CN101902134A - 电源装置 - Google Patents

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Abstract

在此公开的是一种利用同步整流系统的电源装置，包括：主变压器、第一场效应晶体管、第二场效应晶体管，以及栅极驱动器。

Description

电源装置
技术领域
本发明涉及一种用于整流从A.C.电源供应的A.C.(交流)电压以生成稳定的D.C.(直流)电压的电源装置。
背景技术
在游戏控制台、电视机等等中使用的电源板配备有用于将家用的A.C.输入电压转换为D.C.输出电压的A.C.-D.C.电源装置。
尽管存在在电源装置中使用的一些种类的转换器系统，但在需要100W或更多的电功率的电源中最广泛使用的系统是全波电流谐振系统。
当在电源装置中使用全波电流谐振系统时，二级侧的电路通过使用两对整流二极管来交替地执行整流操作。
另外，当期望抑制在二级侧电路中使用的每个二极管中浪费的损耗时，将每个二极管替换为场效应晶体管(FET)，并且通过使用驱动电路来执行同步整流操作。
当通过利用全波电流谐振系统对二级侧电路执行同步整流操作时，使用三级线圈(tertiary winding)的驱动方法被称为主驱动方法。
图1是示出使用二级侧电路的三级线圈的、利用全波电流谐振系统的电源装置的配置的示例的电路图。
该电源装置1包括初级线圈L1、二级线圈L2、三级线圈L3、场效应晶体管FET2、场效应晶体管FET3、以及栅极驱动器GD1和GD2。
在电源装置1中，线圈L3被用作三级线圈，在三级线圈L3中感应脉冲以便对应于初级侧的谐振，并且通过栅极驱动器GD1和GD2分别驱动场效应晶体管FET2和FET3的栅极。
发明内容
然而，上述的利用全波电流谐振系统的电源装置1包含以下缺点。
首先，需要在电源装置中另外提供三级线圈，这导致了成本的增加，并且使电源装置尺寸增大。
其次，由于必须避免两个FET同时导通的定时，因此必须在电源装置中新近提供时序调整电路。
在这种情形下，难以调整时序，并且由此花费许多时间来设计电源装置的电源板。
第三，由于不是通过检测被促使流过FET的电流来导通或关断FET，因此存在电源装置依赖于谐振的状态而发生故障的可能性。
为了解决上述的问题，已经做出了本发明，并且因此期望提供一种电源装置，在该电源装置中可以防止成本增加、电源装置的尺寸增大、不需要提供时序调整电路、并且可以防止电源装置依赖于谐振状态的故障。
为了获得上述的期望，根据本发明的实施例，提供了一种利用同步整流系统的电源装置，其包括：主变压器，具有初级线圈，以及具有通过相互地电磁耦合到初级线圈的抽头而彼此连接的一端侧的第一二级线圈和第二二级线圈；以及第一场效应晶体管，其具有连接到第一二级线圈的另一端的漏极，连接到参考电势的源极，以及向其供应第一驱动信号的栅极。该电源装置还包括：第二场效应晶体管，具有连接到第二二级线圈的另一端的漏极，连接到参考电势的源极，以及向其供应第二驱动信号的栅极；以及栅极驱动器，用于依据第一场效应晶体管的漏极电压和第二场效应晶体管的漏极电压生成第一驱动信号和第二驱动信号，来以互补的方式驱动第一场效应晶体管和第二场效应晶体管。该栅极驱动器以这样的方式来生成第一驱动信号和第二驱动信号，即，在第一场效应晶体管和第二场效应晶体管中的一个场效应晶体管中生成电流的时刻、关断第一场效应晶体管和第二场效应晶体管中的另一个场效应晶体管之后，导通所述一个场效应晶体管。
根据本发明的另一实施例，提供了一种电源装置，其包括：第一转换器，用于将交流电压转换为第一直流电压；以及第二转换器，用于将由第一转换器获得的第一直流电压转换为第二直流电压，该第二转换器采用二级侧的同步整流系统。该第二转换器包括：主变压器，具有初级线圈，以及具有通过相互地电磁耦合到初级线圈的抽头而彼此连接的一端侧的第一二级线圈和第二二级线圈；以及第一场效应晶体管，其具有连接到第一二级线圈的另一端的漏极，连接到参考电势的源极，以及向其供应第一驱动信号的栅极。该第二转换器还包括：第二场效应晶体管，具有连接到第二二级线圈的另一端的漏极，连接到参考电势的源极，以及向其供应第二驱动信号的栅极；以及栅极驱动器，用于依据第一场效应晶体管的漏极电压和第二场效应晶体管的漏极电压生成第一驱动信号和第二驱动信号，来以互补的方式驱动第一场效应晶体管和第二场效应晶体管。该栅极驱动器以这样的方式来生成第一驱动信号和第二驱动信号，即，在第一场效应晶体管和第二场效应晶体管中的一个场效应晶体管中生成电流的时刻、关断第一场效应晶体管和第二场效应晶体管中的另一个场效应晶体管之后，导通所述一个场效应晶体管。
