CN117318500A - 电源转换系统、电源转换器的控制方法、电源和电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种电源转换系统、电源转换器的控制方法、电源和电子设备，涉及电子技术领域，所述系统包括电源转换器和一次侧控制器，电源转换器包括：变压器，第一晶体管和第二晶体管，电流检测晶体管，和一端与第一晶体管和第二晶体管间的节点连接且另一端接地的电容器；一次侧控制器从电容器获取电能且包括：驱动控制单元和检测流经电流检测晶体管的电流的电流检测单元，驱动控制单元在电源转换器的开关周期中，控制第二晶体管在第一时段导通并在第二时段断开，以及控制第一晶体管在第一时段导通、在第二时段的前一部分时段导通以使电容器储存电能、并在第二时段的后一部分时段断开。如此，能提高电源转换器的效率。

Description

电源转换系统、电源转换器的控制方法、电源和电子设备

技术领域

本公开涉及电子技术领域，尤其涉及一种电源转换系统、电源转换器的控制方法、电源和电子设备。

背景技术

相关技术中的一种电源转换器包括变压器和开关晶体管。变压器包括用于接收输入电压的一次侧绕组和用于提供输出电压的二次侧绕组。开关晶体管连接于一次侧绕组和接地端之间。

在这种电源转换器的工作过程中，一次侧控制器控制开关晶体管交替地导通和断开。在开关晶体管导通期间，一次侧绕组储存能量。在开关晶体管断开期间，一次侧绕组释放能量。

发明内容

相关技术中的电源转换器的效率较低。

经分析，在这种电源转换器中，出于过流保护等目的，在开关晶体管与接地端之间连接电流检测电阻器以检测流经开关晶体管的电流。然而，这种方式下，电流检测电阻器的功耗较大。因此，电源转换器的效率降低。

此外，这种电源转换器的一次侧控制器通常从交流电源端取电，或者从变压器中的辅助绕组取电。然而，在目前的电源传输（Power Delivery，PD）协议中，二次侧绕组提供的输出电压变化范围较大。以PD 3.1协议为例，输出电压变化范围可以从5伏特（V）至48V。这种情况下，一次侧控制器供电不稳定，从而导致一次侧控制器发热明显，功耗增加。因此，电源转换器的效率进一步降低。

为了解决上述问题，本公开实施例提供了如下解决方案，能够提高电源转换器的效率。

根据本公开实施例的一方面，提供一种电源转换系统，包括：电源转换器，包括：变压器，包括用于接收输入电压的一次侧绕组和用于提供输出电压的二次侧绕组，第一晶体管和第二晶体管，经第一节点依次连接于所述一次侧绕组的一端和接地端之间，所述第一晶体管和所述第二晶体管中的一个晶体管为功率晶体管，电流检测晶体管，所述电流检测晶体管的第一电极与所述功率晶体管的第一电极连接，所述电流检测晶体管的栅极与所述功率晶体管的栅极连接，和电容器，第一端与所述第一节点连接，第二端与所述接地端连接；以及一次侧控制器，被配置为从所述电容器获取电能，并且包括：电流检测单元，与所述电流检测晶体管的第二电极连接，并且被配置为检测流经所述电流检测晶体管的第一电流，和驱动控制单元，被配置为在所述电源转换器的一个开关周期中：控制所述第二晶体管在第一时段导通、并在第二时段断开，以及控制所述第一晶体管在所述第一时段导通、在所述第二时段的前一部分时段导通以使得所述电容器储存电能、并在所述第二时段的后一部分时段断开。

在一些实施例中，所述功率晶体管为所述第二晶体管，并且，所述第二晶体管的耐压小于所述第一晶体管的耐压。

在一些实施例中，所述第一晶体管为N型晶体管。

在一些实施例中，所述第一晶体管为氮化镓场效应晶体管。

在一些实施例中，所述驱动控制单元被配置为提供0V电压以控制所述第一晶体管在所述第二时段的后一部分时段断开。

在一些实施例中，所述电流检测单元被配置为：从所述电流检测晶体管的第二电极接收所述第一电流，并向电流检测电阻器输出第二电流，其中，所述第二电流小于所述第一电流。

在一些实施例中，所述电源转换器还包括：第一二极管，正极与所述第一节点连接、且负极与所述电容器的所述第一端连接。

在一些实施例中，所述一次侧控制器还包括：电源输入端，与所述电容器的第一端连接，其中，所述一次侧控制器被配置为经由所述电源输入端从所述电容器获取电能；第三晶体管和第四晶体管，经第二节点依次连接于所述电源输入端和所述接地端之间；和第二二极管，正极与所述第三晶体管连接，且负极与所述第二节点连接；其中，所述驱动控制单元与所述第三晶体管和所述第四晶体管的栅极连接，所述第二节点与所述功率晶体管的栅极连接。

