CN112787513B - 返驰式电源转换器及其主动箝位缓冲器 - Google Patents

返驰式电源转换器及其主动箝位缓冲器 Download PDF

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Abstract

一种返驰式电源转换器及其主动箝位缓冲器。该返驰式电源转换器包含变压器、一次侧开关、缓冲电容以及主动箝位缓冲器。其中,缓冲电容用以于一次侧开关转为不导通后的一段缓冲期间,以变压器的一次侧绕组的漏感电流对其缓冲电容充电。主动箝位缓冲器包括缓冲器控制开关,缓冲器控制开关与缓冲电容串联后,与一次侧绕组并联,其中漏感电流于该段缓冲期间,经由缓冲器控制开关对缓冲电容充电。其中,缓冲电容提供电容器跨压,作为主动箝位缓冲器的电源,且缓冲器控制开关与缓冲电容之间的参考节点,用以作为主动箝位缓冲器的缓冲器接地电位。

Description

返驰式电源转换器及其主动箝位缓冲器
技术领域
本发明涉及一种返驰式电源转换器,特别是指一种具有缓冲电容的返驰式电源转换器。本发明还涉及返驰式电源转换器的主动箝位缓冲器。
背景技术
图1公开一种现有技术的具有缓冲器(snubber)电路的返驰式电源转换器(返驰式电源转换器1),返驰式电源转换器1用以将输入电源转换为输出电源,其包含变压器10、缓冲器电路20、一次侧控制电路30以及一次侧开关S1。缓冲器电路20具有缓冲电容Cs、缓冲电阻Rs与缓冲二极管Dsnb,形成被动缓冲器(passive snubber)。该被动缓冲器于一次侧开关S1不导通时被动地导通,使一次侧绕组W1的漏感(leakage inductance)Lr于一次侧开关S1导通时所储存的能量,可通过此被动缓冲器储存于缓冲电容Cs之中,并消耗于缓冲电阻Rs,以避免一次侧开关S1切换时造成的脉冲电压过高,损坏电路元件。
如图1所示,一次侧控制电路30控制一次侧开关S1以切换变压器10中的一次侧绕组W1,而将输入电源转换为输出电源,使二次侧绕组W2于输出节点OUT产生输出电源。其中,输入电源包括输入电压Vin与输入电流Iin,输出电源包括输出电压Vout与输出电流Iout。当一次侧开关S1导通时,电能储存于一次侧绕组W1;当一次侧开关S1不导通时,储存于一次侧绕组W1的电能将由一次侧绕组W1转移至二次侧绕组W2,而在输出节点OUT产生输出电源。当一次侧开关S1由导通转为不导通时,漏感电流Ir流经缓冲二极管Dsnb而对缓冲电容Cs充电,而缓冲电阻Rs则消耗过多的电能。缓冲电容Cs、缓冲电阻Rs与缓冲二极管Dsnb所形成的被动缓冲器,接收漏感电流Ir,以避免一次侧开关S1切换时造成的脉冲电压过高,损坏电路元件。其中,缓冲电阻Rs的消耗功率Prs如下所示:
Prs=[(n*Vout)2/Rs]+(0.5*Lr*Ip2*Freq)
其中,Prs为缓冲电阻Rs的消耗功率;n为一次侧绕组W1与二次侧绕组W2的圈数比;Ip为一次侧切换电流,特别是指一次侧电流(流经一次侧绕组W1的电流)的峰值;Freq为一次侧开关S1的切换频率。
图1中所示的现有技术,其缺点在于,在一次侧开关S1的切换频率相对较高,及/或在输出电压Vout位准相对较高的情况下,消耗功率Prs过高,造成功率损失,降低了功率转换效率。
有鉴于此,本发明针对上述现有技术的不足,提出一种返驰式电源转换器及其中的主动箝位缓冲器,在以缓冲电容避免损坏电路元件的情况下,又可以降低缓冲电容所消耗的功率,以提高功率转换效率。
发明内容
就其中一个观点言,本发明提供了一种返驰式电源转换器,包含:一变压器,其包含一一次侧绕组,耦接于一输入电源,以及一二次侧绕组,耦接于一输出节点;一一次侧开关,耦接于该一次侧绕组,用以切换该一次侧绕组以转换该输入电源,而使该二次侧绕组于该输出节点产生一输出电源;一缓冲电容,用以于该一次侧开关转为不导通后的一段缓冲期间,以该一次侧绕组的一漏感电流对其充电;以及一主动箝位缓冲器,其包括一缓冲器控制开关与该缓冲电容串联后,与该一次侧绕组并联,其中该漏感电流于该段缓冲期间,经由该缓冲器控制开关对该缓冲电容充电;其中该缓冲电容提供一电容器跨压,作为该主动箝位缓冲器的电源,且该缓冲器控制开关与该缓冲电容之间的一参考节点,其电位用以作为该主动箝位缓冲器的一缓冲器接地电位。
就另一观点言,本发明提供了一种主动箝位缓冲器,用以于一返驰式电源转换器中的一次侧开关转为不导通后的一段缓冲期间,控制一一次侧绕组的一漏感电流对一缓冲电容充电,该主动箝位缓冲器包含:一缓冲器控制开关,与该缓冲电容串联后,与该一次侧绕组并联,其中该漏感电流于该段缓冲期间,经由该缓冲器控制开关对该缓冲电容充电;一电源调节电路,用以将该缓冲电容所提供的一电容器跨压,转换为一缓冲器电源调节电压,以作为该主动箝位缓冲器的电源;以及一控制信号产生电路,与该电源调节电路及该缓冲器控制开关耦接,用以感测该一次侧开关由导通切换为不导通的时点,而产生一缓冲器控制信号,而导通该缓冲器控制开关;其中该缓冲器控制开关与该缓冲电容之间的一参考节点,其电位用以作为该主动箝位缓冲器的一缓冲器接地电位。
在一种较佳的实施型态中,该主动箝位缓冲器还包括:一电源调节电路,用以将该电容器跨压转换为一缓冲器电源调节电压,以供应电源给该主动箝位缓冲器;以及一控制信号产生电路,与该电源调节电路及该缓冲器控制开关耦接,用以感测该一次侧开关由导通切换为不导通的时点,而产生一缓冲器控制信号,而导通该缓冲器控制开关。
在一种较佳的实施型态中,该主动箝位缓冲器还包括一过充保护电路,具有一第一比较电路,用以于该电容器跨压超过一第一预设电压阈值时,产生一过充比较信号,以将该缓冲电容电连接至其中一泄流路径,以使该电容器跨压不超过该第一预设电压阈值。
在一种较佳的实施型态中,该主动箝位缓冲器还包括一支路二极管,与该缓冲器控制开关并联;其中,该控制信号产生电路感测流经该支路二极管的一支路电流,确定该一次侧开关由导通转为不导通的时点,以导通该缓冲器控制开关,而以该漏感电流对该缓冲电容充电。
在一种较佳的实施型态中,该控制信号产生电路包括:一第二比较电路,与该支路二极管耦接,用以于该支路二极管的一侦测端的电位不超过一第二预设电压阈值时,产生一导通判断结果,示意该支路电流流经该支路二极管;以及一第一判断电路,与该第二比较电路耦接,用以根据该导通判断结果,产生该缓冲器控制信号,以于该支路电流被感测到时,导通该缓冲器控制开关。
