CN104135144B - 直流-直流变换器以及操作直流-直流变换器的方法 - Google Patents

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Abstract

一种直流‑直流变换器，其包括具有初级侧(P1，P2)和次级侧(S1，S2，S3)的功率变压器(104)和耦接至变压器初级侧的多个功率晶体管(102)。该变换器还包括耦接至变压器的次级侧的次级偏置电源(110)以及耦接至变压器次级侧并且被配置为基于与变压器的次级侧关联的电压电平产生反馈控制信号的次级侧控制器(108)。该次级侧控制器仅从次级偏置电源接收工作功率。

Description

直流-直流变换器以及操作直流-直流变换器的方法
背景技术
在典型的隔离直流-直流变换器中，用于调压的控制集成电路(IC)可以被布置在功率变压器的初级侧(在此输入电压被施加)，或者变压器的次级侧(在此输出电压被输送至负载)。当控制器被布置在初级侧时，其在启动期间从输入电压直接获得所需的偏置电压和电流。这可以通过多种装置来实现，比如电阻分压器、简易线性调压器等等。只要主功率变换器已被启动，则所需的偏置电压和电流可以源自主功率变压器。
然而，一般来说，优选单独使用次级侧来控制输出电压的调节，因为这样做通常产生预期上升曲线的最小畸变，并伴随高效的启动性能。当控制器布置在次级侧时，在变换器的启动阶段期间，不存在从变压器次级侧至控制器和相关电路的容易使用的偏置电压和电流。因此，在初级侧布置较小的变换器，用来通过隔离输出为初级电路和次级电路两者供电。该较小的变换器需要控制器和变压器以便为次级侧提供隔离输出。不利的是，该额外的变换器因为另一个变压器必须满足设计的隔离需求并且在印刷电路板上需要另外的空间而增加了另外的成本，这导致了设计隔离直流-直流变换器方面最严重的关切。
发明内容
一种实施方式涉及将启动电路和晶体管驱动器集成到直流-直流变换器中。一般来说，直流-直流变换器将输入直流电压逐步升高或降低至负载所需的预期直流输出电压。直流-直流变换器包含用来调节输出直流电压的次级侧PWM控制器以及在变压器初级侧上的集成晶体管驱动器和PWM控制器。
集成晶体管驱动器和PWM控制器在主变压器完全充电之前充当启动电路并且能够将功率传输至变压器的次级侧。具有此类集成晶体管驱动器和PWM控制器的变换器在主变压器的初级侧不需要另外的偏置变压器来为启动电路供电。同时，当从初级侧发送功率至次级侧以激励次级侧PWM控制器时，集成晶体管和PWM控制器临时控制变换器。一旦经由回路从次级侧PWM控制器发送多个脉冲至集成晶体管驱动器和PWM控制器，集成晶体管驱动器和PWM控制器替换控制信号，以便用由次级侧PWM控制器提供的那些栅极驱动脉冲驱动变压器初级侧上的功率晶体管。
另一种实施方式涉及操作直流-直流变换器的方法。该方法被执行以接通变换器并且使功率能够连续地从主变压器的初级侧传输至次级侧，由此为次级侧PWM控制器充电，该方法包含：检测直流-直流变换器中来自次级侧PWM控制器的栅极驱动控制信号的存在。更特别地，如果没有检测到栅极驱动控制信号，则初级侧的集成晶体管和PWM控制器将发送信号以控制变压器初级侧的功率晶体管。如果集成驱动器和PWM控制器检测到存在栅极驱动信号，则次级侧PWM控制器接管调节输出电压的控制。
附图说明
为了更详细地描述本发明的示例性实施例，现在将参考附图，其中：
图1示出根据本发明的一个实施例的直流-直流变换器的方框图；
图2A-2D是根据本发明的一个实施例的直流-直流变换器的详细电路图；
图3示出图1的集成晶体管和PWM控制器的更详细实施方式的方框图；以及
图4是示出由集成晶体管驱动器和PWM控制器执行以确定检测到来自次级侧控制器的栅极驱动控制信号的存在的处理操作的流程图。
符号和术语
遍及以下说明书和权利要求书中使用某些术语来指代特定的系统部件。本领域技术人员应当理解，多个公司可能通过不同的名称来指代一个部件。本文并不意在区分名称不同而相同功能的部件。在以下的讨论和权利要求中，术语“包括”和“包含”以开放式的方式来使用，因此应当被解释为“包括，但不限于……”。同样，术语“耦接”或“耦合”意在指的是间接或直接连接。因此，如果第一设备耦接至第二设备，则该连接可以通过直接的电连接来实现，或经由其它设备和连接通过间接的电连接来实现。
具体实施方式
以下的论述涉及本发明的各种实施例。尽管这些实施例中的一个或多个是优选的，但所公开的实施例并不应解释为或另外用作对包含权利要求的本公开范围的限定。另外，本领域技术人员应当理解，以下的描述具有广泛的应用，并且任意实施例的讨论仅意味着该实施例的示例性，并不意在宣布包括权利要求的本公开范围局限于该实施例。
如下文所阐释，本发明的实施例涉及直流-直流变换器：包含集成晶体管驱动器和脉冲宽度调制(PWM)控制器，其有例地避免了如上所述对于另外的变压器的需求，不论是否使用次级侧PWM控制器。根据本公开的直流-直流变换器利用如图1中以框图形式所示的公开的集成晶体管驱动器和PWM控制器120来操作。其它体系架构也是可行的。
