CN110972514A - 在低压输出条件期间对于同步整流器控制器的电压供应 - Google Patents

在低压输出条件期间对于同步整流器控制器的电压供应 Download PDF

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Abstract

一种开关模式电源包括输入端、输出端、以及包括初级绕组和次级绕组的变压器。该电源还包括同步整流器，该同步整流器联接成选择性地传导通过变压器的次级绕组的电流。该同步整流器包括源极、栅极和漏极端子。该电源还包括：控制器，该控制器具有供电电压端子和将控制信号供应到同步整流器的栅极的栅极端子；以及电路，该电路联接在控制器的供电电压端子与控制器的栅极端子和同步整流器的漏极端子中的至少一者之间以将电力从控制器的栅极端子或同步整流器的漏极端子供应到控制器的供电电压端子。还公开了在开关模式电源中供应电力的方法。

Description

在低压输出条件期间对于同步整流器控制器的电压供应
技术领域
本发明涉及在低压输出条件期间对于同步整流器(Synchronous Rectifier,SR)控制器的电压供应。
背景技术
本部分提供与本发明相关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。
在开关模式电源的低输出电压应用中，经常使用同步整流来优化效率。同步整流器控制器通常用于同步整流器的更好的时序控制。如果输出电压高到足以满足控制器的操作供电电压，则对于控制器的供电电压供应可以来源于电源的输出。
如果输出电压太低(例如小于大约5伏特等)，则可以使用脉冲线性调节器将同步整流器的漏极电压减小到用于操作控制器的稳定供电电压。可替选地，可以使用变压器的辅助绕组来提供用于操作控制器的供电电压。
发明内容
本部分提供本发明的概括性总结，且不是本发明的全部范围或本发明的所有特征的全面公开。
根据本发明的一个方面，一种开关模式电源包括：输入端，所述输入端用于从电压源接收输入电压；输出端，所述输出端用于向负载供应DC输出电压；以及联接在所述输入端和所述输出端之间的变压器。所述变压器包括初级绕组和次级绕组。所述电源还包括同步整流器，所述同步整流器联接成选择性地传导通过所述变压器的所述次级绕组的电流。所述同步整流器包括源极、栅极和漏极端子。所述电源还包括：控制器，所述控制器具有接收用于所述控制器的供电电压的供电电压端子、将控制信号供应到所述同步整流器的所述栅极的栅极端子；以及电路，所述电路联接在所述控制器的所述供电电压端子与所述控制器的所述栅极端子和所述同步整流器的所述漏极端子中的至少一者之间以将电力从所述控制器的所述栅极端子或所述同步整流器的所述漏极端子供应到所述控制器的所述供电电压端子。
根据本发明的另一个方面，公开了一种在开关模式电源中供应电力的方法。所述电源包括输入端、输出端、联接在所述输入端和所述输出端之间的变压器、包括漏极端子的同步整流器、包括供电电压端子和栅极端子的同步整流器控制器、以及联接在所述控制器的所述供电电压端子与所述控制器的所述栅极端子和所述同步整流器的所述漏极端子中的至少一者之间的电路。所述方法包括：借助所述控制器的所述栅极端子将控制信号供应到所述同步整流器的栅极以选择性地传导通过所述变压器的次级绕组的电流。所述方法还包括：借助所述电路将电力从所述控制器的所述栅极端子或所述同步整流器的所述漏极端子供应到所述控制器的所述供电电压端子。
根据本发明的又一个方面，公开了一种用于开关模式电源中的控制器的电压供应电路。所述电源包括输入端、输出端、联接在所述输入端和所述输出端之间的变压器、以及包括漏极端子的同步整流器。所述控制器包括供电电压端子和栅极端子。该供电电压供应电路包括具有两个开关的缓冲器、第一二极管和第二二极管、以及第一电容器和第二电容器。所述缓冲器联接成从所述控制器的所述栅极端子或所述同步整流器的所述漏极接收电力。所述第一电容器包括第一端和第二端，且所述第二端联接成从所述缓冲器接收电压。所述第一二极管包括阴极和阳极，且所述阳极联接成从所述输出端接收电力。第一电节点限定在所述第一二极管的所述阴极与所述第一电容器的所述第一端之间。所述第二二极管包括阴极和阳极，且所述第二二极管的所述阳极与所述第一电节点联接。所述第二电容器包括第一端和第二端，且所述第二电容器的第二端与接地电位联接。第二电节点限定在所述第二二极管的阴极、所述控制器的所述供电电压端子、和所述第二电容器的第一端之间。
