TW202408142A - 橋式電源電路 - Google Patents

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劉拓夫
黎波
周俊
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大陸商昂寶電子（上海）有限公司
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Abstract

提供了一種橋式電源電路，包括第一雙極性接面電晶體(Bipolar Junction Transistor,BJT)、第二雙極性接面電晶體、驅動變壓器、以及雙極性接面電晶體控制電路，其中，驅動變壓器的第一繞組上的諧振電流被用來為第一雙極性接面電晶體和第二雙極性接面電晶體提供驅動電流，驅動變壓器的第二繞組連接在第一雙極性接面電晶體的基極和發射極之間，驅動變壓器的第三繞組連接在第二雙極性接面電晶體的基極和發射極之間，雙極性接面電晶體控制電路被配置為：基於表徵橋式電源電路的輸出電流或者輸出電壓的輸出回饋信號，控制第一雙極性接面電晶體和第二雙極性接面電晶體中的一者從導通狀態變為關斷狀態；以及當檢測到諧振電流發生換向時，控制第一雙極性接面電晶體和第二雙極性接面電晶體中的另一者從關斷狀態變為導通狀態。

Description

橋式電源電路
本發明涉及電路領域，更具體地涉及一種橋式電源電路。
橋式電源電路(例如，半橋或全橋電源電路)是一種常見的開關電源拓撲結構，由於其開關效率較高而受到歡迎。通常，橋式電源電路採用金屬氧化物半導體場效應電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET，簡稱MOS管)作為開關，具有控制簡單、可靠性高的優點。但是，由於MOS管的價格比較昂貴，利用MOS管作為開關的橋式電源電路的系統成本較高。
雙極性接面電晶體與MOSFET相比具有較大的成本優勢，但是由於雙極性接面電晶體需要較大的驅動電流，所以對驅動器有較高要求且驅動損耗較大。圖1示出了傳統的採用雙極性接面電晶體作為開關的電子鎮流器100的電路示意圖。在圖1所示的電子鎮流器100中，一旦雙極性接面電晶體導通，諧振電路就通過變壓器繞組向雙極性接面電晶體提供驅動電流，使雙極性接面電晶體按照諧振電路的固有頻率產生自激振盪。圖1所示的雙極性接面電晶體驅動方案雖然解決了雙極性接面電晶體的驅動電流的問題，但雙極性接面電晶體的開關頻率只能與諧振電路的固有頻率保持一致而不能按照實際需要調節。而在開關電源電路中，往往需要根據電氣元件參數的偏差和負載情況等因素去調節雙極性接面電晶體的開關頻率。
因此，需要一種用於橋式電源電路的雙極性接面電晶體驅動方案來解決雙極性接面電晶體的驅動難題，提高雙極性接面電 晶體的驅動效率，並降低系統成本。
根據本發明實施例的橋式電源電路，包括第一雙極性接面電晶體、第二雙極性接面電晶體、驅動變壓器、以及雙極性接面電晶體控制電路，其中，驅動變壓器的第一繞組上的諧振電流被用來為第一雙極性接面電晶體和第二雙極性接面電晶體提供驅動電流，驅動變壓器的第二繞組連接在第一雙極性接面電晶體的基極和發射極之間，驅動變壓器的第三繞組連接在第二雙極性接面電晶體的基極和發射極之間，雙極性接面電晶體控制電路被配置為：基於表徵橋式電源電路的輸出電流或者輸出電壓的輸出回饋信號，控制第一雙極性接面電晶體和第二雙極性接面電晶體中的一者從導通狀態變為關斷狀態；以及當檢測到諧振電流發生換向時，控制第一雙極性接面電晶體和第二雙極性接面電晶體中的另一者從關斷狀態變為導通狀態。
