CN207368881U - 用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器 - Google Patents

用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器 Download PDF

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Abstract

本申请公开了用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器。根据一种实现方式，用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器包括：谐振器，被配置成在开关操作期间生成第一时钟信号和第二时钟信号，所述第一时钟信号驱动用于第一功率开关的第一驱动器，所述第二时钟信号驱动用于第二功率开关的第二驱动器；以及谐振电容器稳定器，被配置成控制所述第二驱动器，以在初始化所述谐振转换器的开关操作期间周期性激活所述第二功率开关，从而使谐振网络的谐振电容器放电。

Description

用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器
技术领域
本申请涉及改进谐振转换器的操作。
背景技术
谐振转换器可将输入电压转换成输出电压。在启动时，谐振电容器的电压可能是不可预测的。例如，在谐振转换器开关操作期间，谐振电容器的电压可在低电压电平和高电压电平之间变化。如果谐振电容器停止操作(例如，断电或触发保护机制)，则可禁用桥电路的开关操作。在这个时刻，谐振电容器的电压值可能是未知的，从而致使它在后续启动时是不可预测的。
实用新型内容
根据一种实现方式，一种用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器，包括：振荡器，被配置成在开关操作期间生成第一时钟信号和第二时钟信号，所述第一时钟信号驱动用于第一功率开关的第一驱动器，所述第二时钟信号驱动用于第二功率开关的第二驱动器；以及谐振电容器稳定器，被配置成控制所述第二驱动器，以在初始化所述谐振转换器的开关操作期间周期性激活所述第二功率开关，从而使谐振网络的谐振电容器放电。
进一步地，所述谐振电容器稳定器被配置成在第一持续时间激活所述第二功率开关并且在第二持续时间激活所述第二功率开关，使得所述第二功率开关在所述第一持续时间和所述第二持续时间之间的时间段期间被禁用。
进一步地，所述第二持续时间比所述第一持续时间长。
进一步地，在激活实例期间激活所述第二功率开关之后，所述谐振电容器稳定器被配置成响应于集成电流感测信号的电压等于或低于电压阈值而禁用所述第二功率开关。
进一步地，所述谐振电容器稳定器被配置成响应于比阈值更长地激活所述第二功率开关而触发软启动电路来开始软启动操作。
根据另一种实现方式，一种用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器，包括：振荡器，被配置成在开关操作期间生成第一时钟信号和第二时钟信号，所述第一时钟信号驱动用于第一功率开关的第一驱动器，所述第二时钟信号驱动用于第二功率开关的第二驱动器；以及谐振电容器稳定器，被配置成控制所述第二驱动器，以在初始化所述谐振转换器的开关操作期间出现的电容器稳定时间段期间激活所述第二功率开关，从而使谐振网络的谐振电容器放电，所述谐振电容器稳定器被配置成控制所述第二驱动器，以响应于集成电流感测信号的电压等于或低于阈值电压而禁用所述第二功率开关。
进一步地，所述谐振电容器稳定器被配置成控制所述第二驱动器，以在所述电容器稳定时间段期间多次被激活和禁用。
进一步地，所述谐振电容器稳定器被配置成在第一时间激活所述第二功率开关，然后当所述集成电流感测信号的电压等于或低于所述阈值电压时禁用所述第二功率开关，使得在第一持续时间激活所述第二功率开关，其中，所述谐振电容器稳定器被配置成在第二时间激活所述第二功率开关，然后当所述集成电流感测信号的电压等于或低于所述阈值电压时禁用所述第二功率开关，使得在第二持续时间激活所述第二功率开关。
根据又一种实现方式，一种用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器，包括：振荡器，被配置成在开关操作期间生成第一时钟信号和第二时钟信号，所述第一时钟信号驱动用于第一功率开关的第一驱动器，所述第二时钟信号驱动用于第二功率开关的第二驱动器；以及谐振电容器稳定器，被配置成控制所述第二驱动器，以在初始化所述谐振转换器的开关操作期间激活所述第二功率开关，从而使谐振网络的谐振电容器放电，所述谐振电容器稳定器包括：定时器，被配置成周期性激活所述第二功率开关；以及导通时间计数器，被配置成对所述第二功率开关的激活时间进行计数，所述谐振电容器稳定器被配置成响应于所述第二功率开关的激活时间超过阈值而触发软启动电路来开始软启动操作。
