CN104488181A - 同步整流器的控制 - Google Patents

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Abstract

一种用于改变同步整流器(101)的工作模式的方法和控制单元。同步整流器(101)包括至少一个可控开关(102),所述至少一个可控开关(102)具有与其并联的二极管(103)。同步整流器(101)可操作地连接到电抗电路(105),并且布置成在控制端子(104)接收至少一个控制信号,以便控制所述至少一个可控开关(102)。用定义的占空比对至少一个控制信号进行脉冲宽度调制,方法包括在电抗电路(105)的截止频率以上的频率在百分之零的占空比和定义的占空比之间调节(201)至少一个控制信号的脉冲宽度。从而,减少同步整流器(101)中的所述二极管(103)上的正向电压降的影响。

Description

同步整流器的控制
技术领域
 本发明一般涉及控制同步整流器的领域,并且更具体地涉及用于改变同步整流器的工作模式的方法以及用于该方法的设备。
背景技术
现今,开关模式电源SMPS是用于在电子设备中转换功率的主要技术。SMPS能够是不同类型的,诸如降压转换器、升压转换器和逆向转换器。这些不同类型的SMPS的基本版本包括至少一个二极管。二极管呈现大约半伏的正向电压降,并且在以大约几伏的转换电压的SMPS转换器中,这样的电压降能够是SMPS的总输出电压的重要部分。因此,为了减少功率消耗和热生成,必须最小化与至少一个二极管的正向电压降有关的损耗。
常规上,为了抵消与正向电压降关联的这样的电压降,SMPS的至少一个整流二极管可由诸如场效应晶体管FET之类的可控开关来替换。SMPS还需要控制单元,以便处理可控开关的开/关。这样的可控开关和控制单元通常称作同步整流器SR。
SR的最常见的可控开关是金属氧化物半导体晶体管MOSFET,这归因于其极佳的开关特性和低损耗。
但是,MOSFET由于MOSFET的漏极和主体之间的掺杂结导致在MOSFET的漏极和主体之间呈现寄生二极管。因此,存在与该寄生二极管有关的正向电压降。该寄生二极管能够用于以二极管操作模式操作SR,即,使用类似于整流SMPS中的整流二极管的寄生二极管的这种整流属性。因此,具有利用至少一个MOSFET作为可控开关的SR的SMPS能够通过利用寄生二极管作为具有整流二极管的常规SMPS操作。
因此,利用MOSFET的SR能够在两个不同的工作模式中操作,其中第一工作模式是使用MOSFET作为由控制单元控制的可控开关的同步模式。第二工作模式是利用MOSFET的寄生二极管的二极管模式。
但是,在使用SR时存在一些问题。第一个问题是如何掌控SR的可控开关的开/关的精确定时。常规上,这由模拟电路或由一些种类的计算机化的控制电路来掌控。另一个问题是如果SMPS的输出以一定电压预偏置,则SR按照其本性能够逆转功率。如果若干SMPS并联连接以便向负载提供功率,则与逆功率关联的问题是非常重要的。在本领域中存在用于处理逆功率的若干解决方案,诸如例如SMPS的同步启动和停止。但是,该解决方案没有处理当一个SMPS失效并且变得不可操作、稍后再次变得可操作时的情形。在该情形中,为了使当前起作用的SMPS能够向负载递送功率,不期望同步停止和启动并联配置的其它SMPS。
本领域中避免与逆功率关联的问题的已知方法是用二极管操作模式中的SR来启动SMPS,然后将工作模式改变为同步操作模式。但是,这种在二极管模式和同步模式之间的操作的改变在SMPS的输出电压中引入与MOSFET的寄生二极管的正向电压降对应的电压阶跃。这样的电压阶跃能够引入例如与过电压保护和电压调整有关的其它问题。特别是,对于要求低电压和高电流的负载,例如现代CPU,寄生二极管上的正向电压降能够与来自SMPS的输出电压的40%对应。
发明内容
本发明的示范性实施例的一个目标是解决上面论述的至少一些问题。该目标和其它目标由按照所附独立权利要求的方法和设备以及由按照从属权利要求的实施例来实现。
第一示范性实施例提供用于改变同步整流器的工作模式的方法。同步整流器包括至少一个可控开关,所述至少一个可控开关具有与其并联的二极管。同步整流器可操作地连接到电抗电路,并且布置成在控制端子处接收至少一个控制信号,以便控制所述至少一个可控开关。用定义的占空比对至少一个控制信号进行脉冲宽度调制。方法包括在电抗电路的截止频率以上的频率在百分之零的占空比和定义的占空比之间调节至少一个控制信号的脉冲宽度。从而,减少同步整流器中的所述二极管上的正向电压降的影响。
