CN110506382A - 功率转换器中的高侧信号接口 - Google Patents

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Abstract

用于功率转换器的控制器包括控制电路，该控制电路被耦合以产生低侧驱动信号以控制低侧开关的切换，并且响应于表示所述功率转换器的输出的反馈信号产生导通信号和断开信号。高侧信号接口电路被耦合以响应于所述导通信号和所述断开信号产生高侧驱动信号，以控制高侧开关的切换。所述导通信号和所述断开信号被耦合以在初始状态期间响应于旁路电压被上拉。高侧信号被耦合以响应于所述控制电路将所述导通信号拉低而接通所述高侧开关，并且响应于所述控制电路将所述断开信号拉低而关断所述高侧开关。

Description

功率转换器中的高侧信号接口
背景信息
技术领域
本发明总体涉及功率转换器，并且更具体地，涉及用于具有多个功率开关的功率转换器的低侧到高侧通信。
背景技术
开关模式电源用于需要调节的直流(dc)电压以用于其运行的各种家用或工业电器中。用于控制用于传递能量的功率开关的开关模式电源的控制器可以使用PWM(脉冲宽度调制)或PFM(脉冲频率调制)来调节输出电压。
一种类型的电源拓扑是谐振开关模式电源。与非谐振转换器相比，具有PFM控制的谐振开关模式电源具有一些优点，所述优点包括具有正弦波形和固有软切换。谐振开关模式电源还可以较高的切换频率以低开关损耗运行，使用较小的磁性元件——其因此需要较小的封装，并且仍然以高效率运行。由于谐振开关模式电源通常不具有带陡沿的波形(例如，具有高di/dt或dv/dt的波形)，EMI性能得以被改善，这因此使得能够使用较小的EMI滤波器。谐振开关模式电源的输出通常通过感测该输出并通过改变切换频率来以闭环控制电源来实现。
LLC转换器是一种谐振开关模式电源，其利用两个电感器和一个电容器之间的谐振。由于通过利用变压器的磁化和漏电感作为LLC转换器的谐振部件的至少一部分可以实现的成本和尺寸节约，LLC转换器是受欢迎的。此外，当LLC转换器在上述的谐振下以零电压切换运行时LLC转换器可以实现稳定性，这导致较小的开关损耗和提高的效率。此外，因为LLC转换器在上述谐振下运行时的负的、高的斜率增益特性，LLC转换器可以窄带频率控制实现输出调节。
附图说明
参考以下附图描述本发明的非限制性和非穷举性实施方案，其中除非另有说明，否则相同的附图标记在所有各个视图中指代相同的部分。
图1是示出根据本公开内容的教导的包括控制器的半桥LLC功率转换器的一个示例的框图。
图2是根据本公开内容的教导的示例高侧信号接口电路的框图示意图。
图3是示出根据本公开内容的教导的共模消除电路的一个示例的示例的框图示意图。
图4A是根据本公开内容的教导的示例第一电流滞后比较器的框图示意图。
图4B是根据本公开内容的教导的示例第二电流滞后比较器的框图示意图。
图5是根据本公开内容的教导的高侧信号接口电路的另一示例的框图示意图。
在附图的所有若干视图中，相应的附图标记表示相应的部件。技术人员将理解，附图中的元件是为了简化和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助改善对本发明的各实施方案的理解。此外，通常未描绘在商业上可行的实施方案中有用或必要的常见但众所周知的元件，以便于较不妨碍对本发明的这些各实施方案的查看。
具体实施方式
与高侧信号接口有关的示例，其可靠地解释了来自接地参考可以变化的功率转换器中的控制电路的导通(ON)和断开(OFF)信号。在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员来说明显的是，不需要采用具体细节来实施本发明。在其他情况下，没有详细描述公知的材料或方法，以避免模糊本发明。
贯穿本说明书提及“一个实施方案(one embodiment)”、“一实施方案(anembodiment)”、“一个实施例(one example)”或“一实施例(an example)”意味着，结合该实施方案或实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或“一实施例”不一定全都指代相同的实施方案或实施例。此外，具体特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合进行组合。具体特征、结构或特性可以被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能的其他合适的部件中。另外，应当理解的是，随此提供的附图用于向本领域普通技术人员进行解释的目的，并且附图不一定按比例绘制。
诸如LLC转换器之类的谐振转换器通常包括谐振储能电路(resonant tankcircuit)，谐振储能电路包括储能电感和储能电容，如例如在LLC电路中存在的。包括高侧开关和低侧开关的半桥开关电路耦合到谐振储能电路，并且半桥驱动器电路耦合到高侧低侧开关以控制切换。高侧开关和低侧开关之间的半桥节点为高侧驱动器提供参考点，以便控制LLC转换器中的高侧开关，而低侧驱动器以地为参考以便控制低侧开关。这种拓扑呈现的挑战之一是半桥节点处的电压可以在接地参考和输入电压之间产生谐振。换句话说，在一些示例中，在运行期间半桥节点处的电压可以在地和400伏之间摆动。因此，由于半桥节点处的电压的上升或下降而产生大的共模信号，这或者称为转换事件(slew event，摆动事件)。转换事件产生差分信令，高侧驱动器在接通或关断高侧开关时可能误解该差分信令。不适当的运行可能对电源的部件造成压力并降低效率。其他可以受益于低侧到高侧通信的应用可以包括电机驱动器，例如半桥配置或全桥配置。