100:電子鎮流器
200,700:橋式電源電路
300:雙極性接面電晶體驅動控制電路
500,800:電流換向檢測電路
C1:母線電容
C2:諧振電容
C3:輸出濾波電容
CS:檢測引腳
D1,D2,D3,D4:續流二極體
FB:輸出回饋信號
G1(S1),G2(S2),G3(S3),G4(S4):控制信號
HB,V1,V2:電壓
HVCC,VCC:供電電壓
I1,I2:電流
Ib(Q1),Ib(Q2):基極電流
Ice(Q1),Ice(Q2):導通電流
ILr:諧振電流
Q1,Q2:雙極性接面電晶體
R1,R2:電阻
RB1,RB2:驅動限流電阻
RCS:電流檢測電阻
RL:系統負載
S1,S2,S3,S4:開關
t0,t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9:時刻
T1:變壓器
U1,U1’:控制晶片
Vbe(Q1),Vbe(Q2):電壓差值
VCS:電流檢測電壓
Vth_1,Vth_2,VCS_TH1,VCS_TH2:電壓閾值
VTH_CS1,VTH_CS2:閾值電壓
W1:驅動變壓器
W1a,W1b,W1c:繞組
從下面結合圖式對本發明的具體實施方式的描述中可以更好地理解本發明，其中：
圖1示出了傳統的採用雙極性接面電晶體作為開關的橋式電源電路的電路示意圖。
圖2示出了根據本發明實施例的橋式電源電路的電路示意圖。
圖3示出了圖2所示的控制晶片中的雙極性接面電晶體驅動控制電路的電路原理圖。
圖4示出與圖3所示的雙極性接面電晶體驅動控制電路有關的多個信號的時序圖。
圖5示出了圖2所示的控制晶片中的電流換向檢測電路的電路原理圖。
圖6示出了與圖5所示的電流換向檢測電路有關的多個信號的 時序圖。
圖7示出了根據本發明另一實施例的橋式電源電路的電路示意圖。
圖8示出了圖7所示的控制晶片中的電流換向檢測電路的電路原理圖。
圖9示出與圖8所示的電流換向檢測電路有關的多個信號的時序圖。
圖10示出了與圖3所示的雙極性接面電晶體驅動控制電路有關的多個信號的時序圖。
下面將詳細描述本發明的各個方面的特徵和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節，以便提供對本發明的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說很明顯的是，本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明的更好的理解。本發明決不限於下面所提出的任何具體配置和演算法，而是在不脫離本發明的精神的前提下覆蓋了元素、部件和演算法的任何修改、替換和改進。在圖式和下面的描述中，沒有示出公知的結構和技術，以便避免對本發明造成不必要的模糊。
鑒於上述情況，提出了根據本發明實施例的橋式電源電路，其中的雙極性接面電晶體驅動方案可以使雙極性接面電晶體以期望的開關頻率導通與關斷，極大地降低用於控制雙極性接面電晶體的導通與關斷的控制晶片(即，雙極性接面電晶體控制電路)需要提供給雙極性接面電晶體的驅動電流，提高雙極性接面電晶體的開關效率，並大幅降低系統成本。