从本文提供的描述中，其它方面和应用的领域将变得明显。应当理解，本发明的各个方面可以单独实施或者与一个或多个其它方面组合实施。还应当理解，本文的描述和具体示例仅仅用于说明性目的，且不意图限制本发明的范围。
附图说明
本文中所描述的附图仅用于所选实施方式而非所有可能的实现方式的说明性目的，且不意图限制本发明的范围。
图1为根据本发明的一个示例性实施方式的开关模式电源的框图。
图2为图1的电源的控制器的框图。
图3为根据本发明的另一个示例性实施方式的包括电压供应电路的开关模式电源的框图，该电压供应电路联接在同步整流器的漏极和同步整流器控制器的供电电压端子之间。
图4A和图4B为图3的电源的控制器的多个部分的框图。
图5为根据本发明的另一示例性实施方式的包括缓冲器的开关模式电源的电路图。
图6为根据本发明的又一示例性实施方式的包括缓冲器的开关模式电源的电路图，该缓冲器联接在同步整流器的漏极和控制器的供电电压端子之间。
贯穿附图中的多个视图，对应的附图标记指示对应的部分或特征。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述示例性实施方式。
提供示例性实施方式，使得本发明将是透彻的且将向本领域的技术人员全面传达范围。提出多个具体细节，诸如具体部件、设备、和方法的示例，以提供对本发明的实施方式的透彻理解。对于本领域的技术人员来说将显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施方式可以以许多不同形式来体现，并且具体细节和示例性实施方式二者均不应当被理解为限制本发明的范围。在一些示例性实施方式中，没有详细地描述公知的过程、公知的设备结构、和公知的技术。
本文中所使用的术语仅出于描述特定示例性实施方式的目的且不意图进行限制。如本文中所使用，单数形式“一”和“该”也可以意图包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括”、“包含”和“具有”是包含性的且因此指所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或附加。本文中所描述的方法步骤、过程和操作不应被理解为必须要求它们以所讨论或所示出的特定次序来执行，除非具体被认定为执行次序。也将理解，可以采用附加或替选步骤。
尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在本文中用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数字术语在本文中使用时不暗示顺序或次序，除非上下文有明确指示。因此，下文讨论的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分，而不脱离示例性实施方式的教导。
为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语，诸如“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等来描述如图中所示的一个元件或特征与其它的一个或多个元件或特征的关系。除了图中示出的取向之外，空间相对术语可以意图涵盖设备在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的设备被翻转，则描述为在其它元件或特征的“下方”或“下面”的元件将被取向为在该其它元件或特征的“上方”。因而，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方两种取向。该设备可以被另外地取向(旋转90度或以其它取向旋转)且本文中所使用的空间相对描述符被相应地理解。
根据本发明的一个示例性实施方式的开关模式电源(Switched-Mode PowerSupply，SMPS)在图1中示出，且总体上用附图标记100来表示。电源100包括：输入端102，该输入端102用于从电压源接收DC输入电压；输出端104，该输出端104用于向负载105供应DC输出电压；以及联接在输入端102和输出端104之间的变压器106。变压器106具有初级绕组108和次级绕组110。