因此，需要高侧信号接口以可靠地解释来自控制电路的导通和断开命令。在根据本公开内容的教导的一个示例中，高侧信号接口计及将控制电路连接到高侧信号接口电路的寄生电容、电感和电阻的变化。高侧信号接口电路抑制所有上述条件下的那些信号。
为了说明，图1示出了示例功率转换器100的功能框图，该功率转换器包括输入电压VIN 102、第一电容器C1 104、第一电感器L1 106、能量传递元件T1 108、高侧电容器CBH112、低侧电容器CBL 114、第三整流器116、输入回线(return，回路导线，返回)124、第一整流器D1 126、第二整流器D2 128、输出回线130、输出电容器CO 132、负载136、感测电路142和控制器146。控制器146进一步包括高侧开关141、低侧开关143、控制电路148和高侧信号接口电路150。
能量传递元件T1 108还包括磁化电感LM 110、输入绕组118、第一输出绕组120和第二输出绕组122。在一些示例中，第一电容器C1 104的电容和电感器L1 106的电感是能量传递元件T1 108的嵌入特性，使得电容器C1 104和电感器L1 106不是分立的物理部件。
图1中示出的示例开关模式功率转换器100以半桥LLC配置耦合，半桥LLC配置只是可以受益于本发明的教导的开关模式功率转换器的一个示例。应当理解，开关模式功率转换器的其他已知拓扑和配置，例如与电动驱动器相关的应用，也可以受益于本发明的教导。
功率转换器100从输入电压VIN 102向负载136提供输出功率。在一个示例中，输入电压VIN 102是来自交流电压源的整流输入电压。高侧开关141被耦合以从高侧开关141的第一端接收输入电压VIN 102。高侧开关141的第二端通过半桥节点103耦合到低侧开关143的第一端。低侧开关143的第二端进一步耦合到输入回线124。第一电容器C1 104耦合到第一电感器L1 106并且可以一起用作在半桥节点103处耦合到高侧开关141和低侧开关143的储能电路107。能量传递元件T1 108耦合到储能电路107，使得响应于高侧开关141和低侧开关143的切换，能量从输入绕组118传递到输出绕组120和122。第一输出绕组120耦合到第一整流器D1 126。在一个示例中，第一整流器D1 126是二极管。然而，在一些示例中，第一整流器D1 126可以是用作同步整流器的晶体管。当高侧开关141接通且低侧开关143断开时，能量由第一整流器D1 126传递和整流。
第二输出绕组122耦合到第二整流器D2 128。在一个示例中，第二整流器D2 128是二极管。然而，在一些示例中，第二整流器D2 128可以是用作同步整流器的晶体管。当高侧开关141关断并且低侧开关143导通时，能量由整流器D2 128传递和整流。输出电容器CO132和负载136耦合到第一整流器D1 126和第二整流器D2 128。输出被提供给负载136并且可以输出电压VO 138和输出电流IO 134或者两者的组合被提供。对于谐振转换器，通过调节切换频率而不是占空比来控制输出电压。对于低侧开关和高侧开关来说，理想情况下LLC半桥的占空比为百分之五十。
功率转换器100还包括用于调节输出的电路，该输出被例示为输出量UO 140。通常，输出量UO 140是输出电压VO 138、输出电流IO 134或者两者的组合。感测电路142被耦合以感测输出量UO 140并提供表示输出量UO 128的反馈信号UFB 144。反馈信号UFB 144可以是电压信号或电流信号。
在一个示例中，在控制器146和感测电路142之间可以存在电流隔离(未示出)。电流隔离可以通过使用诸如光耦合器、电容器或磁耦合器之类的装置来实现。在另一示例中，感测电路142可以利用分压器来感测来自功率转换器100的输出的输出量UO 140。
控制器146耦合到感测电路142并从感测电路142接收反馈信号UFB 144。控制电路148可操作以向低侧开关143提供低侧驱动信号UD2158。控制电路输出导通信号UON 160和断开信号162到高侧信号接口电路150。高侧信号接口电路150响应于导通信号UON 160和断开信号UOFF 162控制高侧开关141。
在运行中，高侧信号接口电路150接收导通信号UON 160或断开信号UOFF 162以确定高侧开关141的运行。在初始状态，导通信号UON 160和断开信号UOFF 162被上拉到旁路电压VBH 152。为了使高侧开关141接通，控制电路160将导通信号160UON拉低，这将电流从高侧接口电路150吸出。为了使高侧开关141断开，控制电路160将断开信号UOFF162拉低，这将电流从高侧接口电路150吸出。
例如，第一操作中，半桥节点处的电压不摆动(slew，转换)，因此没有共模信令。在一个示例中，低侧开关143导通并且高侧开关141断开，并且半桥节点103处的电压以地为参考。为了接通高侧开关141，控制电路148将导通信号160拉低。由于当低侧开关143导通时半桥节点103处的电压处于地电位，因此基本上没有会影响导通信号UON160的共模信号，并且高侧信号接口电路150响应于导通信号UON 160产生驱动信号UD1 156。