圖2示出了根據本發明實施例的橋式電源電路200的示例電路圖。在圖2所示的橋式電源電路200中，C1是母線電容， U1是用於控制雙極性接面電晶體Q1和Q2的導通與關斷的控制晶片，D1、D2、D3、D4是續流二極體，W1是用於為雙極性接面電晶體Q1和Q2提供驅動電流的驅動變壓器(W1a、W1b、W1c分別為驅動變壓器W1的3個不同的繞組，其同名端方向如圖中所示)，T1是變壓器，C2是諧振電容，C3是輸出濾波電容。雙極性接面電晶體Q1和Q2的基極和發射極除了與驅動變壓器W1的相應繞組連接外，還連接到控制晶片U1的相應控制引腳。控制晶片U1可以通過原邊採樣、副邊採樣、電壓採樣、電流採樣等方式中的一種或多種來檢測系統負載RL的工作狀態，並根據系統當前的工作狀態來控制雙極性接面電晶體Q1和Q2的導通與關斷，以達到控制系統的工作頻率、調整系統負載RL的工作狀態的目的。
換言之，在圖2所示的橋式電源電路200中，驅動變壓器W1的繞組W1a上的諧振電流ILr被用來為雙極性接面電晶體Q1和Q2提供驅動電流，驅動變壓器W1的繞組W1b連接在雙極性接面電晶體Q1的基極和發射極之間，驅動變壓器W1的繞組W1c連接在雙極性接面電晶體Q2的基極和發射極之間，控制晶片U1可以被配置為基於表徵橋式電源電路200的輸出電流或者輸出電壓的輸出回饋信號FB(圖中未示出)來控制雙極性接面電晶體Q1和Q2中的一者從導通狀態變為關斷狀態，並且在檢測到諧振電流ILr發生換向時控制雙極性接面電晶體Q1和Q2中的另一者從關斷狀態變為導通狀態。
在圖2所示的橋式電源電路200中，雙極性接面電晶體Q1/Q2在剛導通時，由於其導通電流較小，因此需要的驅動電流較小，控制晶片U1僅需要提供較小的驅動電流即可使雙極性接面電晶體Q1/Q2處於導通狀態。隨著雙極性接面電晶體Q1/Q2的導通電流增大，驅動雙極性接面電晶體Q1/Q2處於導通狀態所需要的驅動電流也增大，此時驅動變壓器W1可以通過諧振電流ILr的耦合電流為 雙極性接面電晶體Q1/Q2提供足夠的驅動電流。當需要關斷雙極性接面電晶體Q1/Q2時，控制晶片U1相應地拉低雙極性接面電晶體Q1/Q2的基極電壓，使其可靠關斷，並在檢測到諧振電流ILr換向後控制其對管導通。
圖3示出了圖2所示的控制晶片U1中的雙極性接面電晶體驅動控制電路300的電路原理圖。如圖3所示，雙極性接面電晶體驅動控制電路300包括開關S1、S2、S3、S4和驅動限流電阻RB1、RB2，其中，供電電壓HVCC和VCC分別用於為雙極性接面電晶體Q1和Q2的驅動控制電路供電，開關S1連接在供電電壓HVCC和雙極性接面電晶體Q1的基極之間，開關S2連接在雙極性接面電晶體Q1的基極和發射極之間，開關S3連接在供電電壓VCC和雙極性接面電晶體Q2的基極之間，開關S4連接在雙極性接面電晶體Q2的基極和發射極之間。這裡，假設開關S1、S2、S3、和S4中的每個開關在其控制信號為高電平時處於閉合狀態，並且在其控制信號為低電平時處於斷開狀態。
圖4示出與圖3所示的雙極性接面電晶體驅動控制電路300有關的多個信號的時序圖，其中，ILr表示驅動變壓器W1的繞組W1a上的諧振電流，HB表示雙極性接面電晶體Q1和Q2之間的半橋中點處的電壓，Vbe(Q1)表示雙極性接面電晶體Q1的基極與發射極之間的電壓差值，Ib(Q1)表示雙極性接面電晶體Q1的基極電流，Ice(Q1)表示雙極性接面電晶體Q1的導通電流，Vbe(Q2)表示雙極性接面電晶體Q2的基極與發射極之間的電壓差值，Ib(Q2)表示雙極性接面電晶體Q2的基極電流，Ice(Q2)表示雙極性接面電晶體Q2的導通電流，G1(S1)表示用於控制開關S1的閉合與斷開的控制信號，G2(S2)表示用於控制開關S2的閉合與斷開的控制信號，G3(S3)表示用於控制開關S3的閉合與斷開的控制信號，G4(S4)表示用於控制開關S4的閉合與斷開的控制信號。