电源100还包括同步整流器112和控制器114。同步整流器112包括漏极端子(D)、源极(S)和栅极(G)，且联接成选择性地传导通过变压器106的次级绕组110的电流。控制器114包括供电电压端子116和栅极端子118。栅极端子118联接成向同步整流器112的栅极(G)供应控制信号。
如图1所示，电源100包括联接在控制器114的栅极端子118和控制器114的供电电压端子116之间的电路120。电路120将电力从控制器114的栅极端子118供应到控制器114的供电电压端子116。
电路120还联接在输出端104和控制器114的供电电压端子116之间以将电力从输出端104供应到控制器114的供电电压端子116。在该布置中，当DC输出电压低时，电路120可以使用控制器114的栅极端子118处的控制信号来提升用作控制器供电电压的DC输出电压。
该DC输出电压有时可以低于控制器114的操作供电电压，诸如在电源100的启动期间、在轻负载条件期间等。例如，控制器114的操作供电电压可以是控制器114为了该控制器114的电路等的正确操作所需的任何合适的电压值(例如大约5V、12V等)。
当输出端104处的DC输出电压低于控制器114的操作供电电压时，电路120可以使用控制器114的栅极端子118处的控制信号来提升由电路120供应到控制器114的供电电压端子116的DC输出电压。
图2示出控制器114的一部分的内部布线图。如图2所示，控制器114包括漏极端子122、电容器供电端子124、和接地端126。低压差(Low-DropOut，LDO)调节器128联接在供电电压端子116和电容器供电端子124之间。
LDO调节器128可以在电容器供电端子124处为控制器114的内部电路供应稳定电压。例如，LDO调节器128可以将供电电压端子116处的供电电压转换为电容器供电端子124处的宽范围的DC输出电压值的稳定输出，因此电容器供电端子124可以提供用于控制器114的内部电路的正确操作的稳定操作电压(例如大约5V、12V等)。
控制器包括栅极驱动器130，该栅极驱动器130将控制信号提供到图1中所示的同步整流器112的栅极(G)。栅极驱动器130可以从电容器供电端子124接收用于生成控制信号的供电电压，且可以借助控制器114的栅极端子118将该控制信号供应到同步整流器112。
控制信号可以为用于控制同步整流器112的操作的任何合适的信号。例如，该控制信号可以为具有逻辑高值(例如大约5V等)和逻辑低值(例如大约零伏特等)的脉冲宽度调制(Pulse-Width Modulated，PWM)信号。因为电路120联接在栅极端子118和供电电压端子116之间，所以电路120可以使用供应到同步整流器112的控制信号的电压来提升用作控制器114的供电电压的DC输出电压。
如图2所示，控制器114包括脉冲线性调节器(Pulse Linear Regulator,PLR)132。脉冲线性调节器132联接成借助控制器114的漏极端子122从同步整流器112的漏极端子(D)接收电压。脉冲线性调节器132可以减小来自漏极端子(D)的电压并将减小的电压供应到电容器供电端子124。该端子可以为任何合适的电连接，诸如电连接器、电线、节点等。
采用该途径，当DC输出电压低于控制器114的操作供电电压时，脉冲线性调节器132可以将稳定电压供应到电容器供电端子124。然而，脉冲线性调节器132可以造成高的功率损耗，这是由于在同步整流器的漏极端子(D)处的高电压，这可能显著影响轻负载效率或电源100的低输出功率应用的效率。
由于脉冲线性调节器132可能在电压100的低输出电压应用中导致极大的功率损耗，所以一些电源使用变压器的辅助绕组将供电电压供应到控制器114的供电电压端子116。然而，该途径需要附加的(一个或多个)变压器绕组以及用于附加引脚和部件的印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)空间。
本文的发明人已认识到，通过将控制信号的电压用于同步整流器112以将电力供应到控制器114的供电电压端子116，电路120可以在添加最小的附加电路部件和空间的同时减少脉冲线性调节器132的使用。本文中所描述的实施方式可以提供用于提升供应到控制器114的供电电压的有成本效益的高效方法，这降低了对于脉冲线性调节器132的使用需求。
