反激式变换器、用于反激式变换器的控制电路及集成电路制造技术

实施例公开了反激式变换器、用于反激式变换器的控制电路及集成电路。用于反激式变换器的控制电路包括变换器，变换器包括：正和负输入端子，接收输入电压；第一和第二输出端子，提供输出电压或输出电流；变压器，初级绕组的第一端子连接到正输入端子，第二端子表示开关节点；第一电子开关，连接在开关节点与负输入端子间；第二电子开关，与次级绕组串联连接在两个输出端子间，控制电路，生成第一电子开关的驱动信号，控制电路包括：连接到电流测量电路的第一端子；连接到谷监测电路的第二端子；比较电路，生成关断信号；谷检测电路，在触发信号中生成触发；消隐电路，生成接通信号。实施例的技术方案防止了或至少降低了反激式变换器中的谷跳变。的谷跳变。的谷跳变。

【技术实现步骤摘要】
反激式变换器、用于反激式变换器的控制电路及集成电路


[0001]本说明书的实施例涉及用于反激式变换器的控制设备，特别是用于准谐振反激式变换器的控制设备。

技术介绍

[0002]电子变换器(诸如AC/DC或DC/DC开关模式电源)在本领域中是众所周知的。存在许多类型的电子变换器，主要可以分为隔离变换器和非隔离变换器。例如，非隔离电子变换器是buck、boost、buck
‑
boost、Cuk、SEPIC以及ZETA类型的变换器。相反地，隔离变换器包括变压器，诸如反激和正激式变换器。这些类型的变换器为本领域的技术人员所熟知。
[0003]例如，图1示出了反激式变换器的示例。
[0004]在所考虑的示例中，电子变换器20包括用于接收DC输入电压V
in
的第一输入端子200a和第二输入端子200b以及用于提供DC输出电压 V
out
的第一输出端子202a和第二输出端子202b。例如，输入电压V
in
可以由DC电压源10(诸如电池)提供。通常，DC输入电压V
in
还可以经由整流器电路(诸如桥式整流器)从AC电压生成。相反地，输出电压 V
out
可以用于向电气负载30供电。
[0005]反激式变换器包括变压器T，变压器T包括初级绕组T1和次级绕组T2。特别地，初级绕组T1的第一端子被(例如，直接)连接到(正) 输入端子200a，初级绕组T1的第二端子经由电子开关SW(的电流路径) 被(例如，直接)连接到(负)输入端子200b，(负)输入端子200b通常表示接地。因此，电子开关SW被配置为将初级绕组选择性地连接到输入端子200a和200b，即电压V
in
。例如，在所考虑的示例中，电子开关SW用n沟道场效应晶体管(FET)(诸如n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，即，NMOS)实现。在这种情况下，晶体管SW 的漏极端子被连接到表示反激式变换器的开关节点SN的初级绕组T1的第二端子，并且晶体管SW的源极端子被连接到端子200b。
[0006]此外，在所考虑的示例中，二极管D和次级绕组T2在输出端子202a 与202b之间(例如，直接)串联连接。例如，次级绕组T2的第一端子可以经由二极管D被(例如，直接)连接到(正)输出端子202a，次级绕组T2的第二端子可以被(例如，直接)连接到(负)输出端子202b。通常，除了二极管D以外，还可以使用电子开关作为二极管D的备选。
[0007]因此，二极管(和/或电子开关)D被配置为选择性地将次级绕组 T2连接到输出端子202a和202b。
[0008]此外，电容器C通常被(例如，直接)连接在端子202a与202b之间。
[0009]众所周知，传统的反激式变换器20经由控制电路210来操作，控制电路210基本上被配置为通过相应的驱动信号DRV驱动电子开关SW，以便将经由端子202a和202b提供的输出电压Vout或输出电流Iout调节到给定的参考值。例如，为此目的，控制电路210被配置为周期性地通过具有相应的持续时间T
ON
和T
OFF
的两个开关状态驱动开关SW。在持续时间T
ON
期间，当开关SW闭合并且二极管/开关D断开时，变压器 T1的初级绕组T1被(直接)连接到输入电压V
in
。因此，变压器T中的初级电流Ipri和磁通量增加，从而在变压器T中存储能量。在这
种情况下，电容器C向输出端子202a和202b(即，负载30)提供能量。相反地，在间隔T
