CN101425751A - 一种谐振转换器系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谐振转换器系统及其控制方法，包含一谐振转换器，接收一输入电压，用于产生一输出电压，且包括一具有一第一整流开关之整流装置，以及一同步整流控制电路，耦合于该谐振转换器，且包括一信号产生装置，产生一加权关断信号，用于在通过该第一整流开关之一第一电流的一过零点时，关断该第一整流开关，其中该加权关断信号是由该第一电流之一检测值、用于反映该第一电流之峰值的一反映信号与一预定电压值三者各自加权而产生。应用本发明，通过在不同的负载电流下采用不用的比较门槛值，以确保比较得到的同步整流开关之关断信号的下降边，经过驱动电路传送后都可在电流过零点处到达并关断该整流开关，故其有相对较低之损耗。

Description

一种谐振转换器系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及谐振转换器系统(resonant converter system)领域，尤其涉及一种具有一同步整流控制电路(synchronous rectifier control circuit)的谐振转换器系统及其控制方法。

背景技术

随着电源功率密度和电路效率的要求不断提高，谐振转换器由于其较高的变换效率而受到越来越多的重视，而同步整流技术也由于其较低的导通损耗得到了普遍应用。

但在谐振转换器中应用同步整流的技术尚存在一定的问题，下面以图1至图5为例说明这个问题。如图1所示的是已知技术中，串联谐振LLC转换器10的电路示意图，其接收一输入电压Vin与产生一输出电压Vout，且更包括一输入电容C1、一具四个切换开关(Q1-Q4)之全桥切换电路、一由一谐振电感Lr，一谐振电容Cr与一激磁电感Lm三个元件串联构成之谐振槽(resonant tank)、一具一一次侧线圈与一具一中央抽头之二次侧线圈的变压器T、一具两个整流开关(Q5-Q6)之半桥式整流器以及一输出电容C2。而图2是其主要工作波形。其中VQ1，VQ4及VQ2，VQ3分别是四个切换开关Q1，Q4与Q2，Q3的栅极驱动信号，iLm是激磁电流波形，iLr是谐振电流波形，iQ5，iQ6是变压器二次侧之整流开关Q5与Q6的电流波形，其在Q5与Q6导通时近似于正弦波形，而VQ5及VQ6是理想的整流开关Q5与Q6的栅极驱动信号，该两栅极驱动信号VQ5及VQ6之下降边保证在电流负向过零时关断整流开关Q5与Q6。从图中可以看到，VQ5及VQ6与变压器一次侧之驱动信号VQ1，VQ4及VQ2，VQ3没有简单的对应关系，因此不能用一次侧之驱动信号简单合成，这也就造成了谐振转换器同步整流的复杂性。

谐振转换器的同步整流控制方法很多，其中之一为采用电流检测控制方法。图3是显示一已知之具有同步整流控制器的直流/直流全桥LLC谐振转换器系统之电路示意图。除直流/直流全桥LLC谐振转换器10外，其更包括变压器T之二次侧的一第一与一第二同步整流控制器11与12以及变压器T之一次侧的一主控制器13。其中该第一与该第二同步整流控制器11与12的控制原理以及结构均相同。兹以该第二同步整流控制器12为例说明如下：这种控制方法首先通过一分流器120与一电流感测器121，以检测变压器二次侧之整流开关Q6的导通电流信号VC6，该导通电流信号VC6经过比较器122与一参考电压Vref(Vref＝0)比较后，得到电流过零点信号VCm6。该过零点信号VCm6再经过处理器123进行防抖动和整形等一系列处理之后送给驱动器124，该驱动器124发出驱动信号VQ6以驱动开关Q6。而该第一同步整流控制器11与该第二同步整流控制器12具有相同之元件，即一电流感测器、一比较器、一处理器与一驱动器，其中整流开关Q5的导通电流信号为VC5，而该导通电流信号VC5经过其比较器所得到之电流过零点信号为VCm5(以上均未显示)。该第一同步整流控制器11之驱动器并发出一驱动信号VQ5以驱动该整流开关Q5。其中该主控制器13产生一第一驱动信号(其更包括栅极驱动信号VQ1与VQ4)与一第二驱动信号(其更包括栅极驱动信号VQ2与VQ3)，分别用于驱动该第一与该第四切换开关Q1与Q4以及该第二与该第三切换开关Q2与Q3。图3中所显示的检测电流的方法为直接通过分流器检测整流开关的电流，而实际所使用的电流采样方法很多，例如：通过串接电阻在开关支路检测开关电流、直接感测开关两端的电压值Vds及检测电路中能反映开关电流的信号例如将变压器之一次侧电流去掉激磁电流的部份等。

这种过零比较控制方法原理简单，容易实现。但由于在第二同步整流控制器12的比较器122之后，脉冲信号还经过了处理器123和驱动器124，这造成了到达整流开关Q6的驱动信号VQ6滞后于比较器122所产生的过零信号。如果驱动信号的下降边之滞后时间过长，就会造成电流回灌，并在相应的整流开关上产生较大的电压尖峰。解决方法之一是提高比较器122的比较门槛值Vref(其为一参考电压)，使比较器122得到VCm6的关断信号略提前于电流过零点。同样，第一同步整流控制器11在对整流开关Q5的控制驱动方面也会产生相同的问题，当然也可以用同样的方法解决。图4显示了这种方法的电路波形图，非零比较门槛值Vref(其为一参考电压)与同步整流开关导通电流信号VC5与VC6比较得到关断信号VCm5和VCm6，略提前于电流信号VC5与VC6的过零点，这样可以保证此关断信号经过逻辑电路到达整流开关Q5与Q6并使整流开关Q5和Q6关断时，电流处于过零点位置，如图4中VQ5与VQ6之波形所示。