結合圖3和圖4可以看出，在t0時刻，控制晶片U1控制開關S4從斷開狀態變為閉合狀態並控制開關S1、S2、S3繼續處於斷開狀態，此時驅動變壓器W1提供的驅動電流被開關S4吸收，由於雙極性接面電晶體存儲電荷的存在，直至t1時刻，雙極性接面電晶體Q2才從導通狀態變為關斷狀態，此時雙極性接面電晶體Q2的基極電壓和基極電流均變為0。在t2時刻，半橋中點處的電壓HB升高至母線電壓，續流二極體D1導通，諧振電流ILr流過續流二極體D1。在t3時刻，控制晶片U1檢測到諧振電流ILr發生換向，控制開關S1從斷開狀態變為閉合狀態，控制開關S4從閉合狀態變為斷開狀態，並控制開關S2和S3繼續處於斷開狀態，此時雙極性接面電晶體Q1從關斷狀態變為導通狀態，且雙極性接面電晶體Q1的驅動電流由控制晶片U1和驅動變壓器W1中的至少一者提供。在t4時刻，控制晶片U1控制開關S1從閉合狀態變為斷開狀態並控制開關S2、S3、S4繼續處於斷開狀態，此時驅動變壓器W1繼續為雙極性接面電晶體Q1提供驅動電流，控制晶片U1不再需要為雙極性接面電晶體Q1提供驅動電流，從而降低了控制晶片U1的功耗。在t5時刻至t9時刻的時段內，控制晶片U1控制雙極性接面電晶體Q1從導通狀態變為關斷狀態並在檢測到諧振電流ILr換向後控制雙極性接面電晶體Q2從關斷狀態變為導通狀態，該控制過程與t0時刻至t4時刻的時段內控制雙極性接面電晶體Q2從導通狀態變為關斷狀態並控制雙極性接面電晶體Q1從關斷狀態變為導通狀態的過程類似，因此不再贅述。
簡言之，控制晶片U1可以被配置為通過控制開關S2從斷開狀態變為閉合狀態並控制開關S1、S3、和S4繼續處於斷開狀態，控制雙極性接面電晶體Q1從導通狀態變為關斷狀態；並且在檢測到諧振電流ILr發生換向時，通過控制開關S2從閉合狀態變為斷開狀態，控制開關S3從斷開狀態變為閉合狀態，並控制開關S1和 S4繼續處於斷開狀態，控制雙極性接面電晶體Q2從關斷狀態變為導通狀態。
進一步地，控制晶片U1可以被配置為通過控制開關S4從斷開狀態變為閉合狀態並控制開關S1、S2、和S3繼續處於斷開狀態，控制雙極性接面電晶體Q2從導通狀態變為關斷狀態；並且在檢測到諧振電流ILr發生換向時，通過控制開關S4從閉合狀態變為斷開狀態，控制開關S1從斷開狀態變為閉合狀態，並控制開關S2和S3繼續處於斷開狀態，控制雙極性接面電晶體Q1從關斷狀態變為導通狀態。
圖5示出了圖2所示的控制晶片U1中的電流換向檢測電路500的電路原理圖。在圖5所示的電流換向檢測電路500中，電流源I1為鏡像電流源，其輸出的電流I1與流過開關S2的電流成比例關係並且在電阻R1上產生電壓V1，電壓V1可以表徵流經開關S2的電流。圖6示出了與圖5所示的電流換向檢測電路500有關的多個信號的時序圖，其中，ILr表示驅動變壓器W1的繞組W1a上的諧振電流，V1表示電阻R1上的電壓，G2(S2)表示用於控制開關S2的閉合與斷開的控制信號，G3(S3)表示用於控制開關S3的閉合與斷開的控制信號。
