CN106981996B - 应用于电源转换器的同步整流器及其操作方法 - Google Patents

应用于电源转换器的同步整流器及其操作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106981996B
CN106981996B CN201610034017.8A CN201610034017A CN106981996B CN 106981996 B CN106981996 B CN 106981996B CN 201610034017 A CN201610034017 A CN 201610034017A CN 106981996 B CN106981996 B CN 106981996B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
grid
power supply
supply
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610034017.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106981996A (zh
Inventor
林崇伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leadtrend Technology Corp
Original Assignee
Leadtrend Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leadtrend Technology Corp filed Critical Leadtrend Technology Corp
Priority to CN201610034017.8A priority Critical patent/CN106981996B/zh
Publication of CN106981996A publication Critical patent/CN106981996A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106981996B publication Critical patent/CN106981996B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Abstract

本发明公开了一种应用于电源转换器的同步整流器及其操作方法。所述同步整流器包含一供电模块、一控制模块及一栅极驱动单元。所述供电模块是用于根据来自所述电源转换器的二次侧的一感应电压，产生一供电电流，其中所述供电电流是用于建立一供电电压，且所述感应电压是对应于所述电源转换器的一次侧的功率开关的控制信号；所述控制模块是耦接于所述供电模块，用于根据所述供电电压，开启或关闭所述供电模块；所述栅极驱动单元是耦接于所述供电模块，用于根据所述感应电压，产生控制所述二次侧的同步开关开启与关闭的栅极控制信号，其中所述供电电压是用于驱动所述栅极驱动单元。因此，相较于现有技术，本发明具有较低的成本以及较简单的设计。

Description

应用于电源转换器的同步整流器及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种应用于电源转换器的同步整流器及其操作方法，尤其涉及一种可产生与电源转换器的二次侧的输出电压无关的供电电压以及不需要电源转换器的一次侧的辅助绕组的同步整流器及其操作方法。
背景技术
当交流/直流电源转换器应用于一充电系统时，所述交流/直流电源转换器的二次侧的输出电压有时候会因为所述充电系统必须为电连接于所述充电系统的电子产品全力充电而下降至非常低的电平。当所述交流/直流电源转换器的二次侧的输出电压降至非常低的电平时，如果所述交流/直流电源转换器的二次侧的同步整流器需要所述输出电压作为一供电电压，则此时所述同步整流器将因为所述输出电压降至非常低而无法运作，导致所述交流/直流电源转换器的转换效率降低和具有严重的发热问题。
现有技术是利用所述交流/直流电源转换器的一次侧的辅助绕组所产生的辅助电压作为所述同步整流器的供电电压，但是所述辅助绕组将会增加所述交流/直流电源转换器的成本以及设计复杂度。因此，对于所述同步整流器的设计者而言如何改善现有技术的缺点将是一项重要课题。
发明内容
本发明的一实施例公开一种应用于电源转换器的同步整流器。所述同步整流器包含一供电模块、一控制模块及一栅极驱动单元。所述供电模块是用于根据来自所述电源转换器的二次侧的一感应电压，产生一供电电流，其中所述供电电流是用于建立一供电电压，且所述感应电压是对应于所述电源转换器的一次侧的功率开关的控制信号；所述控制模块是耦接于所述供电模块，用于根据所述供电电压，开启或关闭所述供电模块；所述栅极驱动单元是耦接于所述供电模块，用于根据所述感应电压，产生控制所述二次侧的同步开关开启与关闭的栅极控制信号，其中所述供电电压是用于驱动所述栅极驱动单元。
