DE69822284T2 - Stromversorgung mit syncronischer gleichrichtung - Google Patents

Stromversorgung mit syncronischer gleichrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE69822284T2
DE69822284T2 DE69822284T DE69822284T DE69822284T2 DE 69822284 T2 DE69822284 T2 DE 69822284T2 DE 69822284 T DE69822284 T DE 69822284T DE 69822284 T DE69822284 T DE 69822284T DE 69822284 T2 DE69822284 T2 DE 69822284T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
input
transistor
coupled
power supply
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69822284T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69822284D1 (de
Inventor
Adrianus Franciscus SCHOOFS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NXP BV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of DE69822284D1 publication Critical patent/DE69822284D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69822284T2 publication Critical patent/DE69822284T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Synchrongleichrichter mit einer Gleichrichterdiode, einem Transistor mit einer Steuerelektrode und einem Hauptstrompfad zwischen einer ersten Hauptelektrode und einer zweiten Hauptelektrode des Transistors, welcher Hauptstrompfad parallel zu der Gleichrichterdiode geschaltet ist, und einer mit der Steuerelektrode des Transistors gekoppelten Steuerschaltung.
  • Eine derartige Stromversorgung ist aus der europäischen Patentschrift EP 0 464 246 A1 bekannt. Die genannte Druckschrift beschreibt eine Stromversorgung, bei der ein Synchrongleichrichter verwendet wird. Die Stromversorgung umfasst Schaltmittel, die periodisch ein- und ausgeschaltet werden, wodurch ein Wechselstrom durch eine erste Wicklung eines Transformators fließt. Dies führt dazu, dass in einer zweiten Wicklung des Transformators eine Wechselspannung induziert wird, die anschließend gleichgerichtet wird. Hierzu wird der Transistor zu geeigneten Zeitpunkten ein- und ausgeschaltet (Synchrongleichrichtung). Dies erfordert ein korrektes Timing für den Transistor. Dies ist kompliziert. Daher besteht ein Bedarf an Lösungen für dieses Timing-Problem.
  • Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, einen Synchrongleichrichter zu verschaffen, der das oben genannte Problem in einfacher Weise löst.
  • Hierzu ist erfindungsgemäß der Synchrongleichrichter der eingangs erwähnten An dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung einen Verstärker umfasst mit einem ersten Eingang, der mit der ersten Hauptelektrode des Transistors gekoppelt ist, einem zweiten Eingang, der mit der zweiten Hauptelektrode des Transistors gekoppelt ist, und einem Ausgang, der mit der Steuerelektrode des Transistors gekoppelt ist, und dass eine Bezugsspannungsquelle mit zumindest einem der Eingänge, d.h. dem ersten und dem zweiten Eingang, des Verstärkers in Reihe geschaltet ist. Zusammen mit dem Transistor bildet der Verstärker eine Steuerschleife, wodurch die Spannung an der Gleichrichterdiode gleich einer von der Bezugsspannungsquelle gelieferten Bezugsspannung ist.
  • Der erfindungsgemäße Synchrongleichrichter kann weiter dadurch gekennzeichnet sein, dass die Stromversorgung weiter einen Komparator umfasst, mit einem ersten Eingang, der mit der Steuerelektrode des Transistors gekoppelt ist, einem zweiten Eingang, der mit einer der Hauptelektroden des Transistors gekoppelt ist und einem Ausgang zum Abgeben eines binären Steuersignals, und dass eine weitere Bezugsspannungsquelle mit einem der Eingänge, d.h. dem ersten und dem zweiten Eingang, des Komparators in Reihe geschaltet ist.
  • Der erfindungsgemäße Synchrongleichrichter kann in einer Vielfalt von elektronischen Schaltungen verwendet werden, die ein Gleichrichterelement enthalten, wie Netzgeräte, Ladungsübertragungseinrichtungen und Detektionsschaltungen. Als Beispiel umfasst eine einen Synchrongleichrichter enthaltende Stromversorgung gemäß der Erfindung die Schaltmittel und den Transformator, die in der zuvor erwähnten Patentschrift genannt werden, um eine Eingangsspannung zwischen einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss in eine Ausgangsspannung zwischen einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluss umzusetzen. Unmittelbar, nachdem die Schaltmittel den Strom in der ersten Wicklung unterbrochen haben, wird in der zweiten Wicklung eine Spannung induziert. Unter der Annahme, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss eine Last angeordnet ist, wird von der ersten Wicklung durch die Last und durch die Parallelschaltung der Gleichrichterdiode, die auch als Freilaufdiode bezeichnet wird, und den Transistor ein Strom fließen. Anfangs ist dieser Strom verhältnismäßig groß, aber nimmt als Funktion der Zeit immer mehr ab. Daher ist die Steuerspannung auf der Steuerelektrode des Transistors, welche Steuerspannung von dem Verstärker abgegeben wird, verhältnismäßig hoch und nimmt als Funktion der Zeit immer mehr ab. Wenn der Strom aus der zweiten Wicklung klein ist, ist die Steuerspannung auf der Steuerelektrode des Transistors nahezu gleich der so genannten Schwellenspannung des Transistors. Nur wenn der Strom aus der zweiten Wicklung sehr klein ist, wird die Steuerspannung deutlich kleiner sein als die Schwellenspannung des Transistors. Ein geeigneter Wert der weiteren Bezugsspannung ist die Schwellenspannung des Transistors, weil in dem Fall das binäre Steuersignal am Ausgang des Transistors anzeigt, ob die zweite Wicklung des Transformators noch eine signifikante Menge Strom liefert.