根据本公开实施例的另一方面，提供一种电源转换器的控制方法，其中，所述电源转换器包括：变压器，包括用于接收输入电压的一次侧绕组和用于提供输出电压的二次侧绕组；第一晶体管和第二晶体管，经第一节点依次连接于所述一次侧绕组的一端和接地端之间，所述第一晶体管和所述第二晶体管中的一个晶体管为功率晶体管；电流检测晶体管，所述电流检测晶体管的第一电极与所述功率晶体管的第一电极连接，并且，所述电流检测晶体管的栅极与所述功率晶体管的栅极连接；和电容器，第一端与所述第一节点连接，第二端与所述接地端连接；所述方法包括：一次侧控制器中与所述电流检测晶体管的第二电极连接的电流检测单元检测流经所述电流检测晶体管的第一电流；以及所述一次侧控制器中的驱动控制单元在所述电源转换器的一个开关周期中：控制所述第二晶体管在第一时段导通、并在第二时段断开，以及控制所述第一晶体管在所述第一时段导通、在所述第二时段的前一部分时段导通以使得所述电容器储存电能、并在所述第二时段的后一部分时段断开，其中，所述一次侧控制器被配置为从所述电容器获取电能。

在一些实施例中，所述功率晶体管为所述第二晶体管，并且，所述第二晶体管的耐压小于所述第一晶体管的耐压。

在一些实施例中，所述第一晶体管为氮化镓场效应晶体管。

在一些实施例中，提供0V电压以控制所述第一晶体管在所述第二时段的后一部分时段断开。

在一些实施例中，所述电流检测单元从所述电流检测晶体管的第二电极接收所述第一电流，并向电流检测电阻器输出第二电流，所述第二电流小于所述第一电流。

根据本公开实施例的又一方面，提供一种电源，包括：上述任意一个实施例所述的电源转换系统。

根据本公开实施例的还一方面，提供一种电子设备，包括：上述任意一个实施例所述的电源。

本公开实施例提供的电源转换系统包括电源转换器和一次侧控制器。一方面，电源转换器包括电流检测晶体管，电流检测晶体管的第一电极和栅极对应地与第一晶体管和第二晶体管中作为功率晶体管的一个晶体管的第一电极和栅极连接，并且，一次侧控制器包括与电流检测晶体管的第二电极连接的电流检测单元，电流检测单元检测流经电流检测晶体管的第一电流，第一电流可以表征流经功率晶体管的电流。这种情况下，可以以较低的功耗实现对流经功率晶体管的电流的检测。另一方面，电源转换器包括第一端与第一晶体管和第二晶体管之间的第一节点连接且第二端与接地端连接的电容器，并且，一次侧控制器包括驱动控制单元，驱动控制单元控制第一晶体管额外在第二晶体管断开的第二时段的前一部分时段导通，以使得电容器储存电能。一次侧控制器从电容器获取电能，这种情况下，一次侧控制器供电较为稳定，从而可以改善一次侧控制器发热的现象，减小功耗。如此，可以提高电源转换器的效率。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，其描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，在附图中：

图1是根据本公开一些实施例的电源转换系统的结构示意图；

图2是根据本公开另一些实施例的电源转换系统的结构示意图；

图3是根据本公开一些实施例的信号波形图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不必然是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。

本公开使用的所有术语（包括技术术语或者科学术语）与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

图1是根据本公开一些实施例的电源转换系统的结构示意图。图2是根据本公开另一些实施例的电源转换系统的结构示意图。

如图1和图2所示，电源转换系统100包括电源转换器110和一次侧控制器120。

首先，对电源转换器110进行说明。电源转换器110可以但不限于是反激式电源转换器。

电源转换器110包括变压器111，变压器111包括用于接收输入电压VIN的一次侧绕组LP和用于提供输出电压VOUT的二次侧绕组LS。输出电压VOUT可以被提供至负载。

在一些实施例中，一次侧绕组LP的匝数与二次侧绕组LS的匝数之比大于1，且变压器111为降压变压器。一次侧绕组LP和二次侧绕组LS的极性可以是相反的。

在一些实施例中，参见图1和图2，变压器111还包括辅助绕组LA。一次侧绕组LP的匝数与辅助绕组LA的匝数之比大于1。一次侧绕组LP和辅助绕组LA的极性可以是相同的。