本发明的另一实施例公开一种应用于电源转换器的同步整流器的操作方法，其中所述同步整流器包含一供电模块、一控制模块及一栅极驱动单元。所述操作方法包含所述供电模块根据来自所述电源转换器的二次侧的一感应电压，产生一供电电流，其中所述供电电流是用于建立一供电电压，且所述感应电压是对应于所述电源转换器的一次侧的功率开关的控制信号；所述控制模块根据所述供电电压，开启或关闭所述供电模块。
本发明公开一种应用于电源转换器的同步整流器及其操作方法。所述同步整流器及所述操作方法是利用一供电模块根据来自所述电源转换器的二次侧的感应电压，建立一栅极驱动单元的供电电压，其中所述电源转换器的二次侧的感应电压是对应于所述电源转换器的一次侧的功率开关的控制信号，所以所述栅极驱动单元的供电电压和所述电源转换器的二次侧的输出电压无关。因此，相较于现有技术，因为所述栅极驱动单元的供电电压和所述电源转换器的二次侧的输出电压无关，所以当所述电源转换器的二次侧的输出电压下降至非常低时，所述栅极驱动单元仍可正常运作。另外，因为本发明并不需要所述电源转换器的一次侧的辅助绕组所产生的辅助电压作为所述栅极驱动单元的供电电压，所以本发明具有较低的成本以及较简单的设计。
附图说明
图1是本发明的第一实施例公开的一种应用于电源转换器的二次侧的同步整流器的示意图。
图2是说明供电电压在上限值和下限值之间变动的示意图。
图3是说明栅极控制信号和控制信号的关系的示意图。
图4是本发明的第二实施例公开的一种应用于电源转换器的二次侧的同步整流器的示意图。
图5是本发明的第三实施例公开的一种应用于电源转换器的同步整流器的操作方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
100 电源转换器
102 一次侧绕组
104 功率开关
106 二次侧绕组
108 同步开关
200、400 同步整流器
202 供电模块
204 控制模块
206 栅极驱动单元
208、210、212、216 引脚
214 电容
218 整流器
2022 高压开关
2024 电压限制单元
2026 栅极箝位单元
2028 二极管
2042 开关
2044 比较单元
20262 晶体管
CS 控制信号
DT 空档时间
GND 地端
GCS 栅极控制信号
IPRI 电流
LL 下限值
PRI 一次侧
PV 预定电压
SEC 二次侧
SC 供电电流
SRVDS 感应电压
UL 上限值
VCC 供电电压
VOUT 输出电压
500-510 步骤
具体实施方式
请参照图1，图1是本发明的第一实施例公开的一种应用于电源转换器100的二次侧SEC的同步整流器200的示意图，其中电源转换器100的一次侧PRI仅一次侧绕组102和一功率开关104显示在图1中，且电源转换器100是一交流/直流电源转换器。如图1所示，同步整流器200包含一供电模块202、一控制模块204以及一栅极驱动单元206，供电模块202包含一高压开关2022、一电压限制单元2024、一栅极箝位单元2026以及一二极管2028，以及控制模块204包含一开关2042和一比较单元2044。如图1所示，电压限制单元2024耦接于高压开关2022的栅极与漏极之间，栅极箝位单元2026耦接于高压开关2022的源极与栅极之间，以及二极管2028耦接于高压开关2022的源极与同步整流器200的引脚208之间，其中栅极箝位单元2026是一箝位电路；开关2042耦接于高压开关2022的栅极与电源转换器100的地端GND之间，以及比较单元2044耦接于开关2042和引脚208，其中开关2042是通过同步整流器的引脚210耦接至电源转换器100的地端GND。
如图1所示，当电源转换器100的一次侧PRI的功率开关104根据一控制信号CS开启时，电源转换器100的二次侧SEC的二次侧绕组106会根据流经电源转换器100的一次侧PRI的电流IPRI，产生一感应电压SRVDS(对应功率开关104的控制信号CS)。如图1所示，当开关2042关闭时，高压开关2022可通过同步整流器200的引脚212接收感应电压SRVDS，以及根据感应电压SRVDS，产生一供电电流SC，其中所述供电电流SC是用于通过同步整流器200的引脚208对一电容214充电以建立一供电电压VCC。因为感应电压SRCDS的高电平可能会损坏高压开关2022的栅极，所以电压限制单元2024可限制感应电压SRCDS至一预定电压PV以保护高压开关2022的栅极，其中预定电压PV低于感应电压SRVDS，且电压限制单元2024是一结面型场效应晶体管(Junction Field Effect Transistor,JFET)。但本发明并不受限于电压限制单元2024是一结面型场效应晶体管。栅极箝位单元2026包含一晶体管20262用于箝住高压开关2022的栅极与源极之间的电压，也就是说栅极箝位单元2026可利用晶体管20262箝住高压开关2022的栅极与源极之间的电压以保护高压开关2022并使高压开关2022正常运作。但本发明并不受限于栅极箝位单元2026包含晶体管20262，也就是说栅极箝位单元2026可包含至少一晶体管。二极管2028是用于当高压开关2022关闭时，防止供电电压VCC逆灌至栅极箝位单元2026和高压开关2022。
