TWI811769B - 電源轉換裝置及其同步整流控制器 - Google Patents

電源轉換裝置及其同步整流控制器 Download PDF

Info

Publication number
TWI811769B
TWI811769B TW110130730A TW110130730A TWI811769B TW I811769 B TWI811769 B TW I811769B TW 110130730 A TW110130730 A TW 110130730A TW 110130730 A TW110130730 A TW 110130730A TW I811769 B TWI811769 B TW I811769B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
signal
equal
preset
drain
control circuit
Prior art date
Application number
TW110130730A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202310540A (zh
Inventor
劉嘉憲
Original Assignee
力林科技股份有限公司
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 力林科技股份有限公司 filed Critical 力林科技股份有限公司
Priority to TW110130730A priority Critical patent/TWI811769B/zh
Priority to CN202111066193.7A priority patent/CN115708300A/zh
Priority to US17/488,335 priority patent/US11742769B2/en
Publication of TW202310540A publication Critical patent/TW202310540A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI811769B publication Critical patent/TWI811769B/zh

Links

Images

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
    • H02M3/33569—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
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static 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
    • 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
    • H02M3/33523—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 with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • 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

Abstract

一種電源轉換裝置及其同步整流控制器。對同步整流電晶體的汲極電壓信號執行微分操作以及積分操作至少其中之一。 依據執行微分操作獲得的微分信號以及執行積分操作獲得的積分信號至少其中之一，決定下一次汲極電壓信號小於等於導通閥值電壓時是否導通同步整流電晶體。

Description

電源轉換裝置及其同步整流控制器
本發明是有關於一種電源裝置，且特別是有關於一種電源轉換裝置及其同步整流控制器。
電源轉換裝置為現代電子裝置中不可或缺的元件。在以脈寬調變(pulse width modulation，PWM)控制為基礎的電源轉換裝置中，電源轉換裝置的二次側通常具有整流二極體。由於整流二極體於導通狀態下的功率消耗較大，因此可採用導通電阻較低的同步整流電晶體來取代整流二極體。在這樣的架構下，尚需要一同步整流控制器來控制二次側的同步整流電晶體的啟閉。
在電源轉換裝置的二次側電感電流放電至0時，同步整流電晶體的汲極電壓會相應地開始出現振盪的情形。在先前技術中，可透過偵測汲極電壓下降時的斜率大小來判斷是否導通同步整流電晶體，以避免在電感電容振盪期間導通同步整流電晶體，而使得電源轉換裝置的輸出端的電流回灌，進而造成電源轉換裝置損壞，降低電源轉換裝置的使用安全性。然而，隨著而現今電源系統的操作頻率提高，同步整流電晶體的汲極電壓在電感電流放電期間與電感電容振盪期間的下降斜率越來越相近，此判斷方式已無法準確地判斷同步整流電晶體的導通時機。
本發明提供一種電源轉換裝置及其同步整流控制器，可有效提高控制同步整流電晶體導通狀態切換的精準度。
本發明的同步整流控制器，用以控制同步整流電晶體的導通狀態，同步整流控制器包括導通控制電路以及關斷控制電路。導通控制電路耦接同步整流電晶體的汲極端，對同步整流電晶體的汲極電壓信號執行微分操作以及積分操作至少其中之一，依據執行微分操作獲得的微分信號以及執行積分操作獲得的積分信號至少其中之一，決定下一次汲極電壓信號小於等於導通閥值電壓時是否導通同步整流電晶體。關斷控制電路耦接同步整流電晶體的汲極端，比較汲極電壓信號與關斷閥值電壓，當汲極電壓信號大於關斷閥值電壓時，關斷控制電路關斷同步整流電晶體。
在本發明的一實施例中，若汲極電壓信號大於等於預設電壓，且於汲極電壓信號大於等於預設電壓的期間微分信號的信號值等於0的時間達一預設時間，導通控制電路於下一次汲極電壓信號小於等於導通閥值電壓時導通同步整流電晶體，若導通控制電路於汲極電壓信號未大於等於預設電壓，或於汲極電壓信號大於等於該預設電壓的期間微分信號的信號值等於0的時間未達預設時間，導通控制電路於下一次該汲極電壓信號小於等於導通閥值電壓時不導通同步整流電晶體。
在本發明的一實施例中，若微分信號的信號值大於等於預設微分值，且微分信號的信號值由大於等於預設微分值降低至0且維持在0的時間達預設時間，導通控制電路於下一次汲極電壓信號小於等於導通閥值電壓時導通同步整流電晶體，若微分信號的信號值未大於等於預設微分值，或微分信號的信號值由大於等於預設微分值降低至0而未維持在0的時間達預設時間，導通控制電路於下一次汲極電壓信號小於等於導通閥值電壓時不導通同步整流電晶體。
在本發明的一實施例中，若汲極電壓信號大於等於預設電壓，且於汲極電壓信號大於等於預設電壓的期間積分信號的信號值大於等於預設積分值，導通控制電路於下一次汲極電壓信號小於等於導通閥值電壓時導通同步整流電晶體，若汲極電壓信號未大於等於預設電壓，或於汲極電壓信號大於等於預設電壓的期間積分信號的信號值未大於等於預設積分值，導通控制電路於下一次汲極電壓信號小於等於導通閥值電壓時不導通同步整流電晶體。
在本發明的一實施例中，於汲極電壓信號大於等於預設電壓的期間，若微分信號的信號值大於等於預設微分值，且積分信號的信號值大於等於預設積分值，導通控制電路於下一次汲極電壓信號小於等於導通閥值電壓時導通同步整流電晶體，若微分信號的信號值未大於等於預設微分值，或於汲極電壓信號大於等於預設電壓的期間積分信號的信號值未大於等於預設積分值，導通控制電路於下一次汲極電壓信號小於等於導通閥值電壓時不導通同步整流電晶體。
在本發明的一實施例中，上述的預設積分值等於在汲極電壓信號大於等於預設電壓的期間，汲極電壓信號於預設時間內的積分值。
在本發明的一實施例中，上述的同步整流控制器還包括邏輯電路，其耦接導通控制電路、關斷控制電路與同步整流電晶體的閘極端，受控於導通控制電路與關斷控制電路產生同步整流控制信號至同步整流電晶體的閘極端。
在本發明的一實施例中，上述的邏輯電路包括SR正反器，其設置端與重置端分別耦接導通控制電路與關斷控制電路，SR正反器的輸出端耦接同步整流電晶體的閘極端。
在本發明的一實施例中，上述的關斷閥值電壓大於導通閥值電壓。
本發明還提供一種電源轉換裝置，包括變壓器、同步整流電晶體以及同步整流控制器。變壓器具有一次側與二次側，其中一次側的第一端用以接收輸入電壓，而二次側的第一端則用以提供輸出電壓給負載。同步整流電晶體的汲極端耦接二次側的第二端，同步整流電晶體的源極端耦接接地端。同步整流控制器耦接於同步整流電晶體的汲極端與閘極端之間，用以控制同步整流電晶體的導通狀態。同步整流控制器包括導通控制電路以及關斷控制電路。導通控制電路耦接同步整流電晶體的汲極端，對同步整流電晶體的汲極電壓信號執行微分操作以及積分操作至少其中之一，依據執行微分操作獲得的微分信號以及執行積分操作獲得的積分信號至少其中之一，決定下一次汲極電壓信號小於等於導通閥值電壓時是否導通同步整流電晶體。關斷控制電路耦接同步整流電晶體的汲極端，比較汲極電壓信號與關斷閥值電壓，當汲極電壓信號大於關斷閥值電壓時，關斷控制電路關斷同步整流電晶體。
基于上述，本發明實施例的導通控制電路可對同步整流電晶體的汲極電壓信號執行微分操作以及積分操作至少其中之一，並依據執行微分操作獲得的微分信號以及執行積分操作獲得的積分信號至少其中之一，決定下一次汲極電壓信號小於等於導通閥值電壓時是否導通同步整流電晶體，如此藉由微分信號以及積分信號來判斷同步整流電晶體的汲極電壓信號的變化情形，可精確地區分電感電流放電期間與電感電容振盪期間，進而有效地提高控制同步整流電晶體導通狀態切換的精準度。
為了使本發明之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本發明確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟，係代表相同或類似部件。
圖1是依照本發明一實施例所繪示的電源轉換裝置的電路方塊示意圖。在本實施例中，電源轉換裝置10為返馳式架構(flyback)，然不以此為限，在其它實施例中，電源轉換裝置的架構也可以例如為推挽式(push-pull)、順向式(forward)、半橋式(half-bridge)、全橋式(full-bridge)或是其他類型的架構，電源轉換裝置為其他架構時的作動可依本實施例的作動類推。
電源轉換裝置10包括變壓器T、同步整流電晶體MSR、同步整流控制器102、功率開關Mp以及脈寬調變信號產生器110，但不限於此。變壓器T包括一次側Np與二次側Ns。其中，一次側Np的第一端(例如同名端(common-polarity terminal)，即打點處)用以接收輸入電壓VIN，而二次側Ns的第一端(例如異名端(opposite-polarity terminal)，即未打點處)則用以提供輸出電壓VOUT給負載RL(例如電子裝置)並對電容Co進行充電，但不限於此。
功率開關Mp的第一端耦接一次側Np的第二端(例如異名端)，功率開關Mp的第二端耦接第二接地端GND2，而功率開關Mp的控制端耦接脈寬調變信號產生器110以接收脈寬調變信號Spwm。脈寬調變信號產生器110可根據負載RL的狀態(或是電源供應需求)而產生並調整脈寬調變信號Spwm。
同步整流電晶體MSR的汲極端耦接二次側Ns的第二端(例如同名端)，同步整流電晶體MSR的源極端與本體端耦接第一接地端GND1，其中，同步整流電晶體MSR的汲極端與本體端之間具有寄生二極體Dr。在本發明的一實施例中，同步整流電晶體MSR可為N型金氧半場效電晶體，但本發明並不以此為限，端視實際應用或設計需求而定。同步整流控制器102耦接同步整流電晶體MSR的汲極端以接收汲極電壓信號VD。同步整流控制器102可根據汲極電壓信號VD的電壓位準對應地產生同步整流控制信號VG至同步整流電晶體MSR的閘極端，以控制同步整流電晶體MSR的導通狀態。
同步整流控制器102包括導通控制電路104以及關斷控制電路106，導通控制電路104以及關斷控制電路106耦接同步整流電晶體MSR的汲極端。
導通控制電路104可對汲極電壓信號VD執行微分操作以及積分操作至少其中之一，並依據執行微分操作獲得的微分信號以及執行積分操作獲得的積分信號至少其中之一決定下一次汲極電壓信號VD小於等於導通閥值電壓Vonth時是否導通同步整流電晶體MSR。此外，關斷控制電路106可比較汲極電壓信號VD與關斷閥值電壓Voffth，當汲極電壓信號VD大於關斷閥值電壓Voffth時，關斷控制電路106可關斷同步整流電晶體MSR，其中關斷閥值電壓Voffth大於導通閥值電壓Vonth。
如此藉由汲極電壓信號VD的微分信號以及積分信號至少其中之一來判斷同步整流電晶體MSR的汲極電壓信號VD的變化情形，可精確地區分電源轉換裝置10的二次側處於電感電流放電期間或電感電容振盪期間，進而有效地提高控制同步整流電晶體導通狀態切換的精準度。
在部分實施例中，同步整流控制器102還可包括邏輯電路，邏輯電路耦接導通控制電路104、關斷控制電路106與同步整流電晶體MSR的閘極端，受控於導通控制電路104與關斷控制電路106產生同步整流控制信號至該同步整流電晶體的閘極端。例如圖2所示，在本實施例中，邏輯電路為以SR正反器202來實施，然不以此為限。SR正反器202的設置端S與重置端R分別耦接導通控制電路104與關斷控制電路106，SR正反器202的輸出端Q則耦接同步整流電晶體MSR的閘極端。SR正反器202可依據導通控制電路104輸出的導通控制信號與關斷控制電路106輸出的關斷控制信號輸出同步整流控制信號VG，以控制同步整流電晶體MSR的導通狀態。
舉例來說，圖3是依照本發明另一實施例所繪示的同步整流控制器的電路示意圖，圖4是同步整流控制器的信號時序示意圖，請參照圖3與圖4。導通控制電路104可對汲極電壓信號VD執行微分操作，進一步來說，導通控制電路104可包括微分電路302、比較電路304以及及閘306，微分電路302耦接於同步整流電晶體MSR的汲極端與及閘306的一輸入端之間，比較電路304耦接於同步整流電晶體MSR的汲極端與及閘306的另一輸入端之間，及閘306的輸出端耦接SR正反器202的設置端S。
微分電路302可對汲極電壓信號VD執行微分操作以得到微分信號VD1。如圖4所示，當功率開關Mp被導通時，輸入電壓VIN提供電力至變壓器T的一次側Np的線圈以進行儲能，此時汲極電壓VD被急遽地拉高至K×VIN，因此微分信號VD1出現正突波，其中K為電壓器T的二次側Ns與一次側Np的線圈比，此時同步整流電晶體MSR的寄生二極體Dr為逆向偏壓而爲關斷狀態。此外，當功率開關Mp反應於脈寬調變信號產生器110所產生的脈寬調變信號Spwm而截止時，基於冷次定律(Lenz's law)，變壓器T的一次側Np所儲存的能量將轉移至變壓器T的二次側Ns。於此同時，同步整流電晶體MSR的寄生二極體Dr處於順向偏壓而導通。由於同步整流電晶體MSR的本體端耦接第一接地端GND1，因此同步整流電晶體MSR的汲極端的電壓位準(即汲極電壓VD)將由K×VIN急遽下降至負電壓值，因此微分信號VD1出現負突波。
微分電路302可判斷汲極電壓信號VD是否大於等於預設電壓Vth(亦即上述正突波的電壓是否大於等於預設電壓Vth)，以及在汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間微分信號VD1的信號值等於0的時間是否達到預設時間Tth(亦即在出現上述正突波的時間起至出現上述負突波的時間為止的期間內，上述正突波的電壓值在回到0後是否維持在0達一段預設時間Tth)。當汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth且在汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間微分信號VD1的信號值等於0的時間達到預設時間Tth時，微分電路302輸出具有高電壓準位的第一控制信號至及閘306。而若汲極電壓信號VD未大於等於預設電壓Vth，或在汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間微分信號VD1的信號值等於0的時間未達到預設時間Tth，微分電路302輸出具有低電壓準位的第一控制信號至及閘306。
此外，比較電路304可比較汲極電壓信號VD與導通閥值電壓Vonth，當汲極電壓信號VD小於等於導通閥值電壓Vonth時，比較電路304輸出具有高電壓準位的第二控制信號至及閘306。而若汲極電壓信號VD未小於等於導通閥值電壓Vonth，比較電路304輸出具有低電壓準位的第二控制信號至及閘306。及閘306可依據第一控制信號與第二控制信號產生導通控制信號至SR正反器202的設置端S。
另外，關斷控制電路106可比較汲極電壓信號VD與關斷閥值電壓Voffth，當汲極電壓信號VD大於關斷閥值電壓Voffth時，關斷控制電路106可輸出具有高電壓準位的關斷控制信號至SR正反器202的重置端R。而若汲極電壓信號VD未大於關斷閥值電壓Voffth，關斷控制電路106輸出具有低電壓準位的關斷控制信號至SR正反器202的重置端R。
如此，若微分電路302判斷出汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth，且於汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間微分信號VD1的信號值等於0的時間達預設時間，導通控制電路104可於下一次汲極電壓信號VD小於等於導通閥值電壓Vonth時導通同步整流電晶體MSR(使同步整流控制信號VG轉為高電壓準位)。而若微分電路302判斷出汲極電壓信號VD未大於等於預設電壓Vth，或於汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間微分信號VD1的信號值等於0的時間未達預設時間Tth，導通控制電路104於下一次汲極電壓信號VD小於等於導通閥值電壓Vonth時將不導通同步整流電晶體MSR，以避免在同步整流電晶體MSR的汲極電壓信號VD的振盪期間導通同步整流電晶體MSR，而使得電源轉換裝置10的輸出端的電流回灌，進而造成電源轉換裝置10損壞。
值得注意的是，在部分實施例中，微分電路302也可依據微分信號VD1的信號值是否大於等於預設微分值來判斷是否導通同步整流電晶體MSR。例如圖5所示，在圖5實施例中，若微分電路302判斷出微分信號VD1的信號值大於等於預設微分值Vrth，且微分信號VD1的信號值由大於等於預設微分值Vrth降低至0且維持在0的時間達到預設時間Tth，導通控制電路104可於下一次汲極電壓信號VD小於等於導通閥值電壓Vonth時導通同步整流電晶體MSR。而若微分電路302判斷出微分信號VD1的信號值未大於等於預設微分值Vrth，或微分信號VD1的信號值由大於等於預設微分值Vrth降低至0而維持在0的時間未達到預設時間Tth，導通控制電路104於下一次汲極電壓信號VD小於等於導通閥值電壓Vonth時將不導通同步整流電晶體MSR。
圖6是依照本發明另一實施例所繪示的同步整流控制器的電路示意圖，圖7是圖6實施例的同步整流控制器的信號時序示意圖，請參照圖6與圖7。圖6實施例與圖3實施例的不同之處在於，圖3的微分電路在本實施例中以積分電路602取代。積分電路602可對汲極電壓信號VD執行積分操作以得到積分信號VD2，並判斷汲極電壓信號VD是否大於等於預設電壓Vth，以及汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間積分信號VD2的信號值是否大於等於預設積分值Ath。其中預設積分值Ath可例如為在汲極電壓信號VD大於等於預設電壓的期間，汲極電壓信號於預設時間T1內的積分值。
當汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth且汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間積分信號VD2的信號值大於等於預設積分值Ath時，積分電路602輸出具有高電壓準位的第一控制信號至及閘306。而若汲極電壓信號VD未大於等於預設電壓Vth，或汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間積分信號VD2的信號值未大於等於預設積分值Ath，積分電路602輸出具有低電壓準位的第一控制信號至及閘306。比較電路304與關斷控制電路106的實施細節與圖3實施例相同，因此在此不再贅述。
如此，若汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth，且於汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間積分信號VD2的信號值大於等於預設積分值Ath，導通控制電路104可於下一次汲極電壓信號VD小於等於導通閥值電壓Vonth時導通同步整流電晶體MSR。而若汲極電壓信號VD未大於等於預設電壓Vth，或於汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間積分信號VD2的信號值未大於等於預設積分值Ath，導通控制電路104於下一次汲極電壓信號VD小於等於導通閥值電壓Vonth時不導通同步整流電晶體MSR，以避免在同步整流電晶體MSR的汲極電壓信號VD的振盪期間導通同步整流電晶體MSR。
圖8是依照本發明另一實施例所繪示的同步整流控制器的電路示意圖，圖9是圖8實施例的同步整流控制器的信號時序示意圖，請參照圖8與圖9。圖8實施例與圖3實施例的不同之處在於，圖3的微分電路在本實施例中以微分積分電路802取代。微分積分電路802可對汲極電壓信號VD執行微分操作與積分操作以得到微分信號VD1與積分信號VD2，並於汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間，判斷微分信號VD1的信號值是否大於等於預設微分值Vrth，以及積分信號VD2的信號值是否大於等於預設積分值Ath。
當在汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間微分信號VD1的信號值大於等於預設微分值Vrth，且積分信號VD2的信號值大於等於預設積分值Ath時，微分積分電路802輸出具有高電壓準位的第一控制信號至及閘306。而若在汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間微分信號VD1的信號值未大於等於預設微分值Vrth，或積分信號VD2的信號值未大於等於預設積分值Ath，微分積分電路802輸出具有低電壓準位的第一控制信號至及閘306。比較電路304與關斷控制電路106的實施細節與圖3實施例相同，因此在此不再贅述。
如此，若在汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間微分信號VD1的信號值大於等於預設微分值Vrth，且積分信號VD2的信號值大於等於預設積分值Ath，導通控制電路104可於下一次汲極電壓信號VD小於等於導通閥值電壓Vonth時導通同步整流電晶體MSR。而若在汲極電壓信號VD大於等於預設電壓Vth的期間微分信號VD1的信號值未大於等於預設微分值Vrth，或積分信號VD2的信號值未大於等於預設積分值Ath，導通控制電路104於下一次汲極電壓信號VD小於等於導通閥值電壓Vonth時不導通同步整流電晶體MSR，以避免在同步整流電晶體MSR的汲極電壓信號VD的振盪期間導通同步整流電晶體MSR。
綜上所述，本發明實施例的的導通控制電路可對同步整流電晶體的汲極電壓信號執行微分操作以及積分操作至少其中之一，並依據執行微分操作獲得的微分信號以及執行積分操作獲得的積分信號至少其中之一，決定下一次汲極電壓信號小於等於導通閥值電壓時是否導通同步整流電晶體，如此藉由微分信號以及積分信號來判斷同步整流電晶體的汲極電壓信號的變化情形，可精確地區分電感電流放電期間與電感電容振盪期間，有效地提高控制同步整流電晶體導通狀態切換的精準度，進而避免在電感電容振盪期間導通同步整流電晶體，而使得電源轉換裝置的輸出端的電流回灌，造成電源轉換裝置損壞。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10:電源轉換裝置 102:同步整流控制器 104:導通控制電路 106:關斷控制電路 110:脈寬調變信號產生器 202:SR正反器 302:微分電路 304:比較電路 306:及閘 602:積分電路 802:微分積分電路 MSR:同步整流電晶體 Mp:功率開關 Np:一次側 Ns:二次側 VIN:輸入電壓 VOUT:輸出電壓 RL:負載 Co:電容 GND1:第一接地端 GND2:第二接地端 Spwm:脈寬調變信號 T:變壓器 Dr:寄生二極體 VD:汲極電壓信號 VG:同步整流控制信號 Vonth:導通閥值電壓 Voffth:關斷閥值電壓 S:設置端 R:重置端 Q:輸出端 VD1:微分信號 Vth:預設電壓 Tth:預設時間 Vrth:預設微分值 VD2:積分信號 Ath:預設積分值 T1:預設時間
圖1是依照本發明一實施例所繪示的電源轉換裝置的電路方塊示意圖。 圖2是依照本發明一實施例所繪示的同步整流控制器的電路示意圖。 圖3是依照本發明另一實施例所繪示的同步整流控制器的電路示意圖。 圖4是依照本發明一實施例所繪示的同步整流控制器的信號時序示意圖。 圖5是依照本發明另一實施例所繪示的同步整流控制器的信號時序示意圖。 圖6是依照本發明另一實施例所繪示的同步整流控制器的電路示意圖。 圖7是依照本發明另一實施例所繪示的同步整流控制器的信號時序示意圖。 圖8是依照本發明另一實施例所繪示的同步整流控制器的電路示意圖。 圖9是依照本發明另一實施例所繪示的同步整流控制器的信號時序示意圖。
10:電源轉換裝置
T:變壓器
MSR:同步整流電晶體
102:同步整流控制器
104:導通控制電路
106:關斷控制電路
110:脈寬調變信號產生器
Mp:功率開關
Np:一次側
Ns:二次側
VIN:輸入電壓
VOUT:輸出電壓
RL:負載
Co:電容
GND1:第一接地端
GND2:第二接地端
Spwm:脈寬調變信號
Dr:寄生二極體
VD:汲極電壓信號
VG:同步整流控制信號
Vonth:導通閥值電壓
Voffth:關斷閥值電壓

Claims (9)

  1. 一種同步整流控制器，用以控制一同步整流電晶體的導通狀態，該同步整流控制器包括：一導通控制電路，耦接該同步整流電晶體的汲極端，對該同步整流電晶體的一汲極電壓信號執行微分操作以及積分操作至少其中之一，依據執行該微分操作獲得的一微分信號以及執行該積分操作獲得的一積分信號至少其中之一，決定下一次該汲極電壓信號小於等於一導通閥值電壓時是否導通該同步整流電晶體；以及一關斷控制電路，耦接該同步整流電晶體的該汲極端，比較該汲極電壓信號與一關斷閥值電壓，當該汲極電壓信號大於該關斷閥值電壓時，該關斷控制電路關斷該同步整流電晶體，其中若該汲極電壓信號大於等於一預設電壓，且於該汲極電壓信號大於等於該預設電壓的期間該微分信號的信號值等於0的時間達一預設時間，該導通控制電路於下一次該汲極電壓信號小於等於該導通閥值電壓時導通該同步整流電晶體，若該導通控制電路於該汲極電壓信號未大於等於該預設電壓，或於該汲極電壓信號大於等於該預設電壓的期間該微分信號的信號值等於0的時間未達該預設時間，該導通控制電路於下一次該汲極電壓信號小於等於該導通閥值電壓時不導通該同步整流電晶體。
  2. 一種同步整流控制器，用以控制一同步整流電晶體的導通狀態，該同步整流控制器包括： 一導通控制電路，耦接該同步整流電晶體的汲極端，對該同步整流電晶體的一汲極電壓信號執行微分操作以及積分操作至少其中之一，依據執行該微分操作獲得的一微分信號以及執行該積分操作獲得的一積分信號至少其中之一，決定下一次該汲極電壓信號小於等於一導通閥值電壓時是否導通該同步整流電晶體；以及一關斷控制電路，耦接該同步整流電晶體的該汲極端，比較該汲極電壓信號與一關斷閥值電壓，當該汲極電壓信號大於該關斷閥值電壓時，該關斷控制電路關斷該同步整流電晶體，其中若該微分信號的信號值大於等於一預設微分值，且該微分信號的信號值由大於等於該預設微分值降低至0且維持在0的時間達一預設時間，該導通控制電路於下一次該汲極電壓信號小於等於該導通閥值電壓時導通該同步整流電晶體，若該微分信號的信號值未大於等於該預設微分值，或該微分信號的信號值由大於等於該預設微分值降低至0而未維持在0的時間達該預設時間，該導通控制電路於下一次該汲極電壓信號小於等於該導通閥值電壓時不導通該同步整流電晶體。
  3. 一種同步整流控制器，用以控制一同步整流電晶體的導通狀態，該同步整流控制器包括：一導通控制電路，耦接該同步整流電晶體的汲極端，對該同步整流電晶體的一汲極電壓信號執行微分操作以及積分操作至少其中之一，依據執行該微分操作獲得的一微分信號以及執行該積 分操作獲得的一積分信號至少其中之一，決定下一次該汲極電壓信號小於等於一導通閥值電壓時是否導通該同步整流電晶體；以及一關斷控制電路，耦接該同步整流電晶體的該汲極端，比較該汲極電壓信號與一關斷閥值電壓，當該汲極電壓信號大於該關斷閥值電壓時，該關斷控制電路關斷該同步整流電晶體，其中若該汲極電壓信號大於等於一預設電壓，且於該汲極電壓信號大於等於該預設電壓的期間該積分信號的信號值大於等於一預設積分值，該導通控制電路於下一次該汲極電壓信號小於等於該導通閥值電壓時導通該同步整流電晶體，若該汲極電壓信號未大於等於該預設電壓，或於該汲極電壓信號大於等於該預設電壓的期間該積分信號的信號值未大於等於該預設積分值，該導通控制電路於下一次該汲極電壓信號小於等於該導通閥值電壓時不導通該同步整流電晶體。
  4. 一種同步整流控制器，用以控制一同步整流電晶體的導通狀態，該同步整流控制器包括：一導通控制電路，耦接該同步整流電晶體的汲極端，對該同步整流電晶體的一汲極電壓信號執行微分操作以及積分操作至少其中之一，依據執行該微分操作獲得的一微分信號以及執行該積分操作獲得的一積分信號至少其中之一，決定下一次該汲極電壓信號小於等於一導通閥值電壓時是否導通該同步整流電晶體；以及 一關斷控制電路，耦接該同步整流電晶體的該汲極端，比較該汲極電壓信號與一關斷閥值電壓，當該汲極電壓信號大於該關斷閥值電壓時，該關斷控制電路關斷該同步整流電晶體，其中於該汲極電壓信號大於等於該預設電壓的期間，若該微分信號的信號值大於等於一預設微分值，且該積分信號的信號值大於等於一預設積分值，該導通控制電路於下一次該汲極電壓信號小於等於該導通閥值電壓時導通該同步整流電晶體，若該微分信號的信號值未大於等於該預設微分值，或於該汲極電壓信號大於等於該預設電壓的期間該積分信號的信號值未大於等於該預設積分值，該導通控制電路於下一次該汲極電壓信號小於等於該導通閥值電壓時不導通該同步整流電晶體。
  5. 如請求項3或4所述的同步整流控制器，其中該預設積分值等於在該汲極電壓信號大於等於該預設電壓的期間，該汲極電壓信號於一預設時間內的積分值。
  6. 如請求項1所述的同步整流控制器，還包括：一邏輯電路，耦接該導通控制電路、該關斷控制電路與該同步整流電晶體的閘極端，受控於該導通控制電路與該關斷控制電路產生一同步整流控制信號至該同步整流電晶體的閘極端。
  7. 如請求項6所述的同步整流控制器，其中該邏輯電路包括一SR正反器，其設置端與重置端分別耦接該導通控制電路與該關斷控制電路，該SR正反器的輸出端耦接該同步整流電晶體的閘極端。
  8. 如請求項1所述的同步整流控制器，其中該關斷閥值電壓大於該導通閥值電壓。
  9. 一種電源轉換裝置，包括：一變壓器，具有一一次側與一二次側，其中該一次側的第一端用以接收一輸入電壓，而該二次側的第一端則用以提供一輸出電壓給一負載；一同步整流電晶體，該同步整流電晶體的汲極端耦接該二次側的第二端，該同步整流電晶體的源極端耦接一接地端；以及一同步整流控制器，耦接於該同步整流電晶體的汲極端與閘極端之間，用以控制該同步整流電晶體的導通狀態，該同步整流控制器包括：一導通控制電路，耦接該同步整流電晶體的汲極端，對該同步整流電晶體的一汲極電壓信號執行微分操作以及積分操作至少其中之一，依據執行該微分操作獲得的一微分信號以及執行該積分操作獲得的一積分信號至少其中之一，決定下一次該汲極電壓信號小於等於一導通閥值電壓時是否導通該同步整流電晶體；以及一關斷控制電路，耦接該同步整流電晶體的該汲極端，比較該汲極電壓信號與一關斷閥值電壓，當該汲極電壓信號大於該關斷閥值電壓時，該關斷控制電路關斷該同步整流電晶體，其中若該汲極電壓信號大於等於一預設電壓，且於該汲極電壓信號大於等於該預設電壓的期間該微分信號的信號值等於0的時間達 一預設時間，該導通控制電路於下一次該汲極電壓信號小於等於該導通閥值電壓時導通該同步整流電晶體，若該導通控制電路於該汲極電壓信號未大於等於該預設電壓，或於該汲極電壓信號大於等於該預設電壓的期間該微分信號的信號值等於0的時間未達該預設時間，該導通控制電路於下一次該汲極電壓信號小於等於該導通閥值電壓時不導通該同步整流電晶體。
TW110130730A 2021-08-19 2021-08-19 電源轉換裝置及其同步整流控制器 TWI811769B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110130730A TWI811769B (zh) 2021-08-19 2021-08-19 電源轉換裝置及其同步整流控制器
CN202111066193.7A CN115708300A (zh) 2021-08-19 2021-09-13 电源转换装置及其同步整流控制器
US17/488,335 US11742769B2 (en) 2021-08-19 2021-09-29 Power conversion apparatus and synchronous rectification controller thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110130730A TWI811769B (zh) 2021-08-19 2021-08-19 電源轉換裝置及其同步整流控制器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202310540A TW202310540A (zh) 2023-03-01
TWI811769B true TWI811769B (zh) 2023-08-11

Family

ID=85212836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110130730A TWI811769B (zh) 2021-08-19 2021-08-19 電源轉換裝置及其同步整流控制器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11742769B2 (zh)
CN (1) CN115708300A (zh)
TW (1) TWI811769B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200717978A (en) * 2005-10-20 2007-05-01 Delta Electronics Inc Adaptive synchronous rectification control circuit and method thereof
TW201301729A (zh) * 2011-05-24 2013-01-01 Monolithic Power Systems Inc 同步整流開關電源及其控制電路和控制方法
TW202038539A (zh) * 2019-01-21 2020-10-16 美商半導體組件工業公司 用於切換模式電力供應器之同步整流器控制及用於其之方法
US20200343810A1 (en) * 2017-12-29 2020-10-29 Csmc Technologies Fab2 Co., Ltd. Deadtime automatic-optimization system for flyback power supply having primary-side feedback in ccm, control system and method for flyback power supply having primary-side feedback in ccm
CN112271927A (zh) * 2020-10-16 2021-01-26 杭州必易微电子有限公司 同步整流管的控制电路、控制方法及反激式电压变换电路

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9001532B2 (en) * 2013-01-09 2015-04-07 Semiconductor Components Industries, Llc Method of forming a synchronous rectifier controller and structure therefor
TWI612764B (zh) * 2017-04-14 2018-01-21 力林科技股份有限公司 電源轉換裝置及其同步整流控制器
TWI627826B (zh) * 2017-05-16 2018-06-21 力林科技股份有限公司 電源轉換裝置及其同步整流控制器
JP7048326B2 (ja) * 2018-01-17 2022-04-05 ローム株式会社 絶縁同期整流型ｄｃ／ｄｃコンバータ
TWI764703B (zh) * 2021-05-03 2022-05-11 力林科技股份有限公司 電源轉換裝置及其同步整流控制器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200717978A (en) * 2005-10-20 2007-05-01 Delta Electronics Inc Adaptive synchronous rectification control circuit and method thereof
TW201301729A (zh) * 2011-05-24 2013-01-01 Monolithic Power Systems Inc 同步整流開關電源及其控制電路和控制方法
US20200343810A1 (en) * 2017-12-29 2020-10-29 Csmc Technologies Fab2 Co., Ltd. Deadtime automatic-optimization system for flyback power supply having primary-side feedback in ccm, control system and method for flyback power supply having primary-side feedback in ccm
TW202038539A (zh) * 2019-01-21 2020-10-16 美商半導體組件工業公司 用於切換模式電力供應器之同步整流器控制及用於其之方法
CN112271927A (zh) * 2020-10-16 2021-01-26 杭州必易微电子有限公司 同步整流管的控制电路、控制方法及反激式电压变换电路

Also Published As

Publication number Publication date
US20230058506A1 (en) 2023-02-23
CN115708300A (zh) 2023-02-21
TW202310540A (zh) 2023-03-01
US11742769B2 (en) 2023-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10116222B2 (en) Soft switching flyback converter with primary control
US8723564B2 (en) Driving circuit
JP5221268B2 (ja) パワースイッチング素子の駆動回路、その駆動方法及びスイッチング電源装置
CN107026573B (zh) 用于同步整流的自适应关断触发消隐
JP2006204091A (ja) スイッチング電源から出る出力電力を制御するための方法と装置
US11152867B2 (en) Systems and methods of synchronous rectification in active clamp flyback power converters
US7408793B2 (en) Active snubber
US10243551B1 (en) Over voltage protection for cascode switching power device
CN108696135B (zh) 具有用于控制输出晶体管的自适应参考电压的开关模式电源
JP6090007B2 (ja) 駆動回路
US10855192B1 (en) Voltage slew rate limiters for transformer-based switching power converters
CN111865053A (zh) 基于宽禁带功率器件的负压关断驱动电路
JP2017099261A (ja) Ａｃ／ｄｃコンバータ、駆動回路
US10536088B2 (en) Switched mode power supply controller
JP2024014878A (ja) 半導体装置
TWI811769B (zh) 電源轉換裝置及其同步整流控制器
CN113872428B (zh) 一种氮化镓晶体管的驱动控制电路、方法、设备、介质
TWI629866B (zh) 一種用於具有自調節電源的功率變換器的系統和方法
TWI612764B (zh) 電源轉換裝置及其同步整流控制器
TW202245399A (zh) 電源轉換裝置及其同步整流控制器
CN113659811A (zh) 同步整流控制电路及应用其的开关电源
Deckers et al. Influence of driver integration on GaN enhancement mode transistor performance
JP5369987B2 (ja) ゲート駆動回路
CN219576854U (zh) D型氮化镓开关驱动电路以及开关电源电路
CN216414175U (zh) 一种llc谐振转换器的启动电路及芯片