  • Die erfindungsgemäße Stromversorgung kann weiter einen Setz/Rücksetz-Flipflop, der einen Setz-Eingang und einen Rücksetz-Eingang aufweist, von denen entweder der Setz-Eingang oder der Rücksetz-Eingang mit dem Ausgang des Komparators gekoppelt ist, und einen Ausgang, der mit den Schaltmitteln gekoppelt ist, umfassen. Wenn die Menge an Strom aus der zweiten Wicklung des Transistors nahezu null geworden ist, ändert sich das binäre Steuersignal. Daher werden die Schaltmittel wieder mit Hilfe des Setz/Rücksetz-Flipflops eingeschaltet, sodass wieder in der ersten Wicklung ein Strom zu fließen beginnt. So wird erreicht, dass der Strom in der ersten Wicklung erst eingeschaltet wird, wenn die Energieübertragung aus dem Transformator vollständig abgeschlossen ist. Dies verhindert, dass der Wirkungsgrad der Energieübertragung durch die Tatsache, dass der durch die erste Wicklung fließende Strom vorzeitig eingeschaltet wird, nachteilig beeinflusst wird. Die erfindungsgemäße Stromversorgung kann weiter einen Widerstand umfassen mit einem ersten und einem zweiten Anschluss, welcher Widerstand mit den Schaltmitteln in Reihe geschaltet ist; eine noch weitere Bezugsspannungsquelle; und einen weiteren Komparator mit einem Ausgang, der entweder mit dem Setz-Eingang oder dem Rücksetz-Eingang gekoppelt ist, und mit einem ersten und einem zweiten Eingang, welcher erste Eingang und zweite Eingang über die noch weitere Bezugsspannungsquelle zwischen den ersten und den zweiten Anschluss des Widerstandes geschaltet sind. Infolge des zunehmenden Stroms in der ersten Wicklung wird auch die Spannung am Widerstand zunehmen. Nach einer gewissen Zeit überschreitet die Spannung am Widerstand die noch weitere Bezugsspannung, die von der noch weiteren Bezugsspannungsquelle abgegeben wird. Daher werden die Schaltmittel mit Hilfe des Setz/Rücksetz-Flipflops ausgeschaltet, sodass der in der ersten Wicklung fließende Strom unterbrochen wird. Dies verhindert, dass der Strom in der ersten Wicklung unnötig lange aufrechterhalten wird, was den Wirkungsgrad der Energieübertragung nachteilig beeinflussen würde.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein elektrisches Schaltbild einer Ausführungsform einer Stromversorgung, bei der ein erfindungsgemäßer Synchrongleichrichter verwendet wird;
  • 2 ein elektrisches Schaltbild eines Buck-Wandlers;
  • 3 ein elektrisches Schaltbild eines Boost-Wandlers und
  • 4 ein elektrisches Schaltbild einer Ladungsübertragungseinrichtung.
  • In dieser Zeichnung sind Teile oder Elemente mit gleicher Funktion oder Zweck mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • 1 zeigt ein elektrisches Schaltbild einer Ausführungsform einer Stromversorgung, bei der ein erfindungsgemäßer Synchrongleichrichter verwendet wird.
