CN107690747A - 用于电力转换器的自动增强的自驱动同步整流 - Google Patents

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Abstract

提供用于有源钳位正向转换器的自驱动同步整流电路的系统和方法，其中，有源钳位正向转换器包括自动增强的同步MOSFET和最大化的输入电压范围。用于同步MOSFET的栅信号源自于单极性磁耦合信号而不是双极性的磁耦合信号。通过利用MOSFET栅源电压(Vgs)的无极性特性，在低压线路电压处单极性信号被保持用于MOSFET的充分增强驱动，以及由于线路变化在高压线幅度处单极性信号被自动地变换成双极性信号以使输入电压范围最大。在不需要正向转换器的变电器上的额外线圈的前提下，电路允许对诸如12伏特的DC或者15伏特的DC的更高输出电压的高效标定。

Description

用于电力转换器的自动增强的自驱动同步整流
技术领域
本公开大体涉及电力转换器。
背景技术
DC/DC转换器是一种将输入DC电压变换成不同的输出DC电压的电源。这种转换器一般包括变电器，其中变电器经由开关电路电联接在电压源与负载之间。被称为正向转换器的转换器包括连接在电压源与变电器的初级线圈之间的主开关，从而当开关闭合以及导电时，该转换器将正向电力传输提供至变电器的次级线圈。开关一般使用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)装置。
电力转换器设计通常被诸如效率、输入电压范围、输出电压、功率密度以及覆盖区(footprint)面积的各种要求约束。这些约束需要对某些性能作出妥协。例如，实现较高的效率可能需要更狭窄的输入电压范围。为进一步提高效率，通常采用有源重置方案以及同步整流。这些同步整流方案能够被有源控制或者自驱动。
正向转换器的限制是可能需要重置变电器芯子来防止饱和(即，在主开关断开时期期间将变电器的磁化电流放电)。该限制由变电器芯子激发的单极性特性引起。存在用于重置正向转换器的变电器的技术。一例这类技术是包括与初级线圈并联的电阻电容二极管(RCD)网络。RCD网络按照供给的源电压与开关的工作周期将开关上的电压钳位至最小的峰值电压，从而消除对空耗时间需要同时允许宽范围的工作周期。这趋向于减少施加至开关的电压压力。然而，由于在开关的闭合时期期间积累在变电器中的磁能的耗散，所以该变电器重置技术降低了转换器的效率。该磁能被RCD网络部分地变换为热量，而不是再循环。
变电器重置的另一个方法是使用电容器与辅助开关的串联，其中该串联在初级端上或者在次级端上跨接变电器线圈(称为“有源钳位”或者“有源重置”)。当主开关断开时，辅助开关闭合；或者当主开关闭合时，辅助开关断开。因此，变电器中的磁能被传输至钳位电容器，以及钳位电容器与磁化电感谐振，从而维持重置电压的必要电平。因为空耗时间几乎为零，所以该有源钳位重置提供了变电器的无耗散重置以及在稳态条件下的主开关上的最小电压压力。因此，有源钳位方法适合于自驱动同步整流。
在采用同步整流器的开关电源电路中，二极管被功率晶体管代替，从而获得更低的导通压降。同步整流器通常使用n沟道MOSFET而不是二极管，从而避免二极管的导通压降，这可对低输出电压电源是重要的。当二极管已从阳极至阴极导电时，晶体管被偏压以导电，以及相反地，当二极管从阴极至阳极被阻断时，晶体管被截止以阻断电流。虽然MOSFET通常用作这个目的，但是双极晶体管以及其它有源半导体开关可同样是合适的。
在这些同步整流器电路中，栅信号能够被自驱动(即，栅信号能够被关联于电力电路)，或者被控制驱动(即，栅信号源自于电路中的一些点以及在被送至MOSFET栅驱动器之前经历一些有源处理电路)。在电力转换器中，在主电力开关(开关)的不导电时期期间导电的同步整流器可称为续流(freewheeling)同步整流器或者“捕捉(catch)”同步整流器。在主电力开关(开关)的导电时期期间导电的同步整流器可称为正向同步整流器。
图1示出传统的正向转换器10中的同步整流器。在该示例中，DC电压输入Vin通过MOSFET电力开关Q1连接至变电器T的初级线圈12。还提供钳位电路结构来限制重置电压。具体地，MOSFET电力开关Q1被钳位电容器Creset与MOSFET开关装置Q2的串联分路。Q1和Q2的导电时隙是互相排斥的。在MOSFET电力开关Q1的不导电时隙期间，电容器Creset的电压惯性限制磁化电感两端出现的重置电压的幅度。
变电器T的次级线圈14通过包括MOSFET整流装置SR1和SR2的同步整流器连接至输出引线Vo。每个整流装置SR1和SR2包括体二极管。随着电力开关Q1导电，输入电压Vin施加到初级线圈12两端。次级线圈14定向为具有响应于初级电压的极性，其中，电流流过电感器Lo、流过连接至输出引线的负载RL以及流过MOSFET整流装置SR1以返回至次级线圈14。当电力开关Q1不导电时，电感器Lo中电流的连续性通过由MOSFET整流装置SR2的传导提供的电流通路维持。输出滤波器电容器Co将转换器10的输出分路。
两个整流装置SR1和SR2的导电性由SR栅驱动逻辑16控制，该栅驱动逻辑16可经由隔离反馈和同步逻辑20通过初级有源重置脉冲宽度调制(PWM)控制器18接收信号。有源重置PWM控制器18可包括例如一个或多个振荡器、比较器和/或触发器。PWM控制器18的输出将PWM驱动信号提供至主开关Q1和辅助开关Q2。
如图1中所示的有源控制方法通常需要更复杂的电路设计和更多部件，这可增加成本和产品尺寸。具体地，有源控制一般需要与初级控制器的次级同步。这种同步可能需要隔离反馈，这可能需要更多部件以及增加的覆盖区。对于混合转换器，使部件数量以及覆盖区最小化可能对于实现高功率密度是关键的。
使用自驱动方法，驱动信号是使用产生用于驱动同步整流装置的必要信号的分立部件和/或额外的变电器线圈来生成的。
例如，图2示出对于包括自驱动同步整流的有源钳位正向电力转换器30的示意图。在该示例中，MOSFET整流装置SR1经由栅电阻器34联接至变电器T的次级线圈14的一个节点32，以及MOSFET整流装置SR2经由栅电阻器38联接至变电器T的次级线圈的另一个节点36。
虽然诸如图2所示的自驱动整流方案经常用于减少设计复杂性，但是这些方案具有诸多限制。具体地，对于给定的输出电压，输入电压范围相对狭窄。例如，需要大于3.13的输入电压范围比的设计可能有挑战性，特别是，在没有额外的变电器线圈的前提下，对于能够从3.3V至15V标定输出电压的设计。实际上，为将输出标定为15V，自驱动方案可需要第三线圈52(如图3的有源钳位正向转换器50中所示)。当输入电压范围比增加超过3:1时，这些限制变得更有问题。
这些传统自驱动方法具有诸多弊端，但是这些弊端不限于栅驱动电压。对于给定的输出电压和输入电压范围，变电器比应被正确计算，使得捕捉同步FET具有足够的栅电压以在最高压线充分地增强，而在最低压线不超过最大栅电压额定值，以及应保证正向同步FET具有足够的栅电压以在最低压线充分地增强，而在最高压线不超过最大栅电压。
正向同步FET与捕捉同步FET之间的这两个对立的要求使实现宽的输入变得困难。因而，输入电压范围通常被妥协以及被变得更狭窄，直到希望的输出电压可用具有需要的变电器匝数比来实现。提供用于FET的充分增强的充足的栅电压同时不超过最大栅源电压(Vgs)额定值的潜在缓解将会在Vgs处于其最高值时钳位栅电压。虽然齐纳二极管通常被用于该目的，但是因为同步整流的主要目的是将次级开关中的损耗最小化，所以齐纳二极管中电力损耗是不合适的。
图4示出对于有源钳位正向转换器100的示意图，该有源钳位正向转换器100使用用于包括加和初级线圈上的正向和重置电压的自驱动同步整流的技术。初级输入电压被提供在变电器102的初级线圈103的一侧101处。联接至初级线圈103的另一侧的是电容器107和主开关109。辅助开关108连接至电容器107的另一侧和另一个初级输入电压引线111。主开关109还连接至另一个初级输入电压引线111。用于开关108和109的栅驱动被分别地提供在110和112处，以及该栅驱动包含交替地开启和关闭开关108和109的适当异相驱动信号以在变电器102的初级线圈103中产生交流。