在第二操作中，半桥节点103电压在摆动，由于固定的对地寄生电容该摆动产生共模信号。在存在共模信号的情况下，高信号接口电路150可以辨别导通信号UON 160或断开信号UOFF 162。共模信号相对于旁路电压VBH 152可以为正或为负。在一个示例中，低开关侧143刚刚关断，允许半桥节点103处的电压向上转换，并且控制器148发出导通信号UON 160以接通高侧开关141。固定的对地寄生电容将导致导通信号和断开信号相对于VBH 152被下拉。共模电压随着转换速率事件而变化。寄生电容越大，与导通信号160和断开信号162相关联的电压的下降越大。然而，导通信号UON 160和断开信号UOFF 162的幅度不随转换速率变化。高信号接口电路150的进一步细节将在图2中描述。
图2示出了根据本公开内容的教导的高侧信号接口电路250的示例。应理解，图2的高侧信号接口电路150可以是图1的高侧信号接口电路150的一个示例，并且因此类似地命名和编号的元件如上文所述类似地被耦合和起作用。高侧信号接口电路250被耦合以响应于导通信号UON 260和断开信号UOFF 262产生驱动信号UD1 256。高侧信号接口电路250包括共模消除电路264、第一电流滞后比较器265、第二电流滞后比较器266、逻辑门268和269，以及锁存器270。
共模消除电路264被耦合以接收导通信号UON 260和断开UOFF信号262，并输出第一电流信号US1A 272、第二电流信号US1B 274、第三电流信号US2A 276、第四电流信号US2B 278和共模抑制信号UVCM 284。
第一电流滞后比较器265被耦合以响应于第一电流信号US1A 272、第四电流信号、共模抑制信号UVCM 284和驱动信号UD1 256产生第一输出UV1 280。第二电流滞后比较器266被耦合以响应于第二电流信号US2B 274、第三电流信号US2A 276、共模抑制信号UVCM 284和驱动信号UD1 256产生第二输出UV2 282。如将在图4B中进一步说明的，驱动信号UD1 256被耦合以选择第一电流滞后比较器265和第二电流滞后比较器266的滞后比。
逻辑门268被耦合以接收第一输出信号UV1 280和第二输出信号UV2 282。在一个示例中，逻辑门268是或(OR)门。逻辑门269被耦合以接收第一输出信号UV1 280和第二输出信号UV2 282。在一个示例中，逻辑门269是与非(NAND)门。逻辑门268的输出耦合到锁存器270的置位端子。逻辑门269的输出耦合到锁存器270的复位端子。锁存器270的输出271被耦合以产生驱动信号UD1 256。
共模消除电路264向第一电流滞后比较器265和第二电流滞后比较器266提供信号以确定有效的导通信号UON 260或断开信号UOFF 262。第一和第二电流滞后比较器从第一电流信号US1A 272、第二电流信号US1B 274、第三电流信号US2A 276和第四电流信号US2B 278汲取电流。在一个示例中，比较器信号的范围可以从100纳安到数十微安。
在第一操作中，半桥节点103处的电压不是摆动的，因此没有共模信令。在切换之前，导通信号UON 260和断开信号UOFF 262被上拉到旁路电压VBH 252。为了向高侧接口250发起导通信号，导通信号UON260的电压相对于断开UOFF信号262的电压将更小。共模消除电路264产生低于第四电流信号US2B 278的第一电流信号US1A 272。因此，第一电流滞后比较器265的第一输出UV1 280转变为逻辑高。第二电流信号US1B 274低于第三电流信号US2A 276。因此，第二电流滞后比较器266的第二输出UV2 282转变为逻辑高。共模抑制信号UVCM 284约为在旁路电压VBH 252以下的电压阈值(VT)的1倍。
在第二操作中，由于固定的对地寄生电容，半桥节点处的电压摆动产生共模信号。在存在公共电压的情况下，高侧信号接口电路250可以辨别导通信号UON 160或断开信号UOFF162。共模信号相对于旁路电压VBH 152可以为正或负。在一个示例中，低开关侧刚刚关断，允许半桥节点处的电压向上转换，并且高侧信号接口250从图1中的控制器接收到导通的信令以接通高侧开关。取决于转换速率和寄生电容，共模抑制信号UVCM 284与前面提到的第一种情况的共模抑制信号UVCM284相比可以低得多。共模信号可以比导通信号UON 260或断开信号UOFF 262大得多。在一个示例中，如果旁路电压是9伏，后续的共模抑制电压是7.5伏。为了向高侧接口250发起导通信号，导通信号UON 260被拉低并且相对于断开信号UOFF 262具有较低值。由半桥摆动产生的共模电压被抑制，并且第一电流滞后比较器265和第二电流滞后比较器266被触发。
在第二操作的另一示例中，当导通信号UON 260或断开信号UOFF 262被发送到高侧信号接口电路250时，半桥节点处的电压在向下转换。当导通信号UON 260和断开信号UOFF262的寄生电容产生大于旁路电压VBH 252的共模电压时，高侧接收器可以辨别导通信号UON260和断开信号UOFF 262。导通信号UON 260或断开信号UOFF 262相对于旁路电压VBH 252在下拉，部分地抵消在将到高侧信号接口电路250的两个输入上拉的共模电压。