例如，控制器114可以包括比较器134和开关136，当供电电压端子116处的供电电压低于控制器114的操作供电电压时，该比较器134和开关136使脉冲线性调节器132能够将减小的电压供应到电容器供电端子124。当供电电压处于或高于控制器114的操作供电电压时，该比较器134和开关136可以停用脉冲线性调节器132以降低功率损耗。
作为一个示例，电源可以在0.52安培的电流下具有大约4.505伏特的DC输出电压。当仅从同步整流器的漏极为控制器供电时，该电源的效率可以为大约81.8％。当将电路120添加到该电源时，效率可以提高到大约82.8％，效率提高了1.0％。仅出于说明目的提供这些值，而其它实施方式可以具有不同效率、不同输出电压和电流值等。
返回参照图1，电源100包括用于选择性地传导初级绕组108中的电流的初级开关138。电源100还包括用于使输出端104处的DC输出电压稳定的输出电容器140。在其它实施方式中，可以使用任何其它合适的开关模式电源拓扑，包括更多或更少的开关和电容器、处于不同电路布置中的开关和电容器等。
根据本发明的另一个示例性实施方式的开关模式电源在图3中示出，且总体上用附图标记200来表示。电源200包括输入端202、用于向负载205供应DC输出电压的输出端204、以及联接在输入端202和输出端204之间的变压器206。变压器206包括初级绕组208和次级绕组210。尽管图3将变压器206示出为包括单个初级绕组208和单个次级绕组210，但是其它实施方式可以包括多个初级绕组、多个次级绕组等。
电源200还包括同步整流器212和控制器214(例如同步整流器控制器、次级控制器等)。控制器214包括栅极端子218，该栅极端子218联接成将控制信号供应到同步整流器212的栅极，以选择性地传导通过变压器206的次级绕组210的电流。
如图3所示，电路220(例如供电电路等)联接在同步整流器212的漏极端子(D)、控制器214的供电电压端子216(例如Vcc)、和输出端204之间。电路220可以将电力从漏极端子(D)和输出端204供应到控制器214的供电电压端子216。电路220可以被称为供电电压电路。电源200可以类似于图1的电源100，但是电路220与同步整流器212的漏极端子(D)联接，而不是与同步整流器212的栅极端子(G)联接。
当控制器214不包括脉冲线性调节器时，可以使用电路220在同步整流器212的漏极端子(D)和供电电压端子216之间的连接，如在下文进一步阐述。例如，当控制器214不包括脉冲线性调节器(或其它启动控制)时，可以不存在用于控制器214产生初始栅极驱动PWM信号的初始偏置电压。
电路200的布置可以允许同步整流器212在启动时在二极管模式下操作。当同步整流器212的漏极端子(D)正在切换且输出端204处的电压开始升高时，可以建立用于控制器214的供电偏置，因此脉冲线性调节器或其它启动方案可以不是必要的。
同步整流器212的漏极端子(D)和栅极端子(G)可以各自经受相对于接地端(GND)的开关信号。如果开关信号以足够的振幅和频率摇摆，则漏极端子(D)和栅极端子(G)任一者可以用于提升控制器214的供电电压(VCC)。
图4A和图4B示出了控制器214的多个部分的内部布线图。如图4A所示，控制器214包括漏极端子222、电容器供电端子224、和接地端226。低压差(LDO)调节器228联接在供电电压端子216和电容器供电端子224之间。
LDO调节器228可以在电容器供电端子224处为控制器214的内部电路供应稳定电压。例如，LDO调节器228可以将供电电压端子216处的供电电压转换为电容器供电端子224处的宽范围的DC输出电压值的稳定输出，因此电容器供电端子224可以提供用于控制器214的内部电路的正确操作的稳定操作电压(例如大约5V、12V等)。
如图4B所示，控制器214包括控制逻辑223和驱动器219，该控制逻辑223和驱动器219联接在漏极端子222和栅极端子218之间。偏置管理控制件227联接在供电电压端子216和驱动器219之间。控制器214可以类似于图1的控制器114，但是控制器214不包括脉冲线性调节器。
根据本发明的另一个示例性实施方式的开关模式电源在图5中示出，且总体上用附图标记300来表示。电源300包括输入端302、用于向负载305供应DC输出电压的输出端304、以及联接在输入端302和输出端304之间的变压器306。变压器306包括初级绕组308和次级绕组310。