变电器102的次级线圈104具有两个同步整流器(开关114和开关115)，该两个同步整流器由如下所述电路驱动以在适当的时间导电，从而整流在次级线圈104的两端产生的电压波形。输出电感器113和输出电容器116动作为分别地使输出电流和输出电压中的电压变化和电流变化平滑。电阻器118和电容器117被示出为电源负载，同时次级侧接地参考点119a联接至负载。
变电器102的第三线圈105和106为同步整流开关114和115产生驱动电压。由于初级线圈103中的电流的变化而在线圈105和106处产生的电压脉冲分别地穿过电容器120和123、分别地传递至开关114和115的栅极。在线圈105和106的反向电压循环期间二极管121和124提供电流通路，同时电阻器122和125保证开关114和115的栅极在没有驱动电压存在时关闭。次级侧接地参照点119b可与地面参考点119a导电地连续。
对于如图4所示的转换器那样的有源钳位正向转换器，用于自驱动同步整流的公知技术是通过加和初级线圈上的正向和重置电压。思想是提供对于线变化而相对恒定的电压，这是合乎需要的。然而，方法需要补偿那些优点的权衡。具体地，除初级侧上需要的一个时间设置之外，次级侧上加和需要至少两个附加时序电路，同步开关114和115中的每个开关需要一个附加时序电路。不幸地是，次级侧上的时序电路取决于线和负载变化，以使得没有单一最佳时间值能够被用来覆盖整个的输入电压范围和输出负载范围。时间误差将潜在导致击穿电流，以及从而可将操作频率限制在最多300kHz。这些方法将双极性信号变换成单极性信号。该方法的潜在弊端是用于急停的击穿电流，该急停中两个同步FET连续地同时开启十个或更多循环，本质上引起输出两侧的短路。
发明内容
用于有源钳位正向转换器的自动增强的自驱动同步整流(AESDSR)控制电路，有源钳位正向转换器包括变电器、初级电路和次级电路，其中变电器具有初级线圈和次级线圈，初级电路电联接至初级线圈，次级电路电联接至次级线圈，次级电路包括第一同步整流元件和第二同步整流元件，其中，第一同步整流元件和第二同步整流元件彼此串联电连接以及并联电连接至次级线圈，第一同步整流元件和第二同步整流元件在公共节点处电联接在一起，第一同步整流元件和第二同步整流元件分别包括第一控制节点和第二控制节点，AESDSR控制电路可被归纳为包括：第一无源同步整流器(SR)控制电路，包括：第一直流(DC)分压器电路，第一DC分压器电路电联接在次级线圈的第一节点与公共节点之间，第一DC分压器电路具有电连接至第一同步整流元件的第一控制节点的输出；第一交流(AC)分压器电路，第一AC分压器电路电联接在次级线圈的第一节点与公共节点之间，第一AC分压器电路具有电连接至第一同步整流元件的第一控制节点的输出；以及第一控制节点电压限制器电路，第一控制节点电压限制器电路电联接在第一同步整流元件的第一控制节点与公共节点之间；以及第二无源SR控制电路，包括：第二DC分压器电路，第二DC分压器电路电联接在次级线圈的第二节点与公共节点之间，第二DC分压器电路具有电连接至第二同步整流元件的第二控制节点的输出；第二AC分压器电路，第二AC分压器电路电联接在次级线圈的第二节点与公共节点之间，第二AC分压器电路具有电连接至第二同步整流元件的第二控制节点的输出；以及第二控制节点电压限制器电路，第二控制节点电压限制器电路电联接在第二同步整流元件的第二控制节点与公共节点之间。
第一无源SR控制电路可包括第一峰值电流限制器电路，第一峰值电流限制器电路电联接在公共节点与次级线圈的第一节点之间，以及第二无源SR控制电路可包括第二峰值电流限制器电路，第二峰值电流限制器电路电联接在公共节点与次级线圈的第二节点之间。第一峰值电流限制器电路可包括第一电阻器，第一电阻器与第一二极管并联联接，以及第二峰值电流限制器电路可包括第二电阻器，第二电阻器与第二二极管并联联接。第一DC分压器电路和第二DC分压器电路中的每个可包括至少两个电阻器。第一AC分压器电路可包括电容器和第一同步整流元件的内部电容，以及第二AC分压器电路可包括电容器和第二同步整流元件的内部电容。第一控制节点电压限制器电路可包括第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，第一齐纳二极管与第二齐纳二极管彼此阳极至阳极电连接，以及第二控制节点电压限制器电路可包括第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，第三齐纳二极管与第四齐纳二极管彼此阳极至阳极电连接。第一控制节点电压限制器电路可包括：第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，第一齐纳二极管和第二齐纳二极管均包括阳极和阴极，第一齐纳二极管的阴极电联接至第一控制节点，第二齐纳二极管的阴极电联接至公共节点，以及第一齐纳二极管的阳极电联接至第二齐纳二极管的阳极；以及第二控制节点电压限制器电路可包括：第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，第三齐纳二极管和第四齐纳二极管均包括阳极和阴极，第三齐纳二极管的阴极电联接至第二控制节点，第四齐纳二极管的阴极电联接至公共节点，以及第三齐纳二极管的阳极电联接至第四齐纳二极管的阳极。
用于有源钳位正向转换器的自动增强的自驱动同步整流(AESDSR)控制电路，有源钳位正向转换器包括变电器、初级电路和次级电路，其中，变电器具有初级线圈和次级线圈，初级电路电联接至初级线圈，次级电路电联接至次级线圈，次级电路包括第一同步整流元件和第二同步整流元件，其中，第一同步整流元件和第二同步整流元件彼此串联电连接以及并联电连接至次级线圈，第一同步整流元件和第二同步整流元件在公共节点处电联接在一起，第一同步整流元件和第二同步整流元件分别包括第一控制节点和第二控制节点，AESDSR电路可被归纳为包括：第一无源同步整流器(SR)控制电路，包括：第一直流(DC)分压器电路，第一DC分压器电路电联接在次级线圈的第一节点与公共节点之间，第一DC分压器电路具有电连接至第一同步整流元件的第一控制节点的输出，第一DC分压器包括至少两个电阻器；第一交流(AC)分压器电路，第一AC分压器电路电联接在次级线圈的第一节点与公共节点之间，第一AC分压器电路具有电连接至第一同步整流元件的第一控制节点的输出，第一AC分压器包括电容器和第一同步整流元件的内部电容；以及第一控制节点电压限制器电路，第一控制节点电压限制器电路电联接在第一同步整流元件的第一控制节点与公共节点之间，第一控制节点电压限制器电路包括第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，其中，第一齐纳二极管和第二齐纳二极管均包括阳极和阴极，第一齐纳二极管的阴极电联接至第一控制节点，第二齐纳二极管的阴极电联接至公共节点，以及第一齐纳二极管的阳极电联接至第二齐纳二极管的阳极；以及第二无源同步整流器(SR)控制电路，包括：第二直流(DC)分压器电路，第二DC分压器电路电联接在次级线圈的第二节点与公共节点之间，第二DC分压器电路具有电连接至第二同步整流元件的第二控制节点的输出，第二DC分压器包括至少两个电阻器；第二交流(AC)分压器电路，第二AC分压器电路电联接在次级线圈的第二节点与公共节点之间，第二AC分压器电路具有电连接至第二同步整流元件的第二控制节点的输出，第二AC分压器电路包括电容器和第二同步整流元件的内部电容；以及第二控制节点电压限制器电路，第二控制节点电压限制器电路电联接在第二同步整流元件的第二控制节点与公共节点之间，第二控制节点电压限制器电路包括第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，其中，第三齐纳二极管和第四齐纳二极管均包括阳极和阴极，第三齐纳二极管的阴极电联接至第二控制节点，第四齐纳二极管的阴极电联接至公共节点，以及第三齐纳二极管的阳极电联接至第四齐纳二极管的阳极。