如上文中提出的，根据本发明，可以提供该电源装置，在所述电源装置中可以防止成本增加、电源装置的尺寸增大、不需要提供时序调整电路、并且可以防止电源装置依赖于谐振状态的故障。
附图说明
图1是部分地以框图示出现有技术中的使用二级侧电路的三级线圈的、利用全波谐振系统的电源装置的配置的示例的电路图；
图2是部分地以框图示出根据本发明的实施例的、用于从A.C.电源向其供应电功率的电子装置的电源装置的整体配置的概览的电路图；
图3是示出根据本发明的实施例的、在电源装置中二级侧上包括D.C.-D.C.转换器的栅极驱动器的电路具体配置的电路图；
图4A至图4F分别是用于解释根据本发明的实施的、在电源装置中二级侧上利用同步整流系统的D.C.-D.C.转换器的操作的时序图；
图5是示出D.C.-D.C.转换器的比较的示例的配置的电路图；
图6是解释临界模式PFC转换器的操作的时序图；以及
图7是示出图6中所示出的临界模式PFC转换器中的电流的波形图。
具体实施方式
下文将参照附图来详细描述本发明的优选的实施例。
应注意将依据以下顺序给出该描述。
1.电源装置的整体配置的概览
2.A.C.线路信号检测设备的配置
3.实施例的变化
<1.电源装置的整体配置的概览>
图2是部分地以框图示出根据本发明的实施例的、从A.C.电源向其供应电功率的电子装置的电源装置的整体配置的电路图。
在从诸如家用插座之类的A.C.电源(民用电源)向其供应电功率的电子装置200中使用根据本发明实施例的电源装置100。
例如游戏控制台或者电视接收机对应于该电子装置200。
电源装置100包括A.C.电源110、电功率输入部分120、作为第一比较器的A.C.-D.C.转换器130、作为第二比较器的D.C.-D.C.转换器140，以及光耦器150。
电功率输入部分120包括整流电路121和输入电容器C121。
输入电容器C121被连接在整流电路121的输出侧的第一A.C.线路LAC1和第二A.C.线路LAC2之间。
在电功率输入部分120中，通过整流电路121整流从A.C.电源110供应的A.C.电压，并且通过第一A.C.线路LAC1和第二A.C.线路LAC2输出所得到的电压。
通常向A.C.-D.C.转换器130应用功率因数校正(PFC)转换器。
A.C.-D.C.转换器130包括扼流线圈(choke coil)L131、开关元件SW131、电流检测电阻器R131、二极管D131，以及输出电容器C131。
另外，A.C.-D.C.转换器130还包括控制电路(半导体集成电路，即，控制IC)131。
另外，A.C.-D.C.转换器130还包括电压V130的输出节点ND131，以及中间节点ND132和ND133。
在整流电路121的输出端子之间连接的A.C.线路LAC1和LAC2之间连接扼流线圈L131。扼流线圈L131的一端连接到控制IC 131的端子ZCD。
开关元件SW131由n沟道绝缘栅极场效应晶体管(FET，即，NMOS晶体管)组成。
二极管D131的阳极连接到第一A.C.线路LAC1侧的扼流线圈L131的一端，扼流线圈L131的一端和二极管D131的阳极之间的连接点形成节点ND132。
二极管D131的阴极连接到节点ND131。
开关元件SW131的漏极连接到第一A.C.线路LAC1，开关元件131的源极连接到电流检测电阻器R131的一端，并且开关元件SW131的源极和电流检测电阻器R131的一端之间的连接点形成节点ND133。
开关元件SW131的用作控制端子的栅极连接到控制IC 131的端子PFC_OUT。
电流检测电阻器R131的另一端连接到第二A.C.线路LAC2，而第二A.C.线路LAC2连接到地GND。
另外，节点ND133连接到控制IC 131的端子CS。
控制开关元件SW131以便控制IC 131来导通或关断开关元件SW131。
电流检测电阻器R131检测被促使流过开关元件SW131的电流。
输出电容器C131的一端连接到二极管D131的阴极侧(节点ND131)，输出电容器C131的另一端连接到第二A.C.线路LAC2。
配置控制IC 131以便适配于控制(限制)开关元件SW131的导通时间。
控制IC 131具有输出端子PFC_OUT。在这种情形下，可以通过控制IC131的输出端子PFC_OUT向用作开关元件SW131的控制端子的栅极输出开关信号SSW，其中依据开关信号SSW，开关元件SW131可以周期性地导通或关断。