  • Die Stromversorgung umfasst einen Transformator TR mit einer ersten Wicklung N1 und einer zweiten Wicklung N2. Die erste Wicklung N1 ist zum Empfangen einer Eingangsspannung Ui angeordnet, die zwischen einem ersten Eingangsanschluss 1 und einem zweiten Eingangsanschluss 2 auftritt. Die zweite Wicklung ist zum Erzeugen einer Ausgangsspannung Uo zwischen einem ersten Ausgangsanschluss 3 und einem zweiten Ausgangsanschluss 4 geschaltet. Ein Transistor, der beispielsweise ein Feldeffekttransistor T ist, hat eine erste Hauptelektrode, d.h. die Source, die mit der zweiten Wicklung N2 gekoppelt ist, und eine zweite Hauptelektrode, nämlich die Drain, die mit dem ersten Ausgangsanschluss 3 gekoppelt ist. Zwischen der Source und der Drain des Feldeffekttransistors T ist eine Freilaufdiode D angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Freilaufdiode D durch die Substratdiode gebildet, die intrinsisch im Feldeffekttransistor T vorhanden ist. Schaltmittel SM, die von einem Setz/Rücksetz-Flipflop SR aus gesteuert werden, sind mit der ersten Wicklung N1 in Reihe geschaltet. Die Stromversorgung umfasst weiter eine Steuerschaltung CT zum Steuern der Steuerelektrode, d.h. dem Gate, des Feldeffekttransistors T. Die Steuerschaltung CT umfasst weiter einen Verstärker AMP. Der Verstärker AMP hat einen ersten Eingang, der mit der Source des Feldeffekttransistors T gekoppelt ist und einen zweiten Eingang, der über eine Bezugsspannungsquelle RF1 mit der Drain des Feldeffekttransistors T gekoppelt ist. Der Verstärker AMP hat weiter einen Ausgang, der mit dem Gate des Feldeffekttransistors T gekoppelt ist. Die Steuerschaltung CT enthält weiter einen Komparator CMP1 mit einem ersten Eingang, der mit dem Gate des Feldeffekttransistors T gekoppelt ist, mit einem zweiten Eingang, der mit der zweiten Hauptelektrode des Feldeffekttransistors T über eine weitere Bezugsspannungsquelle RF2 gekoppelt ist und mit einem Ausgang, der mit einem Setz-Eingang ST des Setz/Rücksetz-Flipflops SR gekoppelt ist. Ein Widerstand R ist mit den Schaltmitteln SM in Reihe geschaltet. Ein weiterer Komparator CMP2 hat einen ersten Eingang, der mit einem ersten Anschluss des Widerstandes R gekoppelt ist, einen zweiten Eingang, der mit dem ersten Eingangsanschluss 1 über eine noch weitere Bezugsspannungsquelle RF3 gekoppelt ist, und einen Ausgangs, der mit einem Rücksetz-Eingang RST des Setz/Rücksetz-Flipflops SR gekoppelt ist.
  • Die Schaltung arbeitet folgendermaßen. Angenommen wird, dass weder in der ersten Wicklung N1 noch in der zweiten Wicklung N2 des Transformators TR ein Strom fließt. Weiter wird angenommen, dass eine Last (nicht abgebildet) zwischen dem ersten Ausgangsanschluss 3 und dem zweiten Ausgangsanschluss 4 angeordnet ist. Wenn anschließend die Schaltmittel SM eingeschaltet werden, beginnt ein Strom in der ersten Wicklung N1 zu fließen. Dies induziert eine Spannung in der zweiten Wicklung N2. Die induzierte Spannung führt nicht zu einem Strom in der zweiten Wicklung N2, weil die Po larität der induzierten Spannung so ist, dass die Freilaufdiode D sperrt und daher die Steuerspannung am Ausgang des Verstärkers AMP niedrig ist. Der durch die erste Wicklung N1 fließende Strom wird immer mehr ansteigen. Die Zunahme des Stroms durch die erste Wicklung N1 nimmt als Funktion der Zeit ab, weil die Spannung am Widerstand R mehr und mehr zunimmt, wodurch die Spannung an der ersten Wicklung N1 mehr und mehr abnimmt. Die Schaltmittel SM werden ausgeschaltet, wenn der durch die erste Wicklung N1 fließende Strom eine bestimmten Wert überschreitet. Dieser bestimmte Wert wird durch die von der noch weiteren Bezugsspannungsquelle RF3 abgegebene Spannung definiert. Der weitere Komparator CMP2 vergleicht die Spannung am Widerstand R mit der Spannung der noch weiteren Bezugsspannungsquelle RF3. Wenn