第一无源SR控制电路可包括第一峰值电流限制器电路，第一峰值电流限制器电路电联接在公共节点与次级线圈的第一节点之间，以及第二无源SR控制电路可包括第二峰值电流限制器电路，第二峰值电流限制器电路电联接在公共节点与次级线圈的第二节点之间。第一峰值电流限制器电路可包括第一电阻器，第一电阻器与第五二极管并联联接，以及第二峰值电流限制器电路可包括第二电阻器，第二电阻器与第六二极管并联联接。
有源钳位正向转换器可被归纳为包括：变电器，变电器具有初级线圈和次级线圈；初级电路，初级电路电联接至初级线圈；次级电路，次级电路电联接至次级线圈，次级电路包括第一同步整流元件和第二同步整流元件，其中，第一同步整流元件和第二同步整流元件彼此串联电连接以及并联电连接至次级线圈，第一同步整流元件和第二同步整流元件在公共节点处电联接在一起，第一同步整流元件和第二同步整流元件分别包括第一控制节点和第二控制节点；以及自动增强的自驱动同步整流(AESDSR)控制电路，包括：第一无源同步整流器(SR)控制电路，包括：第一直流(DC)分压器电路，第一DC分压器电路电联接在次级线圈的第一节点与公共节点之间，第一DC分压器电路具有电连接至第一同步整流元件的第一控制节点的输出；第一交流(AC)分压器电路，第一AC分压器电路电联接在次级线圈的第一节点与公共节点之间，第一AC分压器电路具有电连接至第一同步整流元件的第一控制节点的输出；以及第一控制节点电压限制器电路，第一控制节点电压限制器电路电联接在第一同步整流元件的第一控制节点与公共节点之间；以及第二无源SR控制电路，包括：第二DC分压器电路，第二DC分压器电路电联接在次级线圈的第二节点与公共节点之间，第二DC分压器电路具有电连接至第二同步整流元件的第二控制节点的输出；第二AC分压器电路，第二AC分压器电路电联接在次级线圈的第二节点与公共节点之间，第二AC分压器电路具有电连接至第二同步整流元件的第二控制节点的输出；以及第二控制节点电压限制器电路，第二控制节点电压限制器电路电联接在第二同步整流元件的第二控制节点与公共节点之间。
第一同步整流元件和第二同步整流元件中的每个可包括金属氧化物半导体场效应晶体管。第一无源SR控制电路可包括第一峰值电流限制器电路，第一峰值电流限制器电路电联接在公共节点与次级线圈的第一节点之间，以及第二无源SR控制电路可包括第二峰值电流限制器电路，第二峰值电流限制器电路电联接在公共节点与次级线圈的第二节点之间。第一峰值电流限制器电路可包括第一电阻器，第一电阻器与第一二极管并联联接，以及第二峰值电流限制器电路可包括第二电阻器，第二电阻器与第二二极管并联联接。第一DC分压器电路和第二DC分压器电路中的每个可包括至少两个电阻器。第一AC分压器电路可包括电容器和第一同步整流元件的内部电容，以及第二AC分压器电路可包括电容器和第二同步整流元件的内部电容。第一控制节点电压限制器电路可包括第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，第一齐纳二极管与第二齐纳二极管彼此阳极至阳极电连接，以及第二控制节点电压限制器电路可包括第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，第三齐纳二极管与第四齐纳二极管彼此阳极至阳极电连接。第一控制节点电压限制器电路可包括：第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，第一齐纳二极管和第二齐纳二极管均包括阳极和阴极，第一齐纳二极管的阴极电联接至第一控制节点，第二齐纳二极管的阴极电联接至公共节点，以及第一齐纳二极管的阳极电联接至第二齐纳二极管的阳极；以及第二控制节点电压限制器电路可包括：第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，第三齐纳二极管和第四齐纳二极管均包括阳极和阴极，第三齐纳二极管的阴极电联接至第二控制节点，第四齐纳二极管的阴极电联接至公共节点，以及第三齐纳二极管的阳极电联接至第四齐纳二极管的阳极。
有源钳位的电力转换器可被归纳为包括：成对的输入端子，成对的输入端子被供给有输入直流(DC)电压；成对的输出端子，成对的输出端子输出DC电压；变电器，变电器具有初级线圈和次级线圈；初级电路，初级电路电联接至输入端子和变电器的初级线圈；次级电路，次级电路电联接至输出端子和变电器的次级线圈；控制电路，控制电路操作性地联接至输出端子中的至少一个以控制初级电路来产生主开关控制信号和子开关控制信号；初级电路包括：主开关，主开关与变电器的初级线圈串联电联接以形成初级串联电路，以及主开关可响应于主开关控制信号工作以选择性地被置于接通状态和断开状态，初级串联电路电联接在输入端子之间；以及第一串联电路，第一串联电路与变电器的初级线圈并联连接，第一串联电路包括钳位电容器和子开关，其中，子开关可响应于子控制信号工作以选择性地被置于接通状态和断开状态，子开关执行与主开关相反的操作以对在变电器的初级线圈处出现的初级重置电压进行钳位；次级电路包括：同步整流器，同步整流器并联连接至变电器的次级线圈，同步整流器包括：第二串联电路，第二串联电路并联电联接至变电器的次级线圈，第二串联电路包括第一同步整流元件和第二同步整流元件，其中，第一同步整流元件和第二同步整流元件与主开关同步操作，第一同步整流元件和第二同步整流元件分别具有第一控制节点和第二控制节点，第一同步整流元件和第二同步整流元件在公共节点处结合到一起；第一无源同步整流器(SR)控制电路，包括：第一直流(DC)分压器电路，第一DC分压器电路电联接在次级线圈的第一节点与公共节点之间，第一DC分压器电路具有电连接至第一同步整流元件的第一控制节点的输出；第一交流(AC)分压器电路，第一AC分压器电路电联接在次级线圈的第一节点与公共节点之间，第一AC分压器电路具有电连接至第一同步整流元件的第一控制节点的输出；以及第一控制节点电压限制器电路，第一控制节点电压限制器电路电联接在第一同步整流元件的第一控制节点与公共节点之间；以及第二无源SR控制电路包括：第二DC分压器电路，第二DC分压器电路电联接在次级线圈的第二节点与公共节点之间，第二DC分压器电路具有电连接至第二同步整流元件的第二控制节点的输出；第二AC分压器电路，第二AC分压器电路电联接在次级线圈第二节点与公共节点之间，第二AC分压器电路具有电连接至第二同步整流元件的第二控制节点的输出；以及第二控制节点电压限制器电路，第二控制节点电压限制器电路电联接在第二同步整流元件的第二控制节点与公共节点之间。
第一无源SR控制电路可包括第一峰值电流限制器电路，第一峰值电流限制器电路电联接在公共节点与次级线圈的第一节点之间，以及第二无源SR控制电路可包括第二峰值电流限制器电路，第二峰值电流限制器电路电联接在公共节点与次级线圈的第二节点之间。第一峰值电流限制器电路可包括第一电阻器，第一电阻器与第一二极管并联联接，以及第二峰值电流限制器电路可包括第二电阻器，第二电阻器与第二二极管并联联接。第一DC分压器电路和第二DC分压器电路中的每个可包括至少两个电阻器。第一AC分压器电路可包括电容器和第一同步整流元件的内部电容，以及第二AC分压器电路可包括电容器和第二同步整流元件的内部电容。第一控制节点电压限制器电路可包括第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，第一齐纳二极管与第二齐纳二极管彼此阳极至阳极电连接，以及第二控制节点电压限制器电路可包括第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，第三齐纳二极管与第四齐纳二极管彼此阳极至阳极电连接。第一控制节点电压限制器电路可包括：第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，第一齐纳二极管和第二齐纳二极管均包括阳极和阴极，第一齐纳二极管的阴极电联接至第一控制节点，第二齐纳二极管的阴极电联接至公共节点，以及第一齐纳二极管的阳极电联接至第二齐纳二极管的阳极；以及第二控制节点电压限制器电路可包括：第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，第三齐纳二极管和第四齐纳二极管均包括阳极和阴极，第三齐纳二极管的阴极电联接至第二控制节点，第四齐纳二极管的阴极电联接至公共节点，以及第三齐纳二极管的阳极电联接至第四齐纳二极管的阳极。