但这种方法同样存在着相应的问题。在不同负载电流时，由于整流电流波形的变化，在相同比较门槛值下得到的比较点和电流过零点之间的延展时间会不一致。如图5所示，负载电流大小不同时，采样得到的电流信号VC5与VC6大小会不同，这就会造成大电流信号VC5a和VC6a与Vref比较所产生的驱动信号VQ5a与VQ6a的下降边要滞后于小电流信号VC5b和VC6b与Vref所产生驱动信号VQ5b与VQ6b的下降边。因此，如果采用适合于大负载情况下的比较门槛值，势必造成在小负载电流比较时的驱动信号VQ5b与VQ6b的下降边在经过驱动电路到达整流开关Q5与Q6时提前于过零点，将会有部分电流通过整流开关Q5与Q6之寄生二极管导通，使效率降低；同样如果采用小电流负载情况下的比较门槛值，则会造成在大电流比较时的驱动信号VQ5a与VQ6a的下降边在经过驱动电路到达整流开关Q5与Q6时滞后于过零点，造成电流回灌和整流开关Q5与Q6之电压尖峰。

因此，当前需要一种谐振转换器系统的技术方案，以确保比较得到的同步整流开关之驱动信号的下降边，在经过驱动电路传送后都可以在电流过零点处到达并关断该整流开关。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种谐振转换器系统及其控制方法，通过在不同的负载电流下采用不用的比较门槛值，以确保比较得到的同步整流开关之关断信号的下降边，经过驱动电路传送后都可以在电流过零点处到达并关断该整流开关，故其具有一相对较低之损耗。

为了解决上述问题，本发明提供了一种谐振转换器系统，包含：

一谐振转换器，接收一输入电压，用于产生一输出电压，且包括一具有一第一整流开关之整流装置；以及

一同步整流控制电路，耦合于所述谐振转换器，且包括一信号产生装置，产生一加权关断信号，

其中所述加权关断信号是由通过所述第一整流开关的一第一电流之一检测值、用于反映该第一电流之一峰值的一反映信号与一参考电压三者各自加权后相互比较而产生。

进一步地，上述系统还可包括，所述加权关断信号用于在所述第一电流的一过零点时，关断所述第一整流开关；及

所述信号产生装置包括：

一第一权重产生器，具有一第一与一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收所述反映信号，该第二输入端接收所述参考电压，该输出端产生一加权比较电压，且该加权比较电压为该反映信号与该参考电压两者各自加权之一和；

一第二权重产生器，具有一输入端与一输出端，其中该输入端接收所述检测值，且该输出端产生该检测值之一加权值；以及

一比较装置，具有一第一与一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收所述加权比较电压，该第二输入端接收所述加权值，且该输出端产生所述加权关断信号。

进一步地，上述系统还可包括，一具有一一次侧之变压器，其中检测值为检测该第一电流折射至该一次侧的一电流；及

一主控制器，其中所述变压器更包括一二次侧，所述谐振转换器为一直流/直流全桥LLC谐振转换器，该LLC谐振转换器包括该变压器、一LLC谐振槽以及一全桥切换电路，其中该全桥切换电路耦合于该LLC谐振槽，该LLC谐振槽耦合于所述一次侧，该主控制器产生一第一与一第二驱动信号，通过该第一与该第二驱动信号改变该切换电路之一切换频率，以调节该切换电路之一交流输出电压，且所述整流装置为一全波式整流器，耦合于该二次侧。

进一步地，上述系统还可包括，其中所述全波式整流器更包括一第二整流开关，所述LLC谐振槽包括一谐振电感、一谐振电容与一激磁电感，该谐振电感耦合于所述切换电路，该谐振电容耦合于该谐振电感，该激磁电感耦合于该谐振电容，所述一次侧耦合于该激磁电感，且该同步整流控制电路更包括：

一分流器，耦合于所述变压器，用于检测所述第一电流折射至该变压器之所述一次侧之一电流信号；

一电流检测值产生器，耦合于所述分流器，且接收所述电流信号，用于产生该第一电流之该检测值；

一电流峰值产生器，耦合于所述分流器，且接收所述电流信号，用于产生所述反映信号；

一参考电压产生器，用于产生所述参考电压；

一最小脉波产生装置，接收所述第一与所述第二驱动信号，用于产生一第一与一第二最小脉波信号；

一触发装置，接收所述加权关断信号及所述第一与所述第二最小脉波信号，用于产生一第一与一第二输出信号；

一逻辑互锁电路，接收所述第一与所述第二输出信号，用于产生一第一与一第二同步整流信号；

一第一驱动器，接收所述第二同步整流信号，并据以驱动所述第一整流开关；以及

一第二驱动器，接收所述第一同步整流信号，并据以驱动所述第二整流开关，且在通过该第二整流开关之一第二电流的一过零点时，关断该第二整流开关。

进一步地，上述系统还可包括，其中所述最小脉波产生装置包含：

一第一最小脉波产生器，接收所述第一驱动信号，用于产生所述第一最小脉波信号；以及

一第二最小脉波产生器，接收所述第二驱动信号，用于产生所述第二最小脉波信号，且所述触发装置包含：

一第一触发电路，接收所述第一最小脉波信号与所述加权关断信号，用于产生所述第一输出信号；以及

一第二触发电路，接收所述第二最小脉波信号与所述加权关断信号，用于产生所述第二输出信号。

进一步地，上述系统还可包括，其中所述全桥切换电路包括一第一至一第四切换开关，所述第一与所述第二驱动信号分别用于驱动该第一与第四切换开关及该第二与该第三切换开关。

进一步地，上述系统还可包括，其中所述第一权重产生器为一电位器，所述第二权重产生器是将所述检测值直接送至所述比较器之所述第二输入端的一条导线，且所述加权值等于该检测值。