在一种较佳的实施型态中,该控制信号产生电路还包括一第三比较电路,与该支路二极管耦接,用以于该支路二极管的该侦测端的电位超过一第三预设电压阈值时,产生一不导通判断结果,以输入该第一判断电路,其中该第一判断电路根据该不导通判断结果,产生该缓冲器控制信号,以不导通该缓冲器控制开关。
在一种较佳的实施型态中,该控制信号产生电路还包括一第四比较电路,用以于该电容器跨压低于一第四预设电压阈值时,产生一欠压锁定判断结果,其中该第一判断电路根据该欠压锁定判断结果,不导通该缓冲器控制开关。
在一种较佳的实施型态中,该控制信号产生电路还包括:一第一计时电路,用以于该缓冲器控制开关开始导通的时点,计时一段伏秒平衡期间后,产生一伏秒计时信号;以及一第二判断电路,根据伏秒计时信号,使该第一判断电路在该伏秒平衡期间后,不导通该缓冲器控制开关。
在一种较佳的实施型态中,该主动箝位缓冲器还包括一第二计时电路,用以于该缓冲器控制开关开始导通的时点,计时一段最长导通期间后,不导通该缓冲器控制开关。
在一种较佳的实施型态中,该过充保护电路还包括:一过充开关,用以根据该过充比较信号,以于该电容器跨压超过该第一预设电压阈值时,而决定将该缓冲电容电连接至该泄流路径;以及一过充电流源,与该缓冲电容及该过充开关耦接,用以提供该泄流路径一泄放电流,而将该电容器跨压控制于不超过该第一预设电压阈值。
在一种较佳的实施型态中,该第一预设电压阈值相对于该缓冲器接地电位,相关于该输出电源的一输出电压与该一次侧绕组及该二次侧绕组的一圈数比的乘积。
在一种较佳的实施型态中,该主动箝位缓冲器还包括一电流感测电路,其具有一电流感测晶体管以及一电流感测电阻,其中该电流感测晶体管与该电流感测电阻串连后,与该缓冲器控制开关并联;该控制信号产生电路包括:一第五比较电路,与该电流感测电阻耦接,用以根据该电流感测电阻的压降与一第五预设电压阈值,产生一导通判断结果;以及一第三判断电路,与该第五比较电路耦接,用以根据该导通判断结果,产生该缓冲器控制信号,以导通该缓冲器控制开关。
在一种较佳的实施型态中,该控制信号产生电路还包括一第六比较电路,与该电流感测电阻耦接,用以根据该电流感测电阻的压降与一第六预设电压阈值,产生一不导通判断结果,使得该第三判断电路还用以根据该不导通判断结果,产生该缓冲器控制信号,以不导通该缓冲器控制开关。
在一种较佳的实施型态中,该控制信号产生电路还包括一第三计时电路,用以于该缓冲器控制开关开始导通的时点,计时一段最长导通期间后,不导通该缓冲器控制开关,并根据该不导通判断结果,停止计时。
在一种较佳的实施型态中,该控制信号产生电路还包括一第四计时电路,用以于该缓冲器控制开关开始导通的时点,计时一段伏秒平衡期间后,不导通该缓冲器控制开关。
就另一观点言,本发明提供了一种过充保护电路,用于控制一主动箝位缓冲器,其中该主动箝位缓冲器用以于一返驰式电源转换器中的一次侧开关转为不导通后的一段缓冲期间,控制一一次侧绕组的一漏感电流对一缓冲电容充电,该主动箝位缓冲器包括:一缓冲器控制开关,与该缓冲电容串联后,与该一次侧绕组并联,其中该漏感电流于该段缓冲期间,经由该缓冲器控制开关对该缓冲电容充电;一电源调节电路,用以将该缓冲电容所提供的一电容器跨压,转换为一缓冲器电源调节电压,以作为该主动箝位缓冲器的电源;以及一控制信号产生电路,与该电源调节电路及该缓冲器控制开关耦接,用以感测该一次侧开关由导通切换为不导通的时点,而产生一缓冲器控制信号,而导通该缓冲器控制开关;其中该缓冲器控制开关与该缓冲电容之间的一参考节点,其电位用以作为该主动箝位缓冲器的一缓冲器接地电位;其中该过充保护电路包含:一泄流路径,耦接于该缓冲电容;以及一第一比较电路,用以于该电容器跨压超过一第一预设电压阈值时,产生一过充比较信号,以将该缓冲电容电连接至该泄流路径以对该缓冲电容提供一泄放电流,使得该电容器跨压不超过该第一预设电压阈值。
在一种较佳的实施型态中,该过充保护电路还包含:一过充开关,用以根据该过充比较信号,以于该电容器跨压超过该第一预设电压阈值时,而决定将该缓冲电容电连接至该泄流路径;以及一过充电流源,与该缓冲电容及该过充开关耦接,用以提供该泄流路径一泄放电流,而将该电容器跨压控制于不超过该第一预设电压阈值;其中该过充开关与该过充电流源形成该泄流路径。
以下通过具体实施例详加说明,应当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1显示一种现有技术的具有缓冲电容的返驰式电源转换器。
图2A显示根据本发明的返驰式电源转换器的一种实施方式示意图。
图2B显示根据本发明的一次侧开关控制信号与缓冲器控制信号的信号波形的的一种实施方式示意图。
图3显示根据本发明的主动箝位缓冲器的一种实施方式示意图。
图4显示根据本发明的控制信号产生电路的一种实施方式示意图。
图5显示根据本发明的主动箝位缓冲器的另一种实施方式示意图。
图6显示根据本发明的控制信号产生电路的另一种实施方式示意图。
图中符号说明
1,3:返驰式电源转换器
10:变压器
30:一次侧控制电路
40:负载电路
50:主动箝位缓冲器
501:电源调节电路
502:控制信号产生电路
503:过充保护电路
504:分压电路
5021,5023,5024:比较电路
5022,5025:判断电路
5026:计时电路
503:比较电路
S3:过充开关
5033:过充电流源
505:电流感测电路
S4:电流感测晶体管
506:控制信号产生电路
5061,5063:比较电路
5062,5064,5067:判断电路
5065,5066:计时电路
Cs:缓冲电容
D:输入引脚
Dd:侦测二极管
Dp:寄生二极管
Dsnb:缓冲二极管
Ds:寄生二极管
DTC:电流流出端
FF1~FF3:正反器
GND:接地电位
GNDpri:一次侧接地电位
GNDsnb:缓冲接地电位
Ic2,Ic4:电流
Idp:支路电流
Ids:寄生电流
Iin:输入电流
Iout:输出电流
Ir:漏感电流
Is2,Is4:电流
Lr:漏感
n:绕组比
OCC:过充比较信号
OUT:输出节点
PHASE:相位节点
Q:输出引脚
R:重置引脚
Rcs:电流感测电阻
REF:参考节点
Rs:缓冲电阻
S1:一次侧开关
S1C:一次侧开关控制信号