控制IC 131具有确定开关信号SSW的导通时间的功能，依据在输出端子VAO处产生的电压，通过输出端子PFC_OUT输出所述开关信号SSW。
控制IC 131具有输入端子CS。在这种情形下，通过该输入端子CS将连接到电流检测电阻器R131的节点ND133处产生的电压输入至控制IC 131，其中所述电流检测电阻器R131用于检测被促使流过开关元件SW131的电流。
具有只要控制IC 131检测到输入端子CS处产生的电压已经达到预定电压，控制IC 131就能够关断开关元件SW131的功能。
控制IC 131具有端子FD。在这种情形下，通过光耦器150将来自D.C.-D.C.转换器140的输出电压的反馈信号输入至控制IC 131的端子FD。
控制IC 131不仅具有执行对于A.C.-D.C.转换器130的开关元件SW131的控制的功能、而且具有执行D.C.-D.C.转换器140的驱动控制的功能。
也就是说，本实施例的电源装置100的特征在于通过同一控制IC 131来执行对A.C.-D.C.转换器130的控制和对D.C.-D.C.转换器140的控制。
利用电源装置100，通过A.C.-D.C.转换器130将A.C.电源110供应的A.C.电压转换为来自A.C.-D.C.转换器130的输出电压V130，作为大约400V的第一D.C.电压。
通过绝缘的D.C.-D.C.转换器140将输出电压V130进一步转换为例如12V的第二D.C.电压V140以分配给电子装置200，其中该第二D.C.电压V140是电子装置200所需要。
绝缘的D.C.-D.C.转换器140在其初级侧包括主变压器MT141、开关元件SW141和SW142、电容器C141，以及驱动变压器DT141。
另外，绝缘的D.C.-D.C.转换器140在其二级侧包括每一个都用作开关元件的场效应晶体管(FET)141和142、电容器C142、栅极驱动器GD141、反馈电路(IC)143。
FET141对应于第一场效应晶体管，而FET142对应于第二场效应晶体管。
绝缘的D.C.-D.C.转换器140在其二级侧包括输出节点ND141。
开关元件SW141和SW142中的每一个由n沟道绝缘栅场效应晶体管(FET，即，NMOS晶体管)组成。
开关元件SW141的漏极连接到A.C.-D.C.转换器130的输出节点ND131(第一A.C.线路LAC1)，开关元件SW141的源极连接到开关元件SW142的漏极，开关元件SW141的源极和开关元件SW142的漏极之间的连接点形成节点ND142。
开关元件SW142的源极连接到第二A.C.线路LAC2。
开关元件SW141和SW142的用作控制端子的每一个栅极连接到驱动变压器DT141的驱动线。
主变压器MT141在其初级侧包括初级线圈L11。初级线圈L11的一端(标示为圆点的端子)通过电容器C141连接到节点ND142，而初级线圈L11的另一端(未标示为圆点的端子)连接到第二A.C.线路LAC2。
主变压器MT141包括彼此连接的第一二级线圈L12和第二二级线圈L13，以便通过与初级线圈L11相互地电磁耦合的抽头TP获得正向极性。
在图2中应注意，线圈L11至L13的相对极性分别以圆点的形式示出，以便遵从标准的表示法。
此外，在此陈述的正向极性意味着第一二级线圈L12的非标示为圆点的不具有圆点的端子和第二二级线圈L13的标示为圆点的具有圆点的端子的每一个连接到抽头TP。
FET 141的漏极连接到第一二级线圈L12的另一端(标示为圆点的端子)，而FET 141的源极连接到地GND(参考电势)。
用作FET 141的控制端子的栅极连接到栅极驱动器GD141的第一驱动信号VG1的输出线。
FET 141包括体二极管D141，在体二极管D141中从源极向漏极获得正向方向。
FET 142的漏极连接到第二二级线圈L13的另一端(未标示为圆点的端子)，而FET 142的源极连接到地GND(参考电势)。
用作FET 142的控制端子的栅极连接到栅极驱动器GD141的第二驱动信号VG2的输出线。
FET 142包括体二极管D142，在体二极管D142中从源极向漏极获得正向方向。
此外，电容器C142连接到输出节点ND141和地GND之间。
反馈电路143从输出节点ND141向光耦器150输出例如作为反馈信号的分压电压的输出电压。
光耦器150将向其输入的反馈信号转换为光信号，并且然后将该光信号转换为电信号，该电信号继而被供应至控制IC 131的端子FD。