图1中所示的直流-直流变换器100包含：主功率变压器104，其与耦接至变压器104的初级侧的多个功率晶体管102相关联；整流器和滤波器106；以及直接连接至变压器104次级侧负载的次级侧PWM控制器108。变压器104的初级侧被标示为“P”，并且次级侧被标示为“S”。次级侧PWM控制器108经由隔离单元112耦接至集成晶体管驱动器和PWM控制器120。集成晶体管驱动器和PWM控制器120通过从次级侧PWM控制器108发送的栅极驱动信号或(例如在启动期间)在集成晶体管驱动器和PWM控制器120内部产生的脉冲来控制，如下文所示。
在优选实施例中，次级侧PWM控制器108仅从与变压器104的初级侧电流隔离的次级偏置电源110接收功率。
功率晶体管102实现将直流输入电压(Vin)转换为交流电压以提供给变压器104的功能。集成晶体管驱动器和PWM控制器120通过栅极驱动信号105耦接至功率晶体管102，该栅极驱动信号105接通和关断晶体管102以产生交流电压。集成晶体管驱动器和PWM控制器120基于来自次级侧PWM控制器108的栅极驱动信号103或在控制器120内部产生的脉冲来使栅极驱动信号105有效。
次级侧PWM控制器108由变压器104的次级侧S供电，并且实现控制功率晶体管102的时序以提供必须由变压器104变换的交流电压的功能。最初，次级侧PWM控制器108是关断的。由于控制器108是关断的，因此功率晶体管102直到合适的时序才开始接通以提供交流电压。因为没有交流电压被提供给变压器104，所以在变压器的次级侧S上不产生电压，并且因此次级侧PWM控制器108绝不会被接通。出于这一原因，提供了一种启动能力，其部分是由集成晶体管驱动器和PWM控制器120执行的功能。控制器120的启动能力临时为变压器104操作功率晶体管102足够长的时间，以在其次级侧S上产生电压，从而为次级侧PWM控制器108供电。一旦次级侧PWM控制器108被接通，则次级侧PWM控制器108持续控制功率晶体管102，而不是由集成晶体管驱动器和PWM控制器120来操作。
为了可靠地启动变压器并且经由次级偏置电源110进一步发送功率以接通次级侧PWM控制器108，集成晶体管驱动器和PWM控制器120提供一种巧妙的方法来可靠地启动直流-直流变换器100，而不需要初级侧的辅助偏置变压器。在启动期间并且在次级侧控制器108完全充电和接通之前，集成晶体管驱动器和PWM控制器120提供由其内部脉冲发生器产生的控制信号105来驱动功率晶体管102。控制信号105(其为多个脉冲)在脉冲的持续时间内接通功率晶体管102，以便将输入电压的脉冲施加至变压器104的初级侧P。
在次级侧PWM控制器108经由所耦接的变压器104充电而完全接通之后，来自次级侧PWM控制器108的脉冲103经过回路被传送到初级侧上的集成晶体管驱动器和PWM控制器120。集成晶体管驱动器和PWM控制器120检测这些脉冲，并且停用内部产生的脉冲，并且将来自次级侧PWM控制器108的脉冲103作为控制信号105转发给功率晶体管102。因此，次级侧PWM控制器108接管并且调节变压器104的次级侧上的预期输出电压。因此，集成晶体管驱动器和PWM控制器120使用其内部的脉冲发生器来仅在启动期间临时控制功率晶体管102，直至次级侧PWM控制器108接通并且开始工作。
图2A-2D示出如图1所示的直流-直流变换器的详细电路实施方式的示例。相同的附图标记被用于指代与图1中所用的那些相同的块。功率晶体管102包含半桥变换器并且用作降压变换器。在图2A-2D的示例中，功率晶体管102包括两个增强型N沟道功率MOS(NMOS)晶体管M1和M2。选择功率MOSFET是因为其处理大输入功率水平的能力和低导通电阻。也可以在这种功率晶体管中实施其它类型的晶体管(包括但不限于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、栅极关断三极管(GTO)和双极结晶体管(BJT))以及掺杂方案。
更具体地，开关晶体管M1和M2基于具有由集成晶体管驱动器和PWM控制器120编程的占空比的信号105交替地接通和关断，以便将所提供的直流输入电压(Vin)切换或斩波成随时间变化的脉冲，即在注入变压器104的初级侧之前将直流输入电压源变换成交流电压。耦接至功率晶体管M1的源极端和M2的漏极端的节点Vx处的电压是用于变压器104的初级侧上的绕组P1的输入信号。
随后，在变压器104的初级侧P1上供应的交流电压经过变压器104被传送至次级绕组S1和S2。在被整流器和滤波器106整流和滤波之后，Vout作为输入电压Vin的函数被导出，Vout＝(Vin/2)×(f)×(Con，M1+Con，M2)×(n2/n1)，其中f是工作频率，Con，M1和Con，M2分别是功率晶体管M1和M2的导通时间，n1是初级绕组P1的匝数，并且n2是次级绕组S1和S2的匝数。