下面結合圖5和圖6，以雙極性接面電晶體Q2的導通控制為例，對電流換向檢測電路500的工作原理進行說明。如圖5和圖6所示，當開關S2處於閉合狀態時，流過繞組W1b的電流將全部流過開關S2，而流過繞組W1b的電流與諧振電流ILr成比例；控制晶片U1在檢測到電阻R1上的電壓V1低於電壓閾值Vth_1時，即可判斷諧振電流ILr發生換向，控制開關S2從閉合狀態變為斷開狀態，控制開關S3從斷開狀態變為閉合狀態，並控制開關S1和S4繼續處於斷開狀態，此時雙極性接面電晶體Q2從關斷狀態變為導通狀態。需要說明的是，雙極性接面電晶體Q1的導通控制類似於雙極性 接面電晶體Q2的導通控制，因此不再贅述。
換言之，控制晶片U1可以被配置為：在開關S2處於閉合狀態且開關S1、S3、和S4處於斷開狀態期間，通過對流過開關S2的電流進行鏡像來產生鏡像電流源I1，並通過將鏡像電流源I1輸出的電流I1在電阻R1上產生的電壓與電壓閾值Vth_1比較來檢測諧振電流ILr是否發生換向；在開關S4處於閉合狀態且開關S1、S2、S3處於斷開狀態期間，通過對流過開關S4的電流進行鏡像來產生鏡像電流源I2(圖中未示出)，並通過將鏡像電流源I2輸出的電流I2在電阻R2(圖中未示出)上產生的電壓V2(圖中未示出)與電壓閾值Vth_2(圖中未示出)比較來檢測諧振電流ILr是否發生換向。
圖7示出了根據本發明另一實施例的橋式電源電路700的電路示意圖。圖7所示的橋式電源電路700與圖2所示的橋式電源電路200的區別僅在於，控制晶片U1’通過經由檢測引腳CS檢測電流檢測電阻RCS上的電壓VCS來檢測諧振電流ILr是否發生換向。需要說明的是，圖7所示的橋式電源電路700的其他方面的內容類別似於圖2所示的橋式電源電路200的相應內容，因此不再贅述。
圖8示出了圖7所示的控制晶片U1’中的電流換向檢測電路800的電路原理圖。在圖8所示的電流換向檢測電路800中，當需要控制雙極性接面電晶體Q1從導通狀態變為關斷狀態並控制雙極性接面電晶體Q2從關斷狀態變為導通狀態時，控制晶片U1’執行以下處理：控制開關S2從斷開狀態變為閉合狀態並控制開關S1、S3、S4繼續處於關斷狀態，使得雙極性接面電晶體Q1從導通狀態變為關斷狀態；在檢測到電流檢測電壓VCS低於電壓閾值VCS_TH1時判斷諧振電流ILr發生換向，控制開關S3從斷開狀態變為閉合狀態，控制開關S2從閉合狀態變為斷開狀態，並控制開關S1和S4繼續處於關斷狀態，使得雙極性接面電晶體Q2從關斷狀態變為導通狀態；在雙極性接面電晶體Q2處於導通狀態一段時間後控制開關S3斷開， 使得驅動變壓器W1為雙極性接面電晶體Q2提供驅動電流。延時模組可以通過延時電路來產生延時信號，也可以通過判斷電流檢測電壓VCS達到一定閾值等方式來產生延時信號，在此不做限定。
圖9示出與圖8所示的電流換向檢測電路800有關的多個信號的時序圖。從圖9可以看出，當電流檢測電壓VCS降低至電壓閾值VCS_TH1時，控制晶片U1’判斷諧振電流ILr發生換向，控制開關S2從閉合狀態變為斷開狀態，控制開關S3從斷開狀態變為閉合狀態，並控制開關S1和S4繼續處於斷開狀態，使得雙極性接面電晶體Q2從關斷狀態變為導通狀態；當電流檢測電壓VCS升高到電壓閾值VCS_TH2時，控制晶片U1’判斷諧振電流ILr發生換向，控制開關S4從閉合狀態變為斷開狀態，控制開關S1從斷開狀態變為閉合狀態，並控制開關S2和S3繼續處於斷開狀態，使得雙極性接面電晶體Q1從關斷狀態變為導通狀態。
換言之，控制晶片U1’可以被配置為在開關S2處於閉合狀態且開關S1、S3、和S4處於斷開狀態期間，通過將表徵諧振電流ILr的電流感測電壓VCS與電壓閾值VCS_TH1進行比較來檢測諧振電流ILr是否發生換向；並且在開關S4處於閉合狀態且開關S1、S2、和S3處於斷開狀態期間，通過將表徵諧振電流ILr的電流感測電壓VCS與電壓閾值VCS_TH2進行比較來檢測諧振電流ILr是否發生換向。