在此，以下将给出关于作为实施例的电源装置100中的绝缘的D.C.-D.C.转换器140的二级侧上的主要部分的栅极驱动器GD141的具体配置的描述。
[栅极驱动器的配置]
图3是示出实施例的电源装置100中的绝缘的D.C.-D.C.转换器140的、包括栅极驱动器GD141的二级侧电路的具体配置的电路图。
图3中所示的栅极驱动器GD141包括第一和第二比较器COMP1和COMP2、2输入端“与”门AD1和AD2、第一和第二延迟电路DL1和DL2，以及参考电源RV1和RV2。
第一电路由“与”门AD1组成，而第二电路由“与”门AD2组成。
第一比较器COMP1的非反相输入端子(+)连接到第一二级线圈L12的另一端(标示为圆点的端子)和第一FET 141的漏极之间的连接点，第一比较器COMP1的反相输入端子(-)连接到参考电源RV1。
第一比较器COMP1检测第一FET 141的漏极至源极的电压VDS的电势。
作为“与”门AD1的正输入端的第一输入端子连接到第一比较器COMP1的输出端子，而作为“与”门AD1的负输入端的第二输入端子连接到第一延迟电路DL1的输出端子。
第一“与”门AD1的输出端子连接到第二延迟电路DL2的输入端子和第二FET 142的栅极中的每一个。
第一“与”门AD1向第二延迟电路DL2的输入端子和第二FET 142的栅极中的每一个输出栅极驱动信号VG2。
第二比较器COMP2的非反相输入端子(+)连接到第二二级线圈L13的另一端(未标示圆点的端子)和第二FET 142的漏极之间的连接点。此外，第二比较器COMP2的反相输入端子(-)连接到参考电源RV2。
第二比较器COMP2检测第二FET 142的漏极至源极的电压VDS的电势。
作为第二“与”门AD2的正输入端的第一输入端子连接到第二比较器COMP2的输出端子，而作为第二“与”门AD2的负输入端的第二输入端子连接到第二延迟电路DL2的输出端子。
“与”门AD2的输出端子连接到第一延迟电路DL1的输入端子和第一FET 141的栅极中的每一个。
第二“与”门AD2向第一延迟电路DL1的输入端子和第一FET 141的栅极中的每一个输出栅极驱动信号VG1。
以此方式，按图3所图示的形式，通过连接分别用于检测同步整流的第一和第二FET 141和142的漏极电压的两个比较器COMP1和COMP2、以及用于产生死时(dead time)的两个延迟电路DL1和DL2来配置绝缘的D.C.-D.C.转换器140。
接着，现在将给出关于图3的以下描述，以便聚焦在利用全波电流谐振系统的绝缘的D.C.-D.C.转换器140的二级侧上的操作。
图4A至图4F分别是用于解释实施例的电源装置100中利用同步整流系统的绝缘的D.C.-D.C.转换器的二级侧上的操作的时序图。
图4A示出被促使流过第一FET 141的电流ID1的波形，图4B示出第一FET 141的漏极电压VD1的波形，图4C示出被促使流过第二FET 142的电流ID2的波形，而图4D示出第二FET 142的漏极电压VD2的波形。
此外，图4E示出第二FET 142的第二驱动信号VG2的波形，而图4F示出第一FET 141的第一驱动信号VG1的波形。
首先，响应于初级侧的谐振操作，在二级侧上的第一和第二二级线圈L12和L13中也感应出脉冲。
此时，关于第一FET 141的漏极至源极电压VDS，感应出具有与初级侧线圈和二级侧线圈之间的匝数比对应的电势的脉冲。
此外，关于此脉冲，设置线圈的方向使得在VDS1和VDS2中分别获得180度反相的脉冲。
结果，被促使分别流过第一和第二FET 141和142的电流ID1和ID2交替地供应至主输出，使得电流ID1和ID2彼此也是180度反相。
<1>正好在电流ID1被促使流过第一FET 141之前，第一FET 141的漏极电压VD1从高电平(H)改变为低电平(L)。
此时，具有阈值电压VT的第一比较器COMP1检测第一FET 141的漏极电压VD1的下降沿。
依据在第一比较器COMP1中获得的检测结果，第二驱动信号VG2被从高电平(H)改变为低电平(L)，由此关断相对侧的第二FET 142。
<2>在第二FET 142被关断之后，经过第二延迟电路DL2的死时后，第一驱动信号VG1被从低电平(L)改变为高电平(H)，由此导通第一FET 141。
<3>同样，正好在电流ID2被促使流过第二FET 142之前，第二FET 142的漏极电压VD2从高电平(H)改变为低电平(L)，由此关断第一FET 141。
<4>此外，在经过第一延迟电路DL1的死时之后，第二FET 142被导通。