假定变压器104已经完全充电而使得功率被提供给次级侧PWM控制器108，则该控制器108开始工作并且负责产生PWM脉冲以控制功率晶体管102，从而调节耦接到负载的输出电压。次级侧PWM控制器108是被设计用来调节电源开关占空比的PWM控制器。
来自次级侧PWM控制器108的引脚SRA和SRB的输出信号107和109耦接至栅极驱动器114。块106中的功率晶体管M3和M4基于由次级侧PWM控制器108调节的信号107和109经由栅极驱动器114作为整流器和滤波器106。栅极驱动器114可以用于将大的尖峰电流传递到驱动功率晶体管M3和M4中。整流器和滤波器106被用于整流交流信号并且平滑消除通过功率传输不可避免地产生的所有纹波和噪声。
仍然参考图2A-2D，从次级侧PWM控制器108的引脚OUTA和OUTB产生的输出信号111和113经由隔离单元112(例如变压器)耦接至集成晶体管驱动器和PWM控制器120。在启动之后，作为栅极驱动信号被发送给集成晶体管驱动器和PWM控制器120的输出信号111和113使集成晶体管驱动器和PWM控制器120的内部脉冲发生器被停用，并且也作为控制信号105被提供给功率晶体管102。可替代地，尽管被设计为控制信号105的提供者，但内部脉冲发生器以待机模式运行。集成晶体管驱动器和PWM控制器120的详细运行机制将在下文中进一步论述。
在直流-直流变换器100完全被激励之前，初级侧上的启动电路(例如集成晶体管驱动器和PWM控制器120)提供一种在启动过渡期间将输出维持在可接受的限值之内并激励主变压器的同时启动初级基准功率开关电路的手段。当输出节点处的电压(Vout)已经达到阈值(例如预期最终输出电压)时，启动电路将从调压器停用，其在本发明中是次级控制器。
在本发明的优选实施例中，集成晶体管驱动器和PWM控制器120由主变压器104供电，而无需辅助偏置变压器。
图3描绘了建议的集成晶体管驱动器和PWM控制器120的电路的说明性实施例。如图所示，集成晶体管驱动器和PWM控制器120包含：常规的MOSFET驱动器124和PWM控制器122。在图3的示例中，PWM控制器122包含PWM检测140、内部脉冲发生器142、软启动144、过流保护146和输出控制148。作为放大器的MOSFET驱动器124包含两个开关S3和S4，用来基于来自次级侧PWM控制器108的栅极驱动信号111和113或由PWM控制器122的脉冲发生器142在内部产生的信号123和125选择性地接收来自引脚HI和LI的输入信号。
在接通主变压器104期间，PWM控制器122充当启动电路。在启动期间以及次级侧PWM控制器108充电并运行之前，内部脉冲发生器142产生具有预编程的占空比的注入输出控制器148的一系列脉冲115，其进一步控制开关S3和S4来耦接至PWM控制器122。通过对从PWM控制器122接收到的信号123和125进行放大，来自HO和LO输出端的输出信号在功率晶体管M1和M2的栅极处被接收到，因此在启动阶段期间运行M1和M2。
一旦次级侧PWM控制器108在启动之后完全充电并且运行，则MOSFET驱动器124的HI和LI从由次级侧PWM控制器108提供的信号111和113接收信号。因此，PWM检测140检测到存在来自HI和LI的信号119和121，指示次级侧PWM控制器108处于变换器100的调节输出电压的控制之下。结果，输出控制148使开关S3和S4从次级侧PWM控制器108接收HI和LI信号，取代内部产生的脉冲123和125。特别地，输出控制148提供在本文图3中未示出的信号来控制开关S3和S4进行切换以接收来自HI和LI的信号或内部产生的脉冲123和125。
图4示出使用所公开的集成晶体管驱动器和PWM控制器120来操作直流-直流变换器100的本发明的优选方法：
块200提供了一种认知机构来确定是否存在检测到来自次级侧PWM控制器108的栅极驱动控制信号；
块202在缺少栅极驱动控制信号的情况下使集成晶体管驱动器和PWM控制器120中的脉冲发生器驱动所耦接的功率晶体管102；
块204关断脉冲发生器并且基于来自次级侧PWM控制器108的栅极驱动控制信号驱动所耦接的功率晶体管102。
上面的论述意在展示本发明的原理和各种不同的实施例。一旦完全理解了上面的论述，则多种变形和修改对于本领域技术人员来说将变得显而易见。随附的权利要求意在被解释为涵盖所有这些变形和修改。

Claims (7)

1.一种直流-直流变换器，其包含：
具有初级侧和次级侧的功率变压器；
耦接至所述变压器的所述初级侧的多个功率晶体管；
耦接至所述变压器的所述次级侧的次级偏置电源；以及
次级侧控制器，其耦接至所述变压器的所述次级侧并且被配置为基于与所述变压器的所述次级侧关联的电压电平产生反馈控制信号；