die Spannung am Widerstand R die Spannung der noch weiteren Bezugsspannungsquelle RF3 überschreitet, nimmt der Ausgang des weiteren Komparators CMP2 den Logikwert „hoch" an, sodass der Setz/Rücksetz-Flipflop rückgesetzt wird, wodurch die Spannung am Q-Ausgang „logisch niedrig" wird. Daher werden die Schaltmittel SM ausgeschaltet, sodass der in der ersten Wicklung fließende Strom abrupt wegfällt. Daher kehrt sich das Vorzeichen der in der zweiten Wicklung N2 induzierten Spannung um und fließt ein Strom aus der zweiten Wicklung durch die Last und die Parallelschaltung aus der Freilaufdiode D und dem Feldeffekttransistor T. Anfangs wird der aus der zweiten Wicklung N2 kommende Strom verhältnismäßig groß sein und anschließend mehr und mehr als Funktion der Zeit abnehmen. Als Beispiel wird angenommen, dass infolge der Bezugsspannungsquelle RF1 die Spannung am zweiten Eingang des Verstärkers AMP um 25 mV höher ist als die Spannung an der Drain des Feldeffekttransistors T. Wenn weiter angenommen wird, dass anfangs der Feldeffekttransistor T nicht leitet, wird der aus der zweiten Wicklung N2 kommende Strom anfangs vollständig durch die Freilaufdiode D fließen. Dies führt zu einer Drain-Source-Spannung am Feldeffekttransistor T, welche Spannung ungefähr gleich der so genannten Kniespannung der Freilaufdiode T ist. Diese Kniespannung beträgt beispielsweise 0,7 V. Da die Drain-Source-Spannung höher ist als die von der Bezugsspannungsquelle RF1 abgegebene Spannung, wird die Spannung am ersten Eingang des Verstärkers AMP in bezug auf die Spannung am zweiten Eingang des Verstärkers AMP negativ. Hierdurch wird die Steuerspannung am Ausgang des Verstärkers AMP hoch (nahezu gleich der Speisespannung des Verstärkers AMP), was dazu führt, dass der Feldeffekttransistor T vollständig ausgesteuert wird. Daher nimmt die Drain-Source-Spannung des Feldeffekttransistors T drastisch ab und wird gleich der Größe (25 mV) der Bezugsspannung RF1. Daher wird der durch die Freilaufdiode D fließende Strom nahezu null. Der aus der zweiten Wicklung N2 kommende Strom fließt dann nahezu vollständig durch den Feldeffekttransistor T. Da der Strom aus der zweiten Wicklung N2 im Laufe der Zeit weiter abnimmt, wird die Steuerspannung am Ausgang des Verstärkers AMP mehr und mehr abnehmen. Wenn der Strom aus der zweiten Wicklung N2 klein ist, wird die Spannung am Ausgang des Verstärkers AMP nahezu konstant bleiben und gleich der so genannten Schwellenspannung des Feldtransistors T sein. Nur wenn der Strom aus der zweiten Wicklung sehr klein geworden ist (null), wird die Steuerspannung am Ausgang des Verstärkers AMP deutlich niedriger sein als die Schwellenspannung des Feldeffekttransistors T. Dies bedeutet praktisch, dass die Energieübertragung des Transformators TR zu dem Zeitpunkt, zu dem die Steuerspannung am Ausgang des Verstärkers AMP deutlich kleiner als die Schwellenspannung des Feldeffekttransistors T geworden ist, abgeschlossen ist. Für den Wirkungsgrad der Stromversorgung ist es günstig, die Schaltmittel SM unmittelbar nach Abschluss der Energieübertragung einzuschalten, um zu ermöglichen, dass in dem Transformator TR wieder eine Menge Energie gespeichert wird. Vorzeitiges Einschalten der Steuermittel SM kann dazu führen, dass der Wirkungsgrad der Energieübertragung verringert wird. Falls die Spannung der weiteren Bezugsspannungsquelle RF2 gleich der Schwellenspannung des Feldeffekttransistors T ist, nimmt das binäre Steuersignal, das am Ausgang des Komparators CMP1 anliegt, den Logikwert „hoch" an, wenn die Steuerspannung am Ausgang des Verstärkers AMP niedriger als die Schwellenspannung des Feldeffekttransistors T wird. Daher wird der Setz/Rücksetz-Flipflop SR gesetzt, was dazu führt, dass die Spannung am Q-Ausgang „logisch hoch" wird. Infolgedessen werden die Schaltmittel SM eingeschaltet.