进一步地，所述谐振电容器稳定器被配置成响应于集成电流感测信号的电压等于或低于阈值电压而在每个激活实例中禁用所述第二功率开关。
在附图和以下的说明书中阐述一个或更多个实现方式的细节。根据说明书和附图并且根据权利要求书，其他特征将变得清楚。
附图说明
图1A例示了根据一种实现方式的用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器。
图1B例示了根据另一钟实现方式的用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器。
图2例示了根据一种实现方式的谐振转换器的桥电路的示例。
图3例示了根据一种实现方式的谐振转换器的反馈电路和隔离电路的示例。
图4例示了根据一种实现方式的谐振转换器的集成电流感测电路的示例。
图5例示了根据一种实现方式的谐振转换器的谐振电容器稳定器的信号的时序图。
图6例示了根据一种实现方式的谐振电容器稳定器的示例模拟结果。
图7例示了根据一种实现方式的在通过谐振电容器稳定器进行电容器稳定情况下的软启动操作的示例模拟结果。
图8例示了根据一种实现方式的在不利用谐振电容器稳定器进行电容器稳定情况下的软启动操作的示例模拟结果。
具体实施方式
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本申请根据35U.S.C.§119要求2016年8月19日提交的美国临时专利申请No.62/377,063的优先权和权益，该专利申请的全部内容特此以引用方式并入。
谐振转换器可被配置成在启动期间提供谐振电容稳定。谐振转换器可包括振荡器和谐振电容器稳定器。振荡器可被配置成驱动多个开关，并且谐振电容器稳定器可被配置成在初始化谐振转换器的开关操作期间周期性启用功率开关中的至少一个，以使谐振网络的谐振电容器放电。谐振电容器稳定器可减少通过功率开关之一的电流尖峰的量。
图1A例示了根据一种实现方式的用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器100。在一些示例中，谐振转换器100可以是电功率转换器，其包括一个或多个电感器和一个或多个电容器的网络，这些电感器和电容器被调谐成在一个或多个频率下谐振，并且基于谐振电流振荡将输入电压转换成输出电压。
谐振转换器100包括振荡器150，振荡器150被配置成在开关操作期间生成第一时钟信号和第二时钟信号，第一时钟信号驱动用于第一功率开关的第一驱动器152，第二时钟信号驱动用于第二功率开关的第二驱动器154。谐振转换器100包括谐振电容器稳定器101，谐振电容器稳定器101被配置成控制第二驱动器154，以在初始化谐振转换器100的开关操作期间周期性激活第二功率开关(在不同实例中)，从而使谐振网络105的谐振电容器110放电。
在一些示例中，针对第一激活实例(也可被称为时间或时间段)，谐振电容器稳定器101被配置成向第二驱动器154发送电容器稳定信号，以响应于谐振转换器100的开关操作的初始化开始，将第二功率开关导通，从而使谐振电容器110放电。针对第一激活实例，可激活第二功率开关，直到集成电流感测信号的电压等于或低于电压阈值。在一些示例中，谐振电容器稳定器101可接收在谐振网络105的变压器的初级侧感测到的集成电流感测信号。
例如，谐振转换器100可包括与谐振电容器110连接的集成电流感测电路140。集成电流感测电路140被配置成感测谐振网络105的变压器的初级侧的集成电流感测信号。在一些示例中，集成电流感测电路140被配置成使用电容式分压器189来感测集成电流感测信号。响应于集成电流感测信号的电压等于或低于电压阈值，第二功率开关转变成禁用状态。第二功率开关可具有第一持续时间，在第一持续时间中，第二功率开关在第一激活实例期间(例如，从第一功率开关被激活的时间直至第二功率开关被禁用为止)被激活。
在一些实现方式中，在第二功率开关被禁用后过去预定时间之后，谐振电容器稳定器101可在第二激活实例中通过向第二驱动器154发送电容器稳定信号来重新激活第二功率开关，再次将第二功率开关导通，以使谐振电容器110放电，并且第二功率开关保持激活，直到集成电流感测信号的电压等于或低于电压阈值。第二功率开关可具有第二持续时间，在第二持续时间中，第二功率开关在第二激活实例期间被激活。第二功率开关可在第一持续时间和第二持续时间之间的时间段期间被禁用。另外，第一持续时间可按预定时间间隔(对于其他激活实例而言，可以相同或不同)与第二持续时间分开。