進一步地，如圖8所示，控制晶片U1’可以被配置為：基於表徵諧振電流ILr是否發生換向的第一換向表徵信號和用於控制開關S2的閉合與斷開的控制信號G2，生成用於控制開關S3的閉合與斷開的控制信號G3，其中，開關S3在處於閉合狀態達到預定時間後或在電流感測電壓VCS達到閾值電壓VTH_CS1(圖中未示出)時變為斷開狀態；基於表徵諧振電流ILr是否發生換向的第二換向表徵信號和用於控制開關S4的閉合與斷開的控制信號G4，生成用於控制 開關S1的閉合與斷開的控制信號G1，其中，開關S1在處於閉合狀態達到預定時間後或在電流感測電壓VCS達到閾值電壓VTH_CS2(圖中未示出)時變為斷開狀態；基於時鐘控制信號和控制信號G3，生成控制信號G2；以及基於時鐘控制信號和控制信號G1，生成控制信號G4，其中，時鐘控制信號是基於輸出回饋信號FB生成的。
由於在實際應用中電流換向檢測電路500/800通常存在一定延時，為了保證開關管Q1/Q2在諧振電流ILr換向後可以立即可靠導通，可以通過調整電流換向檢測閾值Vth_1、Vth_2、VCS_TH1、VCS_TH2等使其提前檢測到諧振電流ILr發生換向。但此時由於諧振電流ILr還未換向，若放開開關S2/S4的下拉控制，將可能導致關斷的雙極性接面電晶體Q1/Q2再次導通。為了保證雙極性接面電晶體Q1/Q2的可靠開關，可以適當增加開關S1和S4處於閉合狀態的交疊時間以及開關S2和S3處於閉合狀態的交疊時間。
圖10示出了與圖3所示的雙極性接面電晶體驅動控制電路300有關的多個信號的時序圖。結合圖3和圖10可以看出，當開關S4從閉合狀態變為斷開狀態後，繞組W1c感應的驅動電流全部流過開關S4。在t0時刻，控制晶片U1/U1’提前檢測到諧振電流ILr的過零狀態，此時控制開關S1從斷開狀態變為閉合狀態並提供驅動電流，但由於此時繞組W1c被開關S4短路，開關S1流出的電流經由驅動變壓器W1的繞組耦合後，流入開關S4，此時流入開關S4的電流為諧振電流ILr經由驅動變阻器W1產生的耦合電流與控制晶片U1/U1’提供的驅動電流經由驅動變壓器W1產生的耦合電流之和。在t1時刻，控制晶片U1/U1’控制開關S4從閉合狀態變為斷開狀態，此時控制晶片U1/U1’提供的驅動電流將流向雙極性接面電晶體Q1的基極，此時雙極性接面電晶體Q1的基極電流為控制晶片U1/U1’提供的驅動電流與諧振電流ILr經由驅動變壓器W1產生的耦合電流之和，雖然此時諧振電流ILr的耦合電流為負，但由於此時諧振電流ILr 已經較低，所以該電流和仍為正值，使得雙極性接面電晶體Q1的基極正偏，雙極性接面電晶體Q2的基極反偏，因此雙極性接面電晶體Q2仍可以保持可靠關斷狀態。在t2時刻，諧振電流ILr換向，其流經由驅動變壓器W1提供給雙極性接面電晶體Q1的耦合電流變為正，此時雙極性接面電晶體Q1的基極電流為控制晶片U1/U1’提供的驅動電流與諧振電流ILr經由驅動變壓器W1產生的耦合電流之和，雙極性接面電晶體Q1可以可靠地從關斷狀態變為導通狀態。在t3時刻至t5時刻的時段內，控制晶片U1/U1’控制雙極性接面電晶體Q1從導通狀態變為關斷狀態並在檢測到諧振電流ILr換向後控制雙極性接面電晶體Q2從關斷狀態變為導通狀態，該控制過程與t0時刻至t2時刻的時段內控制雙極性接面電晶體Q2從導通狀態變為關斷狀態並控制雙極性接面電晶體Q1從關斷狀態變為導通狀態的過程類似，因此不再贅述。