电源300还包括同步整流器312和控制器314(例如同步整流器控制器、次级控制器等)。控制器314包括栅极端子318，该栅极端子318联接成将控制信号供应到同步整流器312的栅极，以选择性地传导通过变压器306的次级绕组310的电流。
如图5所示，电路320联接在控制器314的栅极端子318、控制器314的供电电压端子316(例如Vcc)、和输出端304之间。电路320可以将电力从栅极端子318和输出端304供应到控制器314的供电电压端子316。电路320可以被称为电压供应电路。
电路320包括两个电容器342和344、两个二极管346和348、以及两个电节点350和352。电路320还包括具有两个开关356和358的缓冲器354。尽管开关356和开关358被示出为双极结型晶体管(Bipolar-Junction Transistor，BJT)，但是其它实施方式可以包括MOSFET等。缓冲器354联接在电容器342、栅极端子318和输出端304之间。
二极管346的阳极联接成接收输出端304处的DC输出电压，以及电容器342联接成借助缓冲器354在电容器342的第一端处接收来自栅极端子318的栅极控制信号。电节点350限定在电容器342的另一端和二极管346的阴极之间。
二极管348的阳极与电节点350联接，且另一电节点352限定在第二二极管348的阴极、控制器314的供电电压端子316、和电容器344的第一端之间。电容器344的另一端与接地电位联接。
在电源300中，可以由脉冲线性调节器(未示出)借助同步整流器312的漏极处的电压为控制器314供电。在该阶段，控制器314的栅极端子318开始驱动同步整流器312，该同步整流器312可以为金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)等。
当栅极端子318处的控制信号具有逻辑低值时，使二极管346正向偏置且电容器342通过二极管346充电。电容器342可以充电高达与输出端304处的DC输出电压基本相同的电压减去二极管346两端的正向压降和开关356的饱和电压。
当栅极端子318处的控制信号具有逻辑高值时，使二极管346反向偏置且阻断电容器342的放电。同时，使二极管348正向偏置且允许电容器344充电。电容器344充电高达双倍的DC输出电压的组合电压(例如由于缓冲器354)减去二极管346和二极管348两端的正向压降及开关356和开关358的饱和电压。
该过程可以在一个周期中继续，直到供应到供电电压端子316的供电电压达到控制器314的操作供电电压值。此时，可以停用脉冲线性调节器以在电源300的操作期间使功率损耗最小化。
电源300可选地包括与输入端302联接的输入电容器C1、以及与输出端304联接的输出电容器C3。电源300还包括其它可选部件，其它可选部件包括初级开关Q1、二极管D1、电容器C2和电容器C8、以及电阻器R2和电阻器R3。在其它实施方式中，电源300可以包括更多或更少的电路部件、采用不同电路布置方式的部件等。
根据本发明的另一个示例性实施方式的开关模式电源在图6中示出，且总体上用附图标记400来表示。电源400包括输入端402、用于向负载405供应DC输出电压的输出端404、以及联接在输入端402和输出端404之间的变压器406。变压器406包括初级绕组408和次级绕组410。
电源400还包括同步整流器412和控制器414(例如同步整流器控制器、次级控制器等)。控制器414包括栅极端子418，该栅极端子418联接成将控制信号供应到同步整流器412的栅极，以选择性地传导通过变压器406的次级绕组410的电流。
如图6所示，电路420联接在控制器414的漏极端子(D)、控制器414的供电电压端子416(例如Vcc)、和输出端404之间。电路420可以将电力从同步整流器412的漏极端子(D)和输出端404供应到控制器414的供电电压端子416。电路420可以被称为电压供应电路。
电路420包括两个电容器442和444、两个二极管446和448、以及两个电节点450和452。电路420还包括具有两个开关456和458的缓冲器454。尽管开关456和开关458被示出为双极结型晶体管(BJT)，但是其它实施方式可以包括MOSFET等。缓冲器454联接在电容器442、同步整流器412的漏极端子(D)和输出端404之间。