请参照图1、2，当供电电压VCC大于一上限值UL时，比较单元2044可使开关2042开启，导致高压开关2022关闭(因为高压开关2022的栅极的电平被拉至地端GND的电平)，此时电容214上的供电电压VCC将会随着耦接于二次侧SEC的负载(未绘示于图1)而逐渐下降；当供电电压VCC下降至小于一下限值LL时，比较单元2044可使开关2042关闭，导致高压开关2022重新开启，此时供电模块202可利用供电电流SC再次对电容214充电使供电电压VCC上升。因此，如图2所示，供电电压VCC将会在上限值UL和下限值LL之间变动。另外，在本发明的另一实施例中，比较单元2044是一迟滞比较器，所以比较单元2044可利用供电电压VCC、上限值UL和比较单元2044的迟滞区间使供电电压VCC在上限值UL和下限值LL之间变动。
如图1所示，栅极驱动单元206可通过同步整流器200的引脚212从二次侧SEC的同步开关108的漏极接收感应电压SRVDS，以及根据感应电压SRVDS，产生控制二次侧SEC的同步开关108开启与关闭的栅极控制信号GCS，其中栅极控制信号GCS可通过同步整流器200的引脚216传送至同步开关108的栅极，以及供电电压VCC是用于驱动栅极驱动单元206。另外，因为电源转换器100是一反激式(flyback)电源转换器，所以栅极控制信号GCS可使电源转换器100的一次侧PRI和电源转换器100的二次侧SEC不会同时导通。如图3所示，栅极控制信号GCS和控制信号CS因为一空档时间DT而不会重迭，所以栅极控制信号GCS可防止电源转换器100的一次侧PRI和电源转换器100的二次侧SEC同时导通。另外，在本发明的另一实施例中，供电电压VCC还可用于驱动应用于电源转换器100的二次侧SEC的一监控单元或其他需要供电电压VCC的电路(未绘示于图1)，其中所述监控单元可用于监控栅极控制信号GCS和控制信号CS的时序。
请参照图4，图4是本发明的第二实施例公开一种应用于电源转换器100的二次侧SEC的同步整流器400的示意图。如图4所示，同步整流器400和同步整流器200的差别在于同步整流器400的栅极驱动单元206另被电源转换器100的二次侧SEC的输出电压VOUT所驱动，其中输出电压VOUT是通过一整流器218对电容214充电。另外，同步整流器400的其余操作原理都和同步整流器200相同，在此不再赘述。
请参照图1-3和图5，图5是本发明的第三实施例公开的一种应用于电源转换器的同步整流器的操作方法的流程图。图5的方法是利用图1的电源转换器100与同步整流器200说明，详细步骤如下：
步骤500：开始；
步骤502：供电模块202根据来自电源转换器100的二次侧SEC的感应电压SRVDS，产生供电电流SC以建立供电电压VCC；
步骤504：供电电压VCC是否大于上限值UL；如果是，进行步骤506；如果否，跳回步骤502；
步骤506：控制模块204关闭供电模块202；
步骤508：供电电压VCC是否小于下限值LL；如果是，进行步骤510；如果否，跳回步骤506；
步骤510：控制模块204开启供电模块202；跳回步骤502。
在步骤502中，如图1所示，当电源转换器100的一次侧PRI的功率开关104根据控制信号CS开启时，电源转换器100的二次侧SEC的二次侧绕组106会根据流经电源转换器100的一次侧PRI的电流IPRI，产生感应电压SRVDS(对应功率开关104的控制信号CS)。如图1所示，当控制模块204的开关2042关闭时，供电模块202的高压开关2022可通过同步整流器200的引脚212接收感应电压SRVDS，以及根据感应电压SRVDS，产生供电电流SC，其中所述供电电流SC是用于通过同步整流器200的引脚208对电容214充电以建立供电电压VCC。
在步骤506中，请参照图1、2，当供电电压VCC大于上限值UL时，控制模块204的比较单元2044可使开关2042开启，导致高压开关2022关闭(因为高压开关2022的栅极的电平被拉至地端GND的电平)，此时电容214上的供电电压VCC将会随着耦接于二次侧SEC的负载(未绘示于图1)而逐渐下降；在步骤510中，当供电电压VCC下降至小于下限值LL时，比较单元2044可使开关2042关闭，导致高压开关2022重新开启，此时供电模块202可利用供电电流SC再次对电容214充电使供电电压VCC上升。因此，如图2所示，供电电压VCC将会在上限值UL和下限值LL之间变动。
如图1所示，由于供电电压VCC可用于驱动栅极驱动单元206，所以栅极驱动单元206可根据感应电压SRVDS，产生控制二次侧SEC的同步开关108开启与关闭的栅极控制信号GCS，其中栅极控制信号GCS可使电源转换器100的一次侧PRI和电源转换器100的二次侧SEC不会同时导通(如图3所示，栅极控制信号GCS和控制信号CS因为一空档时间DT而不会重迭，所以栅极控制信号GCS可防止电源转换器100的一次侧PRI和电源转换器100的二次侧SEC同时导通)。