第二示范性实施例提供用于改变同步整流器的工作模式的控制单元。同步整流器包括至少一个可控开关,所述至少一个可控开关具有与其并联的二极管。至少一个可控开关由在控制端子处接收的至少一个控制信号来控制。同步整流器可操作地连接到电抗电路。控制单元包括用于接收输入信号的至少一个输入端子。用定义的占空比对输入信号进行脉冲宽度调制,以便控制同步整流器的至少一个可控开关。控制单元还包括用于接收使能信号的使能端子,以及可操作地连接到所述控制端子的至少一个输出端子。控制单元配置成响应于使能信号,在电抗电路的截止频率以上的频率在百分之零的占空比和输入信号的定义的占空比之间调节在至少一个输入端子处接收的至少一个输入信号的脉冲宽度。从而,在输出端子处形成所述输出信号,并且减少同步整流器中的所述二极管上的正向电压降的影响。
示范性实施例的一个优点是,在SMPS的输出处没有输出电压阶跃的情况下执行从一个工作模式到另一个工作模式的转变,并且从而避免与输出电压的阶跃变化以及电压调整和过电压保护关联的问题。
示范性实施例的另一个优点是,它们能够易于作为软件例程进行集成。因此,将没有必要变更电路设计,或者将仅需要对电路设计进行微小改变。
本发明的某些示范性实施例的另一个优点是,所述方法易于结合到SMPS的主电压调整回路中。
示范性实施例的又一个优点是,通过使用积分信号来生成斜坡信号,在比例、积分和微分控制回路(即PID控制回路)中结合所述实施例是特别容易的。
附图说明
在本发明的实施例的以下描述中,将参考以下附图:
图1是同步整流器的示意框图;
图2是按照本发明的一个实施例的方法的流程图;
图3是按照一个示范性实施例的方法的流程图;
图4是示出可操作地连接到同步整流器的控制单元的一个示范性实施例的示意框图;
图5是按照一个示范性实施例的控制单元的示意图;
图6是按照一个示范性实施例的、控制单元的脉冲发生器的示意图;
图7是示出还包括电路701的、图4的实施例的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图在下文中更全面地描述本发明,在附图中示出本发明的优选实施例。但是,本发明可以以许多不同形式来实施,并且不应理解为限于本文陈述的实施例;而是,提供这些实施例,使得本公开将是全面的和完整的,并且向本领域的技术人员全面传达本发明的范围。在附图中,同样的参考标记指代同样的元件。
此外,显然的是,下面描述的示范性方法和设备可至少部分地通过使用结合已编程微处理器或通用计算机工作的软件、和/或使用专用集成电路(ASIC)来实现。另外,虽然本发明的实施例主要以方法和设备的形式来描述,但是实施例还可至少部分地被实现为计算机程序产品、或者在包括计算机处理器和耦合到该处理器的存储器的系统中实现,其中存储器用可执行本文公开的功能的一个或多个程序来编码。
图1是可操作地连接到电抗电路105的同步整流器101的示意框图。同步整流器101包括由在控制端子104处接收的控制信号来控制的至少一个可控开关102。至少一个可控开关102可操作用于向电抗电路105提供电压。与至少一个可控开关102并联的是有意地或者作为可控开关102的寄生元件来布置的二极管103。输出电压经由电压端子106被递送到负载。
电压端子106处的输出电压借助调节从同步整流器101向电抗电路105提供的电压的占空比来控制。占空比的这种调节通常由布置成监视电压端子106处的电压的电压调节器来处理。因此,导出定义的占空比以实现电压端子106处的所期望的输出电压。
常规上,存在操作同步整流器101的两种不同的方法,即两种不同的工作模式,所述同步整流器101具有至少一个可控开关102,所述至少一个可控开关102具有与其并联布置的二极管。
第一工作模式是同步模式,其中至少一个可控开关102是可操作的,并且借助控制端子104处的控制信号来控制。同步操作模式呈现低损耗,但是对控制信号的定时具有高要求。如果在电压端子106处呈现预偏置电压,则存在逆转进入同步整流器101的功率的潜在风险。
第二工作模式是二极管模式,其中至少一个可控开关102的并联二极管103用作与常规SMPS类似的整流二极管。二极管操作模式呈现与二极管103的正向电压降对应的电压降。该电压降是大约0.5V,并且能够是电压端子106处的输出电压的主要部分。二极管操作模式与同步操作模式比较还呈现较大损耗,这归因于例如较高的串联电阻。因此,使二极管103过热的问题不可忽视。二极管模式的有益特征是,由于二极管103的整流属性,按照本性不可能逆转进入同步整流器101的功率。
因此,为了针对电压端子106处的预偏置电压来提供电压而不发生与逆功率流入同步整流器101关联的问题,对于具有同步整流器101的SMPS将有利的是具有在二极管操作模式和同步操作模式之间改变工作模式的能力。
与在操作期间改变同步整流器101的工作模式关联的严重问题是由二极管操作模式中的二极管103上的正向电压降引起的。如果在工作模式之间瞬间改变工作模式,则与二极管103的正向电压降对应的电压阶跃将在电压端子106处呈现为输出电压的增加或减少。该电压阶跃能够引起电压调整的问题,并且在一些情况中,当连接到电压端子106的负载对过电压敏感时,负载能够被毁坏或者一些过压保护措施可被激活,引起负载不工作。
但是,图1中的电抗电路105能够被视作滤波电路,并且不仅作为用于SMPS的能量贮存器。因此,易于导出电抗电路105的截止频率。该截止频率定义对于从同步整流器101向电抗电路105提供的电压的频率的限制。如果该截止频率低于从同步整流器101向电抗电路105提供的电压的开关频率,则电压端子106处的电压将呈现由从同步整流器101向电抗电路105提供的电压的开关频率引起的小的电压变化。
因此,通过利用电抗电路105的滤波属性,可能最小化与在二极管模式中操作同步整流器关联的、输出电压上的二极管103的正向电压降的影响。该最小化通过调节控制信号的脉冲宽度来实现。
基于上文,参照图1,下文描述了用于将工作模式从二极管模式改变为同步模式的示范性实施例。当同步整流器101将要启动其操作以便向连接到电压端子106的负载提供功率时,负载以预偏置电压来预偏置电压端子106。因此,同步整流器101可仅使用至少一个可控开关102的二极管103作为整流二极管而在二极管模式中启动,以便向电抗电路105提供被脉冲宽度调制的电压脉冲。通过在电抗电路的截止频率以上的频率将控制信号的占空比从百分之零一直增加到定义的占空比,由至少一个可控开关102的激活引起的电压脉冲的增加量到达电抗电路105。这些脉冲与由二极管103引起的脉冲相比具有稍微较高的振幅,并且差值与二极管103的正向电压降对应。但是,至少一个可控开关102的激活引起的电压脉冲具有电抗电路105的截止频率以上的频率。因此,这些电压脉冲由电抗电路105来滤波,并且由二极管103的正向电压降引起的电压阶跃不被传递到电压端子106处的负载。这有效地使同步整流器将工作模式从二极管模式改变为同步模式,避免与二极管103的正向电压降关联的问题。
下文是结合图1描述的、用于将同步整流器101的工作模式从同步模式改变为二极管模式的另一个示范性实施例。在该示范性实施例中,同步整流器101在同步模式中操作,以便向连接到电压端子106的负载递送功率,并且负载将在同步整流器101的操作停止时以一定电压预偏置电压端子。因此,为了抵消逆转进入同步整流器101的功率的风险,期望在停止工作时将工作模式从同步模式改变为二极管模式。工作模式的这种改变能够通过在电抗电路的截止频率以上的频率将控制信号的占空比从定义的占空比减少到百分之零来实现。这种减少引起由至少一个可控开关102的激活导致的到达电抗电路105的电压脉冲量的减少。这些脉冲与由至少一个可控开关102引起的脉冲相比具有稍微较低的振幅,并且差值与二极管103的正向电压降对应。但是,由二极管103引起的电压脉冲具有电抗电路105的截止频率以上的频率。因此,这些电压脉冲由电抗电路105滤波,并且由二极管103的正向电压降引起的电压阶跃不被传递到电压端子106处的负载。这有效地使同步整流器将工作模式从同步模式改变为二极管模式,避免与二极管103的正向电压降关联的问题。
图2是按照本发明的一个实施例的、用于在同步整流器101的操作期间改变其工作模式的方法的流程图。在该实施例中,同步整流器101在控制端子104处接收至少一个控制信号,以便控制至少一个可控开关102。为电压端子106处的所期望的电压而用定义的占空比对至少一个控制信号进行脉冲宽度调制。该定义的占空比由外部电压控制器控制。在二极管模式和同步模式之间的工作模式的改变(并且反之亦然)通过在电抗电路105的截止频率以上的频率在百分之零的占空比和定义的占空比之间调节201至少一个控制信号的脉冲宽度来执行。
因此,通过在电抗电路105的截止频率以上的频率执行至少一个控制信号的脉冲宽度的这种调节,与二极管103的正向电压降关联的电压阶跃将被滤波,并且没有尖峰电压阶跃会被传递到电压端子106。
