[发明专利]具有隔离驱动电路的集成磁性元件

权利要求书

1. 一种开关模式功率转换器，用于将来自输入源的输入电压转换为用于向被耦合到转换器负载端子的负载供应的输出电压，所述功率转换器包括：

功率隔离变压器，进一步包括具有中心分支和外部分支的磁芯，功率变压器的一个或多个初级绕组和一个或多个次级绕组被缠绕在所述中心分支上；

初级转换器电路，包括有效用以将所述输入电压供应给所述功率隔离变压器的一个或多个初级绕组的一个或多个初级可控功率开关；

次级转换器电路，其与所述初级转换器电路完全隔离，并且包括可个别切换并被进一步耦合在所述一个或多个次级绕组和所述负载端子之间的一个或多个次级开关；

初级开关控制电路，有效用以控制所述一个或多个初级可控功率开关的导通；

次级开关控制电路，有效用以控制所述一个或多个次级开关的导通；

控制电路，有效用以至少部分基于反馈信号来控制所述初级开关控制电路和所述次级开关控制电路的操作；以及

驱动变压器，至少包括被缠绕在所述磁芯的外部分支上的第一和第二驱动变压器绕组，所述驱动变压器绕组被配置为提供用于控制所述初级和次级开关的功率，所述驱动变压器绕组进一步被配置为提供所述初级和次级控制电路之间的隔离。

2. 如权利要求1的开关模式功率转换器，除在接通和断开转变期间外，跨越初级绕组的电压具有与所述可控功率开关的驱动电压类似形状的电压波形。

3. 如权利要求2的开关模式功率转换器，所述磁芯包括具有中心分支和两个外部分支的E形磁芯。

4. 如权利要求3的开关模式功率转换器，包括：

用于每个初级可控功率开关的初级开关控制电路；

所述驱动变压器进一步包括缠绕在所述磁芯的外部分支上的两个或更多驱动变压器绕组，第一驱动变压器绕组被连接到所述控制电路，另一个驱动变压器绕组被连接到初级开关控制电路以控制所述初级可控开关的操作，以及提供用于控制所述初级可控功率开关的功率，

所述驱动变压器绕组进一步被配置为提供初级开关控制电路和同步整流器控制电路之间的隔离。

5. 如权利要求2的开关模式功率转换器，所述驱动变压器的绕组在所述外部分支上与彼此紧密耦合，以及进一步与所述功率变压器的绕组松散耦合，其中，在足以启动被耦合到所述功率变压器的所述可控开关的接通或断开的短时间段内，在所述驱动变压器的绕组和所述功率变压器的绕组中提供不同的电压波形。

6. 如权利要求5的开关模式功率转换器，进一步包括有源箝位电路，有效用以箝位不依赖于所述输入电压的用于功率开关、控制电路和同步整流器的驱动电压。

7. 如权利要求5的开关模式功率转换器，驱动变压器绕组以分布式方式被缠绕在所述磁芯的外部分支和中心分支二者上。

8. 如权利要求2的开关模式功率转换器，所述磁芯进一步包括所述中心分支中的间隙，在其上关联变压器绕组。

9. 如权利要求8的开关模式功率转换器，进一步包括有源箝位电路，有效用以箝位如由所述外部分支所感应的驱动电压的一部分。

10. 如权利要求9的开关模式功率转换器，所述驱动变压器进一步有效用以经由第一驱动变压器绕组向控制电路和同步整流器控制电路提供功率。

11. 如权利要求1的开关模式功率转换器，包括：

输出电感器，进一步包括具有至少一个内部分支的电感器磁芯，被缠绕在内部分支上的绕组，除在其接通和断开转变期间外，所述绕组具有与所述初级可控开关的驱动电压波形的形状类似的形状的电压波形，

所述驱动变压器的绕组在所述电感器磁芯的外部分支上与彼此紧密耦合，以及进一步与所述输出电感器的绕组松散耦合，其中，在足以启动被耦合到所述功率变压器的所述可控开关的接通或断开的短时间段内，在所述驱动变压器的绕组和所述输出电感器的绕组中提供不同的电压波形。

12. 如权利要求11的开关模式功率转换器，所述驱动变压器绕组以分布式方式被缠绕在所述电感器磁芯的外部分支和中心分支二者上。

13. 如权利要求11的开关模式功率转换器，进一步包括有源箝位电路，其有效用以箝位不依赖于所述输入电压的用于所述初级可控开关的驱动电压。