在一些实施例中，参见图1和图2，电源转换器110还包括电容器C2、整流器112和电容器C3。电容器C2用于滤除交流电压VBUCK中的高频噪声，整流器112用于对交流电压VBUCK进行整流，并且，电容器C3用于使整流后的交流电压VBUCK平缓，从而得到输入电压VIN。

在一些实施例中，参见图1和图2，电源转换器110还包括与二次侧绕组LS连接的同步整流开关Msr。作为一些实现方式，同步整流开关Msr的导通和断开由二次侧控制器130控制。

在一些实施例中，电源转换器110还可以包括其他元件（例如图1和图2所示的电感器L、二极管D3、电容器C4、电容器C5、电阻器R1等）。电感器L连接于输入电压VIN的输入端与一次侧绕组LP远离第一晶体管T1的一端之间。电阻器R1和电容器C4各自的一端与输入电压VIN的输入端连接，另一端与二极管D3的负极连接。二极管D3的正极与一次侧绕组LP连接第一晶体管T1的一端连接。电容器C5一端与输出电压VOUT的输出端连接，且另一端与接地端连接。

应理解，电源转换器110还可以包括图1和图2中未示出的其他元件，这里不作详述。

参见图1和图2，电源转换器110还包括第一晶体管T1和第二晶体管T2。第一晶体管T1和第二晶体管T2经第一节点S1依次连接于一次侧绕组LP的一端和接地端之间。

在一些实施例中，第一晶体管T1为N型晶体管或P型晶体管。在另一些实施例中，第二晶体管T2为N型晶体管或P型晶体管。第一晶体管T1和第二晶体管T2例如可以是氮化镓（GaN）场效应晶体管。

第一晶体管T1和第二晶体管T2中的一个晶体管为功率晶体管Mm。作为一些实现方式，参见图1，第一晶体管T1为功率晶体管Mm。作为另一些实现方式，参见图2，第二晶体管T2为功率晶体管Mm。

电源转换器110还包括电流检测晶体管TCS。电流检测晶体管TCS的第一电极与功率晶体管Mm的第一电极连接，并且，电流检测晶体管TCS的栅极与功率晶体管Mm的栅极连接。第一电极可以是源极和漏极中的一个。

应理解，电流检测晶体管TCS与功率晶体管Mm的类型相同。在电流检测晶体管TCS的第一电极和栅极与功率晶体管Mm的第一电极和栅极对应地连接的情况下，电流检测晶体管TCS在功率晶体管Mm导通期间导通，并在功率晶体管Mm断开期间断开。

参见图1和图2，电源转换器110还包括电容器C1。电容器C1的第一端与第一节点S1连接，并且，电容器C1的第二端与接地端连接。

接下来，对一次侧控制器120进行说明。

参见图1和图2，一次侧控制器120包括电流检测单元121。电流检测单元121与电流检测晶体管TCS的第二电极连接，并且，电流检测单元121被配置为检测流经电流检测晶体管TCS的第一电流ILNS。

由于电流检测单元121的第一电极和栅极对应地与功率晶体管Mm的第一电极和栅极连接，故，流经电流检测晶体管TCS的第一电流ILNS可以表征流经功率晶体管Mm的电流ILS。

通过在一次侧控制器120中设置用于检测第一电流ILNS的电流检测单元121，可以以较低的功耗实现对流经功率晶体管Mm的电流ILS的检测，从而可以提高电源转换器110的效率。

参见图1和图2，一次侧控制器120还包括驱动控制单元122。

驱动控制单元122被配置为在电源转换器110的一个开关周期T中，控制第二晶体管T2在第一时段P1导通、并在第二时段P2断开。也即，电源转换器110的一个开关周期T由第一时段P1和第二时段P2构成。

驱动控制单元122还被配置为在电源转换器110的一个开关周期T中，控制第一晶体管T1在第一时段P1导通、在第二时段P2的前一部分时段P2’导通以使得电容器C1储存电能、并在第二时段P2的后一部分时段P2’’断开。