图3示出了根据本公开内容的教导的示例共模消除电路364。应该理解，图3的共模消除电路364可以是图2的共模消除电路264的一个示例，并且因此类似地命名和编号的元件如上文所述类似地被耦合和起作用。共模消除电路364被耦合以接收导通信号UON 360和断开信号UOFF 362，并且响应于导通信号360和断开信号362输出第一电流信号US1A 372、第二电流信号US1B 374、第三电流信号US2A 376、第四电流信号US2B 378和共模抑制信号UVCM384。共模消除电路364包括电阻器385、386、387、388、389、390、391、393、394、晶体管395、电流源396和本地回线397。高侧旁路电压VBH 352向共模消除电路364提供供电轨。电阻器387和390用作上拉电阻器，其被上拉到高侧旁路电压VBH 352的电压。选择电阻器387和390的值，使得共模消除电路364的输出值可以由第一和第二电流滞后比较器265和266检测但不那么大以使得共模转换速率不会使导通信号360和断开信号362过饱和。
第一电流信号US1A 372在包括电阻器386和393的第一电阻器分压器的一端产生。第二电流信号US1B 374由包括电阻器385和386的第二电阻器分压器产生。如所示，第二电阻器分压器的一端被耦合以接收旁路电压VBH 352，第二电阻器分压器的另一端被耦合以接收导通信号，并且第二电阻器分压器的中间端子产生第二电流信号US2A 376。此外，在第一和第二电阻器分压器之间共用电阻器386，使得第一电阻器分压器的一端是第二电阻器分压器的中间端子并且被耦合以通过第一上拉电阻器387被上拉，第一电阻器分压器的另一端被耦合以产生第一电流信号US1A 372，并且第一电阻器分压器的中间端子被耦合以接收导通信号。
第三电流信号US2A 376由包括电阻器390和394的第三电阻器分压器产生。如示例中所示，第三电阻器分压器包括第二上拉电阻器390，使得第三电阻器分压器的一端被耦合以接收旁路电压，第三电阻器分压器的另一端被耦合以产生第三电流信号US2A 376，并且第三电阻器分压器的中间端子被耦合以接收断开信号。第四电流信号US2B 378由电阻器391和392的第四电阻器分压器产生。第四电阻器分压器的一端被耦合以接收旁路电压VBH 352，第四电阻器分压器的另一端被耦合以接收断开信号，并且第四电阻器分压器的中间端子被耦合以产生第四电流信号US2B 378。
包括电阻器388和389的第五电阻器分压器的一端被耦合以接收导通信号，第五电阻器分压器的另一端被耦合以接收断开信号，并且第五电阻器分压器的中间端子通过晶体管395耦合到电流源396，使得电流源396通过晶体管395从第五电阻器分压器的中间端子汲取电流。根据本发明的教导，耦合到晶体管395的漏极的晶体管395的栅极电压向第一和第二电流滞后比较器265和266提供共模抑制信号UVCM384，以消除或抑制由半桥摆动引起的共模信号。
图4A示出了示例第一电流滞后比较器465的框图。应理解，图4A的第一电流滞后比较器465可以是图2的第一电流滞后比较器265的一个示例，并且因此类似地命名和编号的元件如上文所述类似地被耦合和起作用。第一电流滞后比较器465被耦合以接收第一电流信号US1A472、第四电流US2B 478、共模抑制信号UVCM 484和高侧驱动信号UD1456，以产生第一输出信号UV1 480。第一电流滞后比较器465包括晶体管402、404、406、408和多路复用器418和420。如所示，晶体管406和408被耦合以形成电流镜。晶体管404的源极端子被耦合以接收
第四电流US2B 478，并且晶体管404的漏极端子耦合到晶体管408的漏极端子。晶体管402的源极端子被耦合以接收第一电流信号US1A 472，并且晶体管402的漏极端子耦合到晶体管406的漏极端子。晶体管402和404的栅极端子被耦合以接收共模抑制信号UVCM 484。响应于多路复用器418响应于高侧驱动信号UD1 456选择晶体管408的第一项。响应于多路复用器420响应于高侧驱动信号UD1 456调节晶体管406的第二项。如将讨论的，第一项和第二项形成以描述晶体管408与晶体管406的电流镜比。
第一电流滞后比较器465可以通过从第四电流信号US2B 478和第一电流信号US1A472汲取电流来识别真正的导通信号、断开信号或者电流是否由于共模而流动。多路复用器418响应于高侧驱动信号UD1 456选择电流镜比的第一项。多路复用器420响应于高侧驱动信号UD1 456选择电流镜比的第二项。在一个示例中，选择的第一项和第二项形成晶体管408相对于晶体管406的电流镜比。在一个示例中，电流镜比为2：1的比率，并且晶体管408具有的电流是晶体管406的两倍。在另一个示例中，电流镜比为1：2的比率，并且晶体管406具有的电流是晶体管408的两倍。对于电流滞后比较器465，晶体管404作为反相端子运行，晶体管402作为非反相端子运行。