OFF
期间，当开关SW断开并且二极管/开关D闭合时，初级电流Ipri下降到零，同时次级侧电流Isec开始在次级绕组中流动，并且来自变压器芯T的能量对电容器C再充电并供给负载30。
[0010]特别地，在理想的反激式变换器中，当控制电路210关断电子开关 SW时，初级绕组T1中的电流Ipri立即停止，而由于二极管/开关D闭合，电流开始在次级侧T2中流动。在实际的变压器T中，无论如何，两个绕组T1和T2不是完美耦合的，漏电感仍然存在于初级侧。实质上，这种漏电感可以经由与初级绕组T1串联连接的电感L
S
来模拟。相反地，变压器T的磁化电感(用于模拟磁通量)可以用与初级绕组T1并联的电感L
M
来模拟。
[0011]因此，当控制电路210关断电子开关SW时，由于漏电感L
s
，初级电流Ipri继续在初级侧T1中流动，从而在初级绕组T1上产生尖峰。特别地，电子开关SW具有与电子开关SW并联连接的相关联的寄生电容 CSW，诸如相应的FET的寄生漏
‑
源极电容。因此，变压器T的漏电感 L
S
提供的电流将对该电容CSW充电。通常，这种尖峰之后是振铃，振铃由于系统中的损耗而衰减，直到存储在漏电感L
S
中的所有能量(当电子开关SW已经被关断时)被耗散。
[0012]为了降低这种影响，反激式变换器通常包括缓冲/箝位电路204。
[0013]例如，图2示出了这种缓冲/箝位电路204的实施例。
[0014]特别地，在图2中，箝位电路204与变压器T的初级绕组T1并联连接，并且包括箝位电容器CS与二极管DS的串联连接，即，箝位电容器CS与二极管DS在初级绕组T1的端子之间串联连接。通常，除了二极管D以外，还可以使用电子开关作为二极管D的备选。通常电阻器 RS与电容器CS(例如，直接)并联连接。
[0015]因此，二极管/开关DS被配置为选择性地将电容器CS(和可选地电阻器RS)与初级绕组T1并联连接。
[0016]特别地，在所考虑的示例中，初级绕组T1的第一端子被(例如，直接)连接到电容器CS的第一端子，并且初级绕组T1的第二端子(即，开关节点SN)经由二极管/开关DS被(例如，直接)连接到电容器CS 的第二端子。
[0017]实质上，电容器CS和二极管/开关DS的添加允许将漏电感LS中的能量偏离到箝位电容器CS中。特别地，当控制电路210关断电子开关 SW时，开关节点SN(在初级绕组T1与电子开关SW之间，例如，晶体管SW的漏极端子)上升，如同在正常的反激式变换器(无箝位)中一样。无论如何，当开关节点SN处的电压绕过箝位电容器CS处的电压时，二极管/开关DS接通并且初级电流Ipri还流向电容器CS，直到初级电流Ipri降为零。当使用开关DS时，可通过接通电子开关DS将存储在电容器CS上的能量回馈给系统。备选地，电容器CS可以经由电阻器 RS放电。
[0018]因此，通常箝位电路204在互补模式下操作，即，当电子开关SW 闭合时二极管/开关DS断开，并且当电子开关SW断开时二极管/开关 DS闭合(通常在短暂的死区时间之后)。
[0019]如前所述，控制电路210被配置为通过接通持续时间T
on
和关断持续时间T
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于反激式变换器的控制电路，其特征在于，所述反激式变换器包括：正输入端子和负输入端子，被配置为接收输入电压；第一输出端子和第二输出端子，被配置为提供输出电压或输出电流；变压器，具有初级绕组和次级绕组，其中所述初级绕组的第一端子被连接到所述正输入端子，并且所述初级绕组的第二端子表示开关节点；第一电子开关，被连接在所述开关节点与所述负输入端子之间；以及第二电子开关，与所述次级绕组串联连接在两个所述输出端子之间，其中所述控制电路被配置为生成用于所述第一电子开关的驱动信号，其中所述控制电路被配置为：通过将所述驱动信号设置为用于闭合所述第一电子开关的、接通持续时间的第一逻辑电平以及用于断开所述第一电子开关的、关断持续时间的第二逻辑电平，来生成开关周期，以及其中所述控制电路包括：第一端子，被配置为被连接到电流测量电路，并且所述第一端子被配置为生成电流测量信号，所述电流测量信号指示在所述接通持续时间期间流过所述初级绕组的电流；以及第二端子，被配置