综上所述，本发明所公开的应用于电源转换器的同步整流器及其操作方法是利用供电模块根据来自电源转换器的二次侧的感应电压，建立栅极驱动单元的供电电压，其中电源转换器的二次侧的感应电压是对应于电源转换器的一次侧的功率开关的控制信号，所以栅极驱动单元的供电电压和电源转换器的二次侧的输出电压无关。因此，相较于现有技术，因为栅极驱动单元的供电电压和电源转换器的二次侧的输出电压无关，所以当电源转换器的二次侧的输出电压下降至非常低时，本发明的栅极驱动单元仍可正常运作。另外，因为本发明并不需要电源转换器的一次侧的辅助绕组所产生的辅助电压作为栅极驱动单元的供电电压，所以本发明具有较低的成本以及较简单的设计。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种应用于电源转换器的同步整流器，其特征在于，包含：
一供电模块，用于根据来自所述电源转换器的二次侧的一感应电压，产生一供电电流，其中所述供电电流是用于建立一供电电压，且所述感应电压是对应于所述电源转换器的一次侧的功率开关的控制信号；
一控制模块，耦接于所述供电模块，用于根据所述供电电压，开启或关闭所述供电模块；及
一栅极驱动单元，耦接于所述供电模块，用于根据所述感应电压，产生控制所述二次侧的同步开关开启与关闭的栅极控制信号，其中所述供电电压是用于给所述栅极驱动单元提供电源电压；
其中所述供电模块包含：
一高压开关，用于根据所述感应电压，产生所述供电电流；
一电压限制单元，耦接于所述同步开关和所述高压开关，用于限制所述感应电压至一预定电压以保护所述高压开关的栅极；
一栅极箝位单元，耦接于所述电压限制单元和所述高压开关，用于箝住所述高压开关的栅极与源极之间的电压；及
一二极管，耦接于所述栅极箝位单元、所述高压开关和所述栅极驱动单元，用于当所述高压开关关闭时，防止所述供电电压逆灌至所述栅极箝位单元和所述高压开关。
2.如权利要求1所述的同步整流器，其特征在于，所述供电电压另用于给应用于所述电源转换器的二次侧的一监控单元提供电源电压。
3.如权利要求1所述的同步整流器，其特征在于，所述栅极箝位单元包含至少一晶体管。
4.如权利要求1所述的同步整流器，其特征在于，所述电压限制单元是一结面型场效应晶体管。
5.如权利要求1所述的同步整流器，其特征在于，所述控制模块包含：
一开关，耦接于所述供电模块；及
一比较单元，用于当所述供电电压大于一上限值时，通过所述开关关闭所述供电模块，以及当所述供电电压小于一下限值时，通过所述开关开启所述供电模块。
6.如权利要求1所述的同步整流器，其特征在于，所述电源转换器的二次侧的输出电压是用于给所述栅极驱动单元提供电源电压。
7.一种应用于电源转换器的同步整流器的操作方法，其中所述同步整流器包含一供电模块、一控制模块及一栅极驱动单元，其特征在于，包含：所述供电模块根据来自所述电源转换器的二次侧的一感应电压，产生一供电电流，以及限制所述感应电压至一预定电压以保护所述供电模块内的高压开关的栅极，其中所述供电电流是用于建立一供电电压，且所述感应电压是对应于所述电源转换器的一次侧的功率开关的控制信号；
所述栅极驱动单元根据所述感应电压，产生控制所述二次侧的同步开关开启与关闭的栅极控制信号，其中所述供电电压是用于给所述栅极驱动单元提供电源电压
当所述供电电压大于一上限值时，所述控制模块关闭所述供电模块；及
当所述供电电压小于一下限值时，所述控制模块开启所述供电模块。
CN201610034017.8A 2016-01-19 2016-01-19 应用于电源转换器的同步整流器及其操作方法 Active CN106981996B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610034017.8A CN106981996B (zh) 2016-01-19 2016-01-19 应用于电源转换器的同步整流器及其操作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610034017.8A CN106981996B (zh) 2016-01-19 2016-01-19 应用于电源转换器的同步整流器及其操作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106981996A CN106981996A (zh) 2017-07-25
CN106981996B true CN106981996B (zh) 2019-12-03

Family

ID=59339908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610034017.8A Active CN106981996B (zh) 2016-01-19 2016-01-19 应用于电源转换器的同步整流器及其操作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106981996B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103780094A (zh) * 2012-10-19 2014-05-07 光宝科技股份有限公司 电源转换装置