进一步包含接收所述直流-直流变换器输入电压的集成晶体管驱动器和脉冲宽度调制控制器即集成晶体管驱动器和PWM控制器，并且其中在启动期间，所述次级侧控制器从所述集成晶体管驱动器和PWM控制器接收控制所述多个功率晶体管的工作功率，但在启动之后，所述次级侧控制器改为接收源自所述变压器的所述次级侧的输出电压的工作功率；
其中所述集成晶体管驱动器和PWM控制器包括：
脉冲发生器，所述脉冲发生器产生将在启动期间用于控制所述多个功率晶体管的脉冲信号；和
多个开关，每个开关选择来自所述脉冲发生器的所述脉冲信号或来自所述次级侧控制器的栅极驱动控制信号中的任一个，以便控制所述功率晶体管之一；
进一步包括PWM检测单元，以便检测来自所述次级侧控制器的所述栅极驱动控制信号的存在并且基于是否检测到所述栅极驱动控制信号而使所述开关被控制；并且其中当检测到存在来自所述次级侧控制器的所述栅极驱动控制信号时，所述PWM检测单元停用所述脉冲发生器。
2.如权利要求1所述的直流-直流变换器，其中所述PWM检测单元产生输出以在两种状态之间控制所述开关，即在启动期间的第一种状态，在该状态下所述功率晶体管由所述脉冲信号控制，以及在启动之后的第二种状态，在该状态下所述功率晶体管由来自所述次级侧控制器的所述栅极驱动控制信号控制。
3.如权利要求1所述的直流-直流变换器，其中在启动期间，所述直流-直流变换器以未调整的方式运行，但在启动之后，所述直流-直流变换器以调整的方式运行。
4.一种直流-直流变换器，其包含：
具有初级侧和次级侧的功率变压器；
耦接至所述变压器的所述初级侧的多个功率晶体管；
次级侧控制器，其耦接至所述变压器的所述次级侧并且被配置基于与所述变压器的所述次级侧关联的电压电平产生栅极驱动控制信号；以及
集成晶体管驱动器和脉冲宽度调制控制器即集成晶体管驱动器和PWM控制器，其用于从所述次级侧控制器接收所述栅极驱动控制信号并且基于来自所述次级侧控制器的所述栅极驱动控制信号或基于来自内部脉冲发生器的脉冲信号选择性地为所述功率晶体管产生晶体管控制信号；并且其中所述集成晶体管驱动器和PWM控制器包含：
产生并提供用于在启动期间控制所述多个功率晶体管的多个脉冲信号的脉冲发生器；
选择性地将所述栅极驱动控制信号或来自所述脉冲发生器的脉冲信号提供给所述功率晶体管的多个开关；
PWM检测单元，其用于检测来自所述次级侧控制器的所述栅极驱动控制信号的存在，并且产生指示是否已检测到所述栅极驱动控制信号的检测信号；以及
基于来自所述PWM检测单元的所述检测信号控制所述开关的输出控制单元。
5.如权利要求4所述的直流-直流变换器，其中当所述PWM检测单元检测到来自所述次级侧控制器的所述栅极驱动控制信号存在时，所述PWM检测单元停用所述脉冲发生器并且产生指示已经检测到所述栅极驱动控制信号的检测信号。
6.如权利要求4所述的直流-直流变换器，其中所述PWM检测单元产生输出以在两种状态之间控制所述开关，即在启动期间的第一种状态，在该状态下所述功率晶体管由所述脉冲信号控制，以及在启动之后的第二种状态，在该状态下所述功率晶体管由来自所述次级侧控制器的所述栅极驱动控制信号控制。
7.如权利要求4所述的直流-直流变换器，其中在启动期间，所述直流-直流变换器以未调整的方式运行，但在启动之后，所述直流-直流变换器以调整的方式运行。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9819274B2 (en) * 2014-11-20 2017-11-14 Microchip Technology Incorporated Start-up controller for a power converter
US10277130B2 (en) 2015-06-01 2019-04-30 Microchip Technolgoy Incorporated Primary-side start-up method and circuit arrangement for a series-parallel resonant power converter
US9912243B2 (en) 2015-06-01 2018-03-06 Microchip Technology Incorporated Reducing power in a power converter when in a standby mode
US9705408B2 (en) 2015-08-21 2017-07-11 Microchip Technology Incorporated Power converter with sleep/wake mode
US9825546B2 (en) * 2016-03-30 2017-11-21 Infineon Technologies Austria Ag Circuits and methods for auxiliary secondary supply generation with self-starting primary side driver in isolated power converters