在另一个示范性实施例中,同步整流器101的工作模式的改变涉及将二极管操作模式改变为同步模式操作。如果具有同步整流器101的SMPS将要针对电压端子106处的预偏置电压来启动操作,则这种将二极管模式改变为同步模式的用法非常有用。通过以二极管模式启动同步整流器,非常小量的反向电流将会流到同步整流器中。当输出电压处于预偏置电压以上的安全等级时,同步整流器101能够启动同步模式,而没有逆转进入同步整流器101的功率的风险。
上文中将工作模式从二极管模式改变为同步模式所描述的一些细节中涉及将控制信号的脉冲宽度从百分之零增加到定义的占空比。百分之零的占空比与二级管操作模式对应,因为至少一个可控开关102在百分之零的占空比时处于断开状态,并且二极管103可操作为整流二极管。定义的占空比与由用于控制电压端子106处的电压的外部电压控制器来支配的占空比对应。至少一个控制信号的脉冲宽度的这种调节在电抗电路105的截止频率以上的频率来执行。
在备选实施例中,同步整流器101的工作模式的改变涉及将同步操作模式改变为二极管操作模式。如果具有同步整流器101的SMPS将要以电压端子106处呈现的预偏置电压来停止其操作,则这种将工作模式从同步模式改变为二极管模式的用法非常有用。
在这个实施例中,至少一个控制信号的脉冲宽度在电抗电路105的截止频率以上的频率从定义的占空比减少到百分之零的占空比,从而使同步整流器将其操作从同步模式改变为二极管模式。
在另一个实施例中,在电抗电路105的截止频率以上的频率以多个步长逐步调节至少一个控制信号的脉冲宽度。
在又一个实施例中,用于调节至少一个控制信号的脉冲宽度的步长的数目在从5到20的范围内。
在另一个实施例中,用于调节至少一个控制信号的脉冲宽度的步长的数目在从6到10的范围内。
在另一个示范性实施例中,上文公开的方法在同步整流器101启动之后以定义的时间间隔来执行。通过以二极管模式启动同步整流器,确保没有逆功率流入同步整流器101中。
在备选实施例中,上文所公开的方法在同步整流器101停止工作之前执行。
图3是示出用于改变同步整流器的工作模式的方法的示范性实施例的流程图。在步骤301中,确定电压端子处的输出电压。在步骤302中,基于该确定的电压,确定同步整流器的启动模式。如果在电压端子106处呈现预偏置电压,则可决定二极管操作模式是适合的。步骤302接下来是上面描述的调节至少一个控制信号的脉冲宽度的步骤201。
图4是按照本发明的示范性实施例的控制单元401的示意图,其中控制单元可操作地连接到同步整流器101。控制单元401包括用于接收输入信号的至少一个输入端子402。为电压端子106处的所期望的输出电压而用定义的占空比对输入信号进行脉冲宽度调制。控制单元401还包括用于接收使能信号的使能端子403。该使能信号发起用于同步整流器的工作模式的改变。控制单元401还包括可操作地连接到所述控制端子104的至少一个输出端子404,以便控制同步整流器101的至少一个可控开关102。
控制单元401配置成响应于所述使能信号,在电抗电路105的截止频率以上的频率在百分之零的占空比和输入信号的定义的占空比之间调节在至少一个输入端子402处接收的至少一个输入信号的脉冲宽度,从而在输出端子404处形成所述输出信号,并且减少同步整流器101中的所述二极管103上的正向电压降的影响。
在一个示范性实施例中,控制单元401配置成在电抗电路105的截止频率以上的频率将至少一个输入信号的脉冲宽度从百分之零的占空比增加到输入信号的定义的占空比。因而,同步整流器101的工作模式从二极管操作模式改变为同步操作模式。
在备选示范性实施例中,控制单元401配置成在电抗电路105的截止频率以上的频率将至少一个输入信号的脉冲宽度从输入信号的定义的占空比减少到百分之零的占空比。因而,同步整流器101的工作模式从同步操作模式改变为二极管操作模式。
图5是示出控制单元401的示范性实施例的示意框图。控制单元包括脉冲发生器501,所述脉冲发生器501配置成可由使能端子403处接收的所述使能信号控制,并且在端子502处生成脉冲序列,所述脉冲序列具有在电抗电路105的截止频率以上的频率在百分之零的占空比和输入信号的定义的占空比之间逐步改变的占空比。
控制单元401还包括逻辑电路503,所述逻辑电路503配置用于在端子502处从脉冲发生器501接收脉冲序列。脉冲序列的脉冲担当门信号,以便控制从控制单元401的输入端子402到输出端子404的路径。因而,生成用于控制同步整流器101的至少一个可控开关102的输出信号。
图6是示出控制单元401的脉冲发生器501的示范性实施例的示意框图。脉冲发生器501包括斜坡发生器601,所述斜坡发生器601配置成通过由使能端子403接收的使能信号来控制,以便以定义的斜坡时间和定义的电压电位来启动线性斜坡。定义的斜坡时间给出用于改变同步整流器的工作模式的可用时间。