S2:缓冲器控制开关
S2C:缓冲器控制信号
S4:电流感测晶体管
Tsnb:缓冲期间
Vca,Vcb:分压
Vcc:缓冲器电源调节电压
Vc:电容器跨压
Vin:输入电压
Vind:侦测端
Vout:输出电压
Vcs:侦测端
Vth1~Vth6:电压阈值
W1:一次侧绕组
W2:二次侧绕组
具体实施方式
本发明中的附图均属示意,主要意在表示各电路间的耦接关系,以及各信号波形之间的关系,至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。
图2A显示根据本发明的返驰式电源转换器的一种实施例(返驰式电源转换器3)。返驰式电源转换器3包含变压器10、一次侧开关S1、缓冲电容Cs、一次侧控制电路30以及主动箝位缓冲器50。如图2A所示,变压器10包含一次侧绕组W1与二次侧绕组W2。一次侧绕组W1耦接于输入电源,其中输入电源包括输入电压Vin(相对于一次侧接地电位GNDpri)与输入电流Iin。二次侧绕组W2耦接于输出节点OUT。一次侧开关S1耦接于一次侧绕组W1,用以切换一次侧绕组W1以转换输入电源,而使二次侧绕组W2于输出节点OUT产生输出电源以供应给负载电路40,其中,输出电源包括输出电压Vout(相对于接地电位GND)与输出电流Iout。
需说明的是,一次侧绕组W1具有漏感Lr(如图中虚线电感符号所示意),在此所谓漏感是指漏电感(leakage inductance),源于不完全耦合的变压器,在实际非理想的变压器中,一次侧绕组与二次侧绕组的耦合系数小于1,变压器中的部分绕组不会有变压作用,这部分线圈的电感即为漏电感。在理想的情况下,变压器的一次侧绕组与二次侧绕组完全耦合(耦合系数等于1)。也就是说,理想的变压器中,漏感的电感值为零,但在实际的电路中,理想的变压器并不存在;也就是说,在实际的电路中,变压器的一次侧绕组必然存在漏感,此为本领域技术人员所熟知,在此不予赘述。
请继续参阅图2A,并同时参阅图2B,图2B显示根据本发明的一次侧开关控制信号S1C与缓冲器控制信号S2C的信号波形的的一种实施方式示意图。缓冲电容Cs用以于一次侧开关S1由导通转为不导通后的一段缓冲期间Tsnb(如图2B所示),以主动箝位缓冲器50所产生的缓冲器控制信号S2C,导通缓冲器控制开关S2,而以一次侧绕组W1的漏感电流Ir对缓冲电容Cs充电,进而将漏感Lr在一次侧开关S1导通时所储存的电能,传送到缓冲电容Cs,并避免一次侧开关S1切换时造成的脉冲电压过高,损坏电路元件。
其中,主动箝位缓冲器50包括缓冲器控制开关S2。缓冲器控制开关S2与缓冲电容Cs串联后,与一次侧绕组W1并联。其中漏感电流Ir于该段缓冲期间Tsnb,经由缓冲器控制开关S2对缓冲电容Cs充电。其中,缓冲电容Cs提供电容器跨压Vc(相对于缓冲器接地电位GNDsnb),作为主动箝位缓冲器50的电源。且缓冲器控制开关S2与缓冲电容Cs之间具有参考节点REF,其电位用以作为主动箝位缓冲器50的缓冲器接地电位GNDsnb。
在一种较佳的实施方式中,主动箝位缓冲器50还具有支路二极管,其与缓冲器控制开关S2并联,当流经支路二极管的支路电流被感测到时,主动箝位缓冲器50调整缓冲器控制信号S2C,以导通缓冲器控制开关S2,而以漏感电流Ir对缓冲电容Cs充电。
以图2A所示的主动箝位缓冲器50为例;如图2A所示,缓冲器控制开关S2的寄生二极管Dp(如图中虚线二极管电路符号所示意),作为前述支路二极管,其并联于缓冲器控制开关S2的主体。当一次侧开关S1由导通切换为不导通后,在缓冲器控制开关S2导通之前,寄生二极管Dp会因顺向端(参考节点REF)的电压高于反向端(耦接于输入电压Vin)的电压而导通,产生支路电流Idp流经寄生二极管Dp(此时支路电流Idp即等于漏感电流Ir)。因此,感测寄生二极管Dp两端的电压降变化,即可用以感测支路电流Idp是否流经寄生二极管Dp,而确定一次侧开关S1由导通切换为不导通的时点。控制信号产生电路50感测流经支路二极管的支路电流Idp,确定一次侧开关S1由导通转为不导通的时点,以导通缓冲器控制开关S2,而以漏感电流Ir对缓冲电容Cs充电。
在一种较佳的实施方式中,主动箝位缓冲器50根据漏感电流Ir未被感测到时,主动箝位缓冲器50调整缓冲器控制信号S2C,以不导通缓冲器控制开关S2。在此实施方式中,当漏感电流Ir未被感测到时,示意在一次侧开关S1导通时所储存在漏感Lr的电能,已经完成被储存于缓冲电容Cs,或是已经无法再对缓冲电容Cs充电,因此,在漏感电流Ir未被感测到时,不导通缓冲器控制开关S2,可避免缓冲器控制开关S2导通时间过长,而造成较大的环绕电流(circulation current),反而造成功率损失。换言之,如图2B所示,在一较佳实施例中,缓冲器控制开关S2的导通时段重合于漏感电流Ir大于0的时段(即如图中的缓冲期间Tsnb)。
根据本发明,在一种实施方式中,当一次侧开关S1由导通切换为不导通的瞬间,一次侧开关S1与缓冲电容Cs间的相位节点PHASE相对于一次侧接地电位GNDpri具有输入电压Vin加上n(圈数比)倍的输出电压Vout。主动箝位缓冲器50利用此高电压对缓冲电容Cs充电,并以缓冲电容Cs的电容器跨压Vc供应电源给主动箝位缓冲器50。
图3显示根据本发明的主动箝位缓冲器的一种实施方式示意图。如图所示,主动箝位缓冲器50包括缓冲器控制开关S2、电源调节电路501、控制信号产生电路502、过充保护电路503以及分压电路504。电源调节电路501用以将电容器跨压Vc转换为缓冲器电源调节电压Vcc,以供应电源给主动箝位缓冲器50中的其他电路。电源调节电路501例如但不限于为线性稳压器(low dropout linear regulator,LDO)及/或电荷泵(charge pump),为本领域技术人员可根据实际需求而适当选用,在此不予特别限制。在一实施例中,电源调节电路501或可省略,在此情况下,主动箝位缓冲器50中的所有电路可直接以电容器跨压Vc做为供应电源。