通过执行上述的操作，重复执行在电流被促使流过FET的时刻，关断相对侧上的FET、然后导通另一侧上的FET的操作，由此实现高效率和安全的同步整流操作。
另外，因为该电路在配置上简单并且不需要三级线圈(tertiary wiring)，因此获得了其中抑制了电源装置100的成本增加和尺寸增大的系统。
[比较示例]
在此，将其中配备两个栅极驱动器并且在每个栅极驱动器中布置两个比较器的绝缘的D.C.-D.C.转换器视作比较示例。
图5是示出绝缘的D.C.-D.C.转换器的比较示例的配置的电路图。
在D.C.-D.C.转换器140A中，栅极驱动器GD141-1包括两个比较器COMP1-1和COMP1-2、延迟电路DL1A，以及2输入端“与”门AD1A。
比较器COMP1-1比较FET 141的漏极电压VD1和高电平侧的参考电压VTH。
比较器COMP1-2比较FET 141的漏极电压VD1和低电平侧的参考电压VTL。
“与”门AD1A获得来自比较器COMP1-1的输出和经过延迟电路DL1A的来自比较器COMP1-2的输出的逻辑“与”，并且向FET 141的栅极输出该逻辑“与”作为驱动信号VG1A。
此外，在D.C.-D.C.转换器140A中，栅极驱动器GD141-2包括两个比较器COMP2-1和COMP2-2、延迟电路DL2A，以及2输入端“与”门AD2A。
比较器COMP2-1比较FET 142的漏极电压VD2和高电平侧的参考电压VTH。
比较器COMP2-2比较FET 142的漏极电压VD2和低电平侧的参考电压VTL。
“与”门AD2A获得来自比较器COMP2-1的输出和经过延迟电路DL2A的来自比较器COMP2-2的输出的逻辑“与”，并且向FET 142的栅极输出该逻辑“与”作为驱动信号VG2A。
该配置没有使用三级线圈，并且具有用于检测FET的源极至漏极电压VDS的两种类型的比较器。
由于在电流被促使流过FET时，该电流被促使流过FET的体二极管，通过该体二极管，FET的源极至漏极电压VDS变成负电势。
在这一点提供第一阈值电压，由此导通FET。接着，由于FET被导通，该FET的源极至漏极电压VDS下降，使得FET的源极至漏极电压VDS变成该FET的导通电阻与被促使流过该FET的电流的乘积值。
由于缺少被促使流过该FET的电流，导致该FET的源极至漏极电压VDS变成零，在这一点提供第二阈值电压，由此关断该FET。
如下是该系统所包含的问题：
<1>由于需要配备用于检测FET的源极至漏极电压VDS的总共四个比较器，所以增加了电路尺寸。
<2>当FET导通时，由于该FET的源极至漏极电压关于电流的改变量非常小，取决于比较器的精度，关断定时是分散的(disperse)，并且作为结果，减少了效率。
<3>由于在FET的导通状态下FET的源极至漏极电压VDS的改变量小，因此该系统易于受到此状态下外部噪声的影响，这导致故障。
接着，将参照图6和图7来描述具有上述配置的电源装置100的操作。
下文中，将描述整个系统的操作的概览。
以下，将给出在A.C.-D.C.转换器130作为PFC转换器的情况下的描述。
图6是解释临界模式PFC转换器的操作的时序图。
图7是示出临界模式PFC转换器中的电流的波形图。
[整个系统的操作的概览]
通过A.C.-D.C.转换器130将从A.C.电源110供应的信号转换为A.C.-D.C.转换器130的作为大约400V的D.C.电压的输出电压V130。
此外，然后通过绝缘的D.C.-D.C.转换器140将来自A.C.-D.C.转换器130的输出电压V130转换为要被分配到电子装置200的、电子装置200所需要的电压。
如之前陈述的，PFC转换器通常被用作A.C.-D.C.转换器130。PFC转换器受控制IC 131控制。
下文中，将关于图3来描述临界模式PFC转换器的操作。
[临界模式PFC转换器的操作]
当通过控制IC 131导通开关元件SW131时，电流被促使通过扼流线圈L131和开关元件SW131流进地GND。
在经过由控制IC 131确定的时间段之后，开关元件SW131被关断。当开关元件SW131被关断时，在扼流线圈L131中累积的能量通过二极管D131被供应到输出节点ND131。
控制IC 131检测被促使流过扼流线圈L131的电流已经变成零，并且然后导通开关元件SW 131。
控制IC 131依据输出电压V130来控制开关元件SW131的导通时间。
在输出电压V130低于预定电压的状态下，延迟用于升压(boost)的导通时间。另一方面，在输出电压V130高于预定电压的状态下，开关关断的时间段继续。