綜上所述，根據本發明實施例的橋式電源電路，提高了雙極性接面電晶體的開關工作的可靠性，並極大地降低了用於控制雙極性接面電晶體的導通與關斷的控制晶片提供給雙極性接面電晶體的驅動電流，提高了雙極性接面電晶體的驅動效率。與採用MOS管作為開關的橋式電源電路相比，可以大幅降低系統成本。
本發明可以以其他的具體形式實現，而不脫離其精神和本質特徵。例如，特定實施例中所描述的演算法可以被修改，而系統體系結構並不脫離本發明的基本精神。因此，當前的實施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本發明的範圍由所附請求項而非上述描述定義，並且，落入請求項的含義和等同物的範圍內的全部改變從而都被包括在本發明的範圍之中。
200:橋式電源電路
B1,B2:雙極性接面電晶體Q1,Q2的基極控制腳
C1:母線電容
C2:諧振電容
C3:輸出濾波電容
D1,D2,D3,D4:續流二極體
E1,E2:雙極性接面電晶體Q1,Q2的發射極控制腳
ILr:諧振電流
Q1,Q2:雙極性接面電晶體
RL:系統負載
T1:變壓器
W1a,W1b,W1c:繞組

Claims (12)

  1. 一種用於橋式電源電路，包括第一雙極性接面電晶體、第二雙極性接面電晶體、驅動變壓器、以及雙極性接面電晶體控制電路，其中，所述驅動變壓器的第一繞組上的諧振電流被用來為所述第一雙極性接面電晶體和所述第二雙極性接面電晶體提供驅動電流，所述驅動變壓器的第二繞組連接在所述第一雙極性接面電晶體的基極和發射極之間，所述驅動變壓器的第三繞組連接在所述第二雙極性接面電晶體的基極和發射極之間，所述雙極性接面電晶體控制電路被配置為：
    基於表徵所述橋式電源電路的輸出電流或者輸出電壓的輸出回饋信號，控制所述第一雙極性接面電晶體和所述第二雙極性接面電晶體中的一者從導通狀態變為關斷狀態；以及
    當檢測到所述諧振電流發生換向時，控制所述第一雙極性接面電晶體和所述第二雙極性接面電晶體中的另一者從關斷狀態變為導通狀態。
  2. 如請求項1所述的橋式電源電路，其中，所述雙極性接面電晶體控制電路包括第一開關、第二開關、第三開關、以及第四開關，所述第一開關連接在所述雙極性接面電晶體控制電路的第一供電電壓和所述第一雙極性接面電晶體的基極之間，所述第二開關連接在所述第一雙極性接面電晶體的基極和發射極之間，所述第三開關連接在所述雙極性接面電晶體控制電路的第二供電電壓和所述第二雙極性接面電晶體的基極之間，所述第四開關連接在所述第二雙極性接面電晶體的基極和發射極之間，所述雙極性接面電晶體控制電路被配置為：
    通過控制所述第二開關從斷開狀態變為閉合狀態並控制所述第一、第三、和第四開關繼續處於斷開狀態，控制所述第一雙極性接面 電晶體從導通狀態變為關斷狀態；以及
    在檢測到所述諧振電流發生換向時，通過控制所述第二開關從閉合狀態變為斷開狀態，控制所述第三開關從斷開狀態變為閉合狀態，並控制所述第一和第四開關繼續處於斷開狀態，控制所述第二雙極性接面電晶體從關斷狀態變為導通狀態。
  3. 如請求項2所述的橋式電源電路，其中，所述雙極性接面電晶體控制電路進一步被配置為：
    通過控制所述第四開關從斷開狀態變為閉合狀態並控制所述第一、第二、和第三開關繼續處於斷開狀態，控制所述第二雙極性接面電晶體從導通狀態變為關斷狀態；以及