谐振电容器稳定器101可继续周期性激活第二功率开关(例如，在第三激活实例、第四激活实例等)，直到谐振电容器110被完全(或基本上)放电。例如，在每个激活实例中，谐振电容器稳定器101可使谐振电容器110放电(每次一部分)，直到谐振电容器110被完全(或基本上)放电。另外，随着谐振电容器稳定器101周期性激活第二功率开关，第二功率开关的激活时间随时间推移而增加。例如，当在第一激活实例之后出现第二激活实例时，第二持续时间(在第二激活实例中)可比第一持续时间(在第一激活实例中)长。
在谐振电容器110被放电之后(或者电容器稳定时间段结束之后)，谐振电容器稳定器101被配置成触发软启动电路188以开始软启动操作。在一些示例中，谐振电容器稳定器101被配置成将每个激活实例中的第二功率开关的激活时间与阈值进行比较，并且响应于激活时间(例如，第二持续时间的长度)大于阈值时间，谐振电容器稳定器101可确定谐振电容器101被放电，随后触发软启动电路188来开始软启动操作。在软启动操作期间，软启动电路188可控制振荡150，以交替地生成第一时钟信号和第二时钟信号，并且逐渐增大占空因数并且逐渐减小第一时钟信号和第二时钟信号的开关频率。然而，通过在软启动操作之前执行谐振电容器稳定器101的操作，谐振网络105的变压器的初级侧原本会出现的电流尖峰可减小。
具有谐振电容器稳定器101的谐振转换器可优于现有解决方案，因为谐振电容器稳定器101可通过以逐渐方式使谐振电容器110放电来减小通过第二功率开关的电流尖峰导的量。在一些示例中，在激活第一功率开关之前，现有解决方案可在相对长时间段内激活第二功率开关，从而可产生通过第二功率开关的相对大量的电流。另外，由于谐振电容器稳定器101将集成电流感测信号的电压与电压阈值进行比较(并且在电压低于电压阈值时，禁止谐振电容器110放电)，因此流过第二功率开关的负电流的量可减小。
例如，如果在软启动操作之前没有谐振电容放电，并且谐振电容器的电压相对高，则相对大量的负电流可流过第二功率开关。然而，谐振电容器稳定器101可使谐振电容器110放电至相对低的电平(例如，0V)，并且后续生成短的第一时钟信号和较长的第二时钟信号可减少通过第二功率开关的电流尖峰，如例如图7中进一步示出的。
图1B例示了根据另一个实现方式的用于激活期间进行谐振电容稳定的谐振转换器180。在一些示例中，谐振转换器180可以是电功率转换器，其包括一个或多个电感器和一个或多个电容器的网络，这些电感器和电容器被调谐成在一个或多个频率下谐振，并且基于谐振电流振荡将输入电压(Vin)转换成输出电压(Vo)。在一些示例中，谐振转换器180可以是直流(DC)至DC(DC-DC)转换器。在一些示例中，谐振转换器180可以是零电压开关(ZVS)谐振转换器，其在零电压下导通，并且可通过变化开关频率来控制输出电压。在一些示例中，谐振转换器180可用在各种不同应用(诸如，先进技术扩展(ATX)功率、服务器功率、音频系统、照明、游戏控制台、计算装置、低-高功率应用、和/或软切换成高频开关)中。
在一些示例中，谐振转换器180被包含在具有多个引脚(例如，16引脚或20引脚布置)的集成电路(IC)中。如图1B中所示，引脚可包括用于接入集成电流感测信号的电压的集成电流感测电压引入引脚146、用于接入受控频率电压信号(VFCTRL)的电压信号接入引脚148、用于接入第一功率开关106的栅的第一栅接入引脚107、用于接入第二功率开关108的栅的第二栅接入引脚109。在一些示例中，具有谐振转换器180的IC可包括其他引脚(诸如，地引脚、电源引脚、线路电压感测、电压开关节点引脚等)。
谐振转换器180可包括输入电容电路103、桥电路104、谐振网络105、变压器116、整流电路124和输出电容电路125。另外，谐振转换器180可包括反馈电路144、隔离电路142和电压受控振荡器150(由频率受控信号(VFCTRL)进行控制)以及第一驱动器152和第二驱动器154。
输入电容电路103可接收输入电压(Vin)。输入电容电路103可包括输入电容器(Cin)102和地113。在一些示例中，输入电容器102可以是具有负端子和正端子的极化电容器。输入电容器102的负端子可耦接到地113。在一些示例中，输入电容电路103可被视为与桥电路104分开的电路。在一些示例中，输入电容电路103可被视为桥电路104的一部分。
如图1B中所示，桥电路104可以是半桥电路。例如，桥电路104可包括含有第一功率开关106和第二功率开关108的一对功率开关。在一些示例中，第一功率开关106和第二功率开关108是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)功率开关。在一些示例中，桥电路104是具有两对或更多对MOSFET开关的全桥电路。
