TWI279069B

TWI279069B - Flyback converter with synchronous rectifier

Info

Publication number: TWI279069B
Application number: TW093136679A
Authority: TW
Inventors: Tae-Ook Park; Sung-Cheol Kim; Chan-Gyu Jang
Original assignee: Samsung Electro Mech
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2007-04-11
Also published as: CN1758517A; KR20060031108A; US7012821B1; JP2006109685A; KR100593926B1; TW200612650A

Description

1279069 九、發明說明： [本發明之相關申請案] 本發明係根據於2004年1〇月7日提出申請之韓國申清案第2004-80004號，並根據該案申請優先權，該申請案所揭示之整個内容結合於本案作為參考。【發明所屬之技術領域】本叙明係關於一種應用於譬如筆記型個人電腦 (notebook PC)之可攜式電腦之電源供應器之馳返轉換器 (flyback converter)，詳言之，係關於一種具有同步整流器之馳返轉換器，該馳返轉換器操作於臨界導電模式（criticai C〇nduCtlon mode)，以於輸出電壓之零交叉點（zer〇 cr〇ssjng point)導通（on)/關斷（off)主開關，並使用齊納（Zener)二極體而適用於控制同步開關之任務循環（duty cycle)，因此不需要亚聯連接蕭特基（Schottky)二極體與同步開關，而因此簡化電路設計。【先前技術】最近’電子和電器用品已增加客戶所希望之功能數目，彡曰進數位化而施行此等多功能，並強烈企盼縮小體積、高效率電源以供應適用於客戶各種所需要之服務。有關於現有之電源供應器，驰返電源供應器因為具有車父少量之組件而使得能降低產品成本並最小化而大量使用。 :名而’隶近電子和電器用品已要求低電壓、大電流之電源供應器，而使得用於現有之馳返轉換器之二極體整流 92739 5 1279069 再能滿足客戶所要求之小、薄、和高性能之狀況。 =，因為於輸出電流發生依比例之損失，若輸出電流报大則一極體整流、器系統可能承受過度之損失。基於此點，已提出使用具有小導電損失之譬如導體_s)電晶體之半導體開關之同步整流器系铁二極體整流器系統。曰第1圖顯示一般馳返轉換器概念之電路圖，而為第1圖中主訊號之時序圖。国口。於第1和第2圖中，交流（AC)輸入電塵Vin藉由整流· 器11而整流’然後提供至變壓器TF。此時，馳返切換：路^切換主開關MS，而使得主_ Ms重複導通/關斷电如弟2圖中所示。主開關MS之汲極-源極電壓Vdsl因主開關Ms之導通（on)/關斷（off)操作而改變，如第2圖中所示。’ 也就是說’若主開關MS導通，則—次電流（primal current) ϊ i在變㈣TF之一次線圈L】㈣經主開關心如第2圖中所示；同時，藉由同步切換電路（syn如刪s swltchlng circuit)14關斷同步開關ss。當關斷主開關⑽ 時：藉由同步切換電路14導通同步開關ss，而使得於變 [态TF之一次線圈L1内之能量感應至變壓器TF之二次主線圈L21，由此導致二次電流（sec〇ndary咖随〇 12流動如第2圖中所示。此處，Vdsl為施加跨於主開關MS之電壓，而vds2 為知加跨於同步開關s S之電壓。 92739 6 1279069 同步開關ss之沒極-源極電壓Vds2藉由同步開關ss 之導通/關斷操作而改變，如第2圖中所示。此處，從連接到變壓裔TF之二次主線圈Ul的變壓器、tf之二次辅助線圈L22 ’供應同步切換電路14之驅動電壓。：·- 透過此過程’於變壓器TF之二次主線圈⑶中之電：' 壓經由輸出電容器C。提供為輸出電壓v〇ut。 k上述可看出，用於同步開關ss之同步切換電路Μ 與驰返切換電路12同步導通/關斷，如此為腦電晶體之同步開關SS作用如整流器。且馨、此馳返轉換器能依照詳細技術内容而分類成各種之型式，譬如用於主開關和同步開關之驅動方法，以及用於步開關之驅動電路設計，於下文中將參照第3和4圖說明此等各種型式之馳返轉換器之一個例子。第3圖為習知馳返轉換器之電路圖。參照第3圖’習知之馳返轉換器包括電壓源、用來電麼源接收電壓並輸出高頻脈波至開_ S1之馳返切換電路20具有-次線圈連接到馳返切換電路2〇用來從該馳 =切換電路2G接收高頻脈波之變塵器T1、以及分別作用 40和1源人要電源之二個二次線圈、連接到電流感測器一人要电源用於輸出驅動脈波之同步整流器30、以及與 :出二極體D2並聯連接用於從同步整流器30接收驅動脈 :之同步開關M】。輸出二極體D2具有連接至主電源之— ::ΐ接至！載50,另一端，該負載50並與輸出電容並。電流感測器4G與負載5G串聯連接以傾側負载電 92739 7 1279069 流。電流感測器40亦作用為轉移偵側負載電流至同… 器30。此處，VI表示電源、21表示回授電路、= 閘控電路。、不第3圖之馳返轉換器之詳細說明揭示於美；··. 6,353,544 號中。弟 > 第4a和第4b圖為第3圖之馳返轉換器之個別式之電流波形圖。 ’、參照第3圖至第4bffl ’於習知之驶返轉換器中，開關 S1以固定頻率操作，而使得該開關S1可適當操作於第4a 圖之不連續導通模式（DCM)以及第4^圖之連續導通模 (CCM)。、工第5圖為第3圖之馳返轉換器中反向恢復電流之波來圖〇於第3圖之習知馳返轉換器中，於馳返轉換器之主操作模式CCM中，當大量之二次電流12流過時，同步開關