在电源400中，控制器414可以不包括脉冲线性调节器。在该阶段，当没有用于控制器414的供电偏置时，同步整流器412可以在二极管模式下操作。当同步整流器412的漏极端子(例如节点)(D)正在切换且输出开始升高时，可以建立用于控制器414的供电电压。
当漏极端子(D)具有逻辑低值时，使二极管446正向偏置且电容器442通过二极管446充电。电容器442可以充电高达与输出端404处的DC输出电压基本相同的电压减去二极管446两端的正向压降和开关456的饱和电压。
当漏极端子(D)具有逻辑高值时，使二极管446反向偏置且阻断电容器442的放电。同时，使二极管448正向偏置且允许电容器444充电。电容器444充电高达双倍的DC输出电压的组合电压(例如由于缓冲器454)减去二极管446和二极管448两端的正向压降及开关456和开关458的饱和电压。
该过程可以在一个周期中继续，直到供应到供电电压端子416的供电电压达到控制器414的操作供电电压。此时，可以正常地接通和断开同步整流器412以实现同步整流，这可以在操作期间降低功率损耗。
电源400可选地包括与输入端402联接的输入电容器C1、以及与输出端404联接的输出电容器C3。电源400还包括其它可选部件，其它可选部件包括初级开关Q1、二极管D1和二极管D6、电容器C2和电容器C8、以及电阻器R2、电阻器R3和电阻器R5。在其它实施方式中，电源400可以包括更多或更少的电路部件、采用不同电路布置方式的部件等。
如本文中所描述，示例性控制器可以包括微处理器、微控制器、集成电路、数字信号处理器等，这些控制器可以包括存储器。控制器可以被配置成使用任何合适的硬件和/或软件实现来执行(例如可操作以执行等)本文中所描述的任何示例性过程。例如，控制器可以执行存储在存储器中的计算机可执行指令，可以包括一个或多个逻辑门、控制电路等。
根据另一示例性实施方式，公开了一种在开关模式电源中供应电力的方法。该电源包括输入端、输出端、联接在输入端和输出端之间的变压器、包括漏极端子的同步整流器、包括供电电压端子和栅极端子的控制器、以及联接在控制器的供电电压端子与控制器的栅极端子和同步整流器的漏极端子中的至少一者之间的电路。
该方法包括：借助控制器的栅极端子将控制信号供应到同步整流器的栅极以选择性地传导通过变压器的次级绕组的电流。该方法还包括：借助电路将电力从控制器的栅极端子或同步整流器的漏极端子供应到控制器的供电电压端子。
该电路可以联接在输出端和控制器的供电电压端子之间，且该电路可以将电力从输出端供应到控制器的供电电压端子。当控制器包括脉冲线性调节器时，该方法还可以包括：借助脉冲线性调节器从同步整流器的漏极接收电压并将减小的电压供应到控制器。
如果该电路包括两个电容器和两个二极管，则该方法可以包括：当控制器的栅极端子处的控制信号具有逻辑低值时，将电容器中的第一电容器充电到DC输出电压减去二极管中的第一二极管的正向电压。在该情况下，该方法还可以包括：当控制器的栅极端子处的控制信号具有逻辑高值时，将电容器中的第二电容器充电到DC输出电压加上控制信号的电压减去这两个二极管的正向电压。
在一些实施方式中，该电路可以包括缓冲器，该缓冲器联接在电容器中的第一电容器与控制器的栅极端子和同步整流器的漏极中的至少一者之间。该缓冲器可以包括两个开关。该方法可以包括：当控制器的栅极端子处的控制信号具有逻辑低值时，将第一电容器充电到DC输出电压减去二极管中的第一二极管的正向电压和缓冲器开关之一的饱和电压。在该情况下，该方法可以包括：当控制器的栅极端子处的控制信号具有逻辑高值时，将电容器中的第二电容器充电到双倍的DC输出电压减去这两个二极管的正向电压和这两个缓冲器开关的饱和电压。
借助脉冲线性调节器将减小的电压供应到控制器可以包括：当控制器的供电电压端子处的电压低于控制器的操作供电电压时，将减小的电压供应到控制器。该方法还可以包括：当供电电压端子处的电压处于或高于控制器的操作供电电压时，停用脉冲线性调节器。
在另一个示例性实施方式中，公开了一种用于开关模式电源中的控制器的电压供应电路。该电源包括输入端、输出端、联接在输入端和输出端之间的变压器、以及具有漏极端子的同步整流器。该控制器包括供电电压端子和栅极端子。