如图3所示,控制信号产生电路502与电源调节电路501及缓冲器控制开关S2耦接,用以根据支路电流Idp被感测到时,产生缓冲器控制信号S2C,而导通缓冲器控制开关S2。如图所示,控制信号产生电路502具有侦测端Vind;其中侦测端Vind例如电连接到侦测二极管Dd的顺向端,且侦测二极管Dd的反向端电连接于输入电压Vin与寄生二极管Dp的电流流出端DTC。当支路电流Idp流经寄生二极管Dp,电流流出端DTC的电位(相对于缓冲器接地电位GNDsnb)低于第二预设电压阈值,示意支路电流Idp流经寄生二极管Dp,控制信号产生电路502调整控制信号S2C,以导通缓冲器控制开关S2,而以漏感电流Ir对缓冲电容Cs充电。
另一方面,在缓冲器控制开关S2导通的情况下,当侦测端Vind的电位对缓冲器接地电位GNDsnb不超过预设电压阈值Vth3(示意漏感电流Ir接近于0或等于0),控制信号产生电路502调整控制信号S2C,以不导通缓冲器控制开关S2,而停止以漏感电流Ir对缓冲电容Cs充电。此外,控制信号产生电路502可还根据电容器跨压Vc的分压Vcb,而执行欠压锁定(under voltage lock out,UVLO)程序。例如当分压Vcb不超过预设电压阈值Vth4,示意缓冲电容Cs的电容器跨压Vc过低,不足以供应电源给主动箝位缓冲器50,可在控制信号产生电路502无法操作之前,不导通缓冲器控制开关S2,而停止以漏感电流Ir对缓冲电容Cs充电。就另一观点而言,侦测端Vind的电位对缓冲器接地电位GNDsnb不超过预设电压阈值Vth3时,示意漏感电流Ir接近于0或等于0,而当电流流出端DTC的电位(相对于缓冲器接地电位GNDsnb)低于第二预设电压阈值,则示意漏感电流Ir大于0。
如图3所示,过充保护电路503用以于相关于电容器跨压Vc的分压Vca超过预设电压阈值Vth1时,将缓冲电容Cs电连接至泄流路径,以使电容器跨压Vc保持不超过第一预设电压阈值。过充保护电路503例如但不限于包括第一比较电路5031、过充开关S3以及过充电流源5033。如图所示,第一比较电路5031例如比较相关于电容器跨压Vc的分压Vca与预设电压阈值Vth1,产生过充比较信号OCC。过充开关S3例如由过充比较信号OCC控制,当过充比较信号OCC示意分压Vca超过预设电压阈值Vth1时,示意电容器跨压Vc超过第一预设电压阈值,开关S3导通而将缓冲电容Cs电连接至泄流路径,以使电容器跨压Vc保持不超过第一预设电压阈值。
其中,泄流路径例如由过充电流源5033与过充开关S3串联于电容器跨压Vc与缓冲器接地电位GNDsnb之间所形成。其中过充电流源5033与缓冲电容Cs及过充开关S3耦接,用以提供泄流路径泄放电流,而将电容器跨压Vc控制于不超过第一预设电压阈值。在一种较佳的实施例中,第一预设电压阈值相对于缓冲器接地电位GNDsnb,相关于输出电源的输出电压Vout与一次侧绕组W1及二次侧绕组W2的圈数比n的乘积。也就是说,在一种较佳的实施例中,将电容器跨压Vc控制于不超过:n*Vout。
图4显示根据本发明的控制信号产生电路的一种具体实施方式示意图。如图所示,控制信号产生电路502包括第二比较电路5021、判断电路5022、第三比较电路5023、第四比较电路5024、判断电路5025以及计时电路5026。第二比较电路5021与支路二极管(也就是图3所示的寄生二极管Dp)耦接,用以根据支路二极管的电流流出端DTC的电压与第二预设电压阈值,产生导通判断结果。如图所示,第二比较电路5021例如具有反向输入端,电连接于侦测端Vind,侦测端Vind例如电连接到侦测二极管Dd的顺向端,且侦测二极管Dd的反向端电连接于输入电压Vin与寄生二极管Dp的电流流出端DTC;第二比较电路5021的非反向输入端接收预设电压阈值Vth2。
具体而言,在缓冲器控制开关S2不导通的情况下,当漏感电流Ir大于0时,支路电流Idp会流经寄生二极管Dp(此时支路电流Idp大致上等于漏感电流Ir),使得侦测端Vind的电位(相对缓冲器接地电位GNDsnb)低于第二预设电压阈值(示意漏感电流Ir大于0),也就是当侦测端Vind的电压不超过预设电压阈值Vth2时,产生导通判断结果,示意支路电流Idp流经寄生二极管Dp,进而使得判断电路5022调整控制信号S2C,以导通缓冲器控制开关S2,而以漏感电流Ir对缓冲电容Cs充电,由此降低寄生二极管Dp造成的能损。
如图4所示,判断电路5022与第二比较电路5021耦接,用以根据导通判断结果,产生缓冲器控制信号S2C,以于支路电流Idp被感测到时,导通缓冲器控制开关S2。如图所示,判断电路5022例如但不限于包括两个正反器FF1以及FF2。其中正反器FF1的输入引脚D接收缓冲器电源调节电压Vcc,频率引脚电连接第二比较电路5021的输出端以接收导通判断结果,重置引脚R电连接第三比较电路5023的输出端以接收不导通判断结果,输出引脚Q电连接正反器FF2的频率引脚以输出正反器FF1的判断结果。
另一方面,第三比较电路5023与支路二极管(也就是图3所示的寄生二极管Dp)耦接,用以根据支路二极管的电流流出端DTC的电压与第三预设电压阈值,产生不导通判断结果。如图所示,第三比较电路5023例如具有反向输入端,电连接于侦测端Vind,侦测端Vind例如电连接到侦测二极管Dd的顺向端,且侦测二极管Dd的反向端电连接于输入电压Vin与寄生二极管Dp的电流流出端DTC;第三比较电路5023的非反向输入端接收预设电压阈值Vth3。
具体而言,在缓冲器控制开关S2导通的情况下(此时漏感电流Ir大致上全部流经缓冲器控制开关S2的导通通道),当漏感电流Ir降低至接近于0或等于0,侦测端Vind的电位(相对缓冲器接地电位GNDsnb)提高,当侦测端Vind的电位高于第三预设电压阈值时,也就是当侦测端Vind的电压超过预设电压阈值Vth3时,产生不导通判断结果,以示意漏感电流Ir接近于0或等于0,进而使得判断电路5022调整控制信号S2C,以不导通缓冲器控制开关S2,而停止以漏感电流Ir对缓冲电容Cs充电。
请继续参阅图4,第四比较电路5024例如比较电容器跨压Vc的分压Vcb(如图3所示)与预设电压阈值Vth4,以于电容器跨压Vcb低于第四预设电压阈值时,产生欠压锁定判断结果,以输入判断电路5025,进而使判断电路5022调整缓冲器控制信号S2C,以不导通缓冲器控制开关S2。也就是说,第四比较电路5024例如可用以决定是否执行欠压锁定程序。
