[发明专利]同步整流器驱动和软开关电路

说明书

在所描述的示例中，一种电路(100)包括同步整流器(120)，该同步整流器(120)接收来自变压器次级(110)的交流(AC)电压并且响应于控制输入信号提供整流直流(DC)输出电压(VOUT)。次级整流器开关电路(130)产生控制输入信号。电流复制电路(134)产生复制变压器次级(110)中的电流的控制电压。控制电压被采用以基于变压器次级(110)中的电流控制次级整流器开关电路(130)的切换。偏移电路(144)在预定方向上推动控制电压以减缓电流复制电路(134)中的电压误差累积。箝位电路(150)将控制电压限制到预定电压值。

技术领域

本公开总体涉及电源电路并且更具体涉及同步整流器驱动和软开关电路。

背景技术

同步整流是用于通过用主动受控开关(诸如晶体管(例如，功率MOSFET))代替二极管来改善电源中的整流效率的技术。标准p-n结二极管(通常用于电源整流)的恒定电压降通常在0.7V到1.7V之间，导致在二极管中的显著功率损失。在该问题的一个解决方案中，标准硅二极管由表现出非常低的电压降(例如，低至0.3伏特)的肖特基二极管代替。然而，在高电流值和低电压下，即使是肖特基整流器也可能比同步类型具有显著更多的损失。

当处理非常低电压的转换器时，诸如用于计算机的降压转换器电源(具有五伏特或更小的电压输出和许多安培的输出电流)，肖特基整流没有提供足够的效率。在这些应用中，同步整流变得必要。同步整流的主导因素是用主动受控开关元件(诸如MOSFET)代替二极管。当导通时，MOSFET具有恒定的非常低的电阻，被称为导通电阻(RDS(on))。它们可以被制作成具有低至10mΩ或更低的导通电阻。然后，晶体管两端的电压降比二极管整流器低得多，这意味着降低功率损失并增加效率。

用于同步整流的控制电路系统通常使用比较器来感测输入AC的电压并且在正确的时间激活晶体管以允许电流在期望的方向上流动来产生DC电压。因为必须避免输入电源两端的短路并且该短路可以容易地通过在一个晶体管关闭之前接通另一个晶体管引起，所以时机是重要的。在具有这种类型的控制电路的一些应用的问题中，电流可能需要在电源电路的输出处直接被感测，以便在正确的时间关断整流器。

发明内容

在所描述的示例中，一种电路包括同步整流器，该同步整流器接收来自变压器次级的交流(AC)电压并且响应于施加到同步整流器的控制输入信号提供整流直流(DC)输出电压。次级整流器开关电路产生施加到同步整流器的控制输入信号。电流复制电路产生复制变压器次级中的电流的控制电压。控制电压被采用以便基于变压器次级中的电流控制次级整流器开关电路的开关。偏移电路在预定方向上推动控制电压以便减缓电流复制电路中的电压误差累积。箝位电路将控制电压限制到预定电压值。

在另一个示例中，一种电路包括同步整流器，该同步整流器接收来自变压器次级的交流(AC)电压并且响应于施加到同步整流器的控制输入信号提供整流直流(DC)输出电压。次级整流器开关电路产生施加到同步整流器的控制输入信号。电流复制电路产生复制变压器次级中的电流的控制电压。控制电压被采用以便基于变压器次级中的电流控制次级整流器开关电路的开关。电流复制电路包括电压-电流转换器以产生与变压器次级的AC电压成比例的复制电流。电流复制电路包括积分电容器，以通过对来自电压-电流转换器的复制电流求积分来产生控制电压。偏移电路采用电流源以在预定方向上推动控制电压，以便减缓电流复制电路中的积分电容器上的电压误差累积。箝位电路采用二极管来将控制电压箝制到由电压源设置的预定电压值。

在又一个示例中，一种电路包括同步整流器，该同步整流器接收来自变压器次级的交流(AC)电压并且响应于施加到同步整流器的控制输入信号提供整流直流(DC)输出电压。次级整流器开关电路产生施加到同步整流器的控制输入信号。电流变压器产生与变压器次级中的电流成比例的感测电流。电流复制电路产生复制来自变压器次级的感测电流的控制电压。控制电压被采用以便基于来自变压器次级的感测电流控制次级整流器开关电路的开关。电流偏移电路在预定方向上推动控制电压以便减缓电流复制电路中的电压误差累积。电压偏移电路将在变压器次级中流动的电流的振幅限制到预定负值。