  • Der in 1 gezeigte Feldeffekttransistor T ist ein Feldeffekttransistor vom n-Typ, dessen Backgate mit der Drain statt wie üblicherweise mit der Source durchverbunden ist. Dies ist geschehen, weil anderenfalls die Substratdiode, die in dem Feldeffekttransistor intrinsisch vorhanden ist und als Freilaufdiode D verwendet wird, nicht die richtige Polarität hätte. Dies führt dazu, dass die Schwellenspannung des n-Feldeffekttransistors verringert ist. Abgesehen hiervon ist es nahezu gleichgültig, ob die erste oder die zweite Hauptelektrode des Feldeffekttransistors T als Source oder Drain bezeichnet wird. Die Wahl hinsichtlich Source und Drain bei der obigen Beschreibung beruht auf der Tatsache, dass der durch einen n-Feldeffekttransistor fließende Strom im Allgemeinen von der Drain zu Source fließt. Wenn der Feldeffekttransistor T ein diskreter n-Feldeffekttransistor ist, dann ist im Allgemeinen das Backgate dieses Transistors mit der Hauptelektrode durchver bunden, die dann als Source bezeichnet wird. Für eine richtige Anwendung eines solchen diskreten n-Feldeffekttransistors in der Erfindung ist dann die Source dieses Transistors mit dem ersten Ausgangsanschluss 3 gekoppelt und seine Drain mit der zweiten Wicklung N2. Die Substratdiode, die in dem diskreten n-Feldeffekttransistor intrinsisch vorhanden ist und die als Freilaufdiode D verwendet wird, hat dann die korrekte Polarität, wie in 1 gezeigt. Der Strom durch den diskreten n-Feldeffekttransistor fließt dann von der Source zur Drain.
  • Der erfindungsgemäße Synchrongleichrichter kann auch in anderen elektronischen Schaltungen verwendet werden, bei denen eine Gleichrichterdiode verwendet wird. Beispielsweise kann die Gleichrichterdiode D1, wie in 2, 3 und 4 gezeigt, durch den erfindungsgemäßen Synchrongleichrichter ersetzt werden (der in einer gleichen Weise wie der von 1 ausgeführt werden kann).
  • Alternativ kann der Feldeffekttransistor T durch einen anderen Transistortyp, wie z.B. einen Bipolartransistor, ersetzt werden. Statt des hier gezeigten n-Transistors kann gleichermaßen ein p-Transistor verwendet werden. Für die Schaltmittel können verschiedene Arten von elektronischen Bauelementen verwendet werden, wie z.B. Relais, Transistoren und Thyristoren. Die Stromversorgung kann sowohl als integrierte Schaltung als auch mit Hilfe diskreter Bauelemente ausgeführt werden.

Claims (7)

  1. Synchrongleichrichter mit einer Gleichrichterdiode (D), einem Transistor (T) mit einer Steuerelektrode und einem Hauptstrompfad zwischen einer ersten Hauptelektrode und einer zweiten Hauptelektrode des Transistors (T), welcher Hauptstrompfad parallel zu der Gleichrichterdiode (D) geschaltet ist, und einer mit der Steuerelektrode des Transistors (T) gekoppelten Steuerschaltung (CT), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (CT) einen Verstärker (AMP) umfasst mit einem ersten Eingang, der mit der ersten Hauptelektrode des Transistors (T) gekoppelt ist, einem zweiten Eingang, der mit der zweiten Hauptelektrode des Transistors (T) gekoppelt ist, und einem Ausgang, der mit der Steuerelektrode des Transistors (T) gekoppelt ist, und dass eine Bezugsspannungsquelle (RF1) mit zumindest einem der Eingänge, d.h. dem ersten und dem zweiten Eingang, des Verstärkers (AMP) in Reihe geschaltet ist.
  2. Synchrongleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung weiter einen Komparator (CMP1) umfasst, mit einem ersten Eingang, der mit der Steuerelektrode des Transistors (T) gekoppelt ist, einem zweiten Eingang, der mit einer der Hauptelektroden des Transistors (T) gekoppelt ist, und einem Ausgang zum Abgeben eines binären Steuersignals, und dass eine weitere Bezugsspannungsquelle (RF2) mit einem der Eingänge, d.h. dem ersten und dem zweiten Eingang, des Komparators (CMP1) in Reihe geschaltet ist.
  3. Stromversorgung, die einen Synchrongleichrichter nach Anspruch 1 oder 2 enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung weiter ein induktives Element und mit dem induktiven Element gekoppelte Schaltmittel (SM) umfasst, zum Umsetzen einer Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung (Uo).
  4. Stromversorgung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung weiter einen Setz/Rücksetz-Flipflop (SR) umfasst, der einen Setz-Eingang (ST) und einen Rücksetz-Eingang (RST) aufweist, von denen entweder der Setz- Eingang (ST) oder der Rücksetz-Eingang (RST) mit dem Ausgang des Komparators (CMP1) gekoppelt ist, und einen Ausgang (Q), der mit den Schaltmitteln (SM) gekoppelt ist.