在上述的操作中，与通过整流电路121中的全波整流获得的输入电压的瞬时电压成比例地促使电流流过扼流线圈L131。结果，可以改善功率因数(参照图4A至4F)。
用于PFC转换器和D.C.-D.C.转换器的控制电路是由集成电路还是由分立的控制电路组成，这不是目的。
如已经描述的，根据本发明的实施例，可以实现以下技术效果。
与现有技术相比，可以以较小的尺寸来制造该电路。
与现有技术相比，因为需要的线圈不是那么多，因此可以以较低成本来配置该电源装置。
因为FET被关断的定时对应于相对侧的FET的源极至漏极电压VDS的下降沿，因此该电源装置对抗噪声等等引起的故障的能力很强。
因为一侧的FET在相对侧的FET被关断之后，经过死时之后才导通，所有可以防止由于同时导通引起的故障以及效率的降低。
本申请包含与于2009年5月29日提交的日本优先权专利申请JP2009-130099中公开的内容相关的主题，在此通过引用并入其全部内容。
本领域的技术人员应理解，取决于设计要求和其他因素，可以出现各种修改、组合、子组合以及变更，只要它们在所附的权利要求或其等效物的范围内。

Claims (8)

1.一种利用同步整流系统的电源装置，包括：
主变压器，具有初级线圈，以及与所述初级线圈相互电耦合并通过抽头彼此连接的一端侧的第一二级线圈和第二二级线圈；
第一场效应晶体管，具有连接到所述第一二级线圈的另一端的漏极，连接到参考电势的源极，以及向其供应第一驱动信号的栅极；
第二场效应晶体管，具有连接到所述第二二级线圈的另一端的漏极，连接到所述参考电势的源极，以及向其供应第二驱动信号的栅极；以及
栅极驱动器，用于依据所述第一场效应晶体管的漏极电压和所述第二场效应晶体管的漏极电压生成所述第一驱动信号和所述第二驱动信号，来以互补的方式驱动所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管，其中
所述栅极驱动器以这样的方式来生成所述第一驱动信号和所述第二驱动信号，即，在所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管中的一个场效应晶体管中生成电流的时刻、关断所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管中的另一个场效应晶体管之后，导通所述一个场效应晶体管。
2.如权利要求1所述的电源装置，其中
所述栅极驱动器生成所述第一驱动信号和所述第二驱动信号以便重复执行这样的操作，即，在所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管中的一个场效应晶体管中生成电流的时刻、关断所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管中的另一个场效应晶体管之后，导通所述一个场效应晶体管。
3.如权利要求1所述的电源装置，其中在所述主变压器中，
响应于初级侧上的谐振操作，分别在二级侧上的所述第一二级线圈和所述第二二级线圈中感应脉冲，以及
被促使流过所述第一场效应晶体管的第一电流和被促使流过所述第二场效应晶体管的、与所述第一电流1 80度反相的第二电流交替地供应至所述抽头。
4.如权利要求1所述的电源装置，其中所述栅极驱动器包括：
第一比较器，用于比较所述第一场效应晶体管的漏极电压和参考电压；
第二比较器，用于比较所述第二场效应晶体管的漏极电压和所述参考电压；
第一延迟电路，用于将所述第一驱动信号延迟一之前设置的死时；
第二延迟电路，用于将所述第二驱动信号延迟所述之前设置的死时；
第一电路，用于依据来自所述第一比较器的输出信号和被所述第一延迟电路延迟的第一驱动信号生成第二驱动信号，并且将所述第二驱动信号输出至所述第二场效应晶体管的所述栅极和所述第二延迟电路的输入端中的每一个；以及
第二电路，用于依据来自所述第二比较器的输出信号和被所述第二延迟电路延迟的第二驱动信号生成第一驱动信号，并且将所述第一驱动信号输出至所述第一场效应晶体管的所述栅极和所述第一延迟电路的输入端中的每一个。
5.一种电源装置，包括：
第一转换器，用于将交流电压转换为第一直流电压；以及
第二转换器，用于将由所述第一转换器获得的第一直流电压转换为第二直流电压，所述第二转换器采用二级侧上的同步整流系统，
所述第二转换器包括：
主变压器，具有初级线圈，以及与所述初级线圈相互电耦合并通过抽头彼此连接的一端侧的第一二级线圈和第二二级线圈；