Ml於開關S1導通時關斷。於此情況，由於同步開關之籲

Ml之PN接面特性，也許會瞬時產生反向恢復電流 (RRC)。為了防止產生此種RRC，由蕭特基二極體所形成‘ 之輸出二極體D2與同步開關Ml並聯連接。也就是說，·、藉由蕭特基二極體具有小的反向恢復時間而防止rrC之，產生。然而’上述之習知馳返轉換器之缺點是同步開關驅動免路很複雜，因為二次輔助線圈必須提供驅動電壓至同步開關且驰返轉換器操作於DCM和CCM。而且，為了防止 92739 1279069 RRC之產峰，茶4士社 ^丨+ 肅特基二極體必須與同步開關並成本。了❹㈣〇 ’ ϋϋ而增加生產【發明内容】有釔於上述之問題而製造出本發明，提供-種具有同步整流器之換^目的為作於臨界導電模式，以於輪出電屡之:^^轉換器操開關，並使用溆細—4 7又叉，J冷通/關斷主月、、、内—極體而調適以控 + 環，因此’不需要使用蕭特基二極二:壬矛力循4 而因此簡化電路設計。 /、门乂開關亚％連接，依照本發明之一個態馳返轉換器而完成上述供具有同步整流器之括：馳返切換控制器來、的目的，該馳返轉換器包切換主開關，而將冑土通柄式 + 轉換成阿頻脈波；變壓器，該 2來接收高頻脈波之—次線圈，和二次主和輔㈣和、及：Γ1關，包括具有源極和沒極之m〇隨，該< 源極和及極連接至分別連接一和第二輸出線之任何人主線圈之一私之该第該第-輸出線與該第二#㈣一 ’回授控制器，用來摘測偵測電壓# & 别、‘，之間之輸出電壓，並輸出該 1貝剧包峻作為回授電壓器，用來備測跨於該二次輔;;ζ切換千控制器；電壓债測· 來依照於共同控制端之電電壓；導通開關’用端與該同步開關之閘二:^ 同電阻器連接於該電辩“。。連接’该共同控制端經由共 " 、d裔之輸出端；關斷開關，用來 92739 9 Ϊ279069 ==共同控制端之電壓，而切換該同步開關之開極和源電^ ^連接，該共同控制端經由該共同電阻器連接於該，測器之輸出端；電流偵測器，具測，峨娜根據其一次和二次 |_之目數比㈣測流人該第—和第二輪出線之任何並個之負載電流；電流/電壓轉換器，將該電流 = 之負載電流轉換成電壓；以及接地開:； …電壓轉換器所轉換之電壓：由°亥同步開關之該源極之間之連接。奐I、同控制端和該之馳返轉it明個悲樣’提供-種具有同步整流器驰返轉換裔，该馳返轉換器包括：馳返切來根據回授電壓方令g急界導通、用壓轉換成高頻脈波開關，而將輸入電脈波之-次線圈，和5二變麗器具有用來接收高頻和〉及極之M0SFET，該源極和& _ U ς有源極次線圈之二端之該第-和第二輪出線於该二 =器，用來_第一輸出線與該第二輪中= 輸出電璧，並輸出該偵測之電壓，出線之間之換控制器；電㈣❹，該馳返切導通開關，用來依照於共同；^厂二次線圈之電厂堅；镇測_出端與該同步開關之開：換，壓控制端經由共同電阻器連接於該電㈣測哭：：：：共同斷開關，用來根據於共同栌、。。輪出知，關關之閑極和源極之間之連：：：免壓，而切換該同步開，5亥共同控制端經由該共同電 92739 10 1279069 阻器連接於該電壓偵測器之卜次和二次線圈用於電流偵測，二泉二：測器，具有一二次電流偵測線圏間之圈數卜：w、凋讀據其-次和出線之任何其中—個她入該第-和第二輸由電流侦測器她心广屋轉換器，將該開關，依照由該電'户鼓：“轉換成電壓；以及接地同控制端與該同步開關之該源極之間之切換該共【實施方式】狡。配置顯示依照本發明之馳返轉換器之第一實施例. 換哭：=、:Γ ’於第一實施例中，依照本發明^ 控制器61〇,用來根據回授電壓於臨界變尿哭620、且；^關奶，而將電星^轉換成高頻脈波，· 二：、、有用來接收高頻脈波之一次線圈U，和二連接至二次主線圈心 < —立而之罘一輸出線OL1與第二輪钃 2 OL2之間之輸出電壓，並輸出該谓測之電壓作為回授电壓至該馳返切換控制器610;以及同步開關ss包括具有、原極牙及極之MOSFET ’該源極和汲極連接至第一輸出線〇U。該驰返轉換器更包括電壓该測器640,用來债測跨— 於該二次輔助線圈L22之電壓；導通開關65〇，依照於共同控制端cct之電壓，而切換該電壓偵測器64〇之輸出端與該同步，關SS之閘極之間之連接，該共同控制端經由共同電阻為R1連接於該電壓债測器64〇之輸出端；關斷 92739 11 1279069 接到同步開關SS之源極，以及NPN型之第三電晶體Q3，該第三電晶體Q3具有集極連接到第二電晶體Q2之集極而射極連接到第二電晶體Q2之基極，以及第二齊納二極體 ZD2，該第二齊納二極體ZD2具有陽極連接到該第三電晶體Q3之基極而陰極連接到共同控制端CCT。第二齊納二極體ZD2較佳具有崩潰電壓小於由電壓偵測器640所偵測電壓。電壓偵測器640之輸出電壓較佳低於第一和第二齊納二極體ZD 1和ZD2崩潰電壓之總合。電流偵測器670作用依照其一次和二次電流偵測線圈 L31和L32之間的圈數比而調整關斷開關660之準時性（on time)。