  5. Stromversorgung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung weiter einen Widerstand (R) umfasst mit einem ersten und einem zweiten Anschluss, welcher Widerstand (R) mit den Schaltmitteln (SM) in Reihe geschaltet ist; noch eine weitere Bezugsspannungsquelle (RF3); und einen weiteren Komparator (CMP2) mit einem Ausgang, der entweder mit dem Setz-Eingang (ST) oder dem Rücksetz-Eingang (RST) gekoppelt ist, und mit einem ersten und einem zweiten Eingang, welcher erste Eingang und zweite Eingang über die noch weitere Bezugsspannungsquelle (RF3) zwischen den ersten und den zweiten Anschluss des Widerstandes (R) geschaltet sind.
  6. Stromversorgung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das induktive Element einen Transformator (TR) umfasst, der eine erste Wicklung (N1) zum Empfangen der Eingangsspannung (Ui) und eine zweite Wicklung (N2) zum Abgeben der Ausgangsspannung (Uo) aufweist.
  7. Elektronische Schaltung, die ein Gleichrichterelement enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichrichterelement mit Hilfe eines Synchrongleichrichters nach Anspruch 1 oder 2 ausgeführt ist.
DE69822284T 1997-08-04 1998-06-11 Stromversorgung mit syncronischer gleichrichtung Expired - Lifetime DE69822284T2 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP97202428 1997-08-04
EP97202428 1997-08-04
EP97204072 1997-12-22
EP97204072 1997-12-22
PCT/IB1998/000910 WO1999008371A1 (en) 1997-08-04 1998-06-11 Power supply using synchronous rectification

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69822284D1 DE69822284D1 (de) 2004-04-15
DE69822284T2 true DE69822284T2 (de) 2005-02-24

Family

ID=26146764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69822284T Expired - Lifetime DE69822284T2 (de) 1997-08-04 1998-06-11 Stromversorgung mit syncronischer gleichrichtung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5946207A (de)
EP (1) EP0929931B1 (de)
JP (1) JP4347423B2 (de)
KR (1) KR20000068693A (de)
DE (1) DE69822284T2 (de)
WO (1) WO1999008371A1 (de)

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7269034B2 (en) 1997-01-24 2007-09-11 Synqor, Inc. High efficiency power converter
DE29901322U1 (de) * 1999-01-28 1999-07-08 Melcher Ag, Uster Spannungskonverter
US6246593B1 (en) * 1999-05-06 2001-06-12 Astec International Limited Topology-independent synchronous rectifier commutation circuit
US6163467A (en) * 1999-12-14 2000-12-19 Nagano Japan Radio Co., Ltd. Switching power supply for generating DC voltage by synchronous rectification
ATE300805T1 (de) * 2000-01-28 2005-08-15 Ericsson Inc Vereinfachte implementierung der parallelschaltung von synchrongleichrichter- modulen
SE517685C2 (sv) 2000-03-24 2002-07-02 Ericsson Telefon Ab L M Förfarande och anordning för styrning av en synkron likriktare i en likspänningsomvandlare
US6301139B1 (en) 2000-04-06 2001-10-09 Power-One, Inc. Self-driven synchronous rectifier circuit for non-optimal reset secondary voltage
US6434026B1 (en) 2000-08-22 2002-08-13 International Business Machines Corporation Multiple output power supply circuit
US6441598B1 (en) * 2001-11-05 2002-08-27 Texas Instruments Incorporated Synchronous rectifier circuit and method of use in switching voltage converter
EP1722466A1 (de) * 2005-05-13 2006-11-15 STMicroelectronics S.r.l. Verfahren und entsprechende Schaltung zur Erzeugung einer Steuergleichspannung eines Synchrongleichrichters
US8154894B1 (en) * 2005-10-13 2012-04-10 ERP Power, LLC Multiple voltage DC to DC resonant converter
US7675759B2 (en) * 2006-12-01 2010-03-09 Flextronics International Usa, Inc. Power system with power converters having an adaptive controller
US9197132B2 (en) 2006-12-01 2015-11-24 Flextronics International Usa, Inc. Power converter with an adaptive controller and method of operating the same
US7468649B2 (en) 2007-03-14 2008-12-23 Flextronics International Usa, Inc. Isolated power converter
US7688602B2 (en) * 2008-04-29 2010-03-30 Infineon Technologies Austria Ag Synchronous rectifier control circuit and method
JP5115317B2 (ja) * 2008-05-12 2013-01-09 ミツミ電機株式会社 スイッチング電源装置
US8199529B2 (en) * 2008-09-04 2012-06-12 Astec International Limited Inductorless isolated power converters with zero voltage and zero current switching
US8488355B2 (en) * 2008-11-14 2013-07-16 Power Systems Technologies, Ltd. Driver for a synchronous rectifier and power converter employing the same
US9088216B2 (en) * 2009-01-19 2015-07-21 Power Systems Technologies, Ltd. Controller for a synchronous rectifier switch