US9998001B1 (en) * 2017-03-22 2018-06-12 Analog Devices, Inc. Zeno phenomenon avoidance in power controller handoff

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3701937A (en) * 1971-12-30 1972-10-31 Bell Telephone Labor Inc Pulse-width modulated dc to dc converter with zero percent duty cycle capability
US4967332A (en) * 1990-02-26 1990-10-30 General Electric Company HVIC primary side power supply controller including full-bridge/half-bridge driver
US5745358A (en) * 1996-05-01 1998-04-28 Compaq Computer Corporation Variable-frequency converter with constant programmed delay
US5757627A (en) * 1996-05-01 1998-05-26 Compaq Computer Corporation Isolated power conversion with master controller in secondary
US5940287A (en) * 1998-07-14 1999-08-17 Lucent Technologies Inc. Controller for a synchronous rectifier and power converter employing the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4130862A (en) * 1978-02-01 1978-12-19 Apple Computer, Inc. DC Power supply
US6724642B2 (en) * 2001-03-01 2004-04-20 Di/Dt, Inc. Method and apparatus for providing an initial bias and enable signal for a power converter
US8929106B2 (en) * 2011-05-20 2015-01-06 General Electric Company Monotonic pre-bias start-up of a DC-DC converter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3701937A (en) * 1971-12-30 1972-10-31 Bell Telephone Labor Inc Pulse-width modulated dc to dc converter with zero percent duty cycle capability
US4967332A (en) * 1990-02-26 1990-10-30 General Electric Company HVIC primary side power supply controller including full-bridge/half-bridge driver
US5745358A (en) * 1996-05-01 1998-04-28 Compaq Computer Corporation Variable-frequency converter with constant programmed delay
US5757627A (en) * 1996-05-01 1998-05-26 Compaq Computer Corporation Isolated power conversion with master controller in secondary
US5940287A (en) * 1998-07-14 1999-08-17 Lucent Technologies Inc. Controller for a synchronous rectifier and power converter employing the same

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