電流偵測器670之一次和二次電流债測線圈L3 1和 L32之間的圈數比較佳設定為於主開關MS導通之一段預定時間前，導通該導通開關660。電流/電壓轉換器680包括電壓偵測電阻器R5用來偵測對應於由電流偵測器670所偵測之負載電流之電壓；二極體D21整流由該電壓偵測電阻器R5所偵測之電壓；以及連接於電流偵測器670和二極體D21之陰極間之輸出電阻器R4，用來輸出由該二極體D21所整流之電壓。接地開關690包括NPN型之第四電晶體Q4，該電晶體Q4具有連接到共同控制端CCT之集極、經由電阻器R3 連接到電流/電壓轉換器680之輸出端之基極、和連接到同步開關s S之源極之射極。第7圖為顯示依照本發明之馳返轉換器之第二實施例 13 92739 1279069 配置之電路圖。麥照第7圖，於第二實施例中，依換器包括馳返切換々制哭710,爾才“曰& u之馳返‘ 、工制-710用來根據回授電壓於臨界變換主開_，而將電壓VS轉換成高頻脈波; 20’具有用來接收該高頻脈波之—次線圈u，以 :::::授: 電壓，與第二輸出線⑽間之輸出哭710. Γ:Ρ 作為回_至該馳返切換控制 ς 10,同步開關SS，包括具有源極和汲極之则附， 74〇，偵：則妗於兮A 出、、泉〇L2，以及電壓偵測器并、曾、’、5、〜—一人線圈L2之電壓。該馳返轉換哭更勺關750,用來依照經由共同電接：：，則器Μ之輸出端之共同控制端二接= 該電物器74。之輸出端與該同步開關換連接；關斷開關760,根據經由該共同電阻 ^間之電㈣測器740之輸出端；：1連接於該切換該同步開關ss之閘極和二上=f，而^ 測器770,具有一次和二次連接，以及電流偵該電流谓測器770根據並〜】和'32用於電流摘測。 ⑶間之圈數比而作為康_二:第大電=測線圈⑶和電流。該馳返轉換器復包括恭月』4 0L2之負载電流她770所债測得：：f轉換器780，將由該地開關彻，依照由該電流/^^流轉換成電壓；以及接而切換响控制端CCT與該同步開關ss= = 92739 14 1279069 於第9圖中，n表示變壓器之命、器之二次電、、☆ 人兒飢，12表示變壓包〜。從圖式中可以看出，同牛敕、、六口操作於g#尺道乂正〉瓜為驅動電路私作方、l界導電模式’於此動，而二次電电抓開始於零點流 ^ 毛机於另一個零點結束流動0 第10圖為顯示依照本發明之馳返 SS操作之時序圖。軲換。。中同步開關於第10圖中，12表示變壓器之二次由電㈣測電阻器R5所偵測之電壓 ;_:5表不之第四雷曰触—言 T(34表不接地開關之弟四毛日日肢之導通/關斷時序，之閑極_源極電壓。 VGS表不同步開關ss ϋΊ，料細制依照本發明之料轉姻配合附圖刼作之誶細說明。 Π7 口首先’將參照第6、8、9和10圖說明依明返轉換器之第一實施例。 a之驰兹參照第6圖，於第-實施例中，驰返切換控制器㈣根據回授電壓於臨界導通模式切換主開關⑽，而將_ Vs轉換成高頻脈波。此高頻脈波從變壓器62〇之一次 L1感應至其二次主線圈L21和二次輔助線圈L22。此時’回授控制器6 3 0偵測分別連接至二次主線圈l 2工之二端之第一輸出線0L1與第二輸出線〇L2間之輸出電壓，亚輸出該偵測之電壓作為回授電壓至該馳返切換押器610 。、工如第8圖中所示，當主開關Ms反應於切換訊號sw 而導通時，一次電流II於變壓器62〇之一次線圈u中流 92739 17 1279069 動，以及當主開關MS反應於切換訊號SW而關斷時，二次電流12於變壓器620之二次主線圈L21和二次輔助線圈 L22中流動。此操作施行於臨界導電模式。也就是說，於應用於本發明之馳返轉換器之臨界導電模式，藉由驰返切換控制器 610和回授控制器630之方式；一次電流開始於零點流動，而二次電流於另一零點結束流動，如第9圖中所示。同時，同步開關SS能夠連接至變壓器620之第一輸出線OL1或第二輸出線OL2之任何其中之一。於第一實施例中，如第6圖中所示，同步開關SS係使用MOS電晶體以用連接於第一輸出線OL1。再參照第6圖，若二次電流12流動，則電壓偵測器 640偵測跨於二次輔助線圈L22之電壓。也就是說，於電壓偵測器640中，二極體D1整流跨於二次輔助線圈L22 之電壓，以及電容器C1偵測由該二極體D1所整流之電壓。此時，當二次電流12流動時，電壓偵測器640輸出之電壓高於導通開關650中第一齊納二極體ZD1之崩潰電壓和於關斷開關660中第二齊納二極體ZD2之崩潰電壓之任一者，但是低於二個崩潰電壓之總合。電流偵測器670根據其一次和二次電流偵測線圈L31 和L32間之圈數比而偵測流入該第一輸出線OL1之負載電流，並將該偵測之負載電流提供至電流/電壓轉換器680。電流偵測器670亦依照其一次和二次電流偵測線圈 L3 1和L32之間的圈數比而調整關斷開關660之準時性。 18 92739 1279069 電流偵測器670之一次和二次電流偵測線圈L3 1和L32之間的圈數比較佳設定於主開關MS導通之預定時間TD，導通該關斷開關660，如第10圖中所示。