图2例示了根据一种实现方式的具有第一功率开关106和第二功率开关108的桥电路104的示例。在一些示例中，第一功率开关106和第二功率开关108可以是N型MOSFET。如图2中所示，第一功率开关106和第二功率开关108中的每个包括栅(G)、源(S)和漏(D)。另外，第一功率开关106和第二功率开关108中的每个包括本征体二极管131、反向二极管133和寄生输出电容器135。
回头参照图1B，桥电路104可通过交替驱动第一功率开关106和第二功率开关108来产生方波电压。在一些示例中，针对每个开关，以50％的占空因数交替驱动桥电路104。基于电压受控信号(VFCTRL)，电压受控振荡器150生成用于控制第一驱动器152的第一时钟信号和用于控制第二驱动器154的第二时钟信号。第一驱动器152连接到第一功率开关106的栅，并且第二驱动器154连接到第二功率开关108的栅。
在正常开关操作期间，第一驱动器152和第二驱动器154可分别使第一功率开关106和第二功率开关108对称地(也就是说，精确地，相同时间(或大致相同时间))以相反相位导通和截止。这可被称为50％占空因数操作，即使功率开关106、108中的任一个的导通时间比开关时间的50％略短。换句话讲，第一功率开关106和第二功率开关108可在相等脉宽(或大体相等脉宽)的条件下进行操作。在一些示例中，在功率开关106、108中的任一个的截止和互补开关的导通之间插入不工作时间(例如，少量的不工作时间)。这可确保第一功率开关106和第二功率开关108将不交叉导通(或大体不交叉导通)。
基于第一功率开关106和第二功率开关108的开关，桥电路104产生激励谐振网络105的方形波形。谐振网络105对桥电路104产生的方形波形的较高谐波电流进行滤波。基本上，即使向谐振网络105施加了方波电压，也只允许正弦电流流过谐振网络105。如此，谐振网络105产生或输出谐振正弦波形，该谐振正弦波形被变压器116缩放并且被整流电流124整流，并且输出电容电路125对整流后电流进行滤波并且输出DC输出电压(Vo)。可通过改变第一功率开关106和第二功率开关108的操作频率来调节输出电压(Vo)。
在一些示例中，谐振网络105包括至少三个无功元件(reactive element)。在一些示例中，谐振转换器180是LLC谐振转换器。例如，谐振网络105可包括谐振电容器(Cr)110、谐振电感器(Lr)112和励磁电感器(Lm)114。励磁电感器114被配置成如分流电感器一样操作。电流落后于施加到谐振网络105的电压，从而允许第一功率开关106和第二功率开关108在零电压的情况下导通。变压器116包括初级侧绕组120和一个或多个次级侧绕组(诸如，第一次级侧绕组118和第二次级侧绕组122)。第一次级侧绕组118和第二次级侧绕组122串联耦接。在一些示例中，次级侧绕组只包括一个绕组(例如，第一次级侧绕组118或第二次级侧绕组122)。在一些示例中，变压器116包括初级侧的多个绕组和次级侧的多个绕组。
整流电路124可通过对AC电流进行整流来产生DC电压。例如，整流电路124可用整流二极管(诸如，第一整流二极管130和第二整流二极管132)对AC电流进行整流。在一些示例中，整流电路124只包括一个整流二极管(例如，第一整流二极管130或第二整流二极管132)。在一些示例中，整流电路124包括不止两个整流二极管。第一整流二极管130的阳极连接到第一次级侧绕组118的正端子，并且第二整流二极管132的阳极连接到第二次级侧绕组122的负端子。
输出电容电路125可对整流后电流进行滤波并且输出DC输出电压(Vo)。输出电容电路125可包括输出电容器(Co)126和输出电阻器(Ro)128。在一些示例中，输出电容器126与输出电阻器128并联连接。在一些示例中，输出电容电路125可被视为与整流电路124分开的电路。在一些示例中，输出电容电路125可被视为整流电路124的一部分。
第一整流二极管130和第二整流二极管132连接到输出电容器126。例如，第一整流二极管130的阴极连接到输出电容器126的正端子，并且第二整流二极管132的阴极也连接到输出电容器126的正端子。输出电容器126的负端子连接到地134。
反馈电路144可被配置成通过感测输出电压用电压反馈回路来调节谐振转换器180的开关频率。反馈电路144可连接到输出电容电路125和/或整流电路124。隔离电路142设置在电压反馈回路上，以便提供进行安全调节所需的隔离。隔离电路142可从反馈电路144接收信号，然后生成被供应到振荡器150的频率受控电压信号VFCTRL。