进一步地，上述系统还可包括，其中所述信号产生装置包括：

一第一权重产生器，具有一第一与一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收所述参考电压，该第二输入端接收所述检测值，该输出端产生一加权比较电压，且该加权比较电压为该参考电压与该检测值两者各自加权之和；

一第二权重产生器，具有一输入端与一输出端，其中该输入端接收所述反映信号，且该输出端产生该反映信号之一加权值；以及

一比较装置，具有一第一与一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收所述加权比较电压，该第二输入端接收所述加权值，且该输出端产生所述加权关断信号。

进一步地，上述系统还可包括，其中所述信号产生装置包括：

一第一权重产生器，具有一第一与一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收所述反映信号，该第二输入端接收所述检测值，该输出端产生一加权比较电压，且该加权比较电压为该反映信号与该检测值两者各自加权之和；

一第二权重产生器，具有一输入端与一输出端，其中该输入端接收所述参考电压，且该输出端产生该参考电压之一加权值；以及

一比较装置，具有一第一与一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收所述加权比较电压，该第二输入端接收所述加权值，且该输出端产生所述加权关断信号。

进一步地，上述系统还可包括，所述检测值是通过测量所述第一整流开关两端之一电压得到的；

所述系统更包括一主控制器，其中所述加权值为所述第一整流开关之一关断比较门槛值，所述谐振转换器为一直流/直流全桥LLC谐振转换器，该LLC谐振转换器包括一具有一一次侧与一二次侧之变压器、一LLC谐振槽以及一具有一第一至一第四切换开关之全桥切换电路，其中该全桥切换电路耦合于该LLC谐振槽，该LLC谐振槽耦合于该一次侧，该主控制器产生一第一与一第二驱动信号，分别用于驱动该第一与第四切换开关及该第二与该第三切换开关，通过改变该第一至该第四切换开关之一切换频率，以调节该切换电路之一交流输出电压，且所述整流装置为一全波式整流器，耦合于该二次侧，其中该全波式整流器更包括一第二整流开关，该LLC谐振槽包括一谐振电感、一谐振电容与一激磁电感，该谐振电感耦合于该切换电路，该谐振电容耦合于该谐振电感，该激磁电感耦合于该谐振电容，该一次侧耦合于该激磁电感，且所述同步整流控制电路更包括：

一分流器，耦合于所述变压器，用于检测所述第一电流折射至该变压器之一电流信号；

一电压感测器，耦合于所述第一整流开关，用于产生该第一整流开关两端之该电压；

一电流峰值产生器，耦合于所述分流器，用于产生所述反映信号；

一同步整流信号产生电路，接收所述加权关断信号，用于产生一同步整流信号；以及

一第一驱动器，接收所述同步整流信号，并据以驱动该第一整流开关。

本发明还提供了一种谐振转换器系统的控制方法，其中所述谐振转换器系统包括一具有一第一整流开关之整流装置以及一具有一信号产生装置之同步整流控制电路，耦合于该整流装置，包含下列之步骤：

第一步、通过所述信号产生装置，产生一加权关断信号，

其中所述加权关断信号是由通过所述第一整流开关的一第一电流之一检测值、用于反映该第一电流之一峰值的一反映信号与一参考电压三者各自加权后相互比较而产生。

进一步地，上述方法还可包括，其中在所述第一电流的一过零点时，通过所述加权关断信号关断所述第一整流开关。

进一步地，上述方法还可包括，其中所述谐振转换器系统更包括一具有一一次侧之变压器，所述同步整流控制电路更包括一分流器、一电流检测值产生器、一电流峰值产生器，及一参考电压产生器，且所述第一步更包括下列之步骤：

第二步、通过所述分流器产生所述第一电流折射至所述变压器的所述一次侧之一电流信号；

第三步、使所述电流检测值产生器接收所述电流信号，并产生所述检测值；

第四步、使所述电流峰值产生器接收所述电流信号，并产生所述反映信号；

第五步、使所述参考电压产生器产生所述参考电压；以及

第六步、比较所述检测值之一加权值及所述反映信号与所述参考电压两者各自加权之一和，以产生该加权关断信号。

进一步地，上述方法还可包括，其中所述谐振转换器系统更包括一主控制器与一切换电路，该主控制器产生一第一与一第二驱动信号以驱动该切换电路，所述同步整流控制电路更包括一触发装置、一逻辑互锁电路、一第一驱动器，且所述第一步进一步包括下列之步骤：

第七步、通过所述第一与所述第二驱动信号改变所述切换电路之一切换频率，以调节该切换电路之一交流输出电压；

第八步、使所述触发装置接收所述第一驱动信号与所述加权关断信号，用于产生一第一输出信号；

第九步、使所述逻辑互锁电路接收所述第一输出信号，用于产生一同步整流信号；以及

第十步、使所述第一驱动器接收所述同步整流信号，并据以驱动所述第一整流开关。

进一步地，上述方法还可包括，其中所述谐振转换器系统更包括一变压器，所述同步整流控制电路更包括一分流器、一电流检测值产生器、一电流峰值产生器，及一参考电压产生器，且所述第一步更包括下列之步骤：

第二步、通过所述分流器产生所述第一电流折射至所述变压器之一电流信号；

第三步、使所述电流检测值产生器接收所述电流信号，并产生所述检测值；

第四步、使所述电流峰值产生器接收所述电流信号，并产生所述反映信号；

第五步、使所述参考电压产生器产生所述参考电压；以及

第六步、比较所述反映信号之一加权值及所述检测值与所述参考电压两者各自加权之一和，以产生所述加权关断信号。

进一步地，上述方法还可包括，其中所述谐振转换器系统更包括一变压器，所述同步整流控制电路更包括一分流器、一电流峰值产生器与一电压感测器耦合于所述第一整流开关，且所述第一步更包括下列之步骤：