US8520414B2 (en) * 2009-01-19 2013-08-27 Power Systems Technologies, Ltd. Controller for a power converter
CN102356438B (zh) 2009-03-31 2014-08-27 伟创力国际美国公司 使用u形芯件形成的磁器件以及运用该器件的功率转换器
US7791913B1 (en) * 2009-05-15 2010-09-07 Grenergy Opto, Inc. Secondary side switch-off timing adjusting method, apparatus, and system using same
US9077248B2 (en) 2009-06-17 2015-07-07 Power Systems Technologies Ltd Start-up circuit for a power adapter
US8643222B2 (en) * 2009-06-17 2014-02-04 Power Systems Technologies Ltd Power adapter employing a power reducer
US8514593B2 (en) 2009-06-17 2013-08-20 Power Systems Technologies, Ltd. Power converter employing a variable switching frequency and a magnetic device with a non-uniform gap
US8638578B2 (en) * 2009-08-14 2014-01-28 Power System Technologies, Ltd. Power converter including a charge pump employable in a power adapter
US8526202B2 (en) * 2009-10-22 2013-09-03 Bcd Semiconductor Manufacturing Limited System and method for synchronous rectifier
US8976549B2 (en) 2009-12-03 2015-03-10 Power Systems Technologies, Ltd. Startup circuit including first and second Schmitt triggers and power converter employing the same
US8520420B2 (en) 2009-12-18 2013-08-27 Power Systems Technologies, Ltd. Controller for modifying dead time between switches in a power converter
US8787043B2 (en) 2010-01-22 2014-07-22 Power Systems Technologies, Ltd. Controller for a power converter and method of operating the same
US9246391B2 (en) 2010-01-22 2016-01-26 Power Systems Technologies Ltd. Controller for providing a corrected signal to a sensed peak current through a circuit element of a power converter
US8067973B2 (en) * 2010-02-01 2011-11-29 Monolithic Power Systems, Inc. Driver for a flyback converter using a transconductance amplifier and a comparator
US8767418B2 (en) 2010-03-17 2014-07-01 Power Systems Technologies Ltd. Control system for a power converter and method of operating the same
WO2011155295A1 (en) * 2010-06-10 2011-12-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Dc/dc converter, power supply circuit, and semiconductor device
JP5087670B2 (ja) * 2010-11-01 2012-12-05 株式会社東芝 電圧発生回路
US8792257B2 (en) 2011-03-25 2014-07-29 Power Systems Technologies, Ltd. Power converter with reduced power dissipation
JP5782779B2 (ja) * 2011-03-30 2015-09-24 ヤマハ株式会社 整流回路
US8792256B2 (en) 2012-01-27 2014-07-29 Power Systems Technologies Ltd. Controller for a switch and method of operating the same
US9190898B2 (en) 2012-07-06 2015-11-17 Power Systems Technologies, Ltd Controller for a power converter and method of operating the same
US9379629B2 (en) 2012-07-16 2016-06-28 Power Systems Technologies, Ltd. Magnetic device and power converter employing the same
US9099232B2 (en) 2012-07-16 2015-08-04 Power Systems Technologies Ltd. Magnetic device and power converter employing the same
US9106130B2 (en) 2012-07-16 2015-08-11 Power Systems Technologies, Inc. Magnetic device and power converter employing the same
US9214264B2 (en) 2012-07-16 2015-12-15 Power Systems Technologies, Ltd. Magnetic device and power converter employing the same
TWI451675B (zh) * 2012-10-31 2014-09-01 Lite On Technology Corp 同步整流控制電路及電源轉換裝置
US9240712B2 (en) 2012-12-13 2016-01-19 Power Systems Technologies Ltd. Controller including a common current-sense device for power switches of a power converter
US10199950B1 (en) 2013-07-02 2019-02-05 Vlt, Inc. Power distribution architecture with series-connected bus converter
JP6460592B2 (ja) 2013-07-31 2019-01-30 株式会社半導体エネルギー研究所 Ｄｃｄｃコンバータ、及び半導体装置
US9300206B2 (en) 2013-11-15 2016-03-29 Power Systems Technologies Ltd. Method for estimating power of a power converter
EP3048715B1 (de) 2015-01-26 2019-03-27 Nxp B.V. Steuerung für ein Synchrongleichrichtungs-MOSFET und Steuerverfahren
KR101665937B1 (ko) * 2015-02-26 2016-10-13 유니온라이트 주식회사 고압 직렬형 양방향 컨버터
CN106936323A (zh) * 2015-12-29 2017-07-07 上海科特新材料股份有限公司 Ac-dc无谐波同步整流装置
CN108075463B (zh) 2016-11-14 2022-01-11 恩智浦有限公司 具有反向电流保护和电源断接检测的集成电路
US9893638B1 (en) 2017-04-03 2018-02-13 Nxp B.V. Switched mode power supplies with adaptive reference voltage for controlling output transistor
CN111466072A (zh) * 2017-12-20 2020-07-28 索尼公司 同步整流控制电路、控制方法、电源系统、电子装置、电动车辆和电力系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2069632T3 (es) * 1990-07-04 1995-05-16 Siemens Ag Disposicion de circuito para una fuente de alimentacion de conexion de convertidor de bloqueo que oscila libremente.