第一场效应晶体管，具有连接到所述第一二级线圈的另一端的漏极，连接到参考电势的源极，以及向其供应第一驱动信号的栅极；
第二场效应晶体管，具有连接到所述第二二级线圈的另一端的漏极，连接到所述参考电势的源极，以及向其供应第二驱动信号的栅极；以及
栅极驱动器，用于依据所述第一场效应晶体管的漏极电压和所述第二场效应晶体管的漏极电压生成所述第一驱动信号和所述第二驱动信号，由此以互补的方式驱动所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管，其中
所述栅极驱动器以这样的方式来生成所述第一驱动信号和所述第二驱动信号，即，在所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管中的一个场效应晶体管中生成电流的时刻、关断所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管中的另一个场效应晶体管之后，导通所述一个场效应晶体管。
6.如权利要求5所述的电源装置，其中
所述栅极驱动器生成所述第一驱动信号和所述第二驱动信号以便重复执行这样的操作，即，在所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管中的一个场效应晶体管中生成电流的时刻、关断所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管中的另一个场效应晶体管之后，导通所述一个场效应晶体管。
7.如权利要求5所述的电源装置，其中在所述主变压器中，
响应于初级侧上的谐振操作，分别在二级侧上的所述第一二级线圈和所述第二二级线圈中感应脉冲，以及被促使流过所述第一场效应晶体管的第一电流和被促使流过所述第二场效应晶体管的、与所述第一电流180度反相的第二电流交替地供应至所述抽头。
8.如权利要求5所述的电源装置，其中所述栅极驱动器包括：
第一比较器，用于比较所述第一场效应晶体管的漏极电压和参考电压；
第二比较器，用于比较所述第二场效应晶体管的漏极电压和所述参考电压；
第一延迟电路，用于将所述第一驱动信号延迟一之前设置的死时；
第二延迟电路，用于将所述第二驱动信号延迟所述之前设置的死时；
第一电路，用于依据来自所述第一比较器的输出信号和被所述第一延迟电路延迟的第一驱动信号生成第二驱动信号，并且将所述第二驱动信号输出至所述第二场效应晶体管的所述栅极和所述第二延迟电路的输入端中的每一个；以及
第二电路，用于依据来自所述第二比较器的输出信号和被所述第二延迟电路延迟的第二驱动信号生成第一驱动信号，并且将所述第一驱动信号输出至所述第一场效应晶体管的所述栅极和所述第一延迟电路的输入端中的每一个。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103997223A (zh) * 2014-05-16 2014-08-20 西安唯电电气技术有限公司 一种同步整流驱动电路
CN105099234A (zh) * 2014-05-09 2015-11-25 亚德诺半导体集团 磁场能量采集设备
CN106130378A (zh) * 2016-08-31 2016-11-16 广州金升阳科技有限公司 同步整流控制电路及方法
CN107210745A (zh) * 2015-01-29 2017-09-26 布罗泽汽车部件制造班贝克有限公司 用于多电压车载电网的控制设备

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102810991B (zh) * 2011-06-02 2017-09-15 通用电气公司 同步整流器驱动电路整流器
US9906147B2 (en) * 2011-09-14 2018-02-27 Futurewei Technologies, Inc. Adaptive dead time control apparatus and method for switching power converters
US9236809B2 (en) * 2013-10-16 2016-01-12 Texas Instruments Incorporated Automatic timing adjustment for synchronous rectifier circuit