附图说明
附图中，相同的附图标记代表相似的元件或者动作。附图中元件的尺寸和相对位置不必按比例描绘。例如，多种元件的形状和夹角不必按比例描绘，以及这些元件中的一些可任意地放大以及定位以提高附图的易读性。此外，所绘制的元件的具体形状不必旨在表达与具体元件的实际形状相关的任何信息，而可被单独地选择以便于在附图中被识别出来。
图1是具有有源控制同步整流的有源钳位正向转换器的示意图。
图2是具有自驱动同步整流的有源钳位正向转换器的示意图。
图3是具有使用第三线圈的自驱动同步整流的有源钳位正向转换器的示意图。
图4是具有自驱动同步整流的有源钳位正向转换器的示意图，该自驱动同步整流通过变电器的第三线圈比加和初级线圈的正向和重置电压。
图5是根据一个示出的实现方式的具有自动增强的自驱动同步整流的有源钳位正向转换器的示意图，该同步整流直接地来自主输出线圈而没有第三线圈，该转换器甚至具有诸如15V的更高的输出DC电压。
图6A-6C描述根据一个示出的实现方式的具有自驱动同步整流的有源钳位正向转换器的多种波形，其中，该转换器具有15V输出电压以及16V输入电压。
图7A-7C描述根据一个示出的实现方式的具有自驱动同步整流的有源钳位正向转换器的多种波形，其中该转换器具有15V输出电压以及50V输入电压。
图8是根据一个示出的实现方式的用于有源钳位正向转换器的仿真无源同步整流器(SR)控制电路的示意图。
图9描述根据一个示出的实现方式的当次级节点C处的最高电压是5.3V时有源钳位正向转换器的正向同步开关的栅源电压Vgs以及变电器的次级节点C处的电压Vsec。
图10描述根据一个示出的实现方式的当次级节点C处的最高电压是15.7V时有源钳位正向转换器的正向同步开关的栅源电压Vgs以及变电器的次级节点C处的电压Vsec。
图11描述根据一个示出的实现方式的当次级节点C处的最高电压是18.3V时有源钳位正向转换器的正向同步开关的栅源电压Vgs以及变电器的次级节点C处的电压Vsec。
图12描述根据一个示出的实现方式的当次级节点C处的最高电压是23.3V时有源钳位正向转换器的正向同步开关的栅源电压Vgs以及变电器的次级节点C处的电压Vsec。
图13描述根据一个示出的实现方式的当次级节点C处的最高电压是26.7V时有源钳位正向转换器的正向同步开关的栅源电压Vgs以及变电器的次级节点C处的电压Vsec。
图14描述根据一个示出的实现方式的当次级节点C处的最高电压是26.7V时有源钳位正向转换器的正向同步开关的栅源电压Vgs以及变电器的次级节点C处的电压Vsec，其中正向转换器不包括允许使正向同步开关的栅信号为负的齐纳二极管。
具体实施方式
在下面说明中，一些具体细节被阐述，从而提供对多种公开的实现方式的全面理解。然而，相关领域技术人员将理解，实现方式可在没有一个或多个这些具体细节或者具有其它方法、部件、材料等的前提下实施。在其它情况下，与计算机系统、服务器计算机和/或者通信网络相关的众所周知的结构没有被示出或者详细描述，从而避免不必要地使对实现方式的说明模糊。
除非上下文中另有需要，否则说明书以及所附权利要求全文中，词语“包含有(comprising)”与“包括有(including)”相同，并且是包括性的或者开放式的(即，不排除附加的、未阐述的元件或者方法动作)。
本说明书全文中提及的“一个实现方式”或者“实现方式”意思是与实现方式有关的所描述的具体特征、结构或者特性被包括在至少一个实现方式中。因此，在本说明书全文中多种位置中出现的短语“在一个实现方式中”或者“在实现方式中”不必全部参照相同的实现方式。此外，具体的特征、结构或者特性可以以任何适当的方式合并在一个或多个实现方式中。
除非上下文中明确相反地指示，否则如本说明书和所附权利要求中使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数指示对象。还应注意，除非上下文中明确相反地指示，术语“或者”通常以其包括“和/或者”的含义被采用。
本文中提供的发明名称和说明书摘要仅为方便，而不解释实现方式的范围或者含义。
本公开的一个或多个实现方式涉及用于提供用于有源钳位正向转换器的自驱动同步整流电路的系统和方法，其中有源钳位正向转换器包括自动增强的同步MOSFET和最大化的输入电压范围。用于同步MOSFET的栅信号源自于单极性磁耦合信号而不是双极性的磁耦合信号。通过利用MOSFET栅源电压(Vgs)的无极性特性，在低线路电压处单极性信号被保持以用于充分增强对MOSFET的驱动，以及由于线路变化在高压线幅度处单极性信号被自动变换成双极性信号以使输入电压范围最大化。在不需要正向转换器的变电器上的额外线圈的前提下，电路允许对诸如12伏特DC或者15伏特DC的更高输出电压的高效标定。
本文中公开的一个或多个实现方式克服了传统自驱动同步整流方案的固有问题。在不需要变电器上的额外线圈的前提下，实现方式实现了高效率、最大功率密度、最小部件数量，以及具有最高输出电压(例如12VDC、15VDC)的最宽输入范围，以及自动保持用于同步整流器开关的充分增强的栅驱动信号。使用传统自驱动同步整流方法难以实现这些特征，因此，传统自驱动同步整流方法不能实现兼顾宽输入范围和较高的输出电压。
图5示出根据本公开的一个实现方式的对于包括自驱动同步整流的有源钳位正向转换器150的示意图。在该实现方式中，DC电压输入Vin通过主开关Q14连接至变电器T1的初级线圈152。还提供钳位电路布置来限制重置电压。具体地，通过钳位电容器C25和辅助开关Q12的串联将主开关Q14分路。Q14和Q12的导电时隙是互相排斥的。
变电器T1的次级线圈154通过包括MOSFET整流装置Q52和Q53的同步整流器连接至输出引线+Vo和-Vo。整流装置Q52和Q53中的每个包括体二极管。随着主开关Q14导电，输入电压Vin被施加至初级线圈152的两端。次级线圈154被定向为具有响应于初级电压的极性，其中，电流流过电感器L2、流过连接至输出引线+Vo和-Vo的负载(未示出)以及通过开关Q52返回至次级线圈154。当主开关Q14不导电时，电感器L2中电流的连续性通过由开关Q53的导通提供的电流通路维持。输出滤波器电容器C54将转换器150的输出分路。
有源重置PWM控制器156可控制开关Q12和Q14的操作。PWM控制器156可经由电压感测电路158和隔离反馈电路160接收表示输出引线+Vo和-Vo的电压的反馈信号。
两个整流装置Q52和Q53的导电性分别由第一无源同步整流器(SR)控制电路162和第二无源同步整流器(SR)控制电路164控制。第一无源SR控制电路162包括第一DC分压器，其中第一DC分压器包括电阻器R70和R51。第一无源SR控制电路162还包括第一AC分压器，其中第一AC分压器包括电容器C50和开关Q52的内部栅源电容Cgs(Q52)。第一无源SR控制电路162还包括第一控制节点电压限制器电路和第一峰值电流限制器电路，其中第一控制节点电压限制器电路包括齐纳二极管VR50和VR51，第一峰值电流限制器电路包括电阻器R50和二极管CR51。
更具体地，第一DC分压器电路的电阻器R51电联接在公共节点166与开关Q52的栅节点或者控制节点168之间，其中开关Q52和Q53的源节点联接至该公共节点166。第一DC分压器的电阻器R70通过第一峰值电流限制器电路的电阻器R50和二极管CR51电联接在次级线圈154的第一节点C与开关Q52的控制节点168之间。
第一AC分压器的电容器C50通过峰值电流限制器电路的电阻器R50与二极管CR51电联接在次级线圈154的第一节点C与开关Q52的控制节点168之间。开关Q52的内部电容器Cgs(Q52)为开关Q52的控制节点168与公共节点166之间的第一AC分压器提供电容。