因此，可以事先避免產生反向恢復電流。電流/電壓轉換器680藉由電流偵測器670而將偵測之負載電流轉換成電壓，並將該轉換之電壓輸出至接地開關 690。詳言之，於電流/電壓轉換器680，藉由二極體D21 整流由該電壓偵測電阻器R5所偵測之電壓，然後經由輸出電阻器R4而輸出至接地開關690。也就是說，當電流偵測器670偵測二次電流時，電流/ 電壓轉換器680輸出預定電壓，例如，高於或等於接地開關690導通電壓之電壓。然而，當電流偵測器670偵測無二次電流時，該電流/電壓轉換器680輸出預定之電壓，例如，低於接地開關690導通電壓之電壓，亦即，接近於0 電壓。然後，接地開關690依照由電流/電壓轉換器680所轉換之電壓，而切換共同控制端CCT與同步開關SS之源極之間之連接。舉例而言，於電流偵測器670偵測二次電流12之情況，電流/電壓轉換器6 8 0輸出高於或等於接地開關6 9 0之 NPN型第四電晶體Q4導通電壓之電壓，由此，將造成第四電晶體Q4導通，如第8圖中所示。結果，共同控制端 CCT經由第四電晶體Q4連接至同步開關SS之源極，而使得該源極之電壓位準變成實質接地位準。 19 92739 1279069 ί…、弟6和8圖，當接地開關690中之第四電晶體Q4 導通時，共同控制端CCT連接至同步開關ss之源極，由此造成導通開關650將導通，而關斷開關660將關斷。詳言之，若共同控制端CCT連接至同步開關sS之振極，則該源極之電壓位準變成與同步開關ss之源極之電χ 壓位準相同，如此從電壓偵測器64〇來之輸出電壓將變: 同於或等於導通開關650之第一電晶體Q1之導通電壓和導通，關650之第—齊納二極體zm之崩潰電壓之和^ 果，第一電晶體Q1和第一齊納二極體zm於相同之時_ 導通。日此時，從電壓偵測器64〇來之輸出電壓VC1經由導通開關650之第一電晶體（^供應至同步開關^之閘極，= 便導通同步開關SS。因此，二次電流流經同步開關Μ且有少量損失，如第i 0圖中所示。 /、、汉之，於具有小量二次電流12之情況，亦即，電流偵測器67(M貞測小量二次電流12，該電流/電壓轉換器^ 輸出低於接地開_ 69〇之NPN型第四電晶體Q4導通電界之電壓，由此造成第四電晶體Q4將被關閉，如第8 所示。結果，共同控制端CCT與同步開關ss之源極斷;妾，而使得該源極之電壓位準變成與從電壓偵測器“Ο 電壓之位準實質上相同。雨出之苓照第6和8圖，當接地開關690之第四電曰俨* 關斷時，共端CCT與同步開關ss之源極^接肢Q4 此造成關斷開關660將被導通而導通開關65〇將被關斷。 92739 20 1279069 接，畀之若共同控制端CCT與同步開關ss之源極斷電壓^其，，之電壓位準變成與從電壓偵測器640輸出之屙镦上？’'質上相$，而使得從電壓偵測器640之輸出電： ::::於或等於關斷開關660之第二齊納二極體ZD2之·，：〒與關斷開關660之第二和第三電晶體Q2和Q3之. 岭通電壓之和。結果，第二齊納二極體ZD2盥第二和第三電晶體Q2和q3於相同時間導通。 >此時，相同的電位經由關斷開關060之第三電晶體Q3 而施加到同步開關ss之問極和源極，^ s’m。結果，根據電流伽67。之一== 二倘測線圈L3 1矛口 L32之間之圈數比，該關斷開關66〇之弟士電晶體Q3導通，亦即，同步開關“於主開關奶導通:之預定的時間TD關斷，如第1〇圖中所示。於此情況，二次電流流經同步開關SS之主體二極體（圖中未顯示）。也就是說，假設二次電流於其流動結束之前，流經同 ^開關SS之主體二極體經過短週期時間，則損失多少會南些’但是可能事先避免產生反向恢復電流。簡言之，共同控制端CCT具有接地電壓位準或與從依照接地開關690操作由電壓偵測器640來之輸出電壓位準實質相同之電壓位準，而使得導通開關65〇與關斷開：66〇之其中一個被選擇導通。如上所述，於依照本發明之馳返轉換器之第一實施例中，於主開關MS導通之前之預定時間，同步ss被關斷，由此使得可能事先避免產生反向恢復電流。因此，不 92739 1279069 須使用蕭特基二極體。接著，將參照第7、8、9知ί 〇同…、仏 9和1〇圖况明依照本發馳返轉換器之第二實施例。 4义月之參照第7圖，於第-告# y，山 ,ρ Μ π 4. 、弟一例中，馳返轉換控制器71〇根據回授電壓於#尺道、s /10 包/土万、L界¥通杈式切換主 %轉換成高頻脈波。此高頻脈波從而=壓 L1感應至其二次線圈L2。时？2〇之一次線圈此時，回授控制器7 3 0偵測第一輸出線〇 L 出線OL2間之輪屮恭厭 *认， -、弟一輪j 至該馳返切換控制器710。 ^區而導、甬0^目中所不’當主開關Ms反應於切換訊號sw ^通^一次電流11於變壓器720之-次、_L1中流 '乂及田主開關Ms反應於切換訊號而關一次電流心變_72Q之二次線圈以流動。 — p明此知作施行於臨界導電模式。