换器是很常见的一种。反驰式电源转换器的主要部分是具有一次绕组和次级绕组的变压器。通常在变压器的二次侧可配置有同步整流器。通过对同步整流器的控制，可将变压器的二次侧电路进行导通(turned on)或截止(turned off)，以基于楞次定律(Lenz's law)适当地将储存于一次绕组的能量转换为电流来对变压器二次侧的输出电容充电，从而产生稳定的输出电压。因此，如何对同步整流器进行适当地控制，以降低电源转换的功率损失，实为此本领域技术人员所关注的重点之一。
技术实现思路
本专利技术提出一种电源转换器。所述电源转换器包括变压器、同步整流器以及控制电路。所述变压器的一次侧(primary side)接收输入电压，所述变压器的二次侧(secondary side)产生感测信号。所述同步整流器耦接于变压器的二次侧。所述控制电路耦接变压器的二次侧及同步整流器，且接收感测信号并检测其变化斜率，并据以产生控制信号来控制同步整流器进行截止，以于所述电源转换器调整输出电压。本专利技术提出一种用于电源转换器的控制方法，其中所述电源转换器包括变压器及同步整流器。所述控制方法包括下述步骤。接收感测信号，所述感测信号依据所述变压器的一次侧所接收的输入电压而在所述变压器的二次侧产生。检测所述感测信号的变化斜率。以及，产生控制信号来控制同步整流器进行截止，以于所述电源转换器调整输出电压。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1显示说明根据本专利技术的一实施例的电源转换器的方框示意图；图2显示说明根据本专利技术的一实施例的电源转换器的电路示意图；图3显示说明根据本专利技术的一实施例的电源转换器的信号时序图；图4显示说明根据本专利技术的一实施例的电源转换器的电路示意图；图5显示说明根据本专利技术的一实施例的电源转换器的信号时序图；图6显示说明根据本专利技术的一实施例的控制电路的电路示意图；图7显示说明根据本专利技术的一实施例的电源转换器的信号时序图；图8显示说明根据本专利技术的一实施例的一种用于电源转换器的控制方法的流程图。附图标记：100、200、400：电源转换器；300、310、500、510、520、700：时序图；110、210、410：变压器；120、220、420：开关单元；130、230、430：同步整流器；140、240、440、600：控制电路；250、605、606：放大器；601、602、603、604：开关；607、608、609：比较器；610、611：反相器；612、613：重置开关；S810、S820、S830：步骤；VIN：输入电压；VO：输出电压；Np：主线圈；Ns：次线圈；SW：切换信号；SSEC：感测信号；SSR：控制信号；SD：判断信号；VGND：接地电压；CBULK、CSN、CW、CO、C1～C4：电容；RSN、RW、RCS、RES、RLOAD：电阻；DSN、DSR：二极管；Lm：电感；IP：一次侧电流；IS：二次侧电流；ISEC、I1、I2：感测电流；IPEAK：峰值；Q1、Q2：电晶体；H：高逻辑电平；L：低逻辑电平；TS：时间周期；TON：储能期间；TDIS：放电期间；Td：延迟期间；t：时间；T1～T3：时间点；ΔT1～ΔT3：时间差；VSEC、V1、V2、V1’～V3’：感测电压；kV1’：放大k倍的感测电压；(k+1)V2’：放大(k+1)倍的感测电压；S1～S4：开关信号；PZ：零点。具体实施方式为了降低无谓的电力消耗，本专利技术实施例提供一种电源转换器，可通过计算于变压器二次侧所提供的感测信号(例如，感测电流或感测电压)的变化斜率，来精确地判断变压器二次侧电流的过零点(zero crossing point)。藉此，可达到降低功率损失的功效。本专利技术实施例亦题中用于所述电源转换器的控制方法。图1显示说明根据本专利技术之一实施例的电源转换器的方框示意图。请参照图1，电源转换器100例如以反驰式架构为基础(flyback-based)的电源转换装置，其包括变压器110、开关单元120、同步整流器130以及控制电路140。变压器110一次侧的同名端(common-polarity terminal)接收输入电压VIN。开关单元120例如为N型功率开关(N-type power switch)。