图3例示了根据一种实现方式的反馈电路144和隔离电路142的示例。在一些示例中，反馈电路144可包括分流调节器163。在一些示例中，反馈电路144还可包括一个或多个补偿电阻器和一个或多个补偿电容器。例如，反馈电路144可包括电容器153、电阻器155、电阻器159和电阻器161。隔离电路142可包括光耦合器151。光耦合器151可与反馈电路144和电压受控信号接入引脚148耦接。另外，在一些示例中，谐振转换器180可包括电阻器(Rfmin)167、电阻器(Rss)169、电容器(Css)171、电阻器173和电阻器165。电阻器167可与电压受控信号接入引脚148耦接，并且电阻器167可与电阻器169和电容器171并联。电阻器173可设置在光耦合器151和电压受控信号接入引脚148之间。
回头参照图1B，电流IPRI(通过谐振电感器112)落后于施加到谐振网络105的电压，从而允许第一功率开关106和第二功率开关108在零电压的情况下导通。参照图1B和图2，在通过电流流过第一功率开关106的反向二极管133使第一功率开关106两端的电压是零(或接近零)时，将第一功率开关106导通。在第一功率开关106导通之前，使第一功率开关106的寄生输出电容器135放电。类似地，在通过电流流过第二功率开关108的反向二极管133使第二功率开关108两端的电压是零(或接近零)时，第二功率开关108导通。在第二功率开关108导通之前，使第二功率开关108的寄生输出电容器135放电。
根据实施例，在激活上述开关操作期间，谐振电容器稳定器101被配置成在软启动电路188被触发之前使谐振电容器110稳定。例如，谐振电容器稳定器101可控制第二驱动器154，以在初始化谐振转换器180的开关操作期间随时间推移周期性激活第二功率开关108，以使谐振电容器110放电，使得谐振电容器110在每个激活实例中周期性放电，直到谐振电容器110被完全(或基本上)放电为止。
谐振电容器稳定器101可包括定时器181、电压比较器182、锁存器184和导通时间计数器186。锁存器184包括设置端子(S)、重置端子(R)和输出端子(Q)。锁存器184的输出端子可连接到第二驱动器154。定时器181可连接到锁存器184的设置端子(S)。电压比较器182可包括正输入端子和负输入端子，正输入端子被配置成接收参考电压(例如，电压阈值)，并且负输入端子被配置成接收集成电流感测电路140感测到的集成电流感测信号的电压。集成电流感测电路140连接到谐振电容器110，并且被配置成感测变压器116的初级侧的集成电流。
图4例示了根据一种实现方式的集成电流感测电路140的示例。集成电流感测信号可以是变压器116的初级侧的集成电流。在一些示例中，集成电流感测电路140感测通过电容式分压器189根据谐振电容器110的电压得到的集成电流感测信号。集成电流感测电路140可包括第一电容器141和第二电容器143。第一电容器141和第二电容器143被配置为根据谐振电容器110的电压的电容式分压器189。第一电容器141可与第二电容器143串联。集成电流感测电路140可包括与第二电容器143并联的电阻器145。在一些示例中，谐振转换器100可包括与第一电容器141和第二电容器之间的点耦接的集成电流接入引脚149，集成电流接入引脚149可接收集成电流感测信号。集成电流感测信号的电压(VICS)可与流过谐振电感器112的电流(IPRI)有一定关系。例如，VICS＝k*(integral(IPRI))–偏置电压。第一电容器141和第二电容器143的比率可确定常数k，并且电阻器145可消除电容式分压器189的电压的电压偏移(或电压偏置)。
回头参照图1B，电压比较器182的输出端子可连接到锁存器184的重置端子(R)。导通时间计数器186可连接到锁存器184的输出端子(Q)，并且导通时间计数器186可连接到定时器181。
在开始初始化谐振转换器180的开关操作时(例如，在开关操作被中断(诸如断电或唤醒隔离电路142或其他保护机构)之后)，定时器181被配置成激活第二功率开关108(通过触发电容器稳定信号的高状态)，以便使谐振电容器110放电。定时器118被配置成激活锁存器184的设置端子(S)，使得锁存器184的输出端子(Q)生成电容器稳定信号的高状态并且将其发送到第二驱动器154，以将第二功率开关108导通，从而使谐振电容器110放电。换句话讲，当定时器181为逻辑高时，锁存器184的设置端子(S)转变成逻辑高，从而致使锁存器184的输出(Q)转变成逻辑高(由此提供电容器稳定信号502的高状态)，这指示第二驱动器154将第二功率开关108导通。
谐振电容器稳定器101激活第二功率开关108，直到集成电流感测信号的电压等于或低于电压阈值为止。例如，电压比较器182可将集成电流感测信号的电压与参考电压(V1)进行比较，并且响应于参考电压大于集成电流感测信号的电压，电压比较器182可重置锁存器184，从而致使第二功率开关108禁用。