换言之，在第一时段P1内，第一晶体管T1和第二晶体管T2均导通。在第一时段P1结束后的一时间段（即，第二时段P2的前一部分时段P2’）内，第一晶体管T1继续导通但第二晶体管T2断开，这种情况下，由输入电压VIN提供的一部分电能通过一次侧绕组LP和第一晶体管T1储存至电容器C1。在时段P2’结束后的时间段（即，第二时段P2的后一部分时段P2’’）内，第一晶体管T1和第二晶体管T2均断开。

可以理解，上文仅仅是示意性地说明第二时段P2在第一时段P1之后。在某些情况下，第二时段P2也可以在第一时段P1之前。

在一些实施例中，时段P2’的时长远小于时段P2’’的时长。例如，时段P2’的时长小于1000纳秒（例如是几百纳秒）。作为一些实现方式，时段P2’的时长与电容器C1的容值正相关。

由于电容器C1可以在第二时段P2的前一部分时段P2’内储存电能，故，一次侧控制器120可以从电容器C1获取电能。

如前文所提及的，PD协议所要求的输出电压VIN的变化范围越发宽广。以PD 3.1协议为例，变压器111需提供的输出电压范围包括5V至48V。如果一次侧控制器120从辅助绕组LA取电，则在输出电压VIN为48V时，辅助绕组LA也对应地提高较高的电压，从而导致转换效率较差、且发热较高。此外，这种情况下，一次侧控制器120的电源输入端VCC也需要具有较高的耐压。

当一次侧控制器120被配置为从本申请的自供电电路中的电容器C1获取电能，这种方式下，一次侧控制器120供电较为稳定，从而可以改善一次侧控制器120发热的现象，减小功耗，进而可以进一步提高电源转换器110的效率。

上述实施例的电源转换系统100包括电源转换器110和一次侧控制器120。一方面，电源转换器110包括电流检测晶体管TCS，电流检测晶体管TCS的第一电极和栅极对应地与第一晶体管T1和第二晶体管T2中作为功率晶体管Mm的一个晶体管的第一电极和栅极连接，并且，一次侧控制器120包括与电流检测晶体管TCS的第二电极连接的电流检测单元121，电流检测单元121检测流经电流检测晶体管TCS的第一电流ILNS，第一电流ILNS可以表征流经功率晶体管Mm的电流ILS。这种情况下，可以以较低的功耗实现对流经功率晶体管Mm的电流ILS的检测。

另一方面，电源转换器110包括第一端与第一晶体管T1和第二晶体管T2之间的第一节点S1连接且第二端与接地端连接的电容器C1，并且，一次侧控制器120包括驱动控制单元122。在第二晶体管T2断开的第二时段P2的前一部分时段P2’，驱动控制单元122控制第一晶体管T1额外在这一部分时段P2’导通，以使得电容器C1储存电能。一次侧控制器120可以从电容器C1获取电能，这种情况下，一次侧控制器120供电较为稳定，从而可以改善一次侧控制器120发热的现象，减小功耗。如此，可以提高电源转换器110的效率。

下面结合一些实施例进一步说明本公开实施例的电源转换系统100。

在一些实施例中，参见图2，功率晶体管Mm为第二晶体管T2，并且，第二晶体管T2的耐压小于第一晶体管T1的耐压。

可以理解，由于第一晶体管T1和第二晶体管T2依次连接于一次侧绕组LP的一端和接地端之间（即，第一晶体管T1连接于第二晶体管T2与一次侧绕组LP之间），故，第二晶体管T2的耐压可以小于第一晶体管T1。进一步地，在功率晶体管Mm为第一晶体管T1（参见图1所示的实施例）的情况下，电流检测晶体管TCS的耐压较大，而在功率晶体管Mm为第二晶体管T2（参见图2所示的实施例）的情况下，电流检测晶体管TCS的耐压较小。

也可以理解，功率晶体管Mm的导通电阻与电流检测晶体管TCS的导通电阻之间存在一定的比例关系。在检测到第一电流ILNS的情况下，可以基于这一比例关系确定流经功率晶体管Mm的电流ILS。

在功率晶体管Mm和电流检测晶体管TCS的耐压越小的情况下，更容易准确地确定功率晶体管Mm的导通电阻与电流检测晶体管TCS的导通电阻之间的比例关系，进而可以更准确地基于比例关系确定流经功率晶体管Mm的电流ILS。

上述实施例中，通过设置功率晶体管Mm为第二晶体管T2，并设置第二晶体管T2的耐压小于第一晶体管T1的耐压，可以采用耐压较小的电流检测晶体管TCS，从而有助于以较低的功耗实现对流经功率晶体管Mm的电流ILS的检测，并提高电流ILS检测的准确性。