该供电电压供应电路包括具有两个开关的缓冲器、第一二极管和第二二极管、以及第一电容器和第二电容器。缓冲器联接成从控制器的栅极端子或同步整流器的漏极端子接收电力。第一电容器包括第一端和第二端，且该第二端联接到控制器的栅极端子以从控制器接收控制信号。第一二极管包括阴极和阳极，且该阳极联接成从输出端接收电力。第一电节点限定在第一二极管的阴极与第一电容器的第一端之间。第二二极管包括阴极和阳极，且第二二极管的阳极与第一电节点联接。第二电容器包括第一端和第二端，且第二电容器的第二端与接地电位联接。第二电节点限定在第二二极管的阴极、控制器的供电电压端子、和第二电容器的第一端之间。
本文中所描述的示例性实施方式可以提供如下优势中的一者或多者(或无如下优势)：降低功率损耗、提高效率、减少部件数量、更小的PCB空间需求、降低成本、在变压器上不需要附加的辅助供电绕组等。
已经出于说明和描述的目的，提供了对实施方式的前述描述。这并不旨在穷举或限制本发明。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在可适用时，可以互换并且可以在所选定的实施方式中使用，即使没有具体示出或描述。特定实施方式的各个元件或特征也可以以多种方式变化。这些变化不应当视为背离本发明，并且所有这些修改旨在包含在本发明的范围内。

Claims (22)

1.一种开关模式电源，包括：
输入端，所述输入端用于从电压源接收输入电压；
输出端，所述输出端用于向负载供应DC输出电压；
变压器，所述变压器联接在所述输入端和所述输出端之间，所述变压器具有初级绕组和次级绕组；
同步整流器，所述同步整流器联接成选择性地传导通过所述变压器的所述次级绕组的电流，所述同步整流器包括源极、栅极和漏极端子；
控制器，所述控制器包括接收用于所述控制器的供电电压的供电电压端子、和将控制信号供应到所述同步整流器的所述栅极的栅极端子；以及
电路，所述电路联接在所述控制器的所述供电电压端子与所述控制器的所述栅极端子和所述同步整流器的所述漏极端子中的至少一者之间，以将电力从所述控制器的所述栅极端子或所述同步整流器的所述漏极端子供应到所述控制器的所述供电电压端子。
2.如权利要求1所述的电源，其中，所述电路联接在所述输出端与所述供电电压端子之间以将电力从所述输出端供应到所述控制器的所述供电电压端子。
3.如权利要求1或2所述的电源，其中，所述控制器包括脉冲线性调节器，所述脉冲线性调节器联接成从所述同步整流器的所述漏极接收电压并将减小的电压供应到所述控制器。
4.如任一项前述权利要求所述的电源，其中，所述电路包括两个电容器和两个二极管。
5.如权利要求5所述的电源，其中，所述电路包括缓冲器，所述缓冲器联接在第一电容器的第二端、所述输出端和所述控制器的所述栅极端子之间，所述缓冲器包括至少两个开关。
6.如权利要求5所述的电源，其中，所述第一电容器被联接成在所述控制器的所述栅极端子处的所述控制信号具有逻辑低值时充电到所述DC输出电压减去第一二极管的正向电压和缓冲器开关之一的饱和电压。
7.如权利要求5或6所述的电源，其中，第二电容器被联接成在所述控制器的所述栅极端子处的所述控制信号具有逻辑高值时充电到双倍的所述DC输出电压减去所述两个二极管的正向电压和所述缓冲器的两个开关的饱和电压。
8.如权利要求4所述的电源，其中，所述电路包括缓冲器，所述缓冲器联接在第一电容器的第二端、所述输出端和所述同步整流器的所述漏极端子之间，所述缓冲器包括至少两个开关。
9.如权利要求8所述的电源，其中，所述第一电容器被联接成在所述控制器的所述栅极端子处的所述控制信号具有逻辑低值时充电到所述DC输出电压减去第一二极管的正向电压和缓冲器开关之一的饱和电压。
10.如权利要求8或9所述的电源，其中，第二电容器被联接成在所述控制器的所述栅极端子处的所述控制信号具有逻辑高值时充电到双倍的所述DC输出电压减去所述两个二极管的正向电压和所述缓冲器的两个开关的饱和电压。
11.如任一项前述权利要求所述的电源，其中，所述控制信号包括脉冲宽度调制(PWM)信号。
12.如权利要求3至11中任一项所述的电源，其中，所述脉冲线性调节器被配置成在所述控制器的所述供电电压端子处的电压低于所述控制器的操作供电电压时将所述减小的电压供应到所述控制器，以及所述控制器被配置成在所述供电电压端子处的电压处于或高于所述控制器的所述操作供电电压值时停用所述脉冲线性调节器。