请继续参阅图4,判断电路5025例如但不限于为如图所示的或非门逻辑电路,当分压Vcb不高于预设电压阈值Vth4时,示意电容器跨压Vcb低于第四预设电压阈值,判断电路5025的输出信号重置判断电路5022中的正反器FF2,以调整缓冲器控制信号S2C,而不导通缓冲器控制开关S2。当然,判断电路5025并不限为或非门逻辑电路,也可为其他的实施方式,只要可达成相同功能的逻辑电路或判断电路即可。
请继续参阅图4,计时电路5026用以于缓冲器控制开关S2开始导通的时点,计时一段伏秒平衡期间后,产生伏秒计时信号,输入判断电路5025,使判断电路5025的输出信号重置判断电路5022中的正反器FF2,进而使判断电路5022调整缓冲器控制信号S2C,而不导通缓冲器控制开关S2。需说明的是,所谓伏秒平衡,是指电感两端的伏秒乘积在一个完整的开关周期内必须平衡,换言之,在一实施例中,上述的伏秒平衡期间相关于例如但不限于输入电压Vin,输出电压Vout以及变压器10的等效电感值等参数,此为本领域技术人员所熟知,在此不予赘述。
在本实施例中,判断电路5022的正反器FF2的输入引脚D接收缓冲器电源调节电压Vcc,频率引脚电连接正反器FF1的输出引脚Q,重置引脚R电连接判断电路5025的输出端以接收其输出信号,输出引脚Q产生缓冲器控制信号S2C。
在本实施例中,正反器FF1以及FF2根据导通判断结果、不导通判断结果、欠压锁定判断结果与伏秒计时信号,而决定缓冲器控制信号S2C。需说明的是,前述的正反器FF1以及FF2的组合与操作方式仅为举例而非限制,上述的功能也可通过不同的状态电路及/或不同的耦接操作方式来完成,本领域技术人员在本发明的教示下当可推知,在此不予赘述。
图5显示根据本发明的主动箝位缓冲器的另一种实施方式示意图。本实施例与图3所示的实施例其中一个不同之处,在于本实施例中,主动箝位缓冲器50还包括电流感测电路505,其具有电流感测晶体管S4以及电流感测电阻Rcs,其中电流感测晶体管S4与电流感测电阻Rcs串连后,与缓冲器控制开关S2并联,如图所示,电流感测晶体管S4与缓冲器控制开关S2同时受到缓冲器控制信号S2C的控制,在此配置下,流经电流感测晶体管S4的电流Is4与流经缓冲器控制开关S2的电流Is2大致保持一预设的比例关系,换言之,本实施例中,可通过感测电流感测晶体管S4的电流Is4而感测流经缓冲器控制开关S2的电流Is2。其中流经电流感测晶体管S4的电流Is4包括流经电流感测晶体管S4通道的支路电流Ic4与寄生电流Ids,而流经缓冲器控制开关S2的电流Is2则包括流经缓冲器控制开关S2通道的支路电流Ic2与支路电流Idp)。在本实施例中,省略以侦测端Vind的电压变化感测支路电流Idp是否流经寄生二极管Dp的方式,而是以流经电流感测晶体管S4中的电流Is4(感测晶体管S4通道的支路电流Ic4及/或寄生二极管Ds的寄生电流Ids)所造成电流感测电阻Rcs上的压降变化,造成侦测端Vcs的电压变化,而感测漏感电流Ir是否存在(即大于0)。当然,以此方式感测漏感电流Ir是否存在,控制信号产生电路506也会与图4所示的控制信号产生电路502不同,将于后详述。
图6显示根据本发明的控制信号产生电路的另一种实施方式示意图。本实施例是图5所示的实施例中,控制信号产生电路506的一种较具体的实施方式。如图所示,控制信号产生电路506包括第五比较电路5061、判断电路5062、第六比较电路5063、判断电路5064、计时电路5065、计时电路5066以及判断电路5067。
如图6所示,第五比较电路5064与电流感测电阻Rcs耦接,用以根据电流感测电阻Rcs的压降,也就是侦测端Vcs的电压,与第五预设电压阈值,产生导通判断结果。判断电路5062与第五比较电路5061耦接,用以根据导通判断结果,产生缓冲器控制信号S2C,以导通缓冲器控制开关S2。第六比较电路5063与电流感测电阻Rcs耦接,用以根据电流感测电阻Rcs的压降,也就是侦测端Vcs的电压,与第六预设电压阈值,产生不导通判断结果,示意漏感电流Ir降低至接近于0或等于0,使得判断电路5062还用以根据不导通判断结果,产生缓冲器控制信号S2C,以不导通缓冲器控制开关S2。
请继续参阅图6,控制信号产生电路506的计时电路5065,用以于缓冲器控制开关S2开始导通的时点,计时一段最长导通期间后,不导通缓冲器控制开关S2,并根据不导通判断结果,停止计时。控制信号产生电路5062的第四计时电路5066,用以于缓冲器控制开关S2开始导通的时点,计时一段伏秒平衡期间后,不导通缓冲器控制开关S2。
如图所示,第五比较电路5061例如具有反向输入端,经由电阻电连接于侦测端Vcs,侦测端Vcs例如电连接到电流感测电阻Rcs;第五比较电路5061的非反向输入端接收预设电压阈值Vth5。
具体而言,在电流感测晶体管S4与缓冲器控制开关S2接不导通的情况下,当漏感电流Ir上升(例如上升至大于0),此时支路电流Idp流经寄生二极管Dp,寄生电流Ids也会流经寄生二极管Ds,当侦测端Vcs的电位(相对缓冲器接地电位GNDsnb)低于第五预设电压阈值时,也就是当侦测端Vcs的电压不超过预设电压阈值Vth5时,产生导通判断结果,示意支路电流Idp流经寄生二极管Dp(亦即示意漏感电流Ir上升至大于0),进而使得判断电路5062调整控制信号S2C,以导通缓冲器控制开关S2,而以漏感电流Ir对缓冲电容Cs充电。
如图6所示,判断电路5062与第五比较电路5061耦接,用以根据导通判断结果,产生缓冲器控制信号S2C,以于支路电流Idp被感测到时,导通缓冲器控制开关S2。如图所示,判断电路5062例如但不限于包括一个正反器FF3。其中正反器FF3的输入引脚D接收缓冲器电源调节电压Vcc,频率引脚电连接第五比较电路5061的输出端以接收导通判断结果,重置引脚R电连接判断电路5067的输出端,以接收不导通判断结果,输出引脚Q产生缓冲器控制信号S2C。
第六比较电路5063与电流感测电阻Rcs耦接,用以根据电流感测电阻Rcs的压降,也就是侦测端Vcs的电压与第六预设电压阈值,产生不导通判断结果。如图所示,第六比较电路5063例如具有反向输入端,经由电阻电连接于侦测端Vcs,侦测端Vcs例如电连接到电流感测电阻Rcs;第六比较电路5063的非反向输入端接收预设电压阈值Vth6。