在一些实施例中，第一晶体管T1为N型晶体管。在导通电阻相同的情况下，N型晶体管相对于P型晶体管具有更小的尺寸。因此，第一晶体管T1采用N型晶体管，可以有利于实现电源转换器110的小型化，从而有利于实现电源转换系统100的小型化。

作为一些实现方式，第一晶体管T1为N型的GaN场效应晶体管。由于GaN场效应晶体管高工作频率等特性，故，第一晶体管T1采用N型的GaN场效应晶体管，可以更有利于实现电源转换器110的小型化，从而更有利于实现电源转换系统100的小型化。

在一些实施例中，在第一晶体管T1为N型的GaN场效应晶体管的情况下，驱动控制单元122被配置为提供0V电压以控制第一晶体管T1在第二时段P2的后一部分时段P2’’断开。

由于第一晶体管T1的第二电极通过第一节点S1与电容器C1未接地的第一端连接，故，第一晶体管T1的第二电极的电压在第二时段P2的后一部分时段P2’’大于0V。

可以理解，在第一晶体管T1为N型晶体管的情况下，第一晶体管T1的第二电极即源极。参见图1和图2，在第二晶体管T2断开的情况下，由于第一晶体管T1的源极通过第一二极管D1与电源输入端VCC连接，故，第一晶体管T1的源极电压基本等于电源输入端VCC的电压。此时，若第一晶体管T1的栅极电压等于0V，则第一晶体管T1的栅极与第二电极之间的栅源电压差Vgs为负值。

换言之，即便第一晶体管T1为N型的GaN场效应晶体管，驱动控制单元122只需提供0V电压（而不需要提供负电压）至第一晶体管T1的栅极，即可使得第一晶体管T1的栅极与第二电极之间的栅源电压差Vgs为负，从而负的栅源电压差Vgs能确保N型的第一晶体管T1完全断开。如此，可以简化驱动控制单元122对第一晶体管T1的控制，并简化驱动控制单元122的电路设计。

在一些实施例中，参见图1和图2，电源转换器110还包括电流检测电阻器RCS，电流检测电阻器RCS一端与电流检测单元121连接且另一端与接地端连接。

在这些实施例中，从电流检测单元121输出的流经电流检测电阻器RCS的第二电流ICS小于流经功率晶体管Mm的电流ILS。

这种情况下，即便仍利用电流检测电阻器RCS来实现过流保护等功能，由于流经电流检测电阻器RCS的第二电流ICS小于流经功率晶体管Mm的电流ILS，电流检测电阻器RCS的功耗相对于相关技术的方式仍可以被减小。

例如，第二电流ICS等于电流ILS的1/1000，并且，电流检测电阻器RCS的电阻等于相关技术的电流检测电阻器的1000倍。这种情况下，电流检测电阻器RCS远离接地端一端所表征的电压VCS与相关技术相等，但电流检测电阻器RCS的功耗（和流经电流检测电阻器RCS的第二电流ICS的平方与电流检测电阻器RCS的阻值之间的乘积正相关）小于相关技术中电流检测电阻器的功耗。

作为一些实现方式，电流检测晶体管TCS的导通电阻大于功率晶体管Mm的导通电阻。这种情况下，电流检测晶体管TCS输出的第一电流ILNS小于流经功率晶体管Mm的电流ILS，从而可以使第二电流ICS小于流经功率晶体管Mm的电流ILS。

作为另一些实现方式，电流检测单元121被配置为从电流检测晶体管TCS的第二电极接收第一电流ILNS，并向电流检测电阻器RCS输出小于第一电流ILNS的第二电流ICS，从而使第二电流ICS小于流经功率晶体管Mm的电流ILS。

例如，电流检测单元121可以包括用于将较大的第一电流ILNS转换成较小的第二电流ICS的电流互感器。

作为又一些实现方式，电流检测晶体管TCS的导通电阻大于功率晶体管Mm的导通电阻，并且，电流检测单元121将接收的第一电流ILNS转换为小于第一电流ILNS的第二电流ICS输出。这种方式下，第二电流ICS相对于流经功率晶体管Mm的电流ILS进一步减小，从而可以进一步减小电流检测电阻器RCS的功耗。

在一些实施例中，参见图1和图2，电源转换器110还包括第一二极管D1。第一二极管D1的正极与第一节点S1连接、且负极与电容器C1未接地的第一端连接。通过设置第一二极管D1，可以防止电容器C1在第二晶体管T2导通的情况下放电至接地端。