脉冲发生器501还包括锯齿波发生器602,所述锯齿波发生器602配置用于以定义的频率和定义的振幅来生成锯齿波信号。锯齿波信号的频率在电抗电路105的截止频率以上。
脉冲发生器501还包括比较器603,所述比较器603的输入连接到所述斜坡发生器601和所述锯齿波发生器602。比较器603可操作用于比较所述线性斜坡和所述锯齿波信号,在可操作地连接到端子502的比较器的输出处形成脉冲序列。脉冲序列担当用于逻辑电路503的门信号。
在又一个示范性实施例中,斜坡发生器601配置用于从电压控制器接收积分电压,所述电压控制器配置用于借助比例-积分-微分控制器来调整电压端子106的输出电压。因而,允许控制单元401作为用于电压端子106处的电压的控制回路的一部分来改变同步整流器101的工作模式。
图7是除了上文所公开的实施例以外包括电路701的示范性实施例的示意框图。该电路701配置用于测量电压端子106处的输出电压,并且基于所述测量在控制单元401的使能端子403处生成所述使能信号。
在附图和说明书中,已公开了本发明的典型优选实施例,并且虽然采用了具体术语,但是它们仅用于一般和描述性的意义,并且不以限制为目的,本发明的范围在下面的权利要求中陈述。

Claims (16)

1.一种用于改变同步整流器(101)的工作模式的方法,所述同步整流器(101)包括至少一个可控开关(102),所述至少一个可控开关(102)具有与其并联的二极管(103),所述同步整流器(101)可操作地连接到电抗电路(105),并且布置成在控制端子(104)处接收至少一个控制信号,以便控制所述至少一个可控开关(102),其中,用定义的占空比对所述至少一个控制信号进行脉冲宽度调制,所述方法包括:
在所述电抗电路(105)的截止频率以上的频率在百分之零的占空比和所述定义的占空比之间调节(201)所述至少一个控制信号的脉冲宽度,从而减少所述同步整流器(101)中的所述二极管(103)上的正向电压降的影响。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述同步整流器的所述工作模式通过所述脉冲宽度的所述调节(201)从二极管操作模式改变为同步操作模式,所述调节(201)包括:
在所述电抗电路(105)的所述截止频率以上的所述频率将所述至少一个控制信号的所述脉冲宽度从百分之零的占空比增加到所述定义的占空比。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述同步整流器的所述工作模式通过所述脉冲宽度的所述调节(201)从同步操作模式改变为二极管操作模式,所述调节(201)包括:
在所述电抗电路(105)的所述截止频率以上的所述频率将所述至少一个控制信号的所述脉冲宽度从所述定义的占空比减少到百分之零的占空比。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,在所述电抗电路(105)的所述截止频率以上的所述频率以多个步长逐步调节所述至少一个控制信号的所述脉冲宽度。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述步长的数目在从5到20的范围内。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述步长的数目在从6到10的范围内。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,在所述同步整流器(101)启动之后以定义的时间间隔执行所述方法。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,在所述同步整流器(101)停止工作之前执行所述方法。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,电路(701)配置用于确定电压端子(106)的输出电位,其中,在所述同步整流器的启动之前:
确定(301)所述电压端子(106)的输出电位,
基于所述输出电位的所述确定来确定(302)用于所述同步整流器的启动模式。
10.一种用于改变同步整流器(101)的工作模式的控制单元(401),所述同步整流器包括至少一个可控开关(102),所述至少一个可控开关(102)具有与其并联的二极管(103),其中,所述至少一个可控开关(102)由在控制端子(104)处接收的至少一个控制信号来控制,所述同步整流器(101)可操作地连接到电抗电路(105),所述控制单元(401)包括:
用于接收输入信号的至少一个输入端子(402),其中,用定义的占空比对所述输入信号进行脉冲宽度调制,以便控制所述同步整流器(101)的所述至少一个可控开关(102),
使能端子(403),用于接收使能信号,
至少一个输出端子(404),可操作地连接到所述控制端子(104),并且
所述控制单元(401)配置成响应于所述使能信号,在所述电抗电路(105)的截止频率以上的频率在百分之零的占空比和所述输入信号的所述定义的占空比之间调节在所述至少一个输入端子(402)处接收的至少一个输入信号的脉冲宽度,从而在所述输出端子(404)处形成所述输出信号,并且减少所述同步整流器(101)中的所述二极管(103)上的正向电压降的影响。
11.根据权利要求10所述的控制单元(401),配置成:
在所述电抗电路(105)的所述截止频率以上的所述频率将所述至少一个输入信号的脉冲宽度从百分之零的占空比增加到所述输入信号的所述定义的占空比,从而将所述同步整流器(101)的工作模式从二极管操作模式改变为同步操作模式。
12.根据权利要求10或11所述的控制单元(401),配置成:
在所述电抗电路(105)的所述截止频率以上的所述频率将所述至少一个输入信号的所述脉冲宽度从所述输入信号的所述定义的占空比减少到百分之零的占空比,从而将所述同步整流器(101)的工作模式从同步操作模式改变为二极管操作模式。
13.根据权利要求10到12中任一项所述的控制单元,还包括:
脉冲发生器(501),配置成由所述使能信号控制,并且生成脉冲序列,所述脉冲序列具有在所述电抗电路(105)的截止频率以上的频率在百分之零的占空比和所述输入信号的所述定义的占空比之间逐步改变的占空比,
逻辑电路(503),配置用于从所述脉冲发生器(501)接收所述脉冲序列,其中,所述脉冲序列的脉冲担当门信号,以便控制从所述控制单元(401)的所述输入端子(402)到所述输出端子(404)的路径,从而生成所述输出信号,以便控制所述同步整流器(101)的所述至少一个可控开关(102)。
14.根据权利要求13所述的控制单元,其中,所述脉冲发生器(501)包括:
斜坡发生器(601),配置成通过由所述使能端子(403)接收的所述使能信号来控制,以便以定义的斜坡时间和定义的电压电位来启动线性斜坡,
锯齿波发生器(602),配置用于以定义的频率和定义的振幅来生成锯齿波信号,
比较器(603),具有连接到所述斜坡发生器(601)和所述锯齿波发生器(602)的输入,并且可操作用于比较所述线性斜坡和所述锯齿波信号,其中,所述比较器的输出形成担当用于所述逻辑电路(503)的门信号的所述脉冲序列。
15.根据权利要求14所述的控制单元,其中,所述斜坡发生器(601)配置用于从电压控制器接收积分电压,所述电压控制器配置用于借助比例-积分-微分控制器来调整电压端子(106)的输出电压,从而允许所述控制单元作为控制回路的一部分来改变所述同步整流器(101)的所述工作模式。
16.根据权利要求10所述的控制单元,其中,所述控制单元(401)可操作地连接到配置用于测量所述电压端子(106)的输出电位的电路(701),并且基于所述测量生成所述使能信号。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110392981A (zh) * 2017-03-23 2019-10-29 亚萨合莱自动门系统有限公司 用于门操作器的开关操纵装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030048643A1 (en) * 2001-09-13 2003-03-13 Feng Lin Method and circuit for start up in a power converter
US20030067794A1 (en) * 2001-10-09 2003-04-10 Boylan Jeffrey John Synchronous rectifier controller
US20030081433A1 (en) * 2001-10-31 2003-05-01 Kazuhiko Itakura Electric-power supplying devices switching between a synchronous rectification and a diode rectification by gradually altering a switching pulse