13.如任一项前述权利要求所述的电源，其中，所述控制器包括电容器供电端子和低压差调节器，所述低压差调节器联接在所述供电电压端子与所述电容器供电端子之间，以在所述电容器供电端子处为所述控制器的内部电路供应稳定电压。
14.一种在开关模式电源中供应电力的方法，所述开关模式电源包括输入端、输出端、联接在所述输入端和所述输出端之间的变压器、包括漏极端子的同步整流器、包括供电电压端子和栅极端子的同步整流器控制器、以及联接在所述控制器的所述供电电压端子与所述控制器的所述栅极端子和所述同步整流器的所述漏极中的至少一者之间的电路，所述方法包括：
借助所述控制器的所述栅极端子将控制信号供应到所述同步整流器的栅极以选择性地传导通过所述变压器的次级绕组的电流；以及
借助所述电路将电力从所述控制器的所述栅极端子或所述同步整流器的所述漏极端子供应到所述控制器的所述供电电压端子。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述电路联接在所述输出端与所述控制器的所述供电电压端子之间以将电力从所述输出端供应到所述控制器的所述供电电压端子。
16.如权利要求14或15所述的方法，其中，所述控制器包括脉冲线性调节器，以及所述方法还包括：借助所述脉冲线性调节器从所述同步整流器的所述漏极接收电压并将减小的电压供应到所述控制器。
17.如权利要求15或16所述的方法，其中，所述电路包括两个电容器、两个二极管、和缓冲器，所述缓冲器联接在所述电容器中的第一电容器与所述控制器的所述栅极端子之间，所述缓冲器包括两个开关，以及所述方法还包括：在所述控制器的所述栅极端子处的所述控制信号具有逻辑低值时，将所述第一电容器充电到DC输出电压减去所述二极管中的第一二极管的正向电压和缓冲器开关之一的饱和电压。
18.如权利要求17所述的方法，还包括：在所述控制器的所述栅极端子处的所述控制信号具有逻辑高值时，将所述电容器中的第二电容器充电到双倍的所述DC输出电压减去所述两个二极管的正向电压和所述缓冲器的两个开关的饱和电压。
19.如权利要求15或16所述的方法，其中，所述电路包括两个电容器、两个二极管、和缓冲器，所述缓冲器联接在所述电容器中的第一电容器与所述同步整流器的所述漏极之间，所述缓冲器包括两个开关，以及所述方法还包括：在所述控制器的所述栅极端子处的所述控制信号具有逻辑低值时，将所述第一电容器充电到DC输出电压减去所述二极管中的第一二极管的正向电压和缓冲器开关之一的饱和电压。
20.如权利要求19所述的方法，还包括：在所述控制器的所述栅极端子处的所述控制信号具有逻辑高值时，将所述电容器中的第二电容器充电到双倍的所述DC输出电压减去所述两个二极管的正向电压和所述缓冲器的两个开关的饱和电压。
21.如权利要求16至20中任一项所述的方法，其中，借助所述脉冲线性调节器将减小的电压供应到所述控制器包括：在所述控制器的所述供电电压端子处的电压低于所述控制器的操作供电电压时，将所述减小的电压供应到所述控制器，以及所述方法还包括：在所述供电电压端子处的电压处于或高于所述控制器的所述操作供电电压时，停用所述脉冲线性调节器。
22.一种用于开关模式电源中的同步整流器控制器的电压供应电路，所述开关模式电源包括输入端、输出端、联接在所述输入端和所述输出端之间的变压器、以及包括漏极端子的同步整流器，所述控制器包括供电电压端子和栅极端子，所述电压供应电路包括：
缓冲器，所述缓冲器包括两个开关，所述缓冲器被联接成从所述控制器的所述栅极端子或所述同步整流器的所述漏极接收电力；
第一电容器，所述第一电容器包括第一端和第二端，所述第二端联接成从所述缓冲器接收电力；
第一二极管，所述第一二极管包括阴极和阳极，所述阳极联接成从所述输出端接收电力；
第一电节点，所述第一电节点限定在所述第一二极管的所述阴极与所述第一电容器的所述第一端之间；
第二二极管，所述第二二极管包括阴极和阳极，所述第二二极管的阳极与所述第一电节点联接；
第二电容器，所述第二电容器包括第一端和第二端，所述第二电容器的第二端与接地电位联接；以及
第二电节点，所述第二电节点限定在所述第二二极管的阴极、所述控制器的所述供电电压端子、和所述第二电容器的第一端之间。
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