在一些实施例中，参见图1和图2，一次侧控制器120被封装为具有多个端子的芯片。

多个端子可以包括与电容器C1未接地的第一端连接的电源输入端VCC。一次侧控制器120被配置为经由电源输入端VCC从电容器C1获取电能。

一次侧控制器120还包括第三晶体管T3、第四晶体管T4和第二二极管D2。第三晶体管T3和第四晶体管T4经第二节点S2依次连接于电源输入端VCC和接地端之间。第二二极管D2的正极与第三晶体管T3连接，并且第二二极管D2的负极与第二节点S2连接。

在这些实施例中，驱动控制单元122与第三晶体管T3和第四晶体管T4的栅极连接，并且，第二节点S2与功率晶体管Mm的栅极连接。

通过设置第二二极管D2，可以防止第一晶体管T1在第一晶体管T1与第一节点S1连接的电极的电压等于电容器C1未接地的第一端的电压的情况下无法导通的情况出现，从而可以提高驱动控制单元122控制第一晶体管T1的可靠性。

作为一些实现方式，参见图1和图2，驱动控制单元122可以被配置为向第三晶体管T3和第四晶体管T4的栅极提供信号PRE-GT1，以使得控制信号GT1从第二节点S2输出至第一晶体管T1的栅极，从而控制第一晶体管T1在第一时段P1导通、在第二时段P2的前一部分时段P2’导通、并在第二时段P2的后一部分时段P2’’断开。可以理解的是，控制信号GT1是信号PRE-GT1的反相信号。

驱动控制单元122还可以被配置为向第二晶体管T2的栅极提供控制信号GT2，以控制第二晶体管T2在第一时段P1导通、并在第二时段P2断开。

为了便于理解，下面结合图3对此进行说明。图3是根据本公开一些实施例的信号波形图。

图3中示意性示出的信号从上往下依次为第一晶体管T1与第二晶体管T2之间的第一节点S1处的电压VS1、第二晶体管T2的控制信号GT2、电流检测电阻器远离接地端一端的电压VCS（或者也可以是第二电流ICS）、驱动控制单元122输出的信号PRE-GT1、第一晶体管T1的控制信号GT1、以及电源输入端VCC处的电压Vcc。

应理解，图3中示意性地示出第一晶体管T1和第二晶体管T2在相应的控制信号为高电平的情况下导通，但本公开实施例不限于此。

参见图3，在电源转换器110的一个开关周期T中，第一晶体管T1和第二晶体管T2首先在第一时段P1均导通，变压器111通过一次侧绕组LP储存输入电压VIN的能量。然后，第一时段P1结束，进入第二时段P2的前一部分时段P2’。在时段P2’，第二晶体管T2断开，但第一晶体管T1继续导通，以使得电容器C1接收输入电压VIN从而储存电能。然后，在第二时段P2的后一部分时段P2’’，第一晶体管T1和第二晶体管T2均断开。

作为一些实现方式，一次侧控制器120的多个端子还可以包括端子gt1，用于与第一晶体管T1的栅极连接，以将控制信号GT1提供至第一晶体管T1。

作为另一些实现方式，一次侧控制器120的多个端子还包括端子gt2，用于与第二晶体管T2的栅极连接，以将控制信号GT2提供至第二晶体管T2。

作为又一些实现方式，一次侧控制器120的多个端子还可以包括端子ilns，用于与电流检测晶体管TCS的第二电极连接，以接收第一电流ILNS。

作为还一些实现方式，一次侧控制器120的多个端子还可以包括端子vcs，用于与电流检测电阻器RCS连接，以向电流检测电阻器RCS输出第二电流ICS。

应理解，一次侧控制器120的多个端子还可以包括其它端子（例如端子Lin和其他未示出的端子等），这里不作详述。

本公开实施例还提供一种电源转换器的控制方法。

参见图1和图2，电源转换器110包括变压器111。变压器111包括用于接收输入电压VIN的一次侧绕组LP和用于提供输出电压VOUT的二次侧绕组LS。

电源转换器110还包括经第一节点S1依次连接于一次侧绕组LP的一端和接地端之间的第一晶体管T1和第二晶体管T2。第一晶体管T1和第二晶体管T2中的一个晶体管为功率晶体管Mm。

电源转换器110还包括电流检测晶体管TCS。电流检测晶体管TCS的第一电极与功率晶体管Mm的第一电极连接，并且，电流检测晶体管TCS的栅极与功率晶体管Mm的栅极连接。