第二步、通过所述分流器产生所述第一电流折射至所述变压器之一电流信号；

第三步、使所述电流峰值产生器接收所述电流信号，并产生所述反映信号；

第四步、使所述电压感测器产生所述检测值；以及

第五步、通过所述信号产生装置以比较所述参考电压及一加权比较电压，其中该加权比较电压为所述反映信号与所述检测值两者各自加权之一和，以产生所述加权关断信号。

进一步地，上述方法还可包括，其中所述参考电压为一第一门槛值，所述信号产生装置包括一比较器具一第一输入端、一第二输入端、一第三输入端与一输出端，该第一输入端用于接收该第一门槛值，该第二输入端用于接收一第二门槛值，该第三输入端用于接收所述加权比较电压，该输出端用于产生所述加权关断信号，该第一门槛值为所述第一整流开关之一关断比较门槛值，且该第二门槛值为该第一整流开关之一导通比较门槛值。

与现有技术相比，应用本发明，通过在不同的负载电流下采用不用的比较门槛值，以确保比较得到的同步整流开关之关断信号的下降边，经过驱动电路传送后都可以在电流过零点处到达并关断该整流开关，故其具有一相对较低之损耗。

附图说明

图1为显示一已知之直流/直流全桥LLC谐振转换器的电路示意图；

图2为显示一如图1所示之谐振转换器的主要工作波形图；

图3为显示一已知之具有同步整流控制器的直流/直流全桥LLC谐振转换器系统之电路示意图；

图4为显示一如图3所示之谐振转换器系统的整流开关电流过零点之检测波形图；

图5为显示一如图3所示之谐振转换器系统在不同负载条件下用固定门槛值比较时的整流开关电流过零点之延时问题的检测波形图；

图6a-图6c分别为显示一依据本发明构想之第一至第三较佳具体实施方式中的信号产生装置之电路示意图；

图7为显示一依据本发明构想之第一较佳具体实施方式的具有同步整流控制电路之直流/直流全桥LLC谐振转换器系统的电路示意图；

图8为显示一依据本发明构想之第一较佳具体实施方式中之同步整流控制电路的主要工作波形图；

图9为显示一如图7所示之谐振转换器系统在不同负载条件下用不同门槛值比较得到整流开关电流过零点之检测波形图；

图10为显示一如图7所示之谐振转换器系统在工作频率高于谐振频率时其同步整流控制电路之主要工作波形图；

图11为显示一依据本发明构想之第三较佳具体实施方式的具有同步整流控制电路之直流/直流全桥LLC谐振转换器系统的电路示意图；以及

图12为显示一如图11所示之谐振转换器系统的同步整流控制电路之主要工作波形图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

下面以谐振转换器中的直流/直流全桥LLC谐振转换器为例说明本发明所提出的谐振转换器系统与其控制方法。

本发明的基本原理如图6a-图6c所示，该基本原理为一反映该同步整流开关的导通电流之峰值的信号Vp，一参考电压Vref，以及一同步整流开关之导通电流的检测值Vcs各自加权后，相互比较得到该同步整流开关之一加权关断信号Vcm。其中图6a是显示一依据本发明构想之第一较佳具体实施方式中的信号产生装置之电路示意图。该信号产生装置210包括一第一权重产生器2101、一比较装置例如比较器2102与一第二权重产生器2103。该检测值Vcs经该第二权重产生器2103加权得到一信号Vcs’，即Vcs’＝k1*Vcs，其中k1为权重值，并且k1为任意一实数。因此检测值Vcs经该第二权重产生器2103加权后其幅值或者极性都可能发生改变，当然也可以不发生变化，当k1＝1时，此时的第二权重产生器2103也可以是一条导线将Vcs直接送至2102输入端。该参考电压值Vref和信号Vp各自经该第一权重产生器2101加权后得到加权比较电压值Vw，即Vw＝k2*Vref+k3*Vp，其中k2，k3为权重值，并且k2，k3为任意一实数。通过比较装置例如比较器2102比较Vcs’和Vw后，而产生该加权关断信号Vcm。图6b是显示一依据本发明构想之第二较佳具体实施方式中的信号产生装置之电路示意图。该信号产生装置210包括一第一权重产生器2101、一比较器2102与一第二权重产生器2103。该检测值Vcs与该参考电压Vref各自经该第一权重产生器2101加权之和所得到的加权比较电压值Vw与该信号Vp经过第二权重产生器2103加权后的值Vp’比较，而产生该加权关断信号Vcm。图6c是显示一依据本发明构想之第三较佳具体实施方式中的信号产生装置之电路示意图。该信号产生装置210包括一第一权重产生器2101、一比较器2102与一第二权重产生器2103。该信号Vp与该检测值Vcs各自经该第一权重产生器2101加权之和所得到的加权比较电压值Vw与该参考电压Vref经过第二权重产生器2103加权后的值Vref’比较，而产生该加权关断信号Vcm。运用上述这些较佳具体实施方式所公开之方法，可以有效解决前述已知技术中，在不同负载情况下的过零点检测之关断信号，其彼此间不一致的问题。