在禁用第二功率开关108之后过去预定时间的持续时间之后，定时器181可重新激活第二功率开关108(通过触发电容器稳定信号的高状态)，以便使谐振电容器110重新放电，直到集成电流感测信号的电压等于或低于电压阈值。谐振电容器稳定器101可继续在电容器稳定时间段期间重新激活和禁用第二功率开关108。在一些示例中，定时器181可每X微秒将第二功率开关108导通，其中，X可包括介于例如9-15微秒之间的任何值。在一些示例中，定时器181可每12.78微秒将第二功率开关108导通。在一些示例中，在整个电容器稳定时间段中，禁用第二功率开关108的功率开关激活之间的时间长度相同。在一些示例中，在电容器稳定时间段期间，一个或多个功率开关激活之间的时间长度不同于另一个功率开关激活。例如，可在第一激活之后的X微秒发生第二激活，并且可在第二激活之后的Y微秒发生第三激活，其中，X和Y是不同的。
导通时间计数器186可对第二功率开关108的激活时间进行计数(例如，第二功率开关108在特定激活实例中已经被导通或激活了多长时间)。导通时间计数器186可将激活时间与阈值进行比较，并且响应于激活时间大于阈值水平，导通时间计数器186可向定时器181发送稳定结束信号(指示电容器稳定时间段结束)。
例如，当电容器稳定信号的高状态等于或高于阈值时，导通时间计数器186可生成稳定结束信号并且将其发送到定时器181。在此情形下，谐振电容器110可被视为被放电(例如，等于或大致0V)，并且高侧开关(例如，第一功率开关106)可准备进行操作。在接收到稳定结束信号时，可禁用定时器181。另外，在发送稳定结束信号时或大致此时，导通时间计数器186可向软启动电路188发送信号，以执行谐振转换器180的软启动操作。如在图7和图8中进一步示出的，软启动电路188可随时间推移逐渐增大占空因数，并且随时间推移逐渐减小振荡器150生成的第一时钟信号和第二时钟信号的开关频率。
图5例示了根据一种实现方式的谐振电容器稳定器的101的信号的时序图500。时序图500示出定时器181产生的信号波形501、被发送到第二驱动器154的描绘了第二功率开关108的致动持续时间的电容器稳定信号502、集成电流感测信号的电压(VICS)503、谐振电容器110的电压(VCR)504和导通时间计数器186生成的稳定结束信号505。
定时器的信号波形501的每个脉冲的前沿启动电容器稳定信号502的脉冲。例如，当定时器181变为逻辑高时，锁存器184的设置端子(S)转变成逻辑高，从而致使输出(Q)转变成逻辑高(由此提供电容器稳定信号502)，这指示第二驱动器154将第二功率开关108导通。高状态的电容器稳定信号502的脉冲宽度指示在特定激活实例期间第二功率驱动器108有多长时间使谐振电容器110放电。当集成电流感测信号的电压(VICS)503小于阈值电压(V1)时，比较器182的输出为逻辑高，以将锁存器184重置，从而截止第二功率开关108(由此限定电容器稳定信号502的特定脉冲的高状态的结束)。因为谐振电容器稳定器101周期性激活第二功率开关108，所以谐振电容器110的电压(VCR)504被放电(例如，每个激活致使电压(VCR)504减小一定量，直到谐振电容器110被完全(或基本上)放电)。当电容器稳定信号502的高时间段等于或大于阈值(TTH)时，导通时间计数器186转变为逻辑高(由此提供稳定结束信号)，这使定时器181禁用。如图5中所示，电容器稳定信号502的高时间段逐渐变长，直到达到致使谐振电容器110被完全放电的电容器稳定时间段的结束。
图6例示了根据一种实现方式的谐振电容器稳定器101的示例模拟结果600。模拟结果600描绘了在模拟情景下的图5的各种信号。如图6中所示，因为谐振电容稳定器101以之前描述的方式来周期性激活第二功率开关，所以在电容器稳定时间段期间，谐振电容器110的电压(VCR)被逐渐放电。
图7例示了根据一种实现方式的在通过谐振电容器稳定器101进行电容器稳定时的软启动操作的示例模拟结果700。如图7中所示，软启动电路162致使振荡器150生成交替的第一时钟信号和第二时钟信号。随时间推移，软启动电路162增大占空因数并且减小第一时钟信号和第二时钟信号的频率。在软启动操作的过程期间(随着占空因数增大和频率减小)，变压器116初级侧的电流(IPRI)的量增大。
图8例示了根据一种实现方式的在不利用通过谐振电容器稳定器101进行的电容器稳定时的软启动操作的示例模拟结果800。如图8中所示，在软启动操作的过程期间(随着占空因数增大和频率减小)，变压器116初级侧的电流(IPRI)的量增大。然而，比较模拟结果700和模拟结果800，在软启动操作之前的谐振电容器稳定器101的操作减小了变压器116的初级侧的电流尖峰(IPRI)的量。替代地，电流(IPRI)逐渐增大，由此减弱了在第二功率开关108中具有大电流尖峰的效应。