电源转换器110还包括电容器C1，电容器C1的第一端与第一节点S1连接，并且，电容器C1的第二端与接地端连接。

作为一些实现方式，电源转换器110可以是上述任意一个实施例的电源转换系统100中的电源转换器110。

电源转换器的控制方法包括以下操作（1）至操作（3）。

在操作（1），一次侧控制器120中与电流检测晶体管TCS的第二电极连接的电流检测单元121检测流经电流检测晶体管的第一电流ILNS。

在操作（2），在电源转换器110的一个开关周期T中，控制第二晶体管T2在第一时段P1导通、并在第二时段（P2）断开。

在操作（3），在电源转换器110的一个开关周期T中，控制第一晶体管T1在第一时段P1导通、在第二时段P2的前一部分时段P2’导通以使得电容器C1储存电能、并在第二时段P2的后一部分时段P2’’断开。

上述操作（2）和操作（3）由一次侧控制器120中的驱动控制单元122执行。这里，一次侧控制器120被配置为从电容器C1获取电能。

基于本公开实施例的电源转换器110的控制方法，可以提高电源转换器110的效率。

应理解，上述操作（1）至操作（3）执行先后顺序是不限的，例如，可以是并行执行的。

在一些实施例中，功率晶体管Mm为第二晶体管T2，并且，第二晶体管T2的耐压小于第一晶体管T1的耐压。如此，有助于以较低的功耗实现对流经功率晶体管Mm的电流ILS的检测，并提高电流ILS检测的准确性。

在一些实施例中，第一晶体管T1为N型的GaN场效应晶体管。这种情况下，在操作（3）中，驱动控制单元122可以提供0V电压以控制第一晶体管T1在第二时段P2的后一部分时段P2’’断开。即便第一晶体管T1为N型的GaN场效应晶体管，驱动控制单元122只需提供0V电压（而不需要提供负电压）至第一晶体管T1的栅极，即可使得第一晶体管T1的栅极与第二电极之间的栅源电压差Vgs为负，从而使负的栅源电压差Vgs能确保N型的第一晶体管T1完全断开。如此，可以简化第一晶体管T1的控制，并简化驱动控制单元122的电路设计。

在一些实施例中，电流检测单元121从电流检测晶体管TCS的第二电极接收第一电流ILNS，并向电流检测电阻器RCS输出小于第一电流ILNS的第二电流ICS。如此，即便仍利用电流检测电阻器RCS来实现过流保护等功能，仍可以减小电流检测电阻器RCS的功耗。

应理解，本公开实施例的电源转换器110的控制方法还可以包括其他实施例，相关之处可参见前文关于电源转换系统100的说明，这里不作赘述。

本公开实施例的电源转换器110的控制方法可以但不限于由上述任意一个实施例的电源转换系统100中的一次侧控制器120执行。

本公开实施例还提供一种电源，包括上述任意一个实施例的电源转换系统100。

本公开实施例还提供一种电子设备，包括上述任意一个实施例的电源。电子设备可以但不限于是充电器（例如手机或电脑的充电器）、显示屏、家用电器等。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种电源转换系统，包括：

电源转换器（110），包括：

变压器（111），包括用于接收输入电压（VIN）的一次侧绕组（LP）和用于提供输出电压（VOUT）的二次侧绕组（LS），

第一晶体管（T1）和第二晶体管（T2），经第一节点（S1）依次连接于所述一次侧绕组（LP）的一端和接地端之间，所述第一晶体管（T1）和所述第二晶体管（T2）中的一个晶体管为功率晶体管（Mm），

电流检测晶体管（TCS），所述电流检测晶体管（TCS）的第一电极与所述功率晶体管（Mm）的第一电极连接，所述电流检测晶体管（TCS）的栅极与所述功率晶体管（Mm）的栅极连接，和

电容器（C1），第一端与所述第一节点（S1）连接，第二端与所述接地端连接；以及

一次侧控制器（120），被配置为从所述电容器（C1）获取电能，并且包括：

电流检测单元（121），与所述电流检测晶体管（TCS）的第二电极连接，并且被配置为检测流经所述电流检测晶体管（TCS）的第一电流（ILNS），和

驱动控制单元（122），被配置为在所述电源转换器（110）的一个开关周期（T）中：

控制所述第二晶体管（T2）在第一时段（P1）导通、并在第二时段（P2）断开，以及

控制所述第一晶体管（T1）在所述第一时段（P1）导通、在所述第二时段（P2）的前一部分时段（P2’）导通以使得所述电容器（C1）储存电能、并在所述第二时段（P2）的后一部分时段（P2’’）断开。