图7表示的是依据本发明构想之第一较佳具体实施方式的具有同步整流控制电路之直流/直流全桥LLC谐振转换系统2的电路示意图，其包括该具有由Lr，Cr，Lm三个元件串联构成之谐振槽的直流/直流全桥LLC谐振转换器10、该主控制器13用于产生该第一驱动信号(其更包括栅极驱动信号VQ1与VQ4)和该第二驱动信号(其更包括栅极驱动信号VQ2与VQ3)，以及一同步整流控制电路21。该同步整流控制电路21更包括该信号产生装置210(其包括该第一权重产生器2101、该比较器2102与该第二权重产生器2103)在此第一较佳具体实施方式中，该第一权重产生器2101为一电位器，用于产生该加权比较电压值Vw，而此时未标示的该第二权重产生器2103即是如前所述之将Vcs直接送至2102输入端的一条导线，且该产生装置210用于产生该加权关断信号Vcm)、一电流峰值产生器211(其包括两个二极体、一储能电容与一电阻，用于产生反映该同步整流开关Q6之导通电流的峰值之一信号Vp)、一参考电压产生器212(其包括一直流电源与一电阻，用于提供一参考电压Vref)、一电流检测值产生器213(其包括两个二极体与一电阻，用于产生该同步整流开关Q6之导通电流的检测值Vcs)、一分流器214、一最小脉波产生装置215，其包括一第一最小脉波产生器2151，接收该第一驱动信号用于产生一第一最小脉波信号SR1’与一第二最小脉波产生器2152，接收该第二驱动信号用于产生一第二最小脉波信号SR2’、一触发装置216(具一包括两个与非门之第一触发电路2161与一包括两个与非门之第二触发电路2162)，用于产生一第一与一第二输出信号SR1”与SR2”、一逻辑互锁电路217(其包括两个与非门与两个与门)用于产生一第一与一第二同步整流信号SR1与SR2、一第一驱动器218接收该第二同步整流信号SR2以驱动该第一整流开关Q5与一第二驱动器219接收该第一同步整流信号SR1以驱动该第二整流开关Q6。

此一直流/直流全桥LLC谐振转换系统2的变压器T之一次侧的开关Q1～Q4之栅极驱动信号VQ1～VQ4的责任比(duty ratio)固定为50％，主控制器13采用变频控制该变压器T之一次侧该第一至该第四切换开关Q1～Q4的方法以调节其切换电路之一交流输出电压，该变压器T之二次侧该第一与该第二整流开关Q5～Q6的同步整流信号SR1和SR2则是通过检测二次侧电流过零点而得到。在本具体实施方式中，变压器T并联电感Lm作为LLC激磁电感，而变压器T制作为理想变压器对二次侧传递能量，在变压器T的回路中串联分流器214用于检测变压器T之二次侧整流开关Q5～Q6的电流折射到变压器T之一次侧的电流信号。分流器214的二次侧绕阻采用中心抽头结构，通过电流检测值产生器213检测电流信号Vcs与通过电流峰值产生器211检测反映电流峰值的信号Vp。在图8中的Vcs和Vp显示了检测得到的电流信号波形和电流峰值反映信号波形。参考电压产生器212之直流电压源提供了一个参考电压Vref，此参考电压Vref和该信号Vp通过电位器2101进行分压加权，得到该加权比较电压Vw。该加权比较电压Vw和检测值Vcs之该加权值Vcs’(在此处之Vcs’＝Vcs)，通过比较器2102比较得到加权关断信号Vcm(其为一脉波信号)。因为该加权比较电压Vw不为零，得到的加权关断信号Vcm的关断信号下降边略提前于检测值Vcs的过零点一定时间，其亦显示了前述之第一驱动信号(VQ1，VQ4)、第二驱动信号(VQ2，VQ3)、SR1’、SR2’、SR1”、SR2”、SR1与SR2之相关波形。因为该加权比较电压Vw由信号Vp和一参考电压Vref各自加权的一和而得到，所以该加权比较电压Vw会随着负载电流的增加而提高，因此可以在不同的负载电流条件下自适应调节该加权比较电压Vw，如图9中该较上侧之该检测值Vcs是在轻载时的电流采样信号，该较上侧之Vw是该加权比较电压，该较下侧之该检测值Vcs是重载的电流采样信号，而该较下侧之Vw是其相应的加权比较电压，其最下侧亦显示了重载与轻载之SR1与SR2之波形的下降边彼此重迭。由于该加权比较电压Vw在不同负载下的相应调节，在不同负载下比较得到的加权关断信号Vcm的下降边与电流过零点可以具有相同的时间间隔。通过调节形成该加权比较电压Vw之权重，可以对此间隔时间进行调节。

在得到加权关断信号Vcm后，此信号要送给触发装置216，其包括一第一与一第二触发电路2161和2162。该第一与该第二触发电路2161和2162是对低电压值有效的RS触发电路，每一个触发电路由两个与非门(NANDGate)组成，每一个触发电路有两个输入。2161的输入一为加权关断信号Vcm，另一个为SR1’信号，2162的输入一为加权关断信号Vcm，另一个为SR2’信号。SR1’和SR2’是由变压器T之一次侧主控制器13所产生之该第一与该第二驱动信号输入至最小脉波产生装置215后所生成的该第一与该第二最小脉波信号。如图8所示，该第一与该第二最小脉波信号SR1’和SR2’的逻辑是在一次侧之第一驱动信号(VQ1，VQ4)及/或第二驱动信号(VQ2，VQ3)之脉波的上升边下降，经过一个固定时间的低电位后再变为高电位。在接收到该第一与该第二最小脉波信号SR1’和SR2’的低电位信号时，该第一与该第二输出信号SR1”和SR2”被强制为高电位。当该第一与该第二最小脉波信号SR1’和SR2’的低电位信号结束时，如果该加权关断信号Vcm为高电位，则触发装置216所输出的该第一与该第二输出信号SR1”和SR2”维持高电位直到该加权关断信号Vcm变为低电位；如果该加权关断信号Vcm已经是低电位，则触发装置216所输出的该第一与该二输出信号SR1”和SR2”，在该第一与该第二最小脉波信号SR1’和SR2’的低电位信号结束时即变为低电位。而当该加权关断信号Vcm一旦变为低电位，则该触发装置216所输出的该第一与该第二输出信号SR1”和SR2”就会保持低电位不变，不会跟随该加权关断信号Vcm的抖动而变化，直到下一次该第一与该第二最小脉波信号SR1’和SR2’的低电位信号来到，才使得触发装置216的该第一与该第二输出信号SR1”和SR2”变为高电位。因此，由于触发装置216和该第一与该第二最小脉波信号SR1’和SR2’的参与，可以保证该第一与该第二输出信号SR1”和SR2”在变压器T之一次侧的该第一驱动信号(VQ1，VQ4)及/或该第二驱动信号(VQ2，VQ3)的上升边导通，并在电流过零点处关断；同时如果在极轻载或空载下电流采样信号Vcs比较不到该加权比较电压Vw时，该第一与该第二同步整流信号SR1和SR2可以最小脉波宽度导通。触发装置216可以消除由于电流采样信号抖动产生的抖动脉波信号，防止错误的动作。