当半桥节点处的电压不是在摆动时，导通信号和断开信号的共模电压小于高侧旁路电压。如果高侧开关为断开的，高侧驱动信号UD1 456将等于零。多路复用器选择电流镜比的第一项2和电流镜比的第二项1。因此，电流镜比为2：1。当第四电流信号US2B 478大于第一电流信号US1A 472的电流除以2时，第一输出信号UV1 480为逻辑高。在导通信号被下拉的情况下，共模抑制信号UVCM 484下降，并且第一电流信号US1A 472和第三电流信号US2B 478下降到共模电压以下。这样，减小了第一电流信号US1A 472。如果进一步减小导通信号以致于第一电流信号US1A 472小于电流IN除以2，第一输出信号UV1 480将为逻辑低。
图4B示出了示例第二电流滞后比较器466的框图。应理解，图4B的第二电流滞后比较器466可以是图2的第二电流滞后比较器266的一个示例，并且因此类似地命名和编号的元件如上文所述类似地被耦合和起作用。第二比较器466被耦合以接收第二电流US1B 474、第三电流信号US2A 476、共模抑制信号UVCM 484和高侧驱动信号UD1 456，以产生第二输出信号UV2 482。第二电流滞后比较器466包括晶体管410、412、414、416以及多路复用器422和424。如所示，晶体管414和416被耦合以形成电流镜。晶体管412的源极端子被耦合以接收第三电流US2A 476，并且晶体管412的漏极端子耦合到晶体管416的漏极端子。晶体管410的源极端子被耦合以接收第二电流信号US1B 474，并且晶体管410的漏极端子耦合到晶体管414的漏极端子。晶体管410和412的栅极端子被耦合以接收共模抑制信号UVCM 484。响应于多路复用器422响应于高侧驱动信号UD1 456选择晶体管416的第三项。响应于多路复用器424响应于高侧驱动信号UD1 456选择晶体管414的第四项。第三项和第四项形成以描述晶体管416与晶体管414的电流镜比。
第二电流滞后比较器466可以通过从第二电流信号US1B 474和第三电流信号US2A476汲取电流来识别真正的导通信号、断开信号或者电流是否由于共模而流动。多路复用器422响应于高侧驱动信号UD1 456选择电流镜比的第三项。多路复用器424响应于高侧驱动信号UD1 456选择晶体管414的第四项。在一个示例中，选择的第三项和第四项描述晶体管416相对于晶体管414的电流镜比。在一个示例中，为2：1的比率的电流镜比描述了晶体管416具有的电流是晶体管414的两倍。在另一个示例中，为1：2的比率的电流镜比描述了晶体管414具有的电流是晶体管416的两倍。对于第二电流滞后比较器466，晶体管412作为反相端子运行，并且晶体管410作为非反相端子运行。
当半桥节点处的电压不是在摆动时，导通信号和断开信号的共模电压小于高侧旁路电压。如果高侧开关为断开的，第一高侧驱动信号UD1456将等于零。多路复用器422为晶体管416选择为2的第三项比率，并且为晶体管414选择为1的第四项比率。当第三电流信号US2A476大于第二电流信号US1B 474的电流除以2时，第二输出信号UV2 482为逻辑高。在导通信号被下拉的情况下，共模抑制信号UVCM 484下降，并且第三电流信号US2A 476、第二电流信号US1B 474下降到共模电压以下。这样，减小了第三电流信号US2A 476。如果进一步减小导通信号以致于第三电流信号US2A 476小于第二电流信号US1B的电流除以2，第二输出信号UV2 482将为逻辑低。
图5示出根据本公开内容的教导的高侧信号接口电路550的另一示例框图示意图。应理解，图5的高侧信号接口电路550可以是图1的高侧信号接口电路150的另一示例，并且因此类似地命名和编号的元件如上文所述类似地被耦合和起作用。与图2中描绘的示例高侧信号接口电路250不同，图5中描绘的示例高侧信号接口电路550使用导通信号560和断开信号562的电压比较，而不是如图2描绘的示例高侧信号接口电路250中所描绘的电流比较。高侧信号接口电路550包括电阻器526、528、530、532，施密特触发器534、536，逻辑门568、569，和锁存器570。高侧信号接口556被耦合以接收导通信号UON 560和断开信号UOFF 562，并输出驱动信号UD1 556。
如所示，电阻器526和530形成电阻器分压器，该电阻器分压器的一端被耦合以接收旁路电压VBH 552，并且其另一端被耦合以接收导通信号UON 560。由电阻器526和530形成的电阻器分压器的中间端子耦合到施密特触发器534的反相端子。施密特触发器534的非反相端子被耦合以接收断开信号UOFF 562。电阻器528和538形成电阻器分压器，该电阻器分压器的一端被耦合以接收旁路电压VBH 552，并且其另一端被耦合以接收断开信号UOFF 562。由电阻器528和532形成的电阻器分压器的中间端子耦合到施密特触发器536的非反相端子。施密特触发器536的反相端子被耦合以接收导通信号UON 560。
电阻器526和528被耦合以接收旁路电压VBH 552并形成滞后阈值。滞后阈值产生与由半桥节点处的摆动产生的共模电流成比例的偏移。高侧信号接口电路550接受非常大的正的和负的共模输入，并且仍然辨别差别的导通或断开信号。
施密特触发器534的输出耦合到逻辑门568的一个输入和逻辑门569的一个输入。在一个示例中，逻辑门568是与非门，并且逻辑门569是或门。施密特触发器536的输出耦合到逻辑门568的另一输入和逻辑门569的另一输入。逻辑门568的输出耦合到锁存器570的置位端子。逻辑门569的输出耦合到锁存器570的复位端子。锁存器570的输出被耦合以产生驱动信号UD1 556。