2.根据权利要求1所述的电源转换系统，其中，所述功率晶体管（Mm）为所述第二晶体管（T2），并且，所述第二晶体管（T2）的耐压小于所述第一晶体管（T1）的耐压。

3.根据权利要求1所述的电源转换系统，其中，所述第一晶体管（T1）为N型晶体管。

4.根据权利要求3所述的电源转换系统，其中，所述第一晶体管（T1）为氮化镓场效应晶体管。

5.根据权利要求4所述的电源转换系统，其中，所述驱动控制单元（122）被配置为提供0V电压以控制所述第一晶体管（T1）在所述第二时段（P2）的后一部分时段（P2’’）断开。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的电源转换系统，其中，所述电流检测单元（121）被配置为：

从所述电流检测晶体管（TCS）的第二电极接收所述第一电流（ILNS），并向电流检测电阻器（RCS）输出第二电流（ICS），其中，所述第二电流（ICS）小于所述第一电流（ILNS）。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的电源转换系统，其中，所述电源转换器（110）还包括：

第一二极管（D1），正极与所述第一节点（S1）连接、且负极与所述电容器（C1）的所述第一端连接。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的电源转换系统，其中，所述一次侧控制器（120）还包括：

电源输入端（VCC），与所述电容器（C1）的第一端连接，其中，所述一次侧控制器（120）被配置为经由所述电源输入端（VCC）从所述电容器（C1）获取电能；

第三晶体管（T3）和第四晶体管（T4），经第二节点（S2）依次连接于所述电源输入端（VCC）和所述接地端之间；和

第二二极管（D2），正极与所述第三晶体管（T3）连接，且负极与所述第二节点（S2）连接；

其中，所述驱动控制单元（122）与所述第三晶体管（T3）和所述第四晶体管（T4）的栅极连接，所述第二节点（S2）与所述功率晶体管（Mm）的栅极连接。

9.一种电源转换器的控制方法，其中，所述电源转换器包括：

变压器（111），包括用于接收输入电压（VIN）的一次侧绕组（LP）和用于提供输出电压（VOUT）的二次侧绕组（LS）；

第一晶体管（T1）和第二晶体管（T2），经第一节点（S1）依次连接于所述一次侧绕组（LP）的一端和接地端之间，所述第一晶体管（T1）和所述第二晶体管（T2）中的一个晶体管为功率晶体管（Mm）；

电流检测晶体管（TCS），所述电流检测晶体管（TCS）的第一电极与所述功率晶体管（Mm）的第一电极连接，并且，所述电流检测晶体管（TCS）的栅极与所述功率晶体管（Mm）的栅极连接；和

电容器（C1），第一端与所述第一节点（S1）连接，第二端与所述接地端连接；

所述方法包括：

一次侧控制器（120）中与所述电流检测晶体管（TCS）的第二电极连接的电流检测单元（121）检测流经所述电流检测晶体管的第一电流（ILNS）；以及

所述一次侧控制器（120）中的驱动控制单元（122）在所述电源转换器的一个开关周期中：

控制所述第二晶体管（T2）在第一时段（P1）导通、并在第二时段（P2）断开，以及

控制所述第一晶体管（T1）在所述第一时段（P1）导通、在所述第二时段（P2）的前一部分时段（P2’）导通以使得所述电容器（C1）储存电能、并在所述第二时段（P2）的后一部分时段（P2’’）断开，

其中，所述一次侧控制器（120）被配置为从所述电容器（C1）获取电能。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述功率晶体管（Mm）为所述第二晶体管（T2），并且，所述第二晶体管（T2）的耐压小于所述第一晶体管（T1）的耐压。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一晶体管（T1）为氮化镓场效应晶体管。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，提供0V电压以控制所述第一晶体管（T1）在所述第二时段（P2）的后一部分时段（P2’’）断开。

13.根据权利要求9-12任意一项所述的方法，其中，所述电流检测单元（121）从所述电流检测晶体管（TCS）的第二电极接收所述第一电流（ILNS），并向电流检测电阻器（RCS）输出第二电流（ICS），所述第二电流（ICS）小于所述第一电流（ILNS）。

14.一种电源，包括：

权利要求1-8任意一项所述的电源转换系统。

15.一种电子设备，包括：

权利要求14所述的电源。