SR1”和SR2”还要经过逻辑互锁电路217，它可以防止触发装置216的该第一与该第二输出信号SR1”和SR2”存在误差信号而造成整流开关Q5与Q6直接导通，同时还可以保证变压器T之一次侧开关Q1～Q4的该第一与该第二驱动信号(VQ1，VQ4/VQ2，VQ3)的工作频率高于Lr与Cr谐振频率时的同步整流正常工作。图10是工作频率高于Lr与Cr谐振频率时的系统工作波形。Vcs是该检测值，Vw是对应得到的该加权比较电压。与正常工作过程不同在于，由于高的工作频率，该检测值Vcs滞后于变压器T之一次侧开关Q1～Q4的该第一与该第二驱动信号(VQ1，VQ4/VQ2，VQ3)。因此，如果触发装置216之该第一与该第二输出信号SR1”和SR2”在变压器T之一次侧开关Q1～Q4的该第一与该第二驱动信号(VQ1，VQ4/VQ2，VQ3)的上升边时导通，在电流下降到零时关断，该第一与该第二输出信号SR1”和SR2”就会存在交迭区。如果不进行处理直接驱动变压器T之二次侧整流开关Q5～Q6就会造成变压器T之二次侧开关Q5～Q6的直接导通，导致损坏电路。而经过逻辑互锁电路217之后，如果该第一输出信号SR1”还处于高电位，因为该第二同步整流信号SR2是该第一输出信号SR2”和该第一同步整流信号SR1取反相后“与”运算(AND operation)的结果，该第二同步整流信号SR2的输出就会强制为低电位，直到该第一同步整流信号SR1变为低电位。因此该第一与该第二同步整流信号SR1和SR2就不会存在重叠区，保证了同步整流的正常时序。经过互锁电路217之后的该第一与该第二同步整流信号SR1和SR2再经过第二与第一驱动电路219与218，就可以直接驱动同步整流开关Q5与Q6。

以上的具体实施方式显示的是通过采样可以反映同步整流开关电流的变压器去除掉激磁电流的原边电流来驱动同步整流开关的方案。而正如前文所提及的，采样驱动同步整流开关两端的电压也能够反映流过同步整流开关的电流。并且该种采样方案被很多生产同步整流控制芯片的厂商所大量采用。如图11所显示的一依据本发明构想之第三较佳具体实施方式的具有同步整流控制电路之直流/直流全桥LLC谐振转换器系统3的电路示意图，其包括直流/直流全桥LLC谐振转换器10、主控制器13，以及一同步整流控制电路31。该同步整流控制电路31包括该信号产生装置310、该电流峰值产生器211(用于产生反映该同步整流开关之导通电流的峰值反映信号Vp)、一电压感测器311(其并联电连接于该第二整流开关Q6之两端点D与S，用于产生该感测电压值Vds)、该分流器214、一同步整流信号产生电路312(接收该加权关断信号Vcm，用于产生该第一与该第二同步整流信号SR1和SR2)、该第一驱动器218以及该第二驱动器219。其中该信号产生装置310包括一第一权重产生器3101(例如一电位器，用于产生该加权比较电压Vw)，与一比较装置3102(例如在该具体实施方式中的位于一控制芯片内部的比较器，其具三个输入端，用于接收二个门槛值VTH1～VTH2和该加权比较电压Vw与一个输出端用于产生该加权关断信号Vcm)。

在如图11所示的应用中，运用分流器214和电流峰值检测电路211以检测得到反映电流峰值的信号Vp，其相关检测波形如图12所示。311是检测DS间之电压的电压感测器，用于得到电压信号Vds，在通过电位器3101与信号Vp进行加权相加得到新的加权比较电压Vw后，此信号再送到比较器3102输入端。因为采样得到的电压信号Vds在整流开关导通的时候是一个负值，所以加权比较电压Vw实际为Vds与Vp的绝对值相减。

图12中之Vw是加权比较电压，VTH1是关断比较门槛值，VTH2是导通比较门槛值。其中，当该加权比较电压Vw等于该第二门槛值VTH2时，使该第一同步整流信号SR1与该第二同步整流信号SR2两者其中之一从一低电位切换至一高电位；以及当该加权比较电压Vw等于该第一门槛值VTH1时，使该第一同步整流信号SR1与该第二同步整流信号SR2两者其中之一从一高电位切换至一低电位。在图11中，为达成同步整流开关之驱动信号的下降边，都可以在电流过零点处到达并关断该第一与该第二整流开关Q5与Q6，所牵涉的是该加权比较电压Vw与该关断比较门槛值VTH1，而该加权比较电压Vw是由反映电流峰值的信号Vp与该感测电压值Vds之权数差所产生的；至于VTH2则是导通比较门槛值，其仅与该第一及该第二整流开关之导通有关；图11所示之信号产生装置的运作原理与图6c中所示者相同，故图11所示者为一依据本发明构想之第三较佳具体实施方式的具有同步整流控制电路之直流/直流全桥LLC谐振转换器系统。

由于信号Vp的参与，该加权比较电压Vw会随反映电流峰值的信号Vp变化，当在大的负载电流情况下，DS间之电压Vds的波形会相应抬高，负载电流小时则相反，这就保证了在不同负载条件下，各该第一与该第二同步整流信号的下降边均位于同一时刻。