第一控制节点电压限制器电路的齐纳二极管VR50和VR51一同串联联接在公共节点166与开关Q52的控制节点168之间，其中齐纳二极管VR50和VR51的阳极彼此连接(“阳极至阳极”连接)。
第二无源SR控制电路164包括第二DC分压器和第二AC分压器，其中第二DC分压器包括电阻器R71和R53，以及第二AC分压器包括电容器C51和开关Q53的内部栅源电容Cgs(Q53)。第二无源SR控制电路164还包括第二控制节点电压限制器电路和第二峰值电流限制器电路，其中第二控制节点电压限制器电路包括齐纳二极管VR54和VR55，以及第二峰值电流限制器电路包括电阻器R52和二极管CR52。
更具体地，第二DC分压器电路的电阻器R53电联接在公共节点166与开关Q53的栅节点或者控制节点170之间。第二DC分压器的电阻器R71通过第二峰值电流限制器电路的电阻器R52和二极管CR52电联接在次级线圈的第二节点D与开关Q53的控制节点170之间。
第二AC分压器的电容器C51通过第二峰值电流限制器电路的电阻器R52和二极管CR52电联接在次级线圈的第二节点D与开关Q53的控制节点170之间。开关Q53的内部电容器Cgs(Q53)为开关Q53的控制节点170与公共节点166之间的第二AC分压器提供电容。
第二控制节点电压限制器电路的齐纳二极管VR54和VR55一同串联联接在公共节点166与开关Q53的控制节点170之间，其中齐纳二极管VR54和VR55的阳极彼此连接(“阳极至阳极”连接)。
如上所述，电容器Cgs(Q52)和Cgs(Q53)是测量出的MOSFET开关Q52和Q53的栅源电容。不同的MOSFET将具有不同的数值。因此，虽然为说明性目的，电容器Cgs(Q52)和Cgs(Q53)在图5中示出为分立部件，但是它们分别对MOSFET开关Q52和Q53来说是内部的以及唯一的。
对于第一控制节点电压限制器电路，动态范围比或者最高输入电压范围比通过如下等式限定：
其中VGSmin是MOSFET开关Q52能够被充分增强的最小VGS，VF是二极管VR50和VR51的正向压降，以及VZ1和VZ2分别是二极管VR50和VR51的齐纳电压。
对于第二控制节点电压限制器电路，动态范围比或者最高输入电压范围比通过如下等式限定：
其中VGSmin是MOSFET开关Q53能够被充分增强的最小VGS，VF是齐纳二极管VR54和VR55的正向压降，以及VZ1和VZ2分别是齐纳二极管VR54和VR55的齐纳电压。
齐纳二极管VR50加上齐纳二极管VR51的正向压降以及齐纳二极管VR54加上齐纳二极管VR55的正向压降分别在开关Q52和Q53各自的控制节点168和170处设置最大正栅信号电平。当幅度过大时，齐纳二极管VR51和VR55允许开关Q52和Q53各自的控制节点168和170处的栅信号变成负的。齐纳二极管VR51加上齐纳二极管VR50的正向压降以及齐纳二极管VR55加上齐纳二极管VR54的正向压降同时分别在开关Q52和Q53各自的控制节点168和170处设置最大负栅信号。
齐纳二极管对(例如，二极管VR50和VR51或者二极管VR54和VR55)和AC分压器用于在高线路电压处自动将电压Vgs转变成小于零伏特(即，负电压)。例如，如果转换器150不包括齐纳二极管VR51和VR55，则齐纳二极管VR50和VR54将提供防止各自的电压Vgs超过Vgs最大额定值的机制。然而，因为齐纳二极管VR50和VR54在高齐纳电流处将难以钳制Vgs，所以这样的实现方式就齐纳二极管VR50和VR54的效率和功耗而言将是高成本的。
现描述用于实现本公开的一个或多个实现方式的设计流程。首先，对于有源重置或者有源钳位正向转换器拓扑，确定需要的最大输入电压范围和输出电压。然后，确定需要的变电器匝数比。此外，测量开关Q52和Q53的栅源本征电容Cgs。
可确定用于确定的输入范围和变电器比的变电器T1的节点C的最小电压和最高电压。基于测量的Cgs(Q52)和Cgs(Q53)，可分别计算所需要的用于AC分压器的电容器C50和C51的值。也可计算所需要的DC分压器电阻器值R70/R51和R71/R53。
可计算所需要的齐纳二极管VR50、VR51、VR54和VR55的齐纳电压以使得开关Q52和Q53的栅电压不超过最大正电压Vgs(二极管VR50和VR54)和最大负电压Vgs(二极管VR51和VR55)。
图6A至图6C示出在输入电压为16V时，15V的DC输出转换器的多种波形。图7A至图7C示出在输入电压为50V时，15V的DC输出转换器的多种波形。具体地，图6A和图7A示出变电器T1的节点C(图5)处的次级正向电压V(sf)，以及变电器的节点D处的次级重置电压V(nr)。图6B和图7B示出输入电压V(in)、输出电压V(out)和初级电力开关Q14的漏极节点处的电压V(ds)。图6C和图7C示出对于捕捉同步开关Q53的电压V(gsq53)和对于正向同步开关Q52的电压V(gsq52)。
对于16V的输入电压，Vgs消隐电压或者断开电压对于Q52是大约-1V以及对于Q53是大约-15V。同样地，接通电压对于Q52是大约7V以及对于Q53是16V。图6C中Vgs电压电平示出两个MOSFET Q52和Q53能够被安全断开同时还为充分增强操作提供足够的电压。在图7A至图7C所示的50V的输入，Q52的消隐Vgs是大约-12V以及接通电压是大约15V。对于Q53，消隐Vgs是大约-2V以及接通电压是大约12V。在这两种情况下，MOSFET Q52和Q53保证能够断开以及在充分增强模式中操作。
当由于线路变化而导致的幅度增加超过由齐纳二极管VR50和VR54(图5)设置的电压电平时，本公开的实现方式成功地并且自动地将单极性信号变换成双极性信号，从而防止超过正极性的MOSFET Q52和Q53的Vgs额定值。额外电压被安全地变换成负极性，从而充分地利用Vgs的无极性特性而没有不必要的损耗。
图6A至图6C和图7A至图7C示出本文中公开的实现方式可被标定为至少15V的DC输出。可选择部件以保证MOSFET能够在最低和最高线路电压处断开和充分地增强。
变电器T1的高压节点C需要电压标定，尤其是在诸如15V的DC的较高输出电压模式中。在图7A和图7C中，对于50V的输入电压Vin，当将节点C(图5)处的电压与Q53的导出电压Vgs相比较时，能够看到Vgs的自动标定。可注意到虽然在节点C(图7A)处的电压高达75V，但是开关Q53的电压V(gsq53)(图7C)被维持在-2V与+15V之间。
图8示出实现本公开的同步整流方案的仿真电路200。图9至图12示出仿真电路200的多种波形。为16-80V的输入电压范围和3.3V输出电压的设计选择用于仿真电路200的数值。虽然为了清晰，仅讨论控制正向同步开关Q52的第一无源SR控制电路162(图5)，但是相同的原理可适用于控制捕捉同步开关Q53的第二无源SR控制电路164。
下文参考图9至图14讨论的仿真电路包括用于第一无源SR控制电路162(图5)的部件的以下数值：电容器C50＝0.1μF；电阻器R70＝5kΩ；电阻器R50＝2Ω；电阻器R51＝45kΩ；内部电容器Cgs(Q52)＝4700pF；齐纳二极管VR50和VR51＝15V齐纳电压。
图9至图12示出当次级节点C处的最大电压为5.3V(图9)、15.7V(图10)、18.3V(图11)和23.3V(图12)时用于开关Q52的栅源电压Vgs(或者Vgsq52)以及变电器的次级节点C处的电压Vsec(或者Vt1C)。图9至图12中的每个还示出流过齐纳二极管VR50(图5和图8)的电流I(Vr50)。
从图9，能够看到Vgs实质上是变电器的次级线圈的Vsec的按比例缩小版本。在低压线(图9)，电压Vgs主要由分压器导出，以用于在初级开关D时间期间充分增强操作以及在初级开关1-D时间期间完全地关闭。随着电压Vsec增加，电压Vgs接近齐纳VR50的电压(即，在该示例中是15V)。如图9和图10所示，在到达15V的齐纳电压之前，电压Vgs主要是单极性信号。