也就是說，於應用於本 ^ . 一、扣之g品界^ ^杈式，一次電流開始於零點籲而士二次電流於另-零點結束流動，如第9圖中所示。同犄，同步開關SS能夠連接至變壓器72〇之第一 =線OL1或第二輪出線⑽之任何其中之一。於第二實施例中’如第7圖中所示，同步開關SS為MOS電晶體二. 用連接於第二輪出線⑽。 ^ 圖，若一次電流12流動，則電屡谓測哭 740偵測跨於二、人輔助線圈L2之電壓。也就是說，於電壓偵心740巾3二極體D1整流跨於二次線圈L2之電壓， 92739 22 1279069 以及電容器Cl偵測由該二極體D1所整流之電壓。此時，當次級電流12流動時，電壓偵測器740輸出電壓高於導通開關750中第一齊納二極體ZD1之崩潰電壓和於關斷開關760中第二齊納二極體ZD2之崩潰電壓其中之一，但是低於二個崩潰電壓之總合。電流偵測器770根據其一次和二次電流偵測線圈L31 和L32間之圈數比而偵測流入該第二輸出線OL2之負載電流，並將該偵測之負載電流提供至電流/電壓轉換器780。電流偵測器770亦依照其一次和二次電流偵測線圈 L3 1和L32之間的圈數比而調整關斷開關760之準時性。電流偵測器770之一次和二次電流偵測線圈L3 1和L32之間的圈數比較佳設定於主開關MS導通前之預定時間TD 導通該關斷開關760，如第10圖中所示。因此，可以事先避免產生反向恢復電流。電流/電壓轉換器780藉由電流偵測器770而將偵測之負載電流轉換成電壓，並將該轉換之電壓輸出至接地開關 790。詳言之，於電流/電壓轉換器780，藉由二極體D21 整流由該電壓偵測電阻器R5所偵測之電壓VR5，然後經由輸出電阻器R4而輸出至接地開關790。也就是說，當電流偵測器770偵測二次電流時，電流/ 電壓轉換器780輸出預定電壓，例如，高於或等於接地開關790導通電壓之電壓。然而，當電流偵測器770偵測無二次電流時，該電流/電壓轉換器780輸出預定電壓，例如，低於接地開關790導通電壓之電壓，亦即，接近於0 23 92739 l279〇69 77(M貞測小量二次電流12’該電流/電壓轉換哭谓知出低於接地開關790之刪型第四電晶體：之電壓，由此造成第四電晶體（34將被關斷，^ j :二果，共同議CCT與同步開關ss之源極斷接，吏侍戎源極之電壓位準變成與從電壓偵測器740 電壓位準實質上相同。月3之茶照第7和8圖.，當接地開關79〇關斷時，北同批告“山ΓΓτ &门止矛电日日月豆Q4 cct與同步開關ss之源極斷接此^關斷開關760將被導通而導通開關75〇將被關斷。姐°平5之，若共同控制端CCT與同步開關SS之源極餅其源極之電壓位準變成與從電壓她740 :: ^位準實質上相同，而使得從電壓侧器740之輸出♦ 〜于南於或等於關斷開關760之第二齊納二極體：潰：壓與關斷開關76〇之第二和第三電晶體Q2”= ^: I之:03結果’第二齊納二極體與第二和第三電日日組Q2和Q3於相同時間導通。此:=同的電位經由關鳴之第三而施加到同步開關<5 Q v ss將被關斷。杜果1 =極和源極，由此造成同步開關流麵圈u;:L f流偵測器770之-次和第三電晶體Q3導通介間之圈數比，該關斷開關760之通前之預定的時二=’同步開關％於主開關MS導一多带泣、、丁ϋ關畊，如第】〇圖中所示。於此情況，人：* m、’:同步開關ss之主體二極體(圖中未顯示）。也就疋說，假設二次電流於其流動結束之前，流經同 92 739 25 1279069 步開關s s之主體二極體經過短週期時間，則損失多+合高一些，但是可能事先避免產生反向恢復電流。曰簡言之，共同控制端CCT具有接地I壓位準或與依日召接地開關790操作之電壓偵測器740輸出電壓位準實質相' 同之電壓位準，而使得導通開關750與關斷開關76"〇二立中一個被選擇導通。 ’、於依照本發明之馳返轉換器之第如上所述中，於主_ MS導通前之預定時間，同步開關㈣關斷，由iM吏付可能事先避免產生反向恢復電流。因此，不用蕭特基二極體。、由上述顯然可知’本發明揭示—種具有同步整流器之馳返轉換器，該馳返轉換器可應用於譬如筆記型個人 =可，式電腦之電源供應器。該馳返轉換器操作於臨界導於輸出電慶之零交叉點導通/關斷主開關。馳返心::^納二極體而適用於控制同步開關之任務猶 :二’不需要使用蕭特基二極體與同步開關並聯連接，而付到簡化之電路設計。但是St:說明之目的而揭示了本發明之最佳實施例，、、无、白此技蟄者將應瞭解到，該等實施例可作各種專上：添加和替換’而不會偏離本發明揭示於所附申請專利範圍中之精神和範®。 r月【圖式簡單說明】他目吉合所附圖式之詳細說明，本發明之上述和盆、特徵和優點將變得更清楚瞭解，其中： 92739 26 1279069 電路圖；電流於個別操弟1圖為顯示一般馳返轉換器之概念之第2圖為第1圖中各主訊號之時序圖；第3圖為習知馳返轉換器之電路圖；第4&和4b圖為第3圖之驰返轉換器之作模式之波形圖；