US7045992B1 (en) * 2004-06-22 2006-05-16 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for start-up for a synchronous switching regulator
CN101860208A (zh) * 2009-01-30 2010-10-13 三美电机株式会社 Dc-dc转换器以及开关控制电路

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0741447A3 (en) * 1995-05-04 1997-04-16 At & T Corp Method and device for controlling a synchronous rectifier converter circuit
US20030128556A1 (en) * 2001-12-20 2003-07-10 Zhe Zhang Voltage sense method and circuit for start-up of parallel switching converters with output current bi-directional switches
US20080137379A1 (en) * 2006-12-12 2008-06-12 Hong Mao Pulse width modulation for synchronous rectifiers in DC-DC converters
US8891268B2 (en) * 2010-02-19 2014-11-18 Texas Instruments Incorporated System and method for soft-starting an isolated power supply system
JP2012090387A (ja) * 2010-10-18 2012-05-10 Panasonic Corp Dc−dcコンバータ
US8908393B2 (en) * 2011-09-14 2014-12-09 Futurewei Technologies, Inc. Soft transition apparatus and method for switching power converters

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030048643A1 (en) * 2001-09-13 2003-03-13 Feng Lin Method and circuit for start up in a power converter
US20030067794A1 (en) * 2001-10-09 2003-04-10 Boylan Jeffrey John Synchronous rectifier controller
US20030081433A1 (en) * 2001-10-31 2003-05-01 Kazuhiko Itakura Electric-power supplying devices switching between a synchronous rectification and a diode rectification by gradually altering a switching pulse
US7045992B1 (en) * 2004-06-22 2006-05-16 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for start-up for a synchronous switching regulator
CN101860208A (zh) * 2009-01-30 2010-10-13 三美电机株式会社 Dc-dc转换器以及开关控制电路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110392981A (zh) * 2017-03-23 2019-10-29 亚萨合莱自动门系统有限公司 用于门操作器的开关操纵装置

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