根据一种实现方式，一种用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器包括：谐振器，被配置成在开关操作期间生成第一时钟信号和第二时钟信号，所述第一时钟信号驱动用于第一功率开关的第一驱动器，所述第二时钟信号驱动用于第二功率开关的第二驱动器；以及谐振电容器稳定器，被配置成控制所述第二驱动器，以在初始化所述谐振转换器的开关操作期间周期性激活所述第二功率开关，从而使谐振网络的谐振电容器放电。
在一些实现方式中，谐振转换器可包括以下特征中的一个或多个(或其任何组合)。谐振电容器稳定器可被配置成在第一持续时间激活第二功率开关并且在第二持续时间激活第二功率开关，使得第二功率开关在第一持续时间和第二持续时间之间的时间段期间被禁用。第二持续时间可比第一持续时间长。在激活实例期间激活第二功率开关之后，谐振电容器稳定器可被配置成响应于集成电流感测信号的电压等于或低于电压阈值而禁用第二功率开关。谐振转换器可包括与谐振电容器连接的集成电流感测电路，并且集成电流感测电路可被配置成感测谐振网络的变压器初级侧的集成电流感测信号。谐振电容器稳定器可被配置成接收集成电流感测信号的电压，并且将集成电流感测信号的电压与阈值电压进行比较。谐振电容器稳定器可被配置成响应于比阈值更长地激活第二功率开关而触发软启动电路来开始软启动操作。谐振电容器稳定器可包括具有设置端子、重置端子和输出端子的锁存器，其中，锁存器的输出端子可连接到第二驱动器。谐振电容器稳定器可包括：定时器，其与锁存器的设置端子连接；以及电压比较器，其具有与集成电流感测信号的电压连接的第一输入端子、与参考电压连接的第二输入端子和与锁存器的重置端子连接的输出端子。谐振电容器稳定器可包括与定时器和锁存器的输出端子连接的导通时间计数器。定时器可被配置成周期性激活锁存器的设置端子，使得锁存器的输出端子将电容器稳定信号的高状态周期性地发送到第二驱动器，以将第二功率开关导通，从而使谐振电容器放电。导通时间计数器可被配置成对第二功率开关的激活时间进行计数，并且响应于激活时间超过阈值，导通时间计数器被配置成向定时器发送稳定结束信号，以结束谐振电容器的放电。电压比较器可被配置成将集成电流感测信号的电压与参考电压进行比较，并且响应于参考电压大于集成电流感测信号的电压，电压比较器可被配置成重置锁存器，从而致使第二功率开关禁用。
根据一种实现方式，用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器包括：振荡器，被配置成在开关操作期间生成第一时钟信号和第二时钟信号，第一时钟信号驱动用于第一功率开关的第一驱动器，第二时钟信号驱动用于第二功率开关的第二驱动器；以及谐振电容器稳定器，被配置成控制第二驱动器，以在初始化谐振转换器的开关操作期间出现的电容器稳定时间段期间激活第二功率开关，从而使谐振网络的谐振电容器放电。谐振电容器稳定器被配置成响应于集成电流感测信号的电压等于或低于阈值电压而控制第二驱动器，以禁用第二功率开关。
在一些实现方式中，谐振转换器可包括以上/以下特征中的一个或多个(或其任何组合)。谐振电容器稳定器可被配置成控制第二驱动器，以在电容器稳定时间段期间多次激活和禁用。谐振电容器稳定器被配置成在第一时间激活第二功率开关，然后当集成电流感测信号的电压等于或低于阈值电压时禁用第二功率开关，使得在第一持续时间激活第二功率开关。谐振电容器稳定器可被配置成在第二时间激活第二功率开关，然后当集成电流感测信号的电压等于或低于阈值电压时禁用第二功率开关，使得在第二持续时间激活第二功率开关。第二持续时间可比第一持续时间长。谐振电容器稳定器可被配置成接收在谐振网络的变压器的初级侧感测到的集成电流感测信号。谐振转换器可包括与谐振电容器连接的集成电流感测电路，其中，集成电流感测电路被配置成感测谐振网络的变压器初级侧的集成电流感测信号，并且集成电流感测电路包括电容式分压器。谐振电容器稳定器可被配置成响应于第二功率开关的激活时间段比阈值长而触发软启动电路来开始软启动操作。
根据一种实现方式，用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器包括：振荡器，被配置成在开关操作期间生成第一时钟信号和第二时钟信号，第一时钟信号驱动用于第一功率开关的第一驱动器，第二时钟信号驱动用于第二功率开关的第二驱动器；以及谐振电容器稳定器，被配置成控制第二驱动器，以在初始化谐振转换器的开关操作期间激活第二功率开关，从而使谐振网络的谐振电容器放电。谐振电容器稳定器包括：定时器，被配置成周期性激活第二功率开关；以及导通时间计时器，被配置成对第二功率开关的激活时间进行计数。谐振电容器稳定器被配置成响应于第二功率开关的激活时间超过阈值而触发软启动电路来开始软启动操作。