WO2017150638A1 (ja) * 2016-03-04 2017-09-08 日本電産株式会社 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置
JP7084090B2 (ja) * 2017-12-07 2022-06-14 Fdk株式会社 スイッチング電源

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101277068A (zh) * 2008-02-21 2008-10-01 崇贸科技股份有限公司 同步调整电源转换器及同步调整电路
CN101378232A (zh) * 2007-08-28 2009-03-04 日立计算机机器株式会社 双向dc-dc变换器和双向dc-dc变换器的控制方法
US7599198B2 (en) * 2006-09-06 2009-10-06 Delta Electronics, Inc. Resonance converter and synchronous rectification driving method thereof
US7830684B2 (en) * 2007-12-12 2010-11-09 Lineage Power Corporation Reverse biasing active snubber

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005176512A (ja) * 2003-12-11 2005-06-30 Daito Powertron Ltd スイッチング電源及びその制御方法
JP4862432B2 (ja) * 2006-02-28 2012-01-25 ミツミ電機株式会社 スイッチング電源装置
JP2007274789A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Densei Lambda Kk スイッチング電源装置
US7796404B2 (en) * 2008-10-23 2010-09-14 Lineage Power Corporation LLC converter synchronous FET controller and method of operation thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7599198B2 (en) * 2006-09-06 2009-10-06 Delta Electronics, Inc. Resonance converter and synchronous rectification driving method thereof
CN101378232A (zh) * 2007-08-28 2009-03-04 日立计算机机器株式会社 双向dc-dc变换器和双向dc-dc变换器的控制方法
US7830684B2 (en) * 2007-12-12 2010-11-09 Lineage Power Corporation Reverse biasing active snubber
CN101277068A (zh) * 2008-02-21 2008-10-01 崇贸科技股份有限公司 同步调整电源转换器及同步调整电路

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105099234A (zh) * 2014-05-09 2015-11-25 亚德诺半导体集团 磁场能量采集设备
CN103997223A (zh) * 2014-05-16 2014-08-20 西安唯电电气技术有限公司 一种同步整流驱动电路
CN103997223B (zh) * 2014-05-16 2016-09-07 西安唯电电气技术有限公司 一种同步整流驱动电路
CN107210745A (zh) * 2015-01-29 2017-09-26 布罗泽汽车部件制造班贝克有限公司 用于多电压车载电网的控制设备
CN106130378A (zh) * 2016-08-31 2016-11-16 广州金升阳科技有限公司 同步整流控制电路及方法
CN106130378B (zh) * 2016-08-31 2019-05-21 广州金升阳科技有限公司 同步整流控制电路及方法

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