本发明要保护的是将反映电流之一峰值的一反映信号引入电流比较过程以得到同步整流信号的正确之下降边的相关装置与方法。

由上述的说明可知，本发明在于提供一种具有一同步整流控制电路的谐振转换器系统，通过在不同的负载电流下采用不用的比较门槛值，以确保比较得到的同步整流开关之关断信号的下降边，经过驱动电路传送后都可以在电流过零点处到达并关断该整流开关，故其优点为具有一相对较低之损耗。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1、一种谐振转换器系统，其特征在于，包含：

一谐振转换器，接收一输入电压，用于产生一输出电压，且包括一具有一第一整流开关之整流装置；以及

一同步整流控制电路，耦合于所述谐振转换器，且包括一信号产生装置，产生一加权关断信号，

其中所述加权关断信号是由通过所述第一整流开关的一第一电流之一检测值、用于反映该第一电流之一峰值的一反映信号与一参考电压三者各自加权后相互比较而产生。

2、如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述加权关断信号用于在所述第一电流的一过零点时，关断所述第一整流开关；及

所述信号产生装置包括：

一第一权重产生器，具有一第一与一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收所述反映信号，该第二输入端接收所述参考电压，该输出端产生一加权比较电压，且该加权比较电压为该反映信号与该参考电压两者各自加权之一和；

一第二权重产生器，具有一输入端与一输出端，其中该输入端接收所述检测值，且该输出端产生该检测值之一加权值；以及

一比较装置，具有一第一与一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收所述加权比较电压，该第二输入端接收所述加权值，且该输出端产生所述加权关断信号。

3、如权利要求2所述的系统，其特征在于，更包括，

一具有一一次侧之变压器，其中检测值为检测该第一电流折射至该一次侧的一电流；及

一主控制器，其中所述变压器更包括一二次侧，所述谐振转换器为一直流/直流全桥LLC谐振转换器，该LLC谐振转换器包括该变压器、一LLC谐振槽以及一全桥切换电路，其中该全桥切换电路耦合于该LLC谐振槽，该LLC谐振槽耦合于所述一次侧，该主控制器产生一第一与一第二驱动信号，通过该第一与该第二驱动信号改变该切换电路之一切换频率，以调节该切换电路之一交流输出电压，且所述整流装置为一全波式整流器，耦合于该二次侧。

4、如权利要求3所述的系统，其特征在于，

其中所述全波式整流器更包括一第二整流开关，所述LLC谐振槽包括一谐振电感、一谐振电容与一激磁电感，该谐振电感耦合于所述切换电路，该谐振电容耦合于该谐振电感，该激磁电感耦合于该谐振电容，所述一次侧耦合于该激磁电感，且该同步整流控制电路更包括：

一分流器，耦合于所述变压器，用于检测所述第一电流折射至该变压器之所述一次侧之一电流信号；

一电流检测值产生器，耦合于所述分流器，且接收所述电流信号，用于产生该第一电流之该检测值；

一电流峰值产生器，耦合于所述分流器，且接收所述电流信号，用于产生所述反映信号；

一参考电压产生器，用于产生所述参考电压；

一最小脉波产生装置，接收所述第一与所述第二驱动信号，用于产生一第一与一第二最小脉波信号；

一触发装置，接收所述加权关断信号及所述第一与所述第二最小脉波信号，用于产生一第一与一第二输出信号；

一逻辑互锁电路，接收所述第一与所述第二输出信号，用于产生一第一与一第二同步整流信号；

一第一驱动器，接收所述第二同步整流信号，并据以驱动所述第一整流开关；以及

一第二驱动器，接收所述第一同步整流信号，并据以驱动所述第二整流开关，且在通过该第二整流开关之一第二电流的一过零点时，关断该第二整流开关。

5、如权利要求4所述的系统，其特征在于，

其中所述最小脉波产生装置包含：

一第一最小脉波产生器，接收所述第一驱动信号，用于产生所述第一最小脉波信号；以及

一第二最小脉波产生器，接收所述第二驱动信号，用于产生所述第二最小脉波信号，且所述触发装置包含：

一第一触发电路，接收所述第一最小脉波信号与所述加权关断信号，用于产生所述第一输出信号；以及

一第二触发电路，接收所述第二最小脉波信号与所述加权关断信号，用于产生所述第二输出信号。

6、如权利要求4所述的系统，其特征在于，

其中所述全桥切换电路包括一第一至一第四切换开关，所述第一与所述第二驱动信号分别用于驱动该第一与第四切换开关及该第二与该第三切换开关。

7、如权利要求2所述的系统，其特征在于，

其中所述第一权重产生器为一电位器，所述第二权重产生器是将所述检测值直接送至所述比较器之所述第二输入端的一条导线，且所述加权值等于该检测值。

8、如权利要求1所述的系统，其特征在于，

其中所述信号产生装置包括：

一第一权重产生器，具有一第一与一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收所述参考电压，该第二输入端接收所述检测值，该输出端产生一加权比较电压，且该加权比较电压为该参考电压与该检测值两者各自加权之和；

一第二权重产生器，具有一输入端与一输出端，其中该输入端接收所述反映信号，且该输出端产生该反映信号之一加权值；以及

一比较装置，具有一第一与一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收所述加权比较电压，该第二输入端接收所述加权值，且该输出端产生所述加权关断信号。

9、如权利要求1所述的系统，其特征在于，

其中所述信号产生装置包括：

一第一权重产生器，具有一第一与一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收所述反映信号，该第二输入端接收所述检测值，该输出端产生一加权比较电压，且该加权比较电压为该反映信号与该检测值两者各自加权之和；

一第二权重产生器，具有一输入端与一输出端，其中该输入端接收所述参考电压，且该输出端产生该参考电压之一加权值；以及

一比较装置，具有一第一与一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收所述加权比较电压，该第二输入端接收所述加权值，且该输出端产生所述加权关断信号。