    在檢測到所述諧振電流發生換向時，通過控制所述第四開關從閉合狀態變為斷開狀態，控制所述第一開關從斷開狀態變為閉合狀態，並控制所述第二和第三開關繼續處於斷開狀態，控制所述第一雙極性接面電晶體從關斷狀態變為導通狀態。
  4. 如請求項3所述的橋式電源電路，其中，所述第四開關處於閉合狀態的持續時間與所述第一開關處於閉合狀態的持續時間之間存在重疊，並且所述第三開關處於閉合狀態的持續時間與所述第二開關處於閉合狀態的持續時間之間存在重疊。
  5. 如請求項2所述的橋式電源電路，其中，所述雙極性接面電晶體控制電路進一步被配置為在所述第二開關處於閉合狀態且所述第一、第三、和第四開關處於斷開狀態期間：
    通過對流過所述第二開關的電流進行鏡像，產生第一鏡像電流源；
    通過將所述第一鏡像電流源輸出的第一電流在第一電阻上產生的第一電壓與第一電壓閾值比較，檢測所述諧振電流是否發生換向。
  6. 如請求項2所述的橋式電源電路，其中，所述雙極性接面電晶體控制電路進一步被配置為在所述第四開關處於閉合狀態且所述第一、第二、和第三開關處於斷開狀態期間：
    通過對流過所述第四開關的電流進行鏡像，產生第二鏡像電流源；
    通過將所述第二鏡像電流源輸出的第二電流在第二電阻上產生的第二電壓與第二電壓閾值比較，檢測所述諧振電流是否發生換向。
  7. 如請求項2所述的橋式電源電路，其中，所述雙極性接面電晶體控制電路進一步被配置為在所述第二開關處於閉合狀態且所述第一、第三、和第四開關處於斷開狀態期間：
    通過將表徵所述諧振電流的電流感測電壓與第三電壓閾值進行比較，檢測所述諧振電流是否發生換向。
  8. 如請求項2所述的橋式電源電路，其中，所述雙極性接面電晶體控制電路進一步被配置為在所述第四開關處於閉合狀態且所述第一、第二、和第三開關處於斷開狀態期間：
    通過將表徵所述諧振電流的電流感測電壓與第四電壓閾值進行比較，檢測所述諧振電流是否發生換向。
  9. 如請求項7所述的橋式電源電路，其中，所述雙極性接面電晶體控制電路進一步被配置為：
    基於表徵所述諧振電流是否發生換向的第一換向表徵信號和用於控制所述第二開關的閉合與斷開的第二控制信號，生成用於控制所述第三開關的閉合與斷開的第三控制信號，其中
    所述第三開關在處於閉合狀態達到預定時間後或在所述電流感測電壓達到第五閾值電壓時變為斷開狀態。
  10. 如請求項7所述的橋式電源電路，其中，所述雙極性接面電晶體控制電路進一步被配置為：
    基於表徵所述諧振電流是否發生換向的第二換向表徵信號和用於控制所述第四開關的閉合與斷開的第四控制信號，生成用於控制所述第一開關的閉合與斷開的第一控制信號，其中
    所述第一開關在處於閉合狀態達到預定時間後或在所述電流感測電壓達到第六閾值電壓時變為斷開狀態。
  11. 如請求項9所述的橋式電源電路，其中，所述雙極性接面電晶體控制電路進一步被配置為：
    基於時鐘控制信號和所述第三控制信號，生成所述第二控制信號，其中，所述時鐘控制信號是基於所述輸出回饋信號生成的。
  12. 如請求項10所述的橋式電源電路，其中，所述雙極性接面電晶體控制電路進一步被配置為：
    基於時鐘控制信號和所述第一控制信號，生成所述第四控制信號，其中，所述時鐘控制信號是基於所述輸出回饋信號生成的。
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