具体而言,在缓冲器控制开关S2导通的情况下,当漏感电流Ir降低至接近于0或等于0时,侦测端Vcs的电位(相对缓冲器接地电位GNDsnb)提高,当侦测端Vcs的电位高于第六预设电压阈值时,也就是当侦测端Vcs的电压超过预设电压阈值Vth6时,产生不导通判断结果,示意漏感电流Ir降低至接近于0或等于0,进而使得判断电路5062调整控制信号S2C,以不导通缓冲器控制开关S2,而停止以漏感电流Ir对缓冲电容Cs充电。简言之,当侦测端Vcs的电压超过预设电压阈值Vth6时,示意漏感电流Ir接近于0或等于0,而当侦测端Vcs的电压不超过预设电压阈值Vth5时,则示意漏感电流Ir大于0。需说明的是,上述的实施例中,上述侦测端Vcs或Vind的电压与各预设电压阈值的关系,示意漏感电流Ir大于0,或漏感电流Ir接近于0或等于0,此为示范性的例子,并非用以限制本发明的范畴,根据本发明的精神,上述侦测端Vcs或Vind的电压与各预设电压阈值的关系,也可对应于漏感电流Ir与一预设电流阈值的关系。
请继续参阅图6,判断电路5064例如但不限于为与门逻辑电路,在控制信号S2C与第六比较电路5063的输出皆为高电位的情况下,才会触发计时电路5065开始计时一段最长导通期间,产生不导通判断结果,使调整缓冲器控制信号S2C不导通缓冲器控制开关S2。
请继续参阅图6,计时电路5066用以于缓冲器控制开关S2开始导通的时点,计时一段伏秒平衡期间后,产生伏秒计时信号,输入判断电路5067,使判断电路5067的输出信号重置判断电路5062中的正反器FF3,进而使判断电路5062调整缓冲器控制信号S2C,而不导通缓冲器控制开关S2。
请继续参阅图6,判断电路5067例如但不限于为如图所示的或非门逻辑电路,当接收欠压锁定判断结果,示意电容器跨压Vcb低于第四预设电压阈值;或伏秒计时信号示意达到伏秒平衡,或不导通判断结果示意已达最长导通期间,或没有支路电流Idp流经寄生二极管Dp,判断电路5067的输出信号,重置判断电路5062中的正反器FF3,以调整缓冲器控制信号S2C,而不导通缓冲器控制开关S2。当然,判断电路5067并不限为或非门逻辑电路,也可为其他的实施方式,只要可达成相同功能的逻辑电路或判断电路即可。
以上已针对较佳实施例来说明本发明,但以上所述,仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容,并非用来限定本发明的权利范围。所说明的各个实施例,并不限于单独应用,也可以组合应用,举例而言,两个或以上的实施例可以组合运用,而一实施例中的部分组成也可用以取代另一实施例中对应的组成部件。此外,在本发明的相同精神下,本领域技术人员可以思及各种等效变化以及各种组合,举例而言,本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”,不限于根据该信号的本身,也包含于必要时,将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等,之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知,在本发明的相同精神下,本领域技术人员可以思及各种等效变化以及各种组合,其组合方式甚多,在此不一一列举说明。因此,本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。

Claims (28)

1.一种返驰式电源转换器,包含:
一变压器,其包含一一次侧绕组,耦接于一输入电源,以及一二次侧绕组,耦接于一输出节点;
一一次侧开关,耦接于该一次侧绕组,用以切换该一次侧绕组以转换该输入电源,而使该二次侧绕组于该输出节点产生一输出电源;
一缓冲电容,用以于该一次侧开关转为不导通后的一段缓冲期间,以该一次侧绕组的一漏感电流对其充电;以及
一主动箝位缓冲器,其包括一缓冲器控制开关与该缓冲电容串联后,与该一次侧绕组并联,其中该漏感电流于该段缓冲期间,经由该缓冲器控制开关对该缓冲电容充电;
其中,该缓冲电容提供一电容器跨压,作为该主动箝位缓冲器的电源,且该缓冲器控制开关与该缓冲电容之间的一参考节点,其电位用以作为该主动箝位缓冲器的一缓冲器接地电位;
其中,该主动箝位缓冲器还包括:
一电源调节电路,用以将该电容器跨压转换为一缓冲器电源调节电压,以供应电源给该主动箝位缓冲器;以及
一控制信号产生电路,与该电源调节电路及该缓冲器控制开关耦接,用以感测该一次侧开关由导通切换为不导通的时点,而产生一缓冲器控制信号,而导通该缓冲器控制开关;
其中,该主动箝位缓冲器还包括一支路二极管,与该缓冲器控制开关并联;
其中,该控制信号产生电路感测流经该支路二极管的一支路电流,确定该一次侧开关由导通转为不导通的时点,以导通该缓冲器控制开关,而以该漏感电流对该缓冲电容充电。
2.如权利要求1所述的返驰式电源转换器,其中,该主动箝位缓冲器还包括一过充保护电路,具有一第一比较电路,用以于该电容器跨压超过一第一预设电压阈值时,产生一过充比较信号,以将该缓冲电容电连接至其中一泄流路径,以使该电容器跨压不超过该第一预设电压阈值。
3.如权利要求1所述的返驰式电源转换器,其中,该控制信号产生电路包括:
一第二比较电路,与该支路二极管耦接,用以于该支路二极管的一侦测端的电位不超过一第二预设电压阈值时,产生一导通判断结果,示意该支路电流流经该支路二极管;以及
一第一判断电路,与该第二比较电路耦接,用以根据该导通判断结果,产生该缓冲器控制信号,以于该支路电流被感测到时,导通该缓冲器控制开关。
4.如权利要求3所述的返驰式电源转换器,其中,该控制信号产生电路还包括一第三比较电路,与该支路二极管耦接,用以于该支路二极管的该侦测端的电位超过一第三预设电压阈值时,产生一不导通判断结果,以输入该第一判断电路,其中该第一判断电路根据该不导通判断结果,产生该缓冲器控制信号,以不导通该缓冲器控制开关。
5.如权利要求3所述的返驰式电源转换器,其中,该控制信号产生电路还包括一第四比较电路,用以于该电容器跨压低于一第四预设电压阈值时,产生一欠压锁定判断结果,其中该第一判断电路根据该欠压锁定判断结果,不导通该缓冲器控制开关。
6.如权利要求5所述的返驰式电源转换器,其中,该控制信号产生电路还包括:
一第一计时电路,用以于该缓冲器控制开关开始导通的时点,计时一段伏秒平衡期间后,产生一伏秒计时信号;以及
一第二判断电路,根据伏秒计时信号,使该第一判断电路在该伏秒平衡期间后,不导通该缓冲器控制开关。