TW201511450A (zh) * 2013-09-03 2015-03-16 System General Corp 控制電路以及同步整流控制電路
CN104796015A (zh) * 2014-01-18 2015-07-22 恩智浦有限公司 用于对同步整流器驱动电路供电的系统和方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI474587B (zh) * 2011-10-18 2015-02-21 Niko Semiconductor Co Ltd 次級側同步整流控制電路及具有此次級側同步整流控制電路之交換式轉換器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103780094A (zh) * 2012-10-19 2014-05-07 光宝科技股份有限公司 电源转换装置
TW201511450A (zh) * 2013-09-03 2015-03-16 System General Corp 控制電路以及同步整流控制電路
CN104796015A (zh) * 2014-01-18 2015-07-22 恩智浦有限公司 用于对同步整流器驱动电路供电的系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106981996A (zh) 2017-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101552545B (zh) Ac-dc变换电路及用于该变换电路的启动电路和方法
EP3058648B1 (en) Gate drive apparatus for resonant converters
US9318969B2 (en) Frequency converter with DC link capacitor and method for pre-charging the DC link capacitor
CN102377169B (zh) 热关断单元、包括其的开关控制器和控制方法
Tang et al. A three-level quasi-two-stage single-phase PFC converter with flexible output voltage and improved conversion efficiency
CN103001458B (zh) 驱动电路
US9973100B2 (en) Synchronous rectifier applied to a power converter and operation method thereof
WO2015067202A2 (en) Startup method and system for resonant converters
KR102371846B1 (ko) 전력 변환기를 이용한 배터리의 초기 충전시 과부하 방지 장치
CN104703357A (zh) 一种原边反馈led驱动电路
US9960685B2 (en) System and method for supplying a synchronous rectifier driver circuit
CN105529799A (zh) 基于次级控制的充电系统及其次级控制装置
US10243451B1 (en) System and method for powering a switching converter
CN103795278A (zh) 分离式电流镜线路感测
CN103095140A (zh) 开关电源装置
US8576582B2 (en) DC-DC converter
CN107404220A (zh) 具有有源缓冲器的控制模块及相关的返驰式电源转换装置
US9142966B2 (en) Method for controlling a grid-connected power supply system
CN106257817A (zh) 集成电路和开关电源装置
CN106981996B (zh) 应用于电源转换器的同步整流器及其操作方法
CN106849648A (zh) 同步调节中的电流阈值检测
US8116107B2 (en) Synchronous rectification control circuit assembly
US9859804B2 (en) Power supply device
TWI629866B (zh) 一種用於具有自調節電源的功率變換器的系統和方法
CN105811770B (zh) 电源转换器的控制电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant