TWI742107B - 用於同步整流器之方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

一種同步整流器控制器，其包括一異常計時器、一或多個消隱計時器、及控制邏輯。該控制邏輯可使用一電流感測信號偵測一導通階段之一開始。回應於偵測該導通階段之該開始，該控制邏輯起始該異常計時器、起始第一消隱間隔、及確證該驅動信號。回應於偵測到一OFF條件、該第一消隱間隔經過、且該異常計時器正在運行，該控制邏輯解除確證該驅動信號並起始一第二消隱間隔。回應於偵測到一ON條件、該第二消隱間隔經過、且該異常計時器正在運行，該控制邏輯起始一第三消隱間隔並確證該驅動信號。該控制邏輯可在該異常計時器正在運行時多次確證及解除確證該驅動信號。

Description

用於同步整流器之方法及裝置
本揭露大致上係關於切換模式電源供應器電路，且更具體而言，係關於使用同步整流器且根據監控信號開啟及關閉同步整流器之切換模式電源供應器。
切換模式電源供應器(SMPS)由於其與諸如線性調整器之替代物相比較高的效率，廣泛地用於各種應用中。一些SMPS使用同步整流來增加整流效率。 在不使用同步整流之SMPS中，在SMPS之二次側上使用一或多個整流器（諸如二極體）以便在調整電壓或電流位準下將穿過變壓器傳播之交流電(AC)信號轉換成直流電信號。然而，跨一或多個二極體之電壓降（諸如跨正向偏置矽二極體的0.7伏(V)壓降）是損耗來源。 為減少由於整流所致的損耗，同步整流使用開關電晶體（諸如金氧半導體場效電晶體(MOSFET)或增強型砷化鎵電晶體）而非二極體。雖然開關電晶體具有將整流AC信號之固有的本體二極體(body diode)，但該開關電晶體經控制以藉由在電流依適當方向流動時接通開關電晶體且在其他情況下關斷開關電晶體來更有效地操作。因為一般的開關電晶體具有大約幾毫歐或幾十毫歐之導通電阻，對於大多數功率轉換器應用而言，當開關電晶體接通時跨開關電晶體之電壓降比例如跨肖特基(Schottky)二極體之電壓降低得多。降低電壓降使由電壓降所引起之損耗降低，且因此提高SMPS之效率。 開關電晶體整流器之控制一般基於穿過開關電晶體之電流。在正常導通階段期間，當尚未接通開關電晶體時，跨該開關電晶體建立電壓降，且一些漏電流可穿過開關電晶體之本體二極體。當電壓降經感測為大於第一預定臨限值時，可接通開關電晶體。當跨開關電晶體之電壓經感測為降回到低於第二預定臨限值（例如，0 V）時，此可指示導通階段之結束，且開關電晶體重新經關斷以提供合適的整流器操作。 然而，由切換暫態(switching transient)所產生之雜訊可引起開關電晶體之錯誤觸發，從而導致低效操作。錯誤觸發可藉由使用最小接通及關斷時間來減輕，從而允許瞬變在感測電壓降之前消散。因此，忽略出現在此等「消隱(blanking)」間隔期間之瞬變，且該等瞬變對開關電晶體整流器之開關控制沒有影響。 此外，SMPS中諸如電感器及電容器之電抗組件可致使所感測的跨開關電晶體之電壓降的失真。 雜訊及失真可致使導通階段之結束的提早感測、及開關電晶體之對應提早關斷，亦即，開關電晶體較佳可在導通階段結束之前關斷。 當開關電晶體關斷時，開關電晶體之本體二極體繼續在導通階段期間導電。因為本體二極體具有比跨接通的開關電晶體之電壓降更高的電壓降，所以過早地關斷開關電晶體致使由於整流電路之電壓降所致的損耗增加，及降低SMPS之效率。 因此，需要用於自同步(self-synchronous)整流器控制之方法及裝置，該方法及裝置防止由於可致使開關電晶體之提早關斷的條件所致的效率損耗。
本揭露係關於同步整流器。實施例係關於用於控制同步整流器控制器(SRC)中之驅動信號的方法。該方法包括：使用一電流感測信號偵測一導通階段之一開始；回應於偵測該導通階段之該開始，起始異常(exception)計時器、起始一第一消隱間隔、及確證該驅動信號；回應於偵測到一OFF條件、該第一消隱間隔經過、且該異常計時器正在運行，而解除確證該驅動信號並起始一第二消隱間隔；及回應於偵測到一ON條件、該第二消隱間隔經過、且該異常計時器正在運行，而起始一第三消隱間隔並確證該驅動信號。 在一實施例中，該方法進一步包括回應於偵測到該OFF條件及該異常計時器到期(lapsed)而解除確證該驅動信號。 在一實施例中，該方法進一步包括回應於偵測到該OFF條件、該第二消隱間隔到期、且該異常計時器到期而解除確證該驅動信號。 在該方法之一實施例中，其中偵測該導通階段之該開始包含偵測該ON條件及該異常計時器未運行。 在一實施例中，該方法進一步包括回應於該電流感測信號下降到低於一ON臨限值而偵測該ON條件。 在一實施例中，該方法進一步包括回應於該電流感測信號上升到高於一OFF臨限值而偵測該OFF條件。 在該方法之一實施例中，其中該第三消隱間隔之一持續時間與該第一消隱間隔之一持續時間相同，且其中該第二消隱間隔之一持續時間是一預定分率之該第一消隱間隔之該持續時間。 在一實施例中，同步整流器控制器(SRC)包括一異常計時器；及控制邏輯，其偵測一導通階段之一開始並回應於偵測到該導通階段之該開始而起始該異常計時器及實行一驅動信號之一第一確證，該控制邏輯回應於偵測一OFF條件而解除確證該驅動信號，且回應於偵測一ON條件及該異常計時器正在運行而實行該驅動信號之一第二確證。 在一實施例中，該SRC進一步包括一或多個消隱計時器，其中該控制邏輯回應於偵測該OFF條件及該異常計時器正在運行而引導該一或多個消隱計時器產生一第一消隱間隔，回應於判定該第一消隱間隔尚未到期而防止該ON條件之該偵測。 在該SRC之一實施例中，其中該控制邏輯回應於該控制邏輯確證該驅動信號而引導該一或多個消隱計時器產生一第二消隱間隔，且回應於判定該第二消隱間隔尚未到期而防止該OFF條件之該偵測。
本揭露大致上係關於切換模式電源供應器電路，且更具體而言，係關於使用同步整流器且根據監控信號開啟及關閉同步整流器之切換模式電源供應器。 在以下詳細描述中，已例示及描述了某些說明性實施例。如所屬技術領域中具有通常知識者將意識到，此等實施例可在不脫離本揭露之範疇的情況下以各種不同方式修改。因此，圖式及描述應被視為在本質上是說明性的而非限制性的。在說明書中，相似參考數字表示相似元件。 圖1例示根據一些實施例之切換模式電源供應器(SMPS) 100。SMPS 100可以是例如返馳電源供應器或轉換器，該返馳電源供應器或轉換器是一般使用的已知SMPS拓撲中之一者。變壓器界定一次側102及二次側104，且包括一次側102上之一次繞組106及二次側104上之二次繞組108。一次側102與二次側104 DC隔離。 在一次側102上，體電壓(bulk voltage)VBULK 跨體電容器112係明顯的，且一般源自諸如習知AC商業服務（亦即，110 V AC或220 V AC）的AC源之整流。穿過一次繞組106之電流藉由開關114切換，該開關由返馳控制電路系統116控制。 可使用感測電阻器118感測穿過一次繞組106之電流。感測電阻器118產生感測電壓VSENSE ，該感測電壓與穿過一次繞組106之電流成比例。返馳控制電路系統亦可使用光隔離器122中之光電晶體120來感測二次側104之輸出端處的輸出位準。 二次側104之輸出在正輸出端124與接地126之間產生，且由體電容器128支持。至一次側102之回饋由齊納二極體144促進，該齊納二極體耦接至光隔離器122中之發光二極體146。 整流操作由包括本體二極體130a之MOSFET 130提供。在圖1中所示之實例中，MOSFET 130是N通道MOSFET，其中其汲極連接至二次繞組108且其源極連接至接地126，但實施例不限於此。 同步整流器控制器(SRC) 132使用連接至MOSFET 130之閘極的驅動信號DRIVE接通及關斷MOSFET 130。SRC 132藉由分別通過電流感測信號CS及接地端子感測跨MOSFET 130之汲極及源極的電壓降來感測穿過二次繞組108之電流。在一些實施例中，電流感測電阻器136用來使電流感測信號CS位準移位，但在其他實施例中，電流感測電阻器136用零歐姆線代替。 SRC 132使用電流感測信號CS來判定何時接通及關斷MOSFET 130。去耦電容器138藉由向SRC 132提供電壓來促進MOSFET 130之開關。 SRC 132利用接通及關斷時間消隱來防止由於瞬變所致的錯誤觸發。在一實施例中，接通及關斷時間消隱之最小持續時間分別由第一定時電阻器140及第二定時電阻器142設定。 為防止來自例如將以其他方式假性地觸發消隱計時器之錯誤瞬變的同步誤差，SRC 132採用自同步來藉由允許基於電流感測信號CS重設消隱時間以避免消隱時間之錯誤觸發。 所屬技術領域中已知的SMPS可基於二次側電流具有正弦形狀之假設來操作。然而，在使用諧振模式電感器-電感器-電容器(LLC)拓撲之SMPS中，在某些條件下，由電流感測信號CS感測之二次側電流不是正弦的，如通常將預期的。‌‌‌例如，在具有LLC拓撲且在輕型及中等負載條件下操作之SMSP中，寄生阻抗可使二次側電流之形狀失真。當此等失真出現時，電流感測信號CS之電壓值具有包括三角形電容峰值及小分率之正弦曲線之形狀，諸如圖2中所示者。 在具有兩個通道（諸如用於變壓器輸出之正相位的第一通道及用於變壓器輸出之負相位的第二通道）的一些實施例中，兩個通道之間的差異可使電流感測信號CS進一步失真。 圖2例示SMPS（例如，圖1之SMPS 100）在SMPS之二次側電流失真時的操作。詳言之，圖2展示當SMPS 100經歷二次側電流ISEC 之失真時，導通階段（起動於第一時間t1且結束於第三時間t3）期間的二次側電流ISEC 及電流感測信號電壓VCS 。 電流感測信號電壓VCS 對應於圖1之電流感測信號CS的電壓值。因此，當電流在導通階段期間流過開關電晶體130時，電流感測信號CS之電壓值一般小於接地GND之彼電壓值，亦即，該電壓值為負。當開關電晶體130之本體二極體130a經反向偏置（諸如在非導通階段期間）時，電流感測信號CS之電壓值一般大於接地GND之彼電壓值。 在一實施方案中，SMPS 100判定導通階段在電流感測信號電壓VCS 具有低於ON臨限值VTH_CS_ON 之值時已開始，該ON臨限值VTH_CS_ON 具有負值。SMPS 100判定導通階段在電流感測信號電壓VCS 具有高於OFF臨限值VTH_CS_OFF 之值時有效地結束，該OFF臨限值VTH_CS_OFF 具有大於ON臨限值VTH_CS_ON 之值的負值。具有高於OFF臨限值VTH_CS_OFF 之值的電流感測信號電壓VCS 指示僅少量電流（若存在）流過開關電晶體130。 因此，在導通階段開始時的第一時間t1時，電流流過本體二極體130a且電流感測信號電壓VCS 下降到低於ON臨限值VTH_CS_ON ，並且SMPS 100之SRC 132接通經組態以實行同步整流之開關電晶體。 在第二時間t2時，由於由寄生阻抗所致的二次側電流ISEC 之失真，電流感測信號電壓VCS 上升到高於OFF臨限值VTH_CS_OFF 但不高於RESET臨限值VTH_CS_RESET 。因此，SMPS 100之SRC 132關斷開關電晶體。 雖然電流感測信號電壓VCS 在導通階段之剩餘部分期間下降到低於ON臨限值VTH_CS_ON ，但開關電晶體在導通階段之剩餘部分（自第二時間t2至第三時間t3）內保持關斷。在此時間期間，開關電晶體之本體二極體而非開關電晶體實行整流。因為本體二極體具有比接通的開關電晶體更高的電壓降，所以SMPS中之損耗增加且SMPS之效率與在開關電晶體保持接通直至第三時間t3時的情況相比降低。 由過早關斷開關電晶體所引起的降低的效率亦可致使由一次側輸送至二次側之功率量的振盪。回應於導通階段期間降低的效率，一次側可決定在下一導通階段中將更多功率輸送至二次側。供應功率的增加可防止提早關斷開關電晶體，從而導致在下一導電循環中將功率過度供應至二次側。由於功率之過度供應，一次側可決定在後續導通階段中將更少功率輸送至二次側，此舉可導致提早關斷開關電晶體，從而致使供應不足及過度供應的循環重複。 在一實施例中，SRC之控制邏輯使用異常計時器來降低用於同步整流的開關電晶體之提早關斷的影響。在異常計時器之持續時間期間，當開關電晶體關斷時，SRC在滿足用於如此做之條件時重新接通開關電晶體。 圖3例示根據本揭露之實施例的同步整流器控制器(SRC) 300。SRC 300適合於用作圖1之SRC 132。SRC 300包括控制邏輯302、最小接通時間計時器304、最小關斷時間計時器306、異常計時器322、第一至第五電壓比較器310至318、及休眠偵測器320。 SRC 300接收電流感測信號CS。第一比較器310藉由將電流感測信號CS之電壓值與RESET臨限值VTH_CS_RESET 相比較來產生RESET比較器信號res_cmp。第二比較器312藉由將電壓值與ON臨限值VTH_CS_ON 相比較來產生ON比較器信號on_cmp。第三比較器314藉由將電壓值與OFF臨限值VTH_CS_OFF 相比較來產生OFF比較器信號off_cmp。OFF比較器信號off_cmp、ON比較器信號on_cmp、及RESET比較器信號res_cmp分別指示電流感測信號CS之電壓值是否大於或小於OFF臨限值VTH_CS_OFF 、ON臨限值VTH_CS_ON 、及RESET臨限值VTH_CS_RESET 。 控制邏輯302產生驅動信號DRIVE，該驅動信號在一實施例中用來控制開關電晶體以便提供同步整流。 控制邏輯302亦控制最小接通時間計時器304及最小關斷時間計時器306，以便分別判定最小接通時間及最小關斷時間。最小接通時間及最小關斷時間對應於消隱間隔之持續時間，在該消隱間隔之持續時間期間，防止ON比較器信號on_cmp、OFF比較器信號off_cmp、及RESET比較器信號res_cmp中之一或多者影響控制邏輯302之操作。 例如，在一實施例中，在對應於最小關斷時間之第一消隱間隔期間，控制邏輯302忽略ON比較器信號on_cmp，且在對應於最小接通時間之第二消隱間隔期間，控制邏輯302忽略OFF比較器信號off_cmp。 消隱間隔在控制邏輯起始對應計時器時開始，且消隱間隔在對應計時器到期時（亦即，對應計時器停止運行時）結束。 雖然圖3例示具有最小接通時間計時器304及最小關斷時間計時器306兩者之實施例，但實施例不限於此。在一實施例中，單個可程式化計時器用來產生具有不同持續時間之複數個消隱間隔。在另一實施例中，提供用於具有各自獨特的持續時間之消隱間隔的相應計時器。 在一實施例中，最小接通時間計時器304之持續時間為預定值。在另一實施例中，最小接通時間計時器304之持續時間為可程式化值，該可程式化值可使用例如諸如圖1之第一定時電阻器140的電阻器來設定。 在一實施例中，最小接通時間計時器304可具有第一持續時間及第二持續時間，且控制邏輯302指示在起始最小接通時間計時器304之操作時使用哪一個持續時間。在一實施例中，第一持續時間係可程式化的且第二持續時間為一預定分率之第一持續時間。 在一實施例中，最小關斷時間計時器306之持續時間為預定值。在另一實施例中，最小關斷時間計時器306之持續時間為可程式化值，該可程式化值可使用例如諸如圖1之第二定時電阻器142的電阻器來設定。 此外，每當RESET比較器信號res_cmp指示電流感測信號CS之電壓值低於RESET臨限值VTH_CS_RESET 時，控制邏輯302再起動最小關斷時間計時器306（亦即，將其再初始化至其起動值）。因此，自從i)起動最小關斷時間計時器306之最近時間及ii)在電流感測信號CS具有低於RESET臨限值VTH_CS_RESET 的值時之最近時間中之最近者，最小關斷時間計時器306在最小關斷時間計時器306之持續時間已到期時輸出其結束信號。 在電流感測信號CS之電壓值下降到低於RESET臨限值VTH_CS_RESET 時重設最小關斷時間計時器306防止高於RESET臨限值VTH_CS_RESET 之短期偏移（諸如由瞬變所產生之彼等）致使最小關斷時間計時器306之錯誤起動。 控制邏輯302亦控制異常計時器322判定異常間隔之持續時間。 第四比較器316藉由將觸發輸入TRIGin與觸發臨限值VTRIG_TH 相比較來產生觸發比較器信號TRIG_cmp。控制邏輯302藉由停用驅動信號DRIVE來回應觸發信號TRIG之確證。觸發輸入TRIGin可用來在諸如一個導通階段的短時間段內停用SRC 300之開關操作，在該時間段期間，僅開關電晶體之本體二極體實行整流。 在一實施例中，觸發信號TRIG由休眠偵測器320用來藉由將休眠信號SLEEP確證至控制邏輯302來起始休眠模式。休眠模式用作長期停用狀態來抑制同步整流操作，例如像在極輕負載條件下。 第五比較器318藉由將供應電壓VCC 與供應電壓臨限值VCC_ON 相比較來產生欠壓鎖定信號UVLO。當欠壓鎖定信號UVLO指示供應電壓VCC 小於供應電壓臨限值VCC_ON 時，控制邏輯302不實行同步整流器操作。當欠壓鎖定信號UVLO指示供應電壓VCC 大於供應電壓臨限值VCC_ON 時，除非已以其他方式停用控制邏輯302，否則控制邏輯302實行同步整流器操作。 在一實施例中，控制邏輯302內之狀態機324控制控制邏輯302之操作。 在一實施例中，SRC 300經實施為積體電路(IC)封裝中之半導體器件。在一些實施例中，IC封裝也可包括其他電路系統。一些實施例包括形成諸如圖3中所示例者之SRC，諸如，例如，形成控制邏輯，形成RESET比較器、OFF比較器、ON比較器、TRIG比較器、及UVLO比較器，以及形成最小關斷時間計時器、最小接通時間計時器、及異常計時器的方法。在一實施例中，最小關斷時間計時器、最小接通時間計時器、及異常計時器中之一或多者係外部可組態的，以使得各計時器之持續時間可針對具體應用定製。 圖4展示例示根據一實施例之SRC 300的操作之波形。詳言之，圖4例示SRC 300在併入SRC 300的SMPS經歷二次側電流ISEC 之失真時的操作。 圖4例示欠壓鎖定信號UVLO及觸發信號TRIG兩者經解除確證，以使得SRC 300實行同步整流的情況。 在導通階段開始時的第一時間t1時，電流在SRC 300的控制下流過開關電晶體之本體二極體。因此，電流感測信號電壓VCS 下降到低於ON臨限值VTH_CS_ON 。 當SRC 300判定電流感測信號電壓VCS 低於ON臨限值VTH_CS_ON 時，SRC 300接通開關電晶體，起動最小接通時間計時器304，且起動異常計時器322。圖4中所示之TMIN_ON 信號在第一時間t1時變高，以指示最小接通時間計時器304正在運行（亦即，其已起動但並未結束），在其他情況下則為低。圖4中所示之異常計時器信號在第一時間t1時變高，以指示異常計時器322正在運行，在其他情況下則為低。 在最小接通時間計時器304正在運行時，SRC 300將不會基於電流感測信號電壓VCS 關斷開關電晶體（但可基於其他輸入改變開關電晶體之狀態）。此舉防止高頻雜訊及瞬變在最小接通時間計時器304正在運行時致使開關電晶體之假性開關。 在第二時間t2時，最小接通時間計時器304輸出結束信號以指示最小接通時間之預定持續時間的結束，亦即，最小接通時間計時器304未運行。 由於由寄生阻抗所致的二次側電流ISEC 之失真，電流感測信號電壓VCS 已上升到高於OFF臨限值VTH_CS_OFF 。因為最小接通時間已結束，異常計時器322仍然運行，且電流感測信號電壓VCS 高於OFF臨限值VTH_CS_OFF ，所以SRC 300解除確證DRIVE信號以關斷開關電晶體。 因為SRC 300在第二時間t2時關斷開關電晶體而異常計時器322仍然運行，所以SRC 300亦在第二時間t2時起動最小接通時間計時器304，如圖4中藉由TMIN_TON/2 信號變高所指示。在此實施例中，SRC 300組態最小接通時間計時器304來運行一持續時間，該持續時間是第一時間t1時所使用之最小接通時間的持續時間之一部分（例如，一半)。 在另一實施例中，SRC 300可使用單獨計時器來提供在第二時間t2與第三時間t3之間的間隔期間由最小接通時間計時器304所提供之功能。 在最小接通時間計時器304正在運行時，SRC 300將不會基於電流感測信號電壓VCS 接通開關電晶體。 因為開關電晶體在第二時間t2時關斷，所以開關電晶體之本體二極體在彼時間時開始傳導二次側電流ISEC 。因為本體二極體之電壓降大於電晶體接通時跨開關電晶體之電壓降，所以電流感測信號電壓VCS 下降到對應於二極體體壓降之值。 在第三時間t3時，最小接通時間計時器304輸出結束信號以指示經組態來運行之持續時間的結束。因為本體二極體傳導二次側電流ISEC ，所以電流感測信號電壓VCS 低於ON臨限值VTH_CS_ON 。因此，SRC 300確證驅動信號以便重新接通開關電晶體且起動最小接通時間計時器304。 在第四時間t4時，最小接通時間計時器304輸出結束信號以指示最小接通時間之預定持續時間的結束，亦即，最小接通時間計時器304未運行。因為電流感測信號電壓VCS 低於OFF臨限值VTH_CS_OFF ，所以SRC 300使開關電晶體接通。 在第五時間t5時，異常計時器322輸出結束信號以指示預定異常時間持續時間之結束，亦即，異常計時器322不再運行。 在第六時間t6時，電流感測信號電壓VCS 增加到高於OFF臨限值VTH_CS_OFF 。因為最小接通時間計時器304未運行，且電流感測信號電壓VCS 高於OFF臨限值VTH_CS_OFF ，所以SRC 300解除確證DRIVE信號以關斷開關電晶體。因為異常計時器322不再運行，所以SRC 300未重新接通開關電晶體直至下一導通階段。 在第七時間t7時，電流感測信號電壓VCS 上升到高於RESET臨限值VTH_CS_RESET ，在該點處，最小關斷時間計時器306開始運行。SRC 300判定在最小關斷時間計時器306已完成運行時已起動下一導通階段，且電流感測信號電壓VCS 低於ON臨限值VTH_CS_ON 。 圖5是根據一實施例之同步整流器控制器(SRC)的狀態機之操作的狀態圖500。狀態圖500可表示圖3之SRC 300的狀態機324之操作。在該圖中，加號「+」表示OR操作，點符號「·」表示AND操作，且上劃線表示NOT操作。 狀態圖500展示回應於SLEEP信號、UVLO信號、TRIG信號、ON_CMP信號、OFF_CMP信號、及RES_CMP信號實行之操作。 UVLO信號是在偵測到欠壓條件時所確證（在其他情況下則解除確證）之欠壓鎖定信號。SLEEP信號在SRC之操作待暫停一延長時間段時確證（在其他情況下則解除確證）。TRIG信號在SRC之操作待暫停短時間段時確證（在其他情況下則解除確證）。 ON_CMP信號在電流感測信號指示偵測到與導通階段之開始相關聯的條件時，諸如在跨用以實行同步整流之開關電晶體的電壓降之量值大於ON臨限值時確證（在其他情況下則解除確證）。例如，在一實施例中，其中ON臨限值對應於負電壓，且ON_CMP信號在跨開關電晶體之電壓降為負電壓時確證，該負電壓比ON臨限值更小（亦即，更負）。 OFF_CMP信號在電流感測信號指示偵測到與導通階段之結束相關聯的條件時，諸如在跨開關電晶體之電壓降的量值小於OFF臨限值或具有與OFF臨限值之極性相反的極性時確證（在其他情況下則解除確證）。例如，在一實施例中，其中OFF臨限值對應於負電壓，且OFF_CMP信號在跨開關電晶體之電壓降大於OFF臨限值時確證。 RES_CMP信號在電流感測信號指示導通階段已結束且非導通階段已開始時確證（在其他情況下則解除確證）。例如，在一實施例中，RES_CMP信號在電流感測信號具有與電流流過開關電晶體之本體二極體相比相反的極性，且電流感測信號之量值大於RESET臨限值時確證。 狀態圖500亦展示回應於分別與MIN_TON計時器、MIN_TON/2計時器、MIN_TOFF計時器、及異常（除外）計時器相關聯之持續時間的經過而實行之操作。此等計時器之各者具有預定持續時間。除外計時器可與MIN_TON計時器、MIN_TON/2計時器、及MIN_TOFF計時器中任何者同時運行。 狀態機控制MIN_TON計時器、MIN_TON/2計時器、MIN_TOFF計時器、及除外計時器之起動，且偵測彼等計時器之相應持續時間何時分別經過，亦即，相應計時器何時不再運行。 狀態機亦使用DRIVE信號控制開關電晶體。在實施例中，開關電晶體經組態來實行同步整流。 每當確證SLEEP信號或UVLO信號時，狀態機進入起動狀態S502。當狀態機處於起動狀態S502中、SLEEP信號解除確證、UVLO信號解除確證、且RES_CMP信號確證時，狀態機轉變成等待MIN_TOFF狀態S504。否則，狀態機保持在起動狀態S502中。 等待MIN_TOFF狀態S504對應於其中狀態機在先前非導通階段之後等待最小關斷時間經過之條件。 當狀態機處於等待MIN_TOFF狀態S504中且RES_CMP信號解除確證時，狀態機轉變成起動狀態S502。當狀態機處於等待MIN_TOFF狀態S504中、RES_CMP信號確證、且MIN_TOFF計時器不再運行（指示MIN_TOFF持續時間已經過）時，狀態機轉變成第一等待ON_CMP狀態S506。否則，狀態機保持在等待MIN_TOFF狀態S504中。 第一等待ON_CMP狀態S506對應於其中狀態機等待導通階段之開始的偵測之條件。 當狀態機處於第一等待ON_CMP狀態S506中、ON_CMP信號確證、且TRIG信號解除確證時，狀態機轉變成起動異常計時器狀態S508。當狀態機處於第一等待ON_CMP狀態S506中、ON_CMP信號確證、且TRIG信號確證時，狀態機轉變成等待MIN_TON狀態S520。否則，狀態機保持在第一等待ON_CMP狀態S506中。 當狀態機處於起動異常計時器狀態S508中時，狀態機起動異常計時器運行且轉變成DRV_ON狀態S510。 DRV_ON狀態S510對應於其中狀態機將確證DRIVE信號以便接通開關電晶體且將維持開關電晶體接通達一消隱間隔，以防止雜訊致使其假性地(spuriously)關斷之條件。當狀態機進入DRV_ON狀態S510時，狀態機使用DRIVE信號接通開關電晶體且起始MIN_TON計時器。 當狀態機處於DRV_ON狀態S510中且TRIG信號確證時，狀態機轉變成第二DRV_OFF狀態S518。當狀態機處於DRV_ON狀態S510中且MIN_TON計時器之持續時間經過時，狀態機轉變成等待OFF_CMP狀態S512。否則，狀態機保持在DRV_ON狀態S510中。 等待OFF_CMP狀態S512對應於其中狀態機判定是否關斷開關電晶體之條件。 當狀態機處於等待OFF_CMP狀態S512中、OFF_CMP信號確證、且異常計時器之持續時間未經過時，狀態機轉變成第一DRV_OFF狀態S514。當狀態機處於等待OFF_CMP狀態S512中且i) TRIG信號確證、ii) OFF_CMP信號確證且異常計時器之持續時間已經過、或iii)兩者時，狀態機轉變成第二DRV_OFF狀態S518。否則，狀態機保持在等待OFF_CMP狀態S512中。 第一DRV_OFF狀態S514對應於如下條件：其中開關電晶體已關斷且正維持關斷達一消隱間隔以防止雜訊致使其假性地重新接通，且其中一旦消隱間隔期滿，開關電晶體可在當前導通階段期間再次接通。當狀態機進入第一DRV_OFF狀態S514時，狀態機使用DRIVE信號關斷開關電晶體且起始MIN_TON/2計時器。 當狀態機處於第一DRV_OFF狀態S514中且TRIG信號確證時，狀態機轉變成第二DRV_OFF狀態S518。當狀態機處於第一DRV_OFF狀態S514中、TRIG信號解除確證、且MIN_ON/2計時器之持續時間已經過時，狀態機轉變成第二等待ON_CMP狀態S516。否則，狀態機保持在第一DRV_OFF狀態S514中。 第二等待ON_CMP狀態S516對應於其中SRC判定是否重新接通開關電晶體之條件。 當狀態機處於第二等待ON_CMP狀態S516中且i) TRIG信號確證、ii)異常計時器之持續時間經過、或II)兩者時，狀態機轉變成第二DRV_OFF狀態S518。當狀態機處於第二等待ON_CMP狀態S516中、TRIG信號解除確證、且異常計時器之持續時間未經過且ON_CMP信號確證時，狀態機轉變成DRV_ON狀態S510。否則，狀態機保持在等待ON_CMP狀態S516中。 第二DRV_OFF狀態S518對應於其中開關電晶體已關斷且在當前導通階段期間將不會再次接通之條件。當狀態機進入第二DRV_OFF狀態S518時，機器使用DRIVE信號關斷開關電晶體。 當狀態機處於第二DRV_OFF狀態S518中且RES_CMP信號確證時，狀態機轉變成等待MIN_TOFF狀態S522。否則，狀態機保持在第二DRV_OFF狀態S518中。 等待MIN_TOFF狀態S522對應於其中狀態機等待MIN_TOFF計時器之持續時間經過而不解除確證RES_CMP信號之條件。當狀態機進入等待MIN_TOFF狀態S522時，狀態機起始MIN_TOFF計時器。 當狀態機處於等待MIN_TOFF狀態S522中且RES_CMP信號解除確證時，狀態機轉變回到第二DRV_OFF狀態S518。當狀態機處於等待MIN_TOFF狀態S522中、RES_CMP信號確證、且MIN_TOFF計時器之持續時間經過時，狀態機轉變成第一等待ON_CMP狀態S506。否則，狀態機保持在等待MIN_TOFF狀態S522中。 等待MIN_TON狀態S520對應於如下條件：其中偵測到導通階段之起動但TRIG信號指示SRC在導通階段期間不操作。當狀態機進入等待MIN_TON狀態S520時，狀態機起始MIN_TON計時器且等待對應消隱間隔以防止雜訊致使提早判定導通階段已結束。 當狀態機處於等待MIN_TON狀態S520中且MIN_TON計時器之持續時間已經過時，狀態機轉變成第二DRV_OFF狀態S518。 本揭露之實施例包括經組態以實行本文中所描述的操作中之一或多者之電子器件。然而，實施例不限於此。 A1. 本揭露之實施例包括同步整流器控制器(SRC)，其包含： 一異常計時器；及 控制邏輯，其偵測一導通階段之一開始並回應於偵測到該導通階段之該開始而起始該異常計時器及實行一驅動信號之一第一確證，該控制邏輯回應於偵測一OFF條件而解除確證該驅動信號，且回應於偵測一ON條件及該異常計時器正在運行而實行該驅動信號之一第二確證。 A2. 如A1之SRC，其進一步包含： 一或多個消隱計時器， 其中該控制邏輯回應於偵測該OFF條件及該異常計時器正在運行而引導該一或多個消隱計時器產生一第一消隱間隔，回應於判定該第一消隱間隔尚未到期而防止該ON條件之該偵測。 A3. 如A2之SRC，其中該控制邏輯回應於該控制邏輯確證該驅動信號而引導該一或多個消隱計時器產生一第二消隱間隔，且回應於判定該第二消隱間隔尚未到期而防止該OFF條件之該偵測。 A4. 如A3之SRC，其中該第一消隱間隔之一持續時間是一預定分率之該第二消隱間隔之一持續時間。 A5. 如A1之SRC，其進一步包含： 一ON比較器，其藉由比較一電流感測信號與一ON臨限值來偵測該ON條件。 A6. 如A5之SRC，其進一步包含： 一OFF比較器，其藉由比較該電流感測信號與一OFF臨限值來偵測該OFF條件。 A7. 如A1之SRC，其中該異常計時器之一持續時間係外部可組態的。 B1. 本揭露之實施例包括一半導體器件，該半導體器件包括一同步整流器控制器，其包含： 一異常計時器； 一或多個消隱計時器；及 控制邏輯，其： 偵測一導通階段之一開始； 回應於偵測該導通階段之該開始，而起始該異常計時器並實行一驅動信號之一第一確證； 回應於偵測一OFF條件，而解除確證該驅動信號； 回應於偵測該OFF條件及該異常計時器正在運行，而引導該一或多個消隱計時器產生一第一消隱間隔； 回應於判定該第一消隱間隔尚未到期，而防止一ON條件之偵測；及 回應於偵測已偵測到該ON條件及該異常計時器正在運行，而實行該驅動信號之一第二確證。 B2. 如B1之半導體器件，其中該控制邏輯： 回應於該控制邏輯確證該驅動信號而引導該一或多個消隱計時器產生一第二消隱間隔；及 回應於判定該第二消隱間隔尚未到期，而防止該OFF條件之該偵測。 B3. 如B2之半導體器件，其中該第一消隱間隔之一持續時間是一預定分率之該第二消隱間隔之一持續時間。 B4. 如B1之半導體器件，其進一步包含： 一ON比較器，其藉由比較一電流感測信號與一ON臨限值來偵測該ON條件。 B5. 如B1之半導體器件，其進一步包含： 一OFF比較器，其藉由比較該電流感測信號與一OFF臨限值來偵測該OFF條件。 B6. 如B1之半導體器件，其中該異常計時器之一持續時間係外部可組態的。 本揭露之實施例可藉由執行使用諸如處理器或微控制器之各種電腦構件、及記錄在非暫時性電腦可讀媒體中之程式指令來實施。非暫時性電腦可讀媒體可包括程式指令、資料檔案、資料結構、及類似物中之一或多者。在一實施例中，非暫時性電腦可讀媒體可包括唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、或快閃記憶體。 雖然已揭示說明性實施例以有助於理解本揭露，但實施例不限於此，而僅由所附申請專利範圍之範疇限制。實施例可包括所附申請專利範圍之範疇內所包括之各種修改及等效佈置。除非另外約束，否則實施例中所描述之操作順序為說明性的且可再排序。此外，二或更多個實施例之特徵可經組合來形成新實施例。
100‧‧‧切換模式電源供應器(SMPS)102‧‧‧一次側104‧‧‧二次側106‧‧‧一次繞組108‧‧‧二次繞組112‧‧‧體電容器114‧‧‧開關116‧‧‧返馳控制電路系統118‧‧‧感測電阻器120‧‧‧光電晶體122‧‧‧光隔離器124‧‧‧正輸出端126‧‧‧接地128‧‧‧體電容器130‧‧‧開關電晶體/MOSFET130a‧‧‧本體二極體132‧‧‧同步整流器控制器(SRC)136‧‧‧電流感測電阻器138‧‧‧去耦電容器140‧‧‧第一定時電阻器142‧‧‧第二定時電阻器144‧‧‧齊納二極體146‧‧‧發光二極體300‧‧‧同步整流器控制器(SRC)302‧‧‧控制邏輯304‧‧‧最小接通時間計時器306‧‧‧最小關斷時間計時器310‧‧‧第一電壓比較器/第一比較器312‧‧‧第二電壓比較器/第二比較器314‧‧‧第三電壓比較器/第三比較器316‧‧‧第四電壓比較器/第四比較器318‧‧‧第五電壓比較器/第五比較器320‧‧‧休眠偵測器322‧‧‧異常計時器324‧‧‧狀態機500‧‧‧狀態圖S502‧‧‧起動狀態S504‧‧‧等待MIN_TOFF狀態S506‧‧‧第一等待ON_CMP狀態S508‧‧‧起動異常計時器狀態S510‧‧‧DRV_ON狀態S512‧‧‧等待OFF_CMP狀態S514‧‧‧第一DRV_OFF狀態S516‧‧‧第二等待ON_CMP狀態/等待ON_CMP狀態S518‧‧‧第二DRV_OFF狀態S520‧‧‧等待MIN_TON狀態S522‧‧‧等待MIN_TOFF狀態
在隨附圖式中，貫穿單獨視圖連同以下詳細描述，相似參考數字指代相同或功能上類似的元件，且併入說明書中並形成說明書之部分以進一步例示包括所主張發明之概念的實施例及解釋彼等實施例之各種原理及優點。 圖1例示根據一實施例之切換模式電源供應器(SMPS)。 圖2例示SMPS在SMPS之二次側電流失真時的操作。 圖3例示根據一實施例之同步整流器控制器。 圖4是根據一實施例之同步整流器控制器中的信號之時序圖。 圖5是根據一實施例之同步整流器控制器的操作之狀態圖。 所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解，圖式中之元件為簡單及清晰例示，且不一定按比例繪製。例如，圖式中之一些元件之尺寸可相對於其他元件而誇大，以有助於增進對實施例之理解。 裝置及方法組件已在圖式中的適當地方由習知符號表示，僅展示與理解實施例有關的彼等特定細節。此舉用來不模糊具有將易於對具有本文中之揭露的權益之技術領域中具有通常知識者顯而易見的細節之揭露。實踐實施例所必需且對所屬技術領域中具有通常知識者熟知的熟知元件、結構、或過程之細節可能未展示且應假定為存在，除非另有指示。
500‧‧‧狀態圖
S502‧‧‧起動狀態
S504‧‧‧等待MIN_TOFF狀態
S506‧‧‧第一等待ON_CMP狀態
S508‧‧‧起動異常計時器狀態
S510‧‧‧DRV_ON狀態
S512‧‧‧等待OFF_CMP狀態
S514‧‧‧第一DRV_OFF狀態
S516‧‧‧第二等待ON_CMP狀態/等待ON_CMP狀態
S518‧‧‧第二DRV_OFF狀態
S520‧‧‧等待MIN_TON狀態
S522‧‧‧等待MIN_TOFF狀態

Claims (10)

  1. 一種用於控制一同步整流器控制器中之一驅動信號的方法，該方法包含：在由該驅動信號控制之一切換器件之一導通階段(conduction phase)期間：執行該驅動信號之一第一確證(assertion)；在該驅動信號之該第一確證之後，偵測該驅動信號之一撤銷確證(de-assertion)；在該驅動信號之該撤銷確證之該偵測之後，偵測一ON條件之一發生；及在該導通階段期間，回應於該ON條件之該發生之該偵測而執行該驅動信號之一第二確證。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含：偵測該導通階段之一開始；及判定從該導通階段之該開始測量之該導通階段之一歷時持續時間(elapsed duration)，其中執行該驅動信號之該第二確證要求該ON條件之該發生之該偵測發生於當該導通階段之該歷時持續時間小於一預定異常(exception)持續時間時。
  3. 如請求項2之方法，其進一步包含：偵測該導通階段之一結束，其中偵測該導通階段之該結束要 求該導通階段之該歷時持續時間大於或等於該預定異常持續時間。
  4. 如請求項3之方法，其中偵測該導通階段之該開始包含：判定從一先前導通階段之一結束測量之一歷時關斷(off)持續時間；僅當該歷時關斷持續時間大於一預定最小關斷持續時間時，偵測該導通階段之該開始。
  5. 如請求項1之方法，其進一步包含：在該導通階段期間，判定從該驅動信號之該第一確證測量之一歷時開啟(on)持續時間，其中偵測該驅動信號之該撤銷確證要求該歷時開啟持續時間大於或等於一預定最小開啟持續時間。
  6. 如請求項5之方法，其進一步包含：偵測該ON條件之該發生要求該歷時開啟持續時間大於一預定半(half)最小開啟持續時間。
  7. 如請求項2之方法，其進一步包含：使用一電流感測信號偵測該導通階段之該開始，其中使用該電流感測信號偵測該ON條件之該發生。
  8. 一種同步整流器控制器，其包含： 一比較器；及一控制邏輯電路，其接收該比較器之一輸出、偵測一切換器件之一導通階段之一開始及在該導通階段期間：執行一驅動信號之一第一確證，用以控制該切換器件；在該驅動信號之該第一確證之後，判定該驅動信號係被撤銷確證(de-asserted)；及在判定該驅動信號係被撤銷確證之後，執行該驅動信號之一第二確證。
  9. 如請求項8之同步整流器控制器，其進一步包含：一異常(exception)計時器，其中該控制邏輯電路：回應於該導通階段之該開始之該偵測而引導該異常計時器產生一異常間隔，該異常間隔具有一預定持續時間；及僅在該異常間隔期間執行該驅動信號之該第二確證。
  10. 如請求項8之同步整流器控制器，其進一步包含：一最小時間計時器，其中該控制邏輯電路：回應於該控制邏輯電路在該導通階段期間判定該驅動信號係被撤銷確證而引導該最小時間計時器產生一關斷間隔；及僅在該關斷間隔之一結束之後而執行該驅動信號之該第二確證。
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