7.如权利要求1所述的返驰式电源转换器,其中,该主动箝位缓冲器还包括一第二计时电路,用以于该缓冲器控制开关开始导通的时点,计时一段最长导通期间后,不导通该缓冲器控制开关。
8.如权利要求2所述的返驰式电源转换器,其中,该过充保护电路还包括:
一过充开关,用以根据该过充比较信号,以于该电容器跨压超过该第一预设电压阈值时,而决定将该缓冲电容电连接至该泄流路径;以及
一过充电流源,与该缓冲电容及该过充开关耦接,用以提供该泄流路径一泄放电流,而将该电容器跨压控制于不超过该第一预设电压阈值。
9.一种返驰式电源转换器,包含:
一变压器,其包含一一次侧绕组,耦接于一输入电源,以及一二次侧绕组,耦接于一输出节点;
一一次侧开关,耦接于该一次侧绕组,用以切换该一次侧绕组以转换该输入电源,而使该二次侧绕组于该输出节点产生一输出电源;
一缓冲电容,用以于该一次侧开关转为不导通后的一段缓冲期间,以该一次侧绕组的一漏感电流对其充电;以及
一主动箝位缓冲器,其包括一缓冲器控制开关与该缓冲电容串联后,与该一次侧绕组并联,其中该漏感电流于该段缓冲期间,经由该缓冲器控制开关对该缓冲电容充电;
其中,该缓冲电容提供一电容器跨压,作为该主动箝位缓冲器的电源,且该缓冲器控制开关与该缓冲电容之间的一参考节点,其电位用以作为该主动箝位缓冲器的一缓冲器接地电位;
其中,该主动箝位缓冲器还包括一过充保护电路,具有一第一比较电路,用以于该电容器跨压超过一第一预设电压阈值时,产生一过充比较信号,以将该缓冲电容电连接至其中一泄流路径,以使该电容器跨压不超过该第一预设电压阈值;
其中,该第一预设电压阈值相对于该缓冲器接地电位,相关于该输出电源的一输出电压与该一次侧绕组及该二次侧绕组的一圈数比的乘积。
10.一种返驰式电源转换器,包含:
一变压器,其包含一一次侧绕组,耦接于一输入电源,以及一二次侧绕组,耦接于一输出节点;
一一次侧开关,耦接于该一次侧绕组,用以切换该一次侧绕组以转换该输入电源,而使该二次侧绕组于该输出节点产生一输出电源;
一缓冲电容,用以于该一次侧开关转为不导通后的一段缓冲期间,以该一次侧绕组的一漏感电流对其充电;以及
一主动箝位缓冲器,其包括一缓冲器控制开关与该缓冲电容串联后,与该一次侧绕组并联,其中该漏感电流于该段缓冲期间,经由该缓冲器控制开关对该缓冲电容充电;
其中,该缓冲电容提供一电容器跨压,作为该主动箝位缓冲器的电源,且该缓冲器控制开关与该缓冲电容之间的一参考节点,其电位用以作为该主动箝位缓冲器的一缓冲器接地电位;
其中,该主动箝位缓冲器还包括:
一电源调节电路,用以将该电容器跨压转换为一缓冲器电源调节电压,以供应电源给该主动箝位缓冲器;以及
一控制信号产生电路,与该电源调节电路及该缓冲器控制开关耦接,用以感测该一次侧开关由导通切换为不导通的时点,而产生一缓冲器控制信号,而导通该缓冲器控制开关;
其中,该主动箝位缓冲器还包括一电流感测电路,其具有一电流感测晶体管以及一电流感测电阻,其中该电流感测晶体管与该电流感测电阻串连后,与该缓冲器控制开关并联;该控制信号产生电路包括:
一第五比较电路,与该电流感测电阻耦接,用以根据该电流感测电阻的压降与一第五预设电压阈值,产生一导通判断结果;以及
一第三判断电路,与该第五比较电路耦接,用以根据该导通判断结果,产生该缓冲器控制信号,以导通该缓冲器控制开关。
11.如权利要求10所述的返驰式电源转换器,其中,该控制信号产生电路还包括一第六比较电路,与该电流感测电阻耦接,用以根据该电流感测电阻的压降与一第六预设电压阈值,产生一不导通判断结果,使得该第三判断电路还用以根据该不导通判断结果,产生该缓冲器控制信号,以不导通该缓冲器控制开关。
12.如权利要求11所述的返驰式电源转换器,其中,该控制信号产生电路还包括一第三计时电路,用以于该缓冲器控制开关开始导通的时点,计时一段最长导通期间后,不导通该缓冲器控制开关,并根据该不导通判断结果,停止计时。
13.如权利要求11所述的返驰式电源转换器,其中,该控制信号产生电路还包括一第四计时电路,用以于该缓冲器控制开关开始导通的时点,计时一段伏秒平衡期间后,不导通该缓冲器控制开关。
14.一种主动箝位缓冲器,用以于一返驰式电源转换器中的一次侧开关转为不导通后的一段缓冲期间,控制一一次侧绕组的一漏感电流对一缓冲电容充电,该主动箝位缓冲器包含:
一缓冲器控制开关,与该缓冲电容串联后,与该一次侧绕组并联,其中该漏感电流于该段缓冲期间,经由该缓冲器控制开关对该缓冲电容充电;
一电源调节电路,用以将该缓冲电容所提供的一电容器跨压,转换为一缓冲器电源调节电压,以作为该主动箝位缓冲器的电源;以及
一控制信号产生电路,与该电源调节电路及该缓冲器控制开关耦接,用以感测该一次侧开关由导通切换为不导通的时点,而产生一缓冲器控制信号,而导通该缓冲器控制开关;
其中,该缓冲器控制开关与该缓冲电容之间的一参考节点,其电位用以作为该主动箝位缓冲器的一缓冲器接地电位;
其中,所述主动箝位缓冲器还包括一支路二极管,与该缓冲器控制开关并联;
其中,该控制信号产生电路感测流经该支路二极管的一支路电流,确定该一次侧开关由导通转为不导通的时点,以导通该缓冲器控制开关,而以该漏感电流对该缓冲电容充电。
15.如权利要求14所述的主动箝位缓冲器,还包括一过充保护电路,具有一第一比较电路,用以于该电容器跨压超过一第一预设电压阈值时,产生一过充比较信号,以将该缓冲电容电连接至其中一泄流路径,以使该电容器跨压不超过该第一预设电压阈值。
16.如权利要求14所述的主动箝位缓冲器,其中,该控制信号产生电路包括:
一第二比较电路,与该支路二极管耦接,用以于该支路二极管的一侦测端的电位不超过一第二预设电压阈值时,产生一导通判断结果,示意该支路电流流经该支路二极管;以及
一第一判断电路,与该第二比较电路耦接,用以根据该导通判断结果,产生该缓冲器控制信号,以于该支路电流被感测到时,导通该缓冲器控制开关。
17.如权利要求16所述的主动箝位缓冲器,其中,该控制信号产生电路还包括一第三比较电路,与该支路二极管耦接,用以于该支路二极管的该侦测端的电位超过一第三预设电压阈值时,产生一不导通判断结果,以输入该第一判断电路,其中该第一判断电路根据该不导通判断结果,产生该缓冲器控制信号,以不导通该缓冲器控制开关。