为连接到谷监测电路，并且所述第二端子被配置为提供谷信号，所述谷信号指示在所述开关节点处的电压中的谷；比较电路，被配置为通过将所述电流测量信号与电流测量阈值信号进行比较来生成关断信号；谷检测电路，被配置为：当所述谷信号指示在所述开关节点处的所述电压中的谷时，在触发信号中生成触发；以及消隐电路，被配置为：通过将所述触发信号与由定时器电路提供的定时器信号组合来生成接通信号，所述定时器信号指示是否消隐时间间隔已经流逝，其中所述消隐电路被配置为：响应于所述接通信号或所述关断信号来启动所述定时器电路；在每个开关周期期间监测所述触发信号中的触发的第一数目，其中所述第一数目指示直到所述电子开关被闭合为止在所述开关节点处的所述电压中谷的数目；以及在每个开关周期期间监测所述触发信号中的触发的第二数目，直到所述定时器信号指示所述消隐时间间隔已经流逝，其中所述第二数目指示在所述消隐时间间隔期间在所述开关节点处的所述电压中谷的数目。2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，进一步包括：电路，被配置为：响应于所述接通信号，将所述驱动信号设置为用于闭合所述第一电子开关的所述第一逻辑电平，以及响应于所述关断信号，将所述驱动信号设置为用于断开所述第一电子开关的所述第二逻辑电平。3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述消隐电路进一步被配置为：确定所述定时器信号是否指示所述消隐时间间隔已经流逝，以及所述第一数目是否达到或超过最大值；响应于所述第一数目超过所述最大值，将所述第一数目存储为新的最大值；
响应于所述定时器信号指示所述消隐时间间隔还未流逝或者响应于所述第二数目小于所述最大值，禁用所述接通信号；以及响应于所述定时器信号指示所述消隐时间间隔已经流逝并且所述第二数目达到或超过所述最大值，响应于所述触发信号设置所述接通信号。4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述消隐电路进一步被配置为：通过将所述第二数目与所述第一数目或所述最大值进行比较，选择性地复位所述最大值。5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述消隐电路包括第一比较器电路，所述第一比较器电路被配置为通过将所述第二数目与所述第一数目进行比较来设置消隐信号，所述消隐电路进一步被配置为：响应于所述第二数目小于所述第一数目减去第一阈值，确定第一条件，所述第一条件指示所述开关周期的快速变化；响应于所述第二数目等于或大于所述第一数目减去所述第一阈值，但小于所述第一数目减去第二阈值，确定第二条件，所述第二条件指示所述开关周期的缓慢变化；以及响应于所述第二数目等于或大于所述第一数目减去所述第二阈值，确定第三条件，所述第三条件指示所述开关周期没有实质性变化。6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述消隐电路包括复位电路，所述复位电路被配置为：响应于所述第一比较器电路指示第一数目的连续开关周期的所述第一条件，复位所述最大值；以及响应于所述第一比较器电路指示第二数目的连续开关周期的所述第二条件，复位所述最大值，所述第二数目的连续开关周期大于所述第一数目的连续开关周期。7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，包括：端子，被配置为连接到反馈电路并且被配置为提供反馈信号，所述反馈信号指示所述输出电压或输出电流；以及调节器电路，包括积分组件，所述积分组件被配置为根据所述反馈信号生成所述电流测量阈值信号。8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述复位电路被配置为：周期性地存储所述反馈信号的值，并且当所述反馈信号增加超过给定量时，复位所述最大值。9.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述复位电路被配置为：确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：