在一些实现方式中，谐振转换器可包括以上/以下特征中的一个或多个(或其任何组合)。谐振电容器稳定器被配置成响应于集成电流感测信号的电压等于或低于阈值电压而在每个激活实例中禁用第二功率开关。第二功率开关可以是低侧金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
虽然如本文中描述地已经例示了所描述实现方式的某些特征，但本领域的技术人员此时将想到许多修改形式、替代形式、改变形式和等同形式。因此，要理解，所附权利要求书旨在涵盖落入实施例的范围内的所有这些修改形式和改变形式。应该理解，它们只是通过举例方式提出的，而非限制，并且可进行形式和细节上的各种改变。本文中描述的设备和/或方法的任何部分可按任何组合进行组合，除了相互排他性的组合之外。本文中描述的实施例可包括所描述的不同实施例的功能、组件和/或特征的各种组合和/或子组合。

Claims (10)

1.一种用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器，所述谐振转换器包括：
振荡器，被配置成在开关操作期间生成第一时钟信号和第二时钟信号，所述第一时钟信号驱动用于第一功率开关的第一驱动器，所述第二时钟信号驱动用于第二功率开关的第二驱动器；以及
谐振电容器稳定器，被配置成控制所述第二驱动器，以在初始化所述谐振转换器的开关操作期间周期性激活所述第二功率开关，从而使谐振网络的谐振电容器放电。
2.根据权利要求1所述的谐振转换器，其中所述谐振电容器稳定器被配置成在第一持续时间内激活所述第二功率开关并且在第二持续时间内激活所述第二功率开关，使得所述第二功率开关在所述第一持续时间和所述第二持续时间之间的时间段期间被禁用。
3.根据权利要求2所述的谐振转换器，其中所述第二持续时间比所述第一持续时间长。
4.根据权利要求1所述的谐振转换器，其中在激活实例期间激活所述第二功率开关之后，所述谐振电容器稳定器被配置成响应于集成电流感测信号的电压等于或低于电压阈值而禁用所述第二功率开关。
5.根据权利要求1所述的谐振转换器，其中所述谐振电容器稳定器被配置成响应于比阈值更长地激活所述第二功率开关而触发软启动电路来开始软启动操作。
6.一种用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器，所述谐振转换器包括：
振荡器，被配置成在开关操作期间生成第一时钟信号和第二时钟信号，所述第一时钟信号驱动用于第一功率开关的第一驱动器，所述第二时钟信号驱动用于第二功率开关的第二驱动器；以及
谐振电容器稳定器，被配置成控制所述第二驱动器，以在初始化所述谐振转换器的开关操作期间出现的电容器稳定时间段期间激活所述第二功率开关，从而使谐振网络的谐振电容器放电，
所述谐振电容器稳定器被配置成控制所述第二驱动器，以响应于集成电流感测信号的电压等于或低于阈值电压而禁用所述第二功率开关。
7.根据权利要求6所述的谐振转换器，其中所述谐振电容器稳定器被配置成控制所述第二驱动器，以在所述电容器稳定时间段期间多次被激活和禁用。
8.根据权利要求6所述的谐振转换器，其中所述谐振电容器稳定器被配置成在第一时间激活所述第二功率开关，然后当所述集成电流感测信号的电压等于或低于所述阈值电压时禁用所述第二功率开关，使得在第一持续时间内激活所述第二功率开关，其中，所述谐振电容器稳定器被配置成在第二时间激活所述第二功率开关，然后当所述集成电流感测信号的电压等于或低于所述阈值电压时禁用所述第二功率开关，使得在第二持续时间内激活所述第二功率开关。
9.一种用于启动期间进行谐振电容稳定的谐振转换器，所述谐振转换器包括：
振荡器，被配置成在开关操作期间生成第一时钟信号和第二时钟信号，所述第一时钟信号驱动用于第一功率开关的第一驱动器，所述第二时钟信号驱动用于第二功率开关的第二驱动器；以及
谐振电容器稳定器，被配置成控制所述第二驱动器，以在初始化所述谐振转换器的开关操作期间激活所述第二功率开关，从而使谐振网络的谐振电容器放电，所述谐振电容器稳定器包括：
定时器，被配置成周期性激活所述第二功率开关；以及
导通时间计数器，被配置成对所述第二功率开关的激活时间进行计数，
所述谐振电容器稳定器被配置成响应于所述第二功率开关的激活时间超过阈值而触发软启动电路来开始软启动操作。
10.根据权利要求9所述的谐振转换器，其中所述谐振电容器稳定器被配置成响应于集成电流感测信号的电压等于或低于阈值电压而在每个激活实例中禁用所述第二功率开关。
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