18.如权利要求16所述的主动箝位缓冲器,其中,该控制信号产生电路还包括一第四比较电路,用以于该电容器跨压低于一第四预设电压阈值时,产生一欠压锁定判断结果,其中该第一判断电路根据该欠压锁定判断结果,不导通该缓冲器控制开关。
19.如权利要求18所述的主动箝位缓冲器,其中,该控制信号产生电路还包括:
一第一计时电路,用以于该缓冲器控制开关开始导通的时点,计时一段伏秒平衡期间后,产生一伏秒计时信号;以及
一第二判断电路,根据伏秒计时信号,使该第一判断电路在该伏秒平衡期间后,不导通该缓冲器控制开关。
20.如权利要求14所述的主动箝位缓冲器,还包括一第二计时电路,用以于该缓冲器控制开关开始导通的时点,计时一段最长导通期间后,不导通该缓冲器控制开关。
21.如权利要求15所述的主动箝位缓冲器,其中,该过充保护电路还包括:
一过充开关,用以根据该过充比较信号,以于该电容器跨压超过该第一预设电压阈值时,而决定将该缓冲电容电连接至该泄流路径;以及
一过充电流源,与该缓冲电容及该过充开关耦接,用以提供该泄流路径一泄放电流,而将该电容器跨压控制于不超过该第一预设电压阈值。
22.一种主动箝位缓冲器,用以于一返驰式电源转换器中的一次侧开关转为不导通后的一段缓冲期间,控制一一次侧绕组的一漏感电流对一缓冲电容充电,该主动箝位缓冲器包含:
一缓冲器控制开关,与该缓冲电容串联后,与该一次侧绕组并联,其中该漏感电流于该段缓冲期间,经由该缓冲器控制开关对该缓冲电容充电;
一电源调节电路,用以将该缓冲电容所提供的一电容器跨压,转换为一缓冲器电源调节电压,以作为该主动箝位缓冲器的电源;以及
一控制信号产生电路,与该电源调节电路及该缓冲器控制开关耦接,用以感测该一次侧开关由导通切换为不导通的时点,而产生一缓冲器控制信号,而导通该缓冲器控制开关;
其中,该缓冲器控制开关与该缓冲电容之间的一参考节点,其电位用以作为该主动箝位缓冲器的一缓冲器接地电位;
其中,所述主动箝位缓冲器还包括一过充保护电路,具有一第一比较电路,用以于该电容器跨压超过一第一预设电压阈值时,产生一过充比较信号,以将该缓冲电容电连接至其中一泄流路径,以使该电容器跨压不超过该第一预设电压阈值;
其中,该第一预设电压阈值相对于该缓冲器接地电位,相关于一输出电源的一输出电压与该一次侧绕组及一二次侧绕组的一圈数比的乘积;
其中,该一次侧开关切换一变压器的该一次侧绕组以转换一输入电源,而使该变压器的该二次侧绕组于一输出节点产生该输出电源。
23.一种主动箝位缓冲器,用以于一返驰式电源转换器中的一次侧开关转为不导通后的一段缓冲期间,控制一一次侧绕组的一漏感电流对一缓冲电容充电,该主动箝位缓冲器包含:
一缓冲器控制开关,与该缓冲电容串联后,与该一次侧绕组并联,其中该漏感电流于该段缓冲期间,经由该缓冲器控制开关对该缓冲电容充电;
一电源调节电路,用以将该缓冲电容所提供的一电容器跨压,转换为一缓冲器电源调节电压,以作为该主动箝位缓冲器的电源;以及
一控制信号产生电路,与该电源调节电路及该缓冲器控制开关耦接,用以感测该一次侧开关由导通切换为不导通的时点,而产生一缓冲器控制信号,而导通该缓冲器控制开关;
其中,该缓冲器控制开关与该缓冲电容之间的一参考节点,其电位用以作为该主动箝位缓冲器的一缓冲器接地电位;
其中,所述主动箝位缓冲器还包括一电流感测电路,其具有一电流感测晶体管以及一电流感测电阻,其中该电流感测晶体管与该电流感测电阻串连后,与该缓冲器控制开关并联;该控制信号产生电路包括:
一第五比较电路,与该电流感测电阻耦接,用以根据该电流感测电阻的压降与一第五预设电压阈值,产生一导通判断结果;以及
一第三判断电路,与该第五比较电路耦接,用以根据该导通判断结果,产生该缓冲器控制信号,以导通该缓冲器控制开关。
24.如权利要求23所述的主动箝位缓冲器,其中,该控制信号产生电路还包括一第六比较电路,与该电流感测电阻耦接,用以根据该电流感测电阻的压降与一第六预设电压阈值,产生一不导通判断结果,使得该第三判断电路还用以根据该不导通判断结果,产生该缓冲器控制信号,以不导通该缓冲器控制开关。
25.如权利要求24所述的主动箝位缓冲器,其中,该控制信号产生电路还包括一第三计时电路,用以于该缓冲器控制开关开始导通的时点,计时一段最长导通期间后,不导通该缓冲器控制开关,并根据该不导通判断结果,停止计时。
26.如权利要求24所述的主动箝位缓冲器,其中,该控制信号产生电路还包括一第四计时电路,用以于该缓冲器控制开关开始导通的时点,计时一段伏秒平衡期间后,不导通该缓冲器控制开关。
27.一种过充保护电路,用于控制一主动箝位缓冲器,其中,该主动箝位缓冲器用以于一返驰式电源转换器中的一次侧开关转为不导通后的一段缓冲期间,控制一一次侧绕组的一漏感电流对一缓冲电容充电,该主动箝位缓冲器包括:一缓冲器控制开关,与该缓冲电容串联后,与该一次侧绕组并联,其中该漏感电流于该段缓冲期间,经由该缓冲器控制开关对该缓冲电容充电;一电源调节电路,用以将该缓冲电容所提供的一电容器跨压,转换为一缓冲器电源调节电压,以作为该主动箝位缓冲器的电源;以及一控制信号产生电路,与该电源调节电路及该缓冲器控制开关耦接,用以感测该一次侧开关由导通切换为不导通的时点,而产生一缓冲器控制信号,而导通该缓冲器控制开关;其中该缓冲器控制开关与该缓冲电容之间的一参考节点,其电位用以作为该主动箝位缓冲器的一缓冲器接地电位;其中该过充保护电路包含:
一泄流路径,耦接于该缓冲电容;以及
一第一比较电路,用以于该电容器跨压超过一第一预设电压阈值时,产生一过充比较信号,以将该缓冲电容电连接至该泄流路径以对该缓冲电容提供一泄放电流,使得该电容器跨压不超过该第一预设电压阈值;
其中,该第一预设电压阈值相对于该缓冲器接地电位,相关于一输出電源的一输出电压与该一次侧绕组及一二次侧绕组的一圈数比的乘积;
其中,该一次侧开关切换一变压器的该一次侧绕组以转换一输入电源,而使该变压器的该二次侧绕组于一输出节点产生输出电源。
28.如权利要求27所述的过充保护电路,还包含:
一过充开关,用以根据该过充比较信号,以于该电容器跨压超过该第一预设电压阈值时,而决定将该缓冲电容电连接至该泄流路径;以及
一过充电流源,与该缓冲电容及该过充开关耦接,用以提供该泄流路径一泄放电流,而将该电容器跨压控制于不超过该第一预设电压阈值;
其中,该过充开关与该过充电流源形成该泄流路径。
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