10、如权利要求9所述的系统，其特征在于，

所述检测值是通过测量所述第一整流开关两端之一电压得到的；

所述系统更包括一主控制器，其中所述加权值为所述第一整流开关之一关断比较门槛值，所述谐振转换器为一直流/直流全桥LLC谐振转换器，该LLC谐振转换器包括一具有一一次侧与一二次侧之变压器、一LLC谐振槽以及一具有一第一至一第四切换开关之全桥切换电路，其中该全桥切换电路耦合于该LLC谐振槽，该LLC谐振槽耦合于该一次侧，该主控制器产生一第一与一第二驱动信号，分别用于驱动该第一与第四切换开关及该第二与该第三切换开关，通过改变该第一至该第四切换开关之一切换频率，以调节该切换电路之一交流输出电压，且所述整流装置为一全波式整流器，耦合于该二次侧，其中该全波式整流器更包括一第二整流开关，该LLC谐振槽包括一谐振电感、一谐振电容与一激磁电感，该谐振电感耦合于该切换电路，该谐振电容耦合于该谐振电感，该激磁电感耦合于该谐振电容，该一次侧耦合于该激磁电感，且所述同步整流控制电路更包括：

一分流器，耦合于所述变压器，用于检测所述第一电流折射至该变压器之一电流信号；

一电压感测器，耦合于所述第一整流开关，用于产生该第一整流开关两端之该电压；

一电流峰值产生器，耦合于所述分流器，用于产生所述反映信号；

一同步整流信号产生电路，接收所述加权关断信号，用于产生一同步整流信号；以及

一第一驱动器，接收所述同步整流信号，并据以驱动该第一整流开关。

11、一种谐振转换器系统的控制方法，其特征在于，

其中所述谐振转换器系统包括一具有一第一整流开关之整流装置以及一具有一信号产生装置之同步整流控制电路，耦合于该整流装置，包含下列之步骤：

第一步、通过所述信号产生装置，产生一加权关断信号，

其中所述加权关断信号是由通过所述第一整流开关的一第一电流之一检测值、用于反映该第一电流之一峰值的一反映信号与一参考电压三者各自加权后相互比较而产生。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于，

其中在所述第一电流的一过零点时，通过所述加权关断信号关断所述第一整流开关。

13、如权利要求12所述的方法，其特征在于，

其中所述谐振转换器系统更包括一具有一一次侧之变压器，所述同步整流控制电路更包括一分流器、一电流检测值产生器、一电流峰值产生器，及一参考电压产生器，且所述第一步更包括下列之步骤：

第二步、通过所述分流器产生所述第一电流折射至所述变压器的所述一次侧之一电流信号；

第三步、使所述电流检测值产生器接收所述电流信号，并产生所述检测值；

第四步、使所述电流峰值产生器接收所述电流信号，并产生所述反映信号；

第五步、使所述参考电压产生器产生所述参考电压；以及

第六步、比较所述检测值之一加权值及所述反映信号与所述参考电压两者各自加权之一和，以产生该加权关断信号。

14、如权利要求13所述的方法，其特征在于，

其中所述谐振转换器系统更包括一主控制器与一切换电路，该主控制器产生一第一与一第二驱动信号以驱动该切换电路，所述同步整流控制电路更包括一触发装置、一逻辑互锁电路、一第一驱动器，且所述第一步进一步包括下列之步骤：

第七步、通过所述第一与所述第二驱动信号改变所述切换电路之一切换频率，以调节该切换电路之一交流输出电压；

第八步、使所述触发装置接收所述第一驱动信号与所述加权关断信号，用于产生一第一输出信号；

第九步、使所述逻辑互锁电路接收所述第一输出信号，用于产生一同步整流信号；以及

第十步、使所述第一驱动器接收所述同步整流信号，并据以驱动所述第一整流开关。

15、如权利要求12所述的方法，其特征在于，

其中所述谐振转换器系统更包括一变压器，所述同步整流控制电路更包括一分流器、一电流检测值产生器、一电流峰值产生器，及一参考电压产生器，且所述第一步更包括下列之步骤：

第二步、通过所述分流器产生所述第一电流折射至所述变压器之一电流信号；

第三步、使所述电流检测值产生器接收所述电流信号，并产生所述检测值；

第四步、使所述电流峰值产生器接收所述电流信号，并产生所述反映信号；

第五步、使所述参考电压产生器产生所述参考电压；以及

第六步、比较所述反映信号之一加权值及所述检测值与所述参考电压两者各自加权之一和，以产生所述加权关断信号。

16、如权利要求12所述的方法，其特征在于，

其中所述谐振转换器系统更包括一变压器，所述同步整流控制电路更包括一分流器、一电流峰值产生器与一电压感测器耦合于所述第一整流开关，且所述第一步更包括下列之步骤：

第二步、通过所述分流器产生所述第一电流折射至所述变压器之一电流信号；

第三步、使所述电流峰值产生器接收所述电流信号，并产生所述反映信号；

第四步、使所述电压感测器产生所述检测值；以及

第五步、通过所述信号产生装置以比较所述参考电压及一加权比较电压，其中该加权比较电压为所述反映信号与所述检测值两者各自加权之一和，以产生所述加权关断信号。

17、如权利要求16所述的方法，其特征在于，

其中所述参考电压为一第一门槛值，所述信号产生装置包括一比较器具一第一输入端、一第二输入端、一第三输入端与一输出端，该第一输入端用于接收该第一门槛值，该第二输入端用于接收一第二门槛值，该第三输入端用于接收所述加权比较电压，该输出端用于产生所述加权关断信号，该第一门槛值为所述第一整流开关之一关断比较门槛值，且该第二门槛值为该第一整流开关之一导通比较门槛值。

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