对本发明的所示实施例的以上描述，包括摘要中所描述的，并非旨在是穷举的或者是对所公开的确切形式的限制。尽管出于说明性目的在本文中描述了本发明的具体实施方案和实施例，但是在不脱离本发明的更广泛精神和范围的情况下，各种等同修改是可能的。实际上，应当理解，提供具体示例电压、电流、频率、功率范围值、时间等用于解释的目的，并且根据本发明的教导，其他值也可以用于其他实施方案和实施例中。
根据上述详细描述，可以对本发明的实施例进行这些修改。以下权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限制于说明书和权利要求书中公开的具体实施方案。而是，范围完全由以下权利要求确定，所述权利要求应根据权利要求解释的既定原则来解释。因此，本说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的。

Claims (20)

1.一种用于功率转换器的控制器，包括：
控制电路，所述控制电路被耦合以接收表示所述功率转换器的输出的反馈信号，其中所述控制电路被耦合以响应于所述反馈信号产生低侧驱动信号以控制在所述功率转换器的半桥节点处耦合到储能电路的低侧开关的切换，其中所述半桥节点的电压在接地参考和输入电压之间谐振，其中所述控制电路还被耦合以响应于所述反馈信号产生导通信号和断开信号；和
高侧信号接口电路，所述高侧信号接口电路被耦合以接收所述导通信号和所述断开信号并抑制由半桥摆动引起的共模信号，其中所述高侧信号接口电路被耦合以响应于所述导通信号和所述断开信号产生高侧驱动信号以控制在所述功率转换器的所述半桥节点处耦合到所述储能电路的高侧开关的切换，其中所述导通信号和所述断开信号被耦合以在初始状态期间响应于旁路电压被上拉，其中所述高侧信号被耦合以响应于所述控制电路将所述导通信号拉低而接通所述高侧开关，并且其中所述低侧信号被耦合以响应于所述控制电路将断开信号拉低而关断所述高侧开关。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述高侧信号接口电路包括：
共模消除电路，所述共模消除电路被耦合以响应于所述导通信号、所述断开信号和所述旁路电压产生第一电流信号、第二电流信号、第三电流信号、第四电流信号和共模抑制信号；
第一电流滞后比较器，所述第一电流滞后比较器被耦合以响应于所述第一电流信号、所述第四电流信号、所述共模抑制信号和所述高侧驱动信号产生第一输出信号；
第二电流滞后比较器，所述第二电流滞后比较器被耦合以响应于所述第二电流信号、所述第三电流信号、所述共模抑制信号和所述高侧驱动信号产生第二输出信号；和
第一锁存器，所述第一锁存器被耦合以响应于所述第一和第二输出信号产生所述高侧驱动信号。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述高侧信号接口电路还包括：
第一逻辑门，所述第一逻辑门被耦合以响应于所述第一和第二输出信号将所述锁存器置位；和
第二逻辑门，所述第二逻辑门被耦合以响应于所述第一和第二输出信号将所述锁存器复位。
4.根据权利要求3所述的控制器，其中所述第一逻辑门包括或门，并且其中所述第二逻辑门包括与非门。
5.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述共模消除电路包括：
第一上拉电阻器，所述第一上拉电阻器被耦合以在所述初始状态期间将所述导通信号上拉至所述旁路电压；
第二上拉电阻器，所述第二上拉电阻器被耦合以在所述初始状态期间将所述断开信号上拉至所述旁路电压；
第一电阻器分压器，所述第一电阻器分压器被耦合以在所述第一电阻器分压器的一端产生所述第一电流信号，其中所述第一电阻器分压器的中间端子耦合到所述第一上拉电阻器并且被耦合以接收所述导通信号；
第二电阻器分压器，所述第二电阻器分压器被耦合以在所述第二电阻器分压器的中间端子处产生所述第二电流信号，其中所述第一和第二电阻器分压器共用一电阻器，使得所述第二电阻器分压器的一端被耦合以接收所述导通信号，所述第二电阻器分压器的另一端被耦合以接收所述旁路电压，并且所述第二电阻器分压器的所述中间端子是所述第一电阻器分压器的另一端；
第三电阻器分压器，所述第三电阻器分压器被耦合以在所述第三电阻器分压器的一端产生所述第三电流信号，其中所述第三电阻器分压器包括所述第二上拉电阻器，使得所述第三电阻器分压器的中间端子被耦合以接收所述断开信号；
第四电阻器分压器，所述第四电阻器分压器被耦合以在所述第四电阻器分压器的中间端子处产生所述第四电流信号，其中所述第四电阻器分压器的一端被耦合以接收所述旁路电压，并且其中所述第四电阻器分压器的另一端被耦合以接收所述断开信号；
第五电阻器分压器，所述第五电阻器分压器的一端被耦合以接收所述导通信号，所述第五电阻器分压器的另一端被耦合以接收所述断开信号；和
电流源，所述电流源通过第一晶体管耦合到所述第五电阻器分压器的中间端子，其中所述共模抑制信号被耦合以在耦合到所述第一晶体管的漏极端子的栅极端子处被生成，其中所述共模抑制信号被耦合以为所述第一电流滞后比较器和所述第二电流滞后比较器提供共模消除。
6.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述第一电流滞后比较器包括：