圖為第圖之馳返轉換器中反向恢復電流之波形 π小m脒不贺、明之馳返配置之電路圖；第7圖為_示配置之電路圖；第8圖為依照圖； > 依照本發明之馳返轉換器之第二實施例本發明於馳返轉換器中各主訊號之時序

第9圖為依照本發明以及於驰返轉換器中各電流之波形第1 0圖為顯示依照本發操作之時序圖。之馳返轉換器中同步開關【主要元件符號說明】 11 整流器 14 同步切換電路 25 閘控電路 40 電流感測器 610，、71 〇馳返切換控制器 620、 720變壓器 12 21 30 50 630 20 馳返切換電路融返電路同步整流器負载 730 回授控制器 92739 1279069 640 、740 電壓偵測器 650 、750 導通開關 660 、760 關斷開關 670 、770 電流偵測器 680 、780 電流/電壓轉換器 690 、790 接地開關 Co 輸出電容器 C1 電容器 CCT 共同控制端 D1、 D21 二極體 D2 輸出二極體 11 一次電流 12 二次電流 L1、 L31 一次線圈 L2、 L32 二次線圈 L21 二次主線圈 L22 二次輔助線圈 Ml 同步開關 MS 主開關 OL1 第一輸出線 OL2 第二輸出線 Q1、 Q2、Q3、Q4 電晶體 R1 共同電阻器 R3、 R4、R5 電阻器 S1 開關 SS 同步開關 ΤΙ、TF 變壓器 TMS、TQ4、TSS導通/關斷時序 _ VI 電源 Vcl、Vout 輸出電壓