AU667477B2 (en) * 1992-03-25 1996-03-28 Raynet Corporation DC/DC/AC power supply
US5396412A (en) * 1992-08-27 1995-03-07 Alliedsignal Inc. Synchronous rectification and adjustment of regulator output voltage
ES2056747B1 (es) * 1993-03-31 1997-10-16 Alcatel Standard Electrica Circuito de conversion de continua-continua.
JP2677220B2 (ja) * 1994-11-28 1997-11-17 日本電気株式会社 Ｍｏｓｆｅｔ同期整流用駆動回路
US5818704A (en) * 1997-04-17 1998-10-06 International Rectifier Corporation Synchronizing/driving circuit for a forward synchronous rectifier

Also Published As

Publication number Publication date
US5946207A (en) 1999-08-31
JP2001502159A (ja) 2001-02-13
DE69822284D1 (de) 2004-04-15
JP4347423B2 (ja) 2009-10-21
KR20000068693A (ko) 2000-11-25
EP0929931B1 (de) 2004-03-10
WO1999008371A1 (en) 1999-02-18
EP0929931A1 (de) 1999-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69822284T2 (de) Stromversorgung mit syncronischer gleichrichtung
DE19545154C2 (de) Stromversorgungseinrichtung
DE69722625T2 (de) Eintakt-durchflussumrichter für gleichstrom-gleichstrom-umwandlung mit verbesserter rücksetzung für synchrongleichrichtung
DE102008032990B4 (de) Solar-Modul-System und Bypass-Bauteil
DE19983230B4 (de) Dynamische Sollwertumschaltung
DE102005040876A1 (de) Steuerungsanordnung für einen Spannungskonverter, Spannungskonverter sowie Verfahren zum Konvertieren einer ersten Gleichspannung in eine zweite Gleichspannung
EP2225824B1 (de) Spannungswandlerschaltung und verfahren zum getakteten zuführen von energie zu einem energiespeicher
DE19600808A1 (de) Überspannungsklemmen- und Entsättigungsdetektionsschaltkreis
DE3934577A1 (de) Stromversorgungseinrichtung mit einschaltstrombegrenzungsschaltung
DE112018002324T5 (de) Totzonenfreie steuerschaltung
EP0443155B1 (de) Schaltgerät zur Ein- und Ausschaltung
DE10328782B4 (de) Steuerschaltung für einen MOSFET zur Synchrongleichrichtung
DE4421249C2 (de) Schaltstromversorgungsgerät mit Snubber-Schaltung
DE10207138A1 (de) Schaltung und Verfahren zum Verbessern des Wirkungsgrades eines Schaltreglers
EP0219074B1 (de) Zweidraht-Schalter mit einem Leistungstransistor
DE3129521A1 (de) Magnetkopplung-ansteuerschaltung
DE2506196C2 (de) Gleichstrom-Schaltvorrichtung zur Erhöhung des Spitzenstromes
EP0255067B1 (de) Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung
DE3445167A1 (de) Totempoltransistor-ausgangsstufenschaltung
DE4008663C1 (de)
DE3927734C2 (de)
DE3730503A1 (de) Gleichstrom-steuerschaltung
EP3576269A1 (de) Ansteuern eines metall-oxid-halbleiter-feldeffekttransistors
EP0765025A2 (de) Anlaufschaltung und Halbleiterkörper für eine solche Anlaufschaltung
DE3411912A1 (de) Schaltender regler

Legal Events

Date Code Title Description
8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: EISENFUEHR, SPEISER & PARTNER, 10178 BERLIN

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: NXP B.V., EINDHOVEN, NL