第一电流镜，所述第一电流镜包括耦合到第三晶体管的第二晶体管；
第四晶体管，所述第四晶体管被耦合以接收所述第一电流信号，并耦合至所述第一电流镜的所述第二晶体管，其中，所述第四晶体管的栅极端子被耦合以接收所述共模抑制信号；
第五晶体管，所述第五晶体管被耦合以接收所述第四电流信号，并耦合至所述第一电流镜的所述第三晶体管，其中，所述第五晶体管的栅极端子被耦合以接收所述共模抑制信号；
第一多路复用器，所述第一多路复用器被耦合以响应于所述高侧驱动信号选择所述第二晶体管的第一项；和
第二多路复用器，所述第二多路复用器被耦合以响应于所述高侧驱动信号选择所述第三晶体管的第二项，其中所述第一项和第二项形成所述第二晶体管与第三晶体管的电流镜比。
7.根据权利要求2所述的控制器，其中所述第二电流滞后比较器包括：
第二电流镜，所述第二电流镜包括耦合到第七晶体管的第六晶体管；
第八晶体管，所述第八晶体管被耦合以接收所述第二电流信号，并耦合至所述第二电流镜的所述第六晶体管，其中，所述第八晶体管的栅极端子被耦合以接收所述共模抑制信号；
第九晶体管，所述第九晶体管被耦合以接收所述第三电流信号，并耦合至所述第二电流镜的所述第七晶体管，其中所述第九晶体管的栅极端子被耦合以接收所述共模抑制信号；
第三多路复用器，所述第三多路复用器被耦合以响应于所述高侧驱动信号选择所述第六晶体管的第三项；和
第四多路复用器，所述第四多路复用器被耦合以响应于所述高侧驱动信号选择所述第七晶体管的第四项，其中所述第三项和第四项形成所述第六晶体管与第七晶体管的电流镜比。
8.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述高侧信号接口电路包括：
第六电阻器分压器，所述第六电阻器分压器的一端被耦合以接收所述旁路电压，所述第六电阻器分压器的另一端被耦合以接收所述导通信号；
第七电阻器分压器，所述第七电阻器分压器的一端被耦合以接收所述旁路电压，所述第七电阻器分压器的另一端被耦合以接收所述断开信号；
第一施密特触发器，所述第一施密特触发器的反相输入端耦合到所述第六电阻器分压器的中间端子，所述第一施密特触发器的非反相输入端被耦合以接收所述断开信号；
第二施密特触发器，所述第二施密特触发器的非反相输入端耦合到所述第七电阻器分压器的中间端子，所述第二施密特触发器的反相输入端被耦合以接收所述导通信号；和
第二锁存器，所述第二锁存器被耦合以响应于所述第一施密特触发器的输出和所述第二施密特触发器的输出产生所述高侧驱动信号。
9.根据权利要求8所述的控制器，其中，所述高侧信号接口电路还包括：
第三逻辑门，所述第三逻辑门被耦合以响应于所述第一施密特触发器的输出和所述第二施密特触发器的输出将所述第二锁存器置位；和
第四逻辑门，所述第四逻辑门被耦合以响应于所述第一施密特触发器的输出和所述第二施密特触发器的输出将所述第二锁存器复位。
10.根据权利要求9所述的控制器，其中所述第三逻辑门包括与非门，并且其中所述第四逻辑门包括或门。
11.一种谐振功率转换器，包括：
高侧开关，所述高侧开关被耦合以在所述高侧开关的一端接收输入电压；
低侧开关，所述低侧开关在所述低侧开关的一端耦合到输入回线，其中所述低侧开关的另一端在半桥节点处耦合到所述高侧开关的另一端，其中所述半桥节点的电压在接地参考和所述输入电压之间谐振；
储能电路，所述储能电路在所述半桥节点处耦合到所述高侧开关和所述低侧开关；
能量传递元件，所述能量传递元件耦合到所述储能电路，以响应于所述高侧开关和所述低侧开关的切换，将能量从所述谐振功率转换器的输入传递到所述功率转换器的输出；和
控制器，所述控制器被耦合以响应于表示所述谐振功率转换器的输出的反馈信号控制所述高侧开关和所述低侧开关的切换，其中所述控制器包括：
控制电路，所述控制电路被耦合以响应于所述反馈信号产生低侧驱动信号以控制所述低侧开关的切换，其中所述控制电路还被耦合以响应于所述反馈信号产生导通信号和断开信号；和
高侧信号接口电路，所述高侧信号接口电路被耦合以接收所述导通信号和所述断开信号并且被耦合以抑制由半桥摆动引起的共模信号，其中所述高侧信号接口电路被耦合以响应于所述导通信号和所述断开信号产生高侧驱动信号以控制高侧开关的切换，其中所述导通信号和所述断开信号被耦合以在初始状态期间响应于旁路电压而被上拉，其中所述高侧信号被耦合以响应于所述控制电路将所述导通信号拉低而接通所述高侧开关，并且其中所述低侧信号被耦合以响应于所述控制电路将所述断开信号拉低而关断所述高侧开关。
12.根据权利要求11所述的谐振功率转换器，其中，所述高侧信号接口电路包括：
共模消除电路，所述共模消除电路被耦合以响应于所述导通信号、所述断开信号和所述旁路电压，产生第一电流信号、第二电流信号、第三电流信号、第四电流信号和共模抑制信号；
第一电流滞后比较器，所述第一电流滞后比较器被耦合以响应于所述第一电流信号、所述第四电流信号、所述共模抑制信号和所述高侧驱动信号产生第一输出信号；
第二电流滞后比较器，所述第二电流滞后比较器被耦合以响应于所述第二电流信号、所述第三电流信号、所述共模抑制信号和所述高侧驱动信号产生第二输出信号；和
第一锁存器，所述第一锁存器被耦合以响应于所述第一和第二输出信号产生所述高侧驱动信号。
13.根据权利要求12所述的谐振功率转换器，其中，所述高侧信号接口电路还包括：
第一逻辑门，所述第一逻辑门被耦合以响应于所述第一和第二输出信号将所述锁存器置位；和