Vdsl 跨於主開關MS之電壓

Vds2 跨於同步開關SS之電壓 VGS 同步開關SS之閘極-源極電壓 VR5 偵測之電壓 ZD1、ZD2 齊納二極體 28 92739

Claims

1279069 [年月Η修(更)正替换 ______‘ 第93136679號專利申請案申請專利範圍修正本 (95年3月2曰〕括 -、有同步整流裔之馳返轉換器，該馳返轉換器包馳返切換控制器，用來根據回授電壓於臨界導通模 Ί主開關，而將輸人電壓轉換成高頻脈波；义【為，"亥變壓器具有用來接收高頻脈波之一次線，和二次主和辅助線圈；同V開關，包括具有源極和汲極之MOSFET，該源二：:,極二接至分別連接於該二次主線圈二端之該第弟一輸出線之任何其中之一· 線之測該第」輸出線與該第二輸出馳返切==輪出該侦測電㈣為回授電壓至該霍；電屋偵測器’用來谓測跨於該二次辅助線圈之電導通開關，用來依照於共同该電壓俄測器之輸出端與該同牛：之電逐，而切換接，該共同控制#細+開關之閘極間之連之輪出端；由共同電阻器連接於該電壓偵測器關斷開關，用來根據於该同步開關之閘極和源極之間之:t之電壓，而切換由該共同電阻器連接於該妾=共同控制端經书&俏測益之輪出端； 92739(修正版) 29 1279069 年月曰修(更)正替換頁 H9 1 . ' ™f .一—— 8 電流偵測器，具有一次和二次線圈用於電流偵測，该電流偵測器根據其一次和二次電流偵測線圈間之圈數比而偵測流入該第一和第二輸出線之任何其中一個之負載電流；電流/電壓轉換器，將該電流偵測器所偵測得之負载電流轉換成電壓；以及、接地開關，依照由該電流/電壓轉換器所轉換之電壓而切換該共同控制端和該同步開關之該源極之連接。 2. 如申請專利範圍第器包括： 1項之馳返轉換器，其中該電壓偵測一極體，該二極體具有連接於該二次辅助線圈之正電壓端之陽極；以及電谷為，連接於该二次辅助線圈之負電壓端與該二極體之陰極之間。 3.=申請專利範圍第”之馳返轉換器，其中該導通包括： NP型之第一電晶體，該第一電晶體之射極連接於偵IS之該輸出端’而集極連接於該同步開關之第=二極體，該第一齊納二極體之陰極連接於 4 ΓΓ 基極’而陽極連接於該共同控制端。 .申清專利範圍第3項之馳返轉換器，其中該第一齊納二極體具有崩潰電麗低於由該電㈣測器之， 92739(修正版) 30 !279〇69 m修(更)正替換頁電壓。 5·如申請專利範圍第3項之她返轉換器，其中該_ 包括： ▲ N P N型之第：電晶體，該第：f晶體之集極連接於遠同步關之該閘極，而射極連接於該同步關之該源極； /、 Ν Ρ Ν型之第三電日日日體，該第三f日日日體之集極連接於該第二電晶體之該集極，而射極連接於第二電晶體之該基極；以及 X —第二齊納二極體，該第二齊納二極體之陽極連接於該第三電晶體之基極，而陰極連接於該共同控制端。 6. 如申請專利範圍第5項之馳返轉換器，其中該第二齊納二極體具有低於由該電壓偵測器所偵測電壓之崩潰電壓。、 7. ^申請專利範圍第5項之驰返轉換器，其中該電壓债測崙調適以輸出電壓，該電壓低於該第一和第二齊納二極體崩潰電壓之和。 8· ^申請專利範圍第1項之馳返轉換II，其中該電流偵測盗之一次和二次電流偵測線圈間之圈數比設定以於該主開關導通前之預定時間導通該關斷開關。 9·如申請專利範圍帛！項之馳返轉換器，其中該電流/電壓轉換器包括：電壓偵測電阻器，用來制對應於由該電流债測器所偵測負載電流之電壓； 92739(修正版) 31 1279069气气卿、 '-::…...…3文”忿*…二复一. 一極體’用來整流由該電㈣測電阻器所偵測之該 - 電壓；以及、口· 輸出電阻器，連接於該電流读測器和用來輸出由其所整流之電壓之該二極體之陰極之間。爪如申請專利範圍第！項之馳返轉換器，其中該接地開關包括NPN型電晶體’該電晶體之集極連接於該共同控制端:基極經由電阻器而連接於該電流/電麗轉換器之輸出端，而射極連接至該同步開關之源極。種/、有同步整流态之馳返轉換器，該馳返轉換器包籲、馳返切換控制裔，用來根據回授電麼於臨界導通模式切=主開關’而將輸入電壓轉換成高頻脈波；文’該㈣器具有用來接收高頻脈波之一次線圈，和二次線圈；同步開關，包括具有源極和汲極之m〇sfet，該;