如图11所示，一旦电压Vsec高至足以使电压Vgs到达齐纳电压加上二极管压降，则电压Vgs正峰值停留固定，并且Vgs消隐电压开始变为更加负向。图12示出电压Vgs保持固定在大约+15.8V，同时消隐电压是大约-6.4V。换言之，根据输入电压，电路成功地将单极性信号Vsec变换成自动的双极性信号Vgs。负电压Vgs由齐纳二极管VR50、齐纳二极管VR51(在正向导通中)以及迫使栅电压消隐向负移动的AC分压器产生。
如图9至图12所示，即使在高输入电压处，通过齐纳二极管VR50的电流I(Vr50)也是非常小的。这是本文中讨论的一个或者多个实现方式的重要特征。因为齐纳二极管未牢固地钳位电压Vgs，所以通过齐纳二极管VR50和VR51的功率耗散被最小化。下文参考图13和图14进一步讨论该行为。
图13示出当次级节点C处的最大电压为26.7V时，用于开关Q52的栅源电压Vgs以及变电器的次级节点C处的电压Vsec。图14示出当次级节点C处的最大电压为26.7V以及齐纳二极管VR51被去除(或者短路)以使齐纳二极管VR50的阳极直接地电联接至参考地时，用于开关Q52的栅源电压Vgs以及变电器的次级节点C处的电压Vsec。
如图所示，图14中电压Vgs保持单极性。这是因为电压Vgs被齐纳二极管VR50(图5和图8)牢固地钳位。因此，与图13中描述的本公开的实现方式中的RMS电流仅为7.6mA相比，图14中描述实现方式中的齐纳二极管VR50的RMS电流为1.2A。图14中描述的实现方式中的齐纳二极管VR50的平均功率为5.7W，同时图13中描述的本公开的实现方式中的齐纳二极管VR50的平均功率仅为33mW。最小化齐纳二极管VR50的功率耗散允许更高的效率以及允许使用更小的部件。
本公开的一个或多个实现方式提供了许多有益特征。例如，在一个或多个实现方式中，驱动同步整流器开关的栅信号源自于单极性磁性耦合信号而不是双极性的耦合信号。作为另一个示例，栅信号的双极和负电压在当暴露于辐射作用时能够增强MOSFET的断开。此外，磁单极性信号还维持在被维持在低压线，从而为充分增强MOSFET提供必要的栅驱动。
如以上讨论，在一些实现方式中，在高压线处，磁单极性信号自动地从单极性变换成双极性，从而将输入电压范围最大化。本文中讨论的实现方式还提供了标定能力，从而在不需要额外线圈的前提下允许诸如12V的DC或者15V的DC的更高输出电压。此外，如以上讨论，通过齐纳二极管对(例如，图5的齐纳二极管VR50和VR51或者齐纳二极管VR54和VR55)，存在最小功率耗散。
本公开的一个或多个实现方式还具有许多优点。例如，因为本文中讨论的一个或多个实现方式即使具有大的线路变化也不允许击穿电流，所以电路可在高频处(例如，大于500kHz)工作。此外本文中讨论的实现方式不需要用于诸如15V的DC的更高的输出电压或者用于宽的输入电压范围的额外的第三线圈。此外，正向和捕捉同步MOSFET上的栅电压根据输入电压数值自动地将单极性变换成双极性。
此外，如以上讨论，因为阳极至阳极连接的齐纳二极管未被牢固地钳位，所以在齐纳二极管上存在最小的功率耗散且同时提高了效率。在一些实现方式中，上部RC时间常数和下部RC时间常数可被有意地偏置以保证断开同步开关。此外，保存在栅驱动电路中的能量最小，这提供了更快的瞬变响应以及无关闭击穿电流。
以上详细描述已经通过使用框图、示意图和示例阐述了装置和/或过程的多种实现方式。这些框图、示意图以及示例的范围包含一个或多个功能和/或操作，本领域技术人员应理解，在这些框图、流程图或者示例之内的每个功能和/或操作能够由宽范围的硬件、软件、固件或者实际上其任何组合单独地和/或共同地实现。在一个实现方式中，本主题的一些或者全部可通过专用集成电路(ASIC)实现。然而，本领域技术人员应理解，本文中公开的实现方式能够完全地或者部分地以标准集成电路的方式等同地实现，如在一个或多个计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，如一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序)、如在一个或多个控制器(例如，micro控制器)上运行的程序、如在一个或多个处理器(例如，微处理器)上运行的程序、如固件或者如其实际上的任何组合。本领域技术人员还应理解，根据本公开的内容，对于电路的设计和/或对于软件和/或固件的代码的撰写将对于本领域普通技术人员显而易见。
本领域技术人员将理解，本文中陈述的许多方法或算法可采用附加动作，可省略一些动作，和/或可以按照与所说明的顺序不同的顺序执行动作。
此外，本领域技术人员将理解，本文中教导的机制能够以多种形式被分配为程序产品，以及示出的实现方式同样适用，而与用于实际上执行分配的信号承载介质的具体类型无关。信号承载介质的示例包括但是不限于以下：诸如软盘、硬盘驱动器、CD-ROM、数字磁带和计算机存储器的可记录类型的介质。
上述多种实现方式能够被合并，从而提供另外的实现方式。在与本文中的具体教导和限定相一致的情况下，本说明书中涉及的全部美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、国外专利、国外专利申请和非专利出版物(包括于2015年7月17日提交的第62/193，755号美国临时专利申请和于2015年9月9日提交的第14/848，859号美国专利申请)通过引用以其整体并入本文中。如果需要，实现方式的方面能够被改变以采用多种专利、申请和公开的系统、电路和构思，从而提供另外的实现方式。
根据以上详细描述能够对实现方式作出这些或者其它改变。通常，在所附权利要求中，使用的术语不应该被理解为将权利要求限制为说明书和权利要求中公开的具体的实现方式，而是应该理解为包括全部可能的实现方式，加之这些权利要求所要求保护的等同项的全部范围。相应地，权利要求不受以上公开内容的限制。

Claims (25)

1.用于有源钳位正向转换器的自动增强的自驱动同步整流(AESDSR)控制电路，所述有源钳位正向转换器包括变电器、初级电路和次级电路，所述变电器具有初级线圈和次级线圈，所述初级电路电联接至所述初级线圈，所述次级电路电联接至所述次级线圈，所述次级电路包括第一同步整流元件和第二同步整流元件，其中，所述第一同步整流元件和所述第二同步整流元件彼此串联电连接以及并联电连接至所述次级线圈，所述第一同步整流元件和所述第二同步整流元件在公共节点处电联接在一起，所述第一同步整流元件和所述第二同步整流元件分别包括第一控制节点和第二控制节点，所述AESDSR控制电路包括：
第一无源同步整流器(SR)控制电路，所述第一无源SR控制电路包括：
第一直流(DC)分压器电路，所述第一DC分压器电路电联接在所述次级线圈的第一节点与所述公共节点之间，所述第一DC分压器电路具有电连接至所述第一同步整流元件的所述第一控制节点的输出；
第一交流(AC)分压器电路，所述第一AC分压器电路电联接在所述次级线圈的所述第一节点与所述公共节点之间，所述第一AC分压器电路具有电连接至所述第一同步整流元件的所述第一控制节点的输出；以及
第一控制节点电压限制器电路，所述第一控制节点电压限制器电路电联接在所述第一同步整流元件的所述第一控制节点与所述公共节点之间；以及
第二无源SR控制电路，所述第二无源SR控制电路包括：
第二DC分压器电路，所述第二DC分压器电路电联接在所述次级线圈的第二节点与所述公共节点之间，所述第二DC分压器电路具有电连接至所述第二同步整流元件的所述第二控制节点的输出；
第二AC分压器电路，所述第二AC分压器电路电联接在所述次级线圈的所述第二节点与所述公共节点之间，所述第二AC分压器电路具有电连接至所述第二同步整流元件的所述第二控制节点的输出；以及
第二控制节点电压限制器电路，所述第二控制节点电压限制器电路电联接在所述第二同步整流元件的所述第二控制节点与所述公共节点之间。
2.根据权利要求1所述的AESDSR控制电路，其中，所述第一无源SR控制电路包括第一峰值电流限制器电路，所述第一峰值电流限制器电路电联接在所述公共节点与所述次级线圈的所述第一节点之间，以及所述第二无源SR控制电路包括第二峰值电流限制器电路，所述第二峰值电流限制器电路电联接在所述公共节点与所述次级线圈的所述第二节点之间。
3.根据权利要求2所述的AESDSR控制电路，其中，所述第一峰值电流限制器电路包括第一电阻器，所述第一电阻器与第一二极管并联联接，以及所述第二峰值电流限制器电路包括第二电阻器，所述第二电阻器与第二二极管并联联接。
4.根据权利要求1所述的AESDSR控制电路，其中，所述第一DC分压器电路和所述第二DC分压器电路中的每个包括至少两个电阻器。
5.根据权利要求1所述的AESDSR控制电路，其中，所述第一AC分压器电路包括电容器和所述第一同步整流元件的内部电容，以及所述第二AC分压器电路包括电容器和所述第二同步整流元件的内部电容。
6.根据权利要求1所述的AESDSR控制电路，其中，所述第一控制节点电压限制器电路包括第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，所述第一齐纳二极管与所述第二齐纳二极管彼此阳极至阳极电连接，以及所述第二控制节点电压限制器电路包括第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，所述第三齐纳二极管与所述第四齐纳二极管彼此阳极至阳极电连接。
7.根据权利要求1所述的AESDSR控制电路，其中，所述第一控制节点电压限制器电路包括：
第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，所述第一齐纳二极管和所述第二齐纳二极管均包括阳极和阴极，所述第一齐纳二极管的阴极电联接至所述第一控制节点，所述第二齐纳二极管的阴极电联接至所述公共节点，以及所述第一齐纳二极管的阳极电联接至所述第二齐纳二极管的阳极；以及
所述第二控制节点电压限制器电路包括：
第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，所述第三齐纳二极管和所述第四齐纳二极管均包括阳极和阴极，所述第三齐纳二极管的阴极电联接至所述第二控制节点，所述第四齐纳二极管的阴极电联接至所述公共节点，以及所述第三齐纳二极管的阳极电联接至所述第四齐纳二极管的阳极。
8.用于有源钳位正向转换器的自动增强的自驱动同步整流(AESDSR)控制电路，所述有源钳位正向转换器包括变电器、初级电路和次级电路，其中，变电器具有初级线圈和次级线圈，所述初级电路电联接至所述初级线圈，所述次级电路电联接至所述次级线圈，所述次级电路包括第一同步整流元件和第二同步整流元件，其中，所述第一同步整流元件和所述第二同步整流元件彼此串联电连接以及并联电连接至所述次级线圈，所述第一同步整流元件和所述第二同步整流元件在公共节点处电联接在一起，所述第一同步整流元件和所述第二同步整流元件分别包括第一控制节点和第二控制节点，所述AESDSR电路包括：
第一无源同步整流器(SR)控制电路，所述第一无源SR控制电路包括：
第一直流(DC)分压器电路，所述第一DC分压器电路电联接在所述次级线圈的第一节点与所述公共节点之间，所述第一DC分压器电路具有电连接至所述第一同步整流元件的所述第一控制节点的输出，所述第一DC分压器包括至少两个电阻器；
第一交流(AC)分压器电路，所述第一AC分压器电路电联接在所述次级线圈的所述第一节点与所述公共节点之间，所述第一AC分压器电路具有电连接至所述第一同步整流元件的所述第一控制节点的输出，所述第一AC分压器电路包括电容器和所述第一同步整流元件的内部电容；以及
第一控制节点电压限制器电路，所述第一控制节点电压限制器电路电联接在所述第一同步整流元件的所述第一控制节点与所述公共节点之间，所述第一控制节点电压限制器电路包括第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，其中，所述第一齐纳二极管和所述第二齐纳二极管均包括阳极和阴极，所述第一齐纳二极管的阴极电联接至所述第一控制节点，所述第二齐纳二极管的阴极电联接至所述公共节点，以及所述第一齐纳二极管的阳极电联接至所述第二齐纳二极管的阳极；以及
第二无源同步整流器(SR)控制电路，所述第二无源SR控制电路包括：
第二直流(DC)分压器电路，所述第二DC分压器电路电联接在所述次级线圈的第二节点与所述公共节点之间，所述第二DC分压器电路具有电连接至所述第二同步整流元件的所述第二控制节点的输出，所述第二DC分压器包括至少两个电阻器；
第二交流(AC)分压器电路，所述第二AC分压器电路电联接在所述次级线圈的所述第二节点与所述公共节点之间，所述第二AC分压器电路具有电连接至所述第二同步整流元件的所述第二控制节点的输出，所述第二AC分压器电路包括电容器和所述第二同步整流元件的内部电容；以及
第二控制节点电压限制器电路，所述第二控制节点电压限制器电路电联接在所述第二同步整流元件的所述第二控制节点与所述公共节点之间，所述第二控制节点电压限制器电路包括第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，其中，所述第三齐纳二极管和所述第四齐纳二极管均包括阳极和阴极，所述第三齐纳二极管的阴极电联接至所述第二控制节点，所述第四齐纳二极管的阴极电联接至所述公共节点，以及所述第三齐纳二极管的阳极电联接至所述第四齐纳二极管的阳极。
9.根据权利要求8所述的AESDSR控制电路，其中，所述第一无源SR控制电路包括第一峰值电流限制器电路，所述第一峰值电流限制器电路电联接在所述公共节点与所述次级线圈的所述第一节点之间，以及所述第二无源SR控制电路包括第二峰值电流限制器电路，所述第二峰值电流限制器电路电联接在所述公共节点与所述次级线圈的所述第二节点之间。
10.根据权利要求9所述的AESDSR控制电路，其中，所述第一峰值电流限制器电路包括第一电阻器，所述第一电阻器与第五二极管并联联接，以及所述第二峰值电流限制器电路包括第二电阻器，所述第二电阻器与第六二极管并联联接。
11.有源钳位正向转换器，包括：
变电器，所述变电器具有初级线圈和次级线圈；
初级电路，所述初级电路电联接至所述初级线圈；
次级电路，所述次级电路电联接至所述次级线圈，所述次级电路包括第一同步整流元件和第二同步整流元件，其中，所述第一同步整流元件和所述第二同步整流元件彼此串联电连接以及并联电连接至所述次级线圈，所述第一同步整流元件和所述第二同步整流元件在公共节点处电联接在一起，所述第一同步整流元件和所述第二同步整流元件分别包括第一控制节点和第二控制节点；以及
自动增强的自驱动同步整流(AESDSR)控制电路，所述AESDSR控制电路包括：
第一无源同步整流器(SR)控制电路，所述第一无源SR控制电路包括：
第一直流(DC)分压器电路，所述第一DC分压器电路电联接在所述次级线圈的第一节点与所述公共节点之间，所述第一DC分压器电路具有电连接至所述第一同步整流元件的所述第一控制节点的输出；
第一交流(AC)分压器电路，所述第一AC分压器电路电联接在所述次级线圈的所述第一节点与所述公共节点之间，所述第一AC分压器电路具有电连接至所述第一同步整流元件的所述第一控制节点的输出；以及
第一控制节点电压限制器电路，所述第一控制节点电压限制器电路电联接在所述第一同步整流元件的所述第一控制节点与所述公共节点之间；以及
第二无源SR控制电路，所述第二无源SR控制电路包括:
第二DC分压器电路，所述第二DC分压器电路电联接在所述次级线圈的第二节点与所述公共节点之间，所述第二DC分压器电路具有电连接至所述第二同步整流元件的所述第二控制节点的输出；
第二AC分压器电路，所述第二AC分压器电路电联接在所述次级线圈的所述第二节点与所述公共节点之间，所述第二AC分压器电路具有电连接至所述第二同步整流元件的所述第二控制节点的输出；以及
第二控制节点电压限制器电路，所述第二控制节点电压限制器电路电联接在所述第二同步整流元件的所述第二控制节点与所述公共节点之间。
12.根据权利要求11所述的有源钳位正向转换器，其中，所述第一同步整流元件和所述第二同步整流元件中的每个包括金属氧化物半导体场效应晶体管。