开关单元120的第一端耦接变压器110一次侧的异名端(opposite-polarity terminal)，开关单元120的第二端耦接接地电压VGND，而开关单元120的控制端则用以接收例如为脉宽调变信号的切换信号SW。变压器110二次侧的同名端可提供感测信号SSEC。感测信号SSEC例如是可线性反应变压器110二次侧所产生的电流或电压的信号。例如，感测信号SSEC可以是变压器110的二次侧的电感电流，或是，感测信号SSEC可以是同步整流器130的漏极电压。同步整流器130耦接于变压器110的二次侧的同名端与接地电压VGND之间。控制电路140耦接变压器110的二次侧的同名端及同步整流器130。控制电路140可接收感测信号SSEC并检测感测信号SSEC的变化斜率，并据以产生控制信号SSR来控制同步整流器130进行导通与截止。藉此，经由开关单元120与同步整流器130的互相搭配，可于变压器110的二次侧的异名端产生或调整电源转换器100的输出电压VO。详细而言，在电源转换器100处于正常运作下，开关单元120会反应于切换信号SW交替地进行导通与截止而使电源转换器100持续地供应输出电压VO，以满足电源供应的需求。当开关单元120反应于切换信号SW而导通时，输入电压VIN会跨接于变压器110一次侧的主线圈Np，以至于变压器110的主线圈Np的电感电流会线性增加而进行储能。与此同时，控制电路140可通过控制信号SSR来控制同步整流器130截止，使得变压器110的二次侧无电流流通。当开关单元120反应于切换信号SW而截止时，基于楞次定律(Lenz's law)，变压器110一次侧的主线圈Np所储存的能量会转移至变压器110二次侧的次线圈Ns。与此同时，控制电路140可通过控制信号SSR来控制同步整流器130导通，使得转移至变压器110的次线圈Ns的能量可转化为二次侧电流IS来对电源转换器100的输出电容进行充电，从而供应稳定的输出电压VO。并且，随着线圈所储存的能量逐渐减少，二次侧电流IS会以固定斜率渐渐降低，导致感测信号SSEC也会以与二次侧电流IS不同的固定斜率渐渐降低。本实施例的感测信号SSEC可以为变压器110的二次侧的电感电流(即，感测电流IS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源转换器，其特征在于，包括：变压器，其一次侧接收输入电压，其二次侧产生感测信号；同步整流器，耦接所述变压器的所述二次侧；以及控制电路，耦接所述变压器的所述二次侧及所述同步整流器，接收所述感测信号并检测其变化斜率，并据以产生控制信号来控制所述同步整流器进行截止，以于所述电源转换器调整输出电压。

【技术特征摘要】
2015.07.23 US 62/196,2941.一种电源转换器，其特征在于，包括：变压器，其一次侧接收输入电压，其二次侧产生感测信号；同步整流器，耦接所述变压器的所述二次侧；以及控制电路，耦接所述变压器的所述二次侧及所述同步整流器，接收所述感测信号并检测其变化斜率，并据以产生控制信号来控制所述同步整流器进行截止，以于所述电源转换器调整输出电压。2.根据权利要求1所述的电源转换器，其特征在于，所述感测信号包括感测电流，在所述变压器的二次侧的一放电期间，所述控制电路分别依据第一时间点的所述感测电流、第二时间点的所述感测电流以及所述第一时间点与所述第二时间点的时间差来计算所述感测电流的变化斜率，以在所述变压器的二次侧电流到达过零点时，将所述同步整流器截止。3.根据权利要求1所述的电源转换器，其特征在于，所述感测信号包括感测电压，在所述变压器的二次侧的放电期间，所述控制电路分别依据第一时间点的所述感测电压、第二时间点的所述感测电压以及所述第一时间点与所述第二时间点的时间差来计算所述感测电压的变化斜率，以在所述变压器的二次侧电流到达过零点时，将所述同步整流器截止。4.根据权利要求1所述的电源转换器，其特征在于，所述感测信号为所述变压器的所述二次侧的电感电流。5.根据权利要求1所述的电源转换器，其特征在于，所述感测信号为所述同步整流...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永仪，黄国贤，
申请(专利权)人：台湾快捷国际股份有限公司，快捷半导体苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71