同步整流器的利记博彩app

专利名称：同步整流器的利记博彩app
技术领域：
本发明一般地涉及电源领域，尤其涉及在开关电源中使用同步整流。
技术背景如图1所示，典型的开关电源(SMPS)包括初级侧部件150和次 级侧部件。初级侧(又称作"热侧")部件包括开关控制器106、开关金 属氧化物半导体(MOSFET) 108、 MOSFET散热器110、电流感测电阻器 112、涌流抑制电容器114、具有初级绕组120和次级绕组118的变压器 116、整流二极管102、滤波电容器104以及光隔离器126。次级或"冷 侧"部件包括次级变压器绕组122和124、整流二极管128、 136和各自的 散热器130、 138，以及滤波电容器132和134。整个开关电源由未稳压电 压源100供电。控制器106向MOSFET 108提供驱动信号VD，以在变压 器116的初级绕组120中产生电流。变压器116的次级绕组118提供电压 源，当分别被二极管102和电容器104整流并滤波时，向控制器106提供 电源电压VDD。反馈信号Vra由经过整流并滤波的次级电源+12V产生，并 通过光隔离器126反馈到控制器106,从而建立起反馈回路，以控制 MOSFET 108的导通和截止。通过在控制器106中对反馈信号Vfb和参考 值进行比较，并且响应于反馈信号与参考电平之间的差而进行MOSFET 108的导通周期的变化，可实现对SMPS中操作电平的调节。电阻器112 感测在MOSFET 108中流动的作为电流模式控制器106的电流反馈信号的 初级电流。使用电流模式控制，防止了在过载条件下过量电流从开关电源 中流出。通过二极管128和136分别对来自变压器116的次级绕组122和 124的信号进行整流，并且经电容器132和134分别滤波后得到了调节后 的输出电压+6.5V和+12V。对跨过绕组122和124的所获得的信号的整流 可通过在地与电源输出之间与各自的绕组串联的二极管来完成。在所述的典型SMPS中，其中一个二极管，128，被设置为其阴极连接其特定电源 的正输出，从而使得二极管128的阳极和阴极都远离地。在示例性的+12V 供电中，二极管136被设置为其阳极接地。在这种示例性开关电源中所述 的这种整流器中，通常，低效的主要原因是跨过整流二极管的电压降。在 更高的电源中，由于跨过整流二极管的电压降造成的低效可能很严重，因 此需要散热器和可能的积极措施，例如强制空气冷却。为了提高整流器的效率，晶体管(通常是MOSFET)可用作低电压降 开关，以代替二极管。这种技术被称作同步整流。同步整流要求对同步整 流器的驱动进行控制，以在被整流的信号的适当部分使MOSFET导通或截 止。通常使用集成电路控制器来控制MOSFET的导通。这些集成电路，例 如ST微电子STS-R3或者AnachipAP436，价格有些贵，并且需要附加的 4到8个外部部件。这些IC通常包括时钟产生电路以及其它复杂的方法来 确定同步整流器MOSFET的导通/截止控制。本发明包括更简单的控制电 路，可使用分立的部件低成本地实现开关电源中的同步整流。发明内容下面提出与本发明最初要求的范围相当的一些方案；但是本发明可包 含在下面没有提出的多种方案。所公开的实施例涉及一种设备，该设备包括第一器件，其可以是晶 体管，被配置为当该第一器件导通时，将第一信号连接到参考电平；第二 器件，其可以是微分器或者高通滤波器，并响应可与第一信号异相的第二 信号，所述第二器件被配置为在所述第二信号的周期的一部分内控制所述 第一器件的导通；以及检测器，其可以是二极管峰值检测器，并响应所述 第二信号的幅度，所述检测器被配置为改变所述第一器件的导通持续时 间。在这种设备中，检测器可响应于所述第二信号的幅度的增加，减少所 述第一器件的导通持续时间。另一实施例包括用于当该连接元件导通时将第一信号连接到参考电 平的元件；用于在第二信号的周期的一部分持续时间内将所述连接元件置 于导通状态的元件；以及用于响应所述第二信号的幅度改变所述连接元件的导通持续时间的元件。再一实施例是一种方法，该方法包括以下步骤通过器件的导通，使第一信号连接到参考电平；对第二信号进行微分；响应于所述微分后的第 二信号，控制所述器件的导通；并且响应于所述第二信号的幅度，改变所 述器件的导通持续时间。这种方法的变型可包括响应所述第二信号的幅 度的增加，减少所述器件的导通持续时间。


下面结合附图详细描述本发明的实施例，各附图中相似的元件采用相 同的附图标记图1是典型的开关电源的方框图；图2是本发明实施例的示意图；图3是主开关MOSFET (108)的漏极电压的代表性波形；以及 图4示出本发明实施例中同步整流器MOSFET的漏极电压和栅极电压 的代表性波形。
具体实施方式
图2所示的分立控制电路的实施例满足对低成本、同歩整流器控制器 的需要。图2示出在电子设备中应用的代表性开关电源。初级侧电路150 是一种典型的开关电源，为本领域技术人员所熟知，并与前述的电源相 似。开关变压器116具有多个次级绕组122和124，以获得不同的电源电 压。二极管128在该系统中用作常规的整流器。对于+6.5V供电使用该高 端整流器有双重目的对来自绕组122的信号S3进行整流以产生+6.5V的 供电，并且因此，在二极管128阳极的AC信号S3可用于获得驱动同步整 流器MOSFET 214的开关控制信号。通过控制MOSFET的导通时间使导 通与脉冲波形的期望部分一致，可将MOSFET晶体管用作整流器(同步整 流)。由于MOSFET的电压降甚至比肖特基二极管都要低很多，所以能够 提高电源的效率。大多数情况下，当采用同步整流时，可去除通常用于冷 却二极管的大散热器。在图2所示的示例性实施例中，MOSFET 214被设置为其源极连接次级侧的接地电势。这种配置使得向MOSFET 214产生驱 动信号变简单。根据信号S3获得用于同步整流器214的栅极驱动的控制电 压。脉冲信号S3的极性与出现在MOSFET 214漏极的信号S2的极性相 反。通过对绕组122和124的相位调整来确定这种相位反转，相位反转后 使得信号S3的极性为信号S2处于最大负电平时导通MOSFET的栅极所需 的相位。当信号S2处于最大负电平时MOSFET 214的漏极到源极的导通 将信号S2箝位于接地电势，从而将信号S2整流得到+12V的输出。控制器 106被设计为使得信号S2和S3可具有可变的占空因数(duty cycle);并且信号S3的正部分以更高的线电压在持续时间内增加。结果，必须采取措施缩短MOSFET 214栅极的脉冲的持续时间，以向MOSFET提供合适的导 通时间，从而保证MOSFET 214仅当信号S2处于负电平时导通。电容器 202和电阻器204构成高通滤波器，该高通滤波器对信号S3的波形进行微 分，以产生MOSFET 214栅极的驱动波形。对波形的微分有助于縮短 MOSFET 214的导通时间，使得MOSFET 214当其漏极电压为负时或者之 后导通，而当其漏极电压升高时或者之前截止。低功率(与诸如二极管 128的传统整流器二极管相比)二极管136在信号S2的负偏移期间导通， 在此期间，由于对MOSFET 214的栅极驱动时间间隔可能短于信号S2的 负偏移的持续时间，所以MOSFET可能不导通。以上对于二极管136所述 的功能也可以通过MOSFET 214的内部寄生二极管执行。二极管206和电 容器208对信号S3进行整流，以获得与未稳压电压源100的值成比例(并 与AC线输入电压成比例)的负偏压。负偏压增加时，MOSFET 214栅极 的平均电压被降低，从而减少MOSFET的导通时间。由电阻器210和204 构成的分压器对由二极管206和电容器208获得的负偏压进行调整，以建 立加在栅极驱动的负偏压的期望范围。MOSFET 214栅极的这个负偏压防 止了高线电压时的过导通(以及损耗增加)。电阻器200对于二极管206 形成的负供电提供电流限制。电阻器212减少MOSFET 214栅极的驱动电 压的上升时间，从而最小化由于快速开关暂态而引起的辐射噪声。图3中绘出的波形示出开关MOSFET 110漏极的信号S,，此电压是变 压器116的绕组120的初级电压。图4上方的描记线示出在次级绕组124中感应得到的信号电压S2，此电压也是同步整流器MOSFET 214漏极的电 压。图4下方的描记线示出对MOSFET 214的栅极驱动。MOSFET 214的 导通阈值为大约2.5V至3.0V，如图4中R!和R2所示。将栅极驱动信号通 过导通阈值时的点投影到图4上方区域中漏极电压波形上表明在信号S2负 偏移的时间间隔内MOSFET 214导通良好。从图4的栅极驱动波形还可以 看出，通过检测器206增加施加到MOSFET 214栅极的负偏压(如同在较 高线电压时发生的情况)将会减少栅极驱动电压高于导通阈值R,或&的 时间周期。虽然参照优选实施例描述了本发明，但是显然，在不脱离本发明的精 神和范围内可以对各个实施例作出各种变型。
权利要求
1.一种装置，该装置包括第一器件(214)，配置为当所述第一器件(214)导通时，将第一信号(S2)连接到参考电平(接地电势)；响应第二信号(S3)的第二器件(202，204)，所述第二器件(202，204)配置为在所述第二信号的周期的一部分内控制所述第一器件的导通；以及响应所述第二信号(S3)的幅度的检测器(206)，所述检测器配置为改变所述第一器件(214)的导通持续时间。
2. 如权利要求1所述的装置，其中，所述检测器响应于所述第二信号 的所述幅度的增加，减少所述第一器件的所述导通持续时间。
3. 如权利要求1所述的装置，其中，所述第一器件(214)为晶体管。
4. 如权利要求3所述的装置，其中，所述晶体管(214)为金属氧化 物半导体。
5. 如权利要求1所述的装置，其中，所述第二器件(202， 204)是微分器件。
6. 如权利要求5所述的装置，其中，所述微分器件包括高通滤波器 (202， 204)。
7. 如权利要求6所述的装置，其中，所述高通滤波器包括电容器和电 阻器(202， 204)。
8. 如权利要求1所述的装置，其中，所述第一信号(S2)具有与所述 第二信号(S3)不同的相位。
9. 如权利要求8所述的装置，其中，所述第一信号(S2)具有与所述 第二信号(S3)相反的相位。
10. 如权利要求1所述的装置，其中，所述检测器(206， 208)响应 所述第二信号(S3)的负峰值。
11. 如权利要求10所述的装置，其中，所述检测器包括二极管。
12. —种方法，该方法包括以下步骤通过器件(214)的导通，使第一信号(S2)连接到参考电平(接地电 势)；对第二信号(S3)进行微分；响应于所述微分后的第二信号，控制所述器件(214)的导通；并且响应于所述第二信号(S3)的幅度，改变所述器件(214)的导通持续 时间。
13. 如权利要求12所述的方法，其中，响应于所述第二信号的所述幅 度的增加，减少所述导通持续时间。
14. 如权利要求12所述的方法，其中，所述器件包括晶体管。
15. —种装置，该装置包括第一信号(S2)的第一源(124)和第二信号(S3)的第二源 (122)，所述第一信号(S2)与所述第二信号(S3)的相位不同；晶体管(214)，具有第一主电流导通端子(漏极)和第二主电流导 通端子(源极)以及导通控制端子(栅极)，所述第一主电流导通端子连 接所述第一信号(S2)，并且所述第二主电流导通端子连接参考电平(接 地电势)；电容器(202)，所述电容器(202)的第一端子连接所述第二信号， 并且所述电容器(202)的第二端子连接所述导通控制端子；电阻器(204)，所述电阻器(204)的第一端子连接所述导通控制端 子，并且所述电阻器(204)的第二端子连接所述参考电平；以及二极管(206)，所述二极管(206)的阴极连接所述第二信号 (S3)，并且所述二极管(206)的阳极连接所述导通控制端子。
16. 如权利要求15所述的装置，其中，所述第一源(124)和第二源 (122)是开关变压器(116)的绕组。
17. 如权利要求15所述的装置，其中，所述晶体管是金属氧化物半导体。
18. —种装置，该装置包括元件(214)，用于当该连接元件导通时，将第一信号(S2)连接到参考电平(接地电势) ，元件(202， 204)，用于在第二信号(S3)的周期的一部分持续时间 内将所述连接元件设置为导通状态；以及元件(206)，用于响应于所述第二信号的幅度，改变所述连接元件 的导通持续时间。
19. 如权利要求18所述的装置，其中，所述连接元件(214)包括晶 体管。
20. 如权利要求18所述的装置，其中，所述设置元件(202， 204)是 微分器。
21. 如权利要求20所述的装置，其中，所述微分器包括高通滤波器。
22. 如权利要求18所述的装置，其中，所述改变元件响应于所述第二 信号的所述幅度的增加，减少所述连接元件的所述导通持续时间。
全文摘要
所公开的实施例涉及一种减少电源功耗的设备和方法。提供一种设备，该设备包括元件(214)，用于当该连接元件导通时，将第一信号(S₂)连接到参考电平(接地电势)；元件(202，204)，用于在第二信号(S₃)的周期的一部分持续时间内将所述连接元件置于导通状态；以及元件(206)，用于响应所述第二信号的幅度，改变所述连接元件的导通持续时间。
文档编号H02M3/24GK101273515SQ200580051717
公开日2008年9月24日 申请日期2005年9月28日 优先权日2005年9月28日
发明者威廉·文森特·菲茨杰拉德 申请人:汤姆逊许可证公司