13.根据权利要求11所述的有源钳位正向转换器，其中，所述第一无源SR控制电路包括第一峰值电流限制器电路，所述第一峰值电流限制器电路电联接在所述公共节点与所述次级线圈的所述第一节点之间，以及所述第二无源SR控制电路包括第二峰值电流限制器电路，所述第二峰值电流限制器电路电联接在所述公共节点与所述次级线圈的所述第二节点之间。
14.根据权利要求13所述的有源钳位正向转换器，其中，所述第一峰值电流限制器电路包括第一电阻器，所述第一电阻器与第一二极管并联联接，以及所述第二峰值电流限制器电路包括第二电阻器，所述第二电阻器与第二二极管并联联接。
15.根据权利要求11所述的有源钳位正向转换器，其中，所述第一DC分压器电路和所述第二DC分压器电路中的每个包括至少两个电阻器。
16.根据权利要求11所述的有源钳位正向转换器，其中，所述第一AC分压器电路包括电容器和所述第一同步整流元件的内部电容，以及所述第二AC分压器电路包括电容器和所述第二同步整流元件的内部电容。
17.根据权利要求11所述的有源钳位正向转换器，其中，所述第一控制节点电压限制器电路包括第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，所述第一齐纳二极管与所述第二齐纳二极管彼此阳极至阳极电连接，以及所述第二控制节点电压限制器电路包括第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，所述第三齐纳二极管与所述第四齐纳二极管彼此阳极至阳极电连接。
18.根据权利要求11所述的有源钳位正向转换器，其中，
所述第一控制节点电压限制器电路包括：
第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，所述第一齐纳二极管和所述第二齐纳二极管均包括阳极和阴极，所述第一齐纳二极管的阴极电联接至所述第一控制节点，所述第二齐纳二极管的阴极电联接至所述公共节点，以及所述第一齐纳二极管的阳极电联接至所述第二齐纳二极管的阳极；以及
所述第二控制节点电压限制器电路包括：
第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，所述第三齐纳二极管和所述第四齐纳二极管均包括阳极和阴极，所述第三齐纳二极管的阴极电联接至所述第二控制节点，所述第四齐纳二极管的阴极电联接至所述公共节点，以及所述第三齐纳二极管的阳极电联接至所述第四齐纳二极管的阳极。
19.有源钳位电力转换器，包括：
成对的输入端子，所述成对的输入端子被供给有输入直流(DC)电压；
成对的输出端子，所述成对的输出端子输出DC电压；
变电器，所述变电器具有初级线圈和次级线圈；
初级电路，所述初级电路电联接至所述输入端子和所述变电器的所述初级线圈；
次级电路，所述次级电路电联接至所述输出端子和所述变电器的所述次级线圈；
控制电路，所述控制电路操作性地联接至所述输出端子中的至少一个以控制所述初级电路来产生主开关控制信号和子开关控制信号；
所述初级电路包括：
主开关，所述主开关与所述变电器的所述初级线圈串联电联接以形成初级串联电路，以及所述主开关能够响应于所述主开关控制信号工作以选择性地被置于接通状态和断开状态，所述初级串联电路电联接在所述输入端子之间；以及
第一串联电路，所述第一串联电路与所述变电器的所述初级线圈并联连接，所述第一串联电路包括钳位电容器和子开关，其中，所述子开关能够响应所述子控制信号工作以选择性地被置于接通状态和断开状态，所述子开关执行与所述主开关相反的操作以对在所述变电器的所述初级线圈处出现的初级重置电压进行钳位；
所述次级电路包括：
同步整流器，所述同步整流器并联连接至所述变电器的所述次级线圈，所述同步整流器包括：
第二串联电路，所述第二串联电路并联电联接至所述变电器的所述次级线圈，所述第二串联电路包括第一同步整流元件和第二同步整流元件，其中，所述第一同步整流元件和所述第二同步整流元件能够与所述主开关同步工作，所述第一同步整流元件和所述第二同步整流元件分别具有第一控制节点和第二控制节点，所述第一同步整流元件和所述第二同步整流元件在公共节点处结合到一起；
第一无源同步整流器(SR)控制电路，所述第一无源SR控制电路包括：
第一直流(DC)分压器电路，所述第一DC分压器电路电联接在所述次级线圈的第一节点与所述公共节点之间，所述第一DC分压器电路具有电连接至所述第一同步整流元件的所述第一控制节点的输出；
第一交流(AC)分压器电路，所述第一AC分压器电路电联接在所述次级线圈的所述第一节点与所述公共节点之间，所述第一AC分压器电路具有电连接至所述第一同步整流元件的所述第一控制节点的输出；以及
第一控制节点电压限制器电路，所述第一控制节点电压限制器电路电联接在所述第一同步整流元件的所述第一控制节点与所述公共节点之间；以及
第二无源SR控制电路，所述第二无源SR控制电路包括：
第二DC分压器电路，所述第二DC分压器电路电联接在所述次级线圈的第二节点与所述公共节点之间，所述第二DC分压器电路具有电连接至所述第二同步整流元件的所述第二控制节点的输出；
第二AC分压器电路，所述第二AC分压器电路电联接在所述的次级线圈的所述第二节点与所述公共节点之间，所述第二AC分压器电路具有电连接至所述第二同步整流元件的所述第二控制节点的输出；以及
第二控制节点电压限制器电路，所述第二控制节点电压限制器电路电联接在所述第二同步整流元件的所述第二控制节点与所述公共节点之间。
20.根据权利要求19所述的有源钳位正向转换器，其中，所述第一无源SR控制电路包括第一峰值电流限制器电路，所述第一峰值电流限制器电路电联接在所述公共节点与所述次级线圈的所述第一节点之间，以及所述第二无源SR控制电路包括第二峰值电流限制器电路，所述第二峰值电流限制器电路电联接在所述公共节点与所述次级线圈的所述第二节点之间。
21.根据权利要求20所述的有源钳位正向转换器，其中，所述第一峰值电流限制器电路包括第一电阻器，所述第一电阻器与第一二极管并联联接，以及所述第二峰值电流限制器电路包括第二电阻器，所述第二电阻器与第二二极管并联联接。
22.根据权利要求19所述的有源钳位正向转换器，其中，所述第一DC分压器电路和所述第二DC分压器电路中的每个包括至少两个电阻器。
23.根据权利要求19所述的有源钳位正向转换器，其中，所述第一AC分压器电路包括电容器和所述第一同步整流元件的内部电容，以及所述第二AC分压器电路包括电容器和所述第二同步整流元件的内部电容。
24.根据权利要求19所述的有源钳位正向转换器，其中，所述第一控制节点电压限制器电路包括第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，所述第一齐纳二极管与所述第二齐纳二极管彼此阳极至阳极电连接，以及所述第二控制节点电压限制器电路包括第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，所述第三齐纳二极管与所述第四齐纳二极管彼此阳极至阳极电连接。
25.根据权利要求19所述的有源钳位正向转换器，其中，
所述第一控制节点电压限制器电路包括:
第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，所述第一齐纳二极管和所述第二齐纳二极管均包括阳极和阴极，所述第一齐纳二极管的阴极电联接至所述第一控制节点，所述第二齐纳二极管的阴极电联接至所述公共节点，以及所述第一齐纳二极管的阳极电联接至所述第二齐纳二极管的阳极；以及
所述第二控制节点电压限制器电路包括:
第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，所述第三齐纳二极管和所述第四齐纳二极管均包括阳极和阴极，所述第三齐纳二极管的阴极电联接至所述第二控制节点，所述第四齐纳二极管的阴极电联接至所述公共节点，以及所述第三齐纳二极管的阳极电联接至所述第四齐纳二极管的阳极。
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