第二逻辑门，所述第二逻辑门被耦合以响应于所述第一和第二输出信号将所述锁存器复位。
14.根据权利要求13所述的谐振功率转换器，其中所述第一逻辑门包括或门，并且其中所述第二逻辑门包括与非门。
15.根据权利要求12所述的谐振功率转换器，其中，所述共模消除电路包括：
第一上拉电阻器，所述第一上拉电阻器被耦合以在所述初始状态期间将所述导通信号上拉至所述旁路电压；
第二上拉电阻器，所述第二上拉电阻器被耦合以在所述初始状态期间将所述断开信号上拉至所述旁路电压；
第一电阻器分压器，所述第一电阻器分压器被耦合以在所述第一电阻器分压器的一端产生所述第一电流信号，其中所述第一电阻器分压器的中间端子耦合到所述第一上拉电阻器并且被耦合以接收所述导通信号；
第二电阻器分压器，所述第二电阻器分压器被耦合以在所述第二电阻器分压器的中间端子处产生所述第二电流信号，其中所述第一和第二电阻器分压器共用一电阻器，使得所述第二电阻器分压器的一端被耦合以接收所述导通信号，所述第二电阻器分压器的另一端被耦合以接收所述旁路电压，并且所述第二电阻器分压器的所述中间端子是所述第一电阻器分压器的另一端；
第三电阻器分压器，所述第三电阻器分压器被耦合以在所述第三电阻器分压器的一端产生所述第三电流信号，其中所述第三电阻器分压器包括所述第二上拉电阻器，使得所述第三电阻器分压器的中间端子被耦合以接收所述断开信号；
第四电阻器分压器，所述第四电阻器分压器被耦合以在所述第四电阻器分压器的中间端子处产生所述第四电流信号，其中所述第四电阻器分压器的一端被耦合以接收所述旁路电压，并且其中所述第四电阻器分压器的另一端被耦合以接收所述断开信号；
第五电阻器分压器，所述第五电阻器分压器的一端被耦合以接收所述导通信号，所述第五电阻器分压器的另一端被耦合以接收所述断开信号；和
电流源，所述电流源通过第一晶体管耦合到所述第五电阻器分压器的中间端子，其中所述共模抑制信号被耦合以在耦合到所述第一晶体管的漏极端子的栅极端子处被生成，其中所述共模抑制信号被耦合以为所述第一电流滞后比较器和所述第二电流滞后比较器提供共模消除。
16.根据权利要求12所述的谐振功率转换器，其中，所述第一电流滞后比较器包括：
第一电流镜，所述第一电流镜包括耦合到第三晶体管的第二晶体管；
第四晶体管，所述第四晶体管被耦合以接收所述第一电流信号，并耦合至所述第一电流镜的所述第二晶体管，其中所述第四晶体管的栅极端子被耦合以接收所述共模抑制信号；
第五晶体管，所述第五晶体管被耦合以接收所述第四电流信号，并耦合至所述第一电流镜的所述第三晶体管，其中所述第五晶体管的栅极端子被耦合以接收所述共模抑制信号；
第一多路复用器，所述第一多路复用器被耦合以响应于所述高侧驱动信号选择所述第二晶体管的第一项；和
第二多路复用器，所述第二多路复用器被耦合以响应于所述高侧驱动信号选择所述第三晶体管的第二项，其中所述第一项和第二项形成所述第二晶体管与第三晶体管的电流镜比。
17.根据权利要求12所述的谐振功率转换器，其中所述第二电流滞后比较器包括：
第二电流镜，所述第二电流镜包括耦合到第七晶体管的第六晶体管；
第八晶体管，所述第八晶体管被耦合以接收所述第二电流信号，并耦合至所述第二电流镜的所述第六晶体管，其中，所述第八晶体管的栅极端子被耦合以接收所述共模抑制信号；
第九晶体管，所述第九晶体管被耦合以接收所述第三电流信号，并耦合至所述第二电流镜的所述第七晶体管，其中所述第九晶体管的栅极端子被耦合以接收所述共模抑制信号；
第三多路复用器，所述第三多路复用器被耦合以响应于所述高侧驱动信号选择所述第六晶体管的第三项；和
第四多路复用器，所述第四多路复用器被耦合以响应于所述高侧驱动信号选择所述第七晶体管的第四项，其中所述第三项和第四项形成所述第六晶体管与第七晶体管的电流镜比。
18.根据权利要求11所述的谐振功率转换器，其中，所述高侧信号接口电路包括：
第六电阻器分压器，所述第六电阻器分压器的一端被耦合以接收所述旁路电压，所述第六电阻器分压器的另一端被耦合以接收所述导通信号；
第七电阻器分压器，所述第七电阻器分压器的一端被耦合以接收所述旁路电压，所述第七电阻器分压器的另一端被耦合以接收所述断开信号；
第一施密特触发器，所述第一施密特触发器的反相输入端耦合到所述第六电阻器分压器的中间端子，所述第一施密特触发器的非反相输入端被耦合以接收所述断开信号；
第二施密特触发器，所述第二施密特触发器的非反相输入端耦合到所述第七电阻器分压器的中间端子，所述第二施密特触发器的反相输入端被耦合以接收所述导通信号；和
第二锁存器，所述第二锁存器被耦合以响应于一信号产生所述高侧驱动信号；和
第二锁存器，所述第二锁存器被耦合以响应于所述第一施密特触发器的输出和所述第二施密特触发器的输出产生所述高侧驱动信号。
19.根据权利要求18所述的谐振功率转换器，其中，所述高侧信号接口电路还包括：
第三逻辑门，所述第三逻辑门被耦合以响应于所述第一施密特触发器的输出和所述第二施密特触发器的输出将所述第二锁存器置位；和
第三逻辑门，所述第三逻辑门被耦合以响应于所述第一施密特触发器和所述第二施密特触发器的输出将所述第二锁存器复位。
20.根据权利要求19所述的谐振功率转换器，其中所述第三逻辑门包括与非门，并且其中所述第四逻辑门包括或门。
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