=及極連接至分別連接於該二次線圈二端之該第-和弟二輸出線之任何其中之一；回授控制器，線間之輸出電壓，馳返切換控制器；用來偵測該第一輸出線與該第二輸出並輸出該偵測電壓作為回授電壓至該 ^壓摘測器，用來制跨於該二次線圈之電壓，· 導通開關，用來依照於共同控制端之錢，而切換 :，1偵測器之輸出端與該同步開關之閘極間之連 ’该共同控制端經由共同電阻器連接於該電㈣測器 92739(修正版) 32 1279069 t H修(更I正替翻1 —.·· 私-〆 j ▲以 —--------一一一—> 之輪出端； :斷開關，用來根據於共同控制该同步開關之閘極和源極間而切換該共同電阻器連接;亥共同控制端經由遷接於5亥电壓偵測器之輸出端；電流偵測器，具有一吹釦—A ^ 該電流偵測器根據其有一次數比而偵測流入該第一和第二輪出：::：：之圈之負载電流；翰出線之任何其中—個負載棘電: 广奐器，將由電流偵測器所偵測得之該貝戟電流轉換成電壓；以及接:也開關’依照由該電流/_換器所轉換之電 :而刀換該共同控制端與該同步開關之該源極接。 12.如申請專利範圍第n項之馳返轉換器，其中測器包括：一極體，該二極體具有連接於該變壓器之該二次線圈之正電壓端之陽極；以及 ' 電容器，連接於該變壓器之該二次線圈之負電壓端與該二極體之陰極之間。 13·如申請專利範圍第u項之馳返轉換器，其中該導通開關包括： PNP型之第一電晶體，該第一電晶體之射極連接於該電壓偵測器之該輸出端，而集極連接於該同步開關之該閘極··以及 92739(修正版) 33 Ϊ279069 la I -f修(更)正替換員j 第一齊納二極體，該第一齊納二極體之陰極連接於γ 该第一電晶體之基極，而陽極連接於該共同控制端。 14.如申請專利範圍第13項之馳返轉換器，其中該第一齊納二極體具有崩潰電壓低於由該電壓偵測器所偵測之該電壓。、、其中該關斷開 15·如申請專利範圍第13項之馳返轉換器關包括： ▲ ΝΡΝ型之第：電晶體，該n日日體之集極連接於該同步開關之該閑極，而射極經由該電流㈣器而連接於該同步開關之該源極； …ΝΡΝ型之第二電晶體，該第三電晶體之集極連接於該第二電晶體之該集極，而射極連接於第二電晶體之該基極；以及 μ 第二齊納二極體，該第二齊納二極體之陽極連接於該第三電晶體之基極，而陰極連接於該共同控制端。 .如申睛專利範圍第15項之馳返轉換器，其中該第二齊 =:極體具有低於由該電壓偵測器所偵測電壓之崩潰、、則Ir專利範圍帛15項之驰返轉換器，其中該電壓偵、周適以輸出電壓，該電壓低於該第一和第二齊納二圣體之崩潰電壓之和。 • ^料利範圍第U項之跳返轉換器，其中該電流偵、：之-次和二次電流偵測線圈間之圈1比設定以於汗1關‘通則之預定時間導通該關斷開關。 92739(修正版) 34 1279069^^·严祖_頁丨 19.如申請專利範圍第^項之馳返轉換器 * _換器包括：電 - 電壓偵測電阻器，用來偵測對應於由該電流摘測器斤偵/則之負載電流之電壓；一極體’用來整流由該電壓偵測電阻器電壓；以及 I丨貝列I忒輪出電阻器’連接於該電流偵測器和用來輸出由該二極體所整流電壓之該二極體陰極之間。 20.如申睛專利範圍帛n項之驰返轉換器，其中該接地開鲁關包括NPN型電晶體，該電晶體之集極連接於該共同控制端，基極經由電阻器而連接於該電流/電壓轉換器之輸出端，而射極經由該電流偵測器而連接至該同步開關之源極。

92739(修正版) 35 1Q1 12 2 隹 m 曰頁二

Bs89 127^06¾ 95. 3. -2

先前技術第2圖 12

2 ΠΜ 頁換正更 οε

Bs89 # 3月2日_正雜頁丨 II 不連續導通模式（DCM)

先前技術第4a圖連續導通模式(CCM) II

先前技術第4b圖 1279069

12

Ml之汲極-源極電壓

先前技術第5圖 I279{369—— 113月_2_止替叫

1275069- 9? 3. 月日修(更)正替換黃丨臨界導電模式

第9圖

第10圖