專利名稱：形成串聯(lián)諧振開關電源控制電路的方法及其結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體涉及電子學，尤其是涉及形成半導體器件的方法及結構。
背景技術：
過去，各種方法和結構用來產生諧振開關電源變換器系統(tǒng)。諧振開關電源變換器通常使用包括初級和次級繞組的隔離變壓器。 一電容器與初級繞組串聯(lián)連接，使得該電容和電感器的電感形成具有一諧振頻率的諧振電路。該隔離變壓器被形成為在初級和次級繞組之間有松散的電感耦合，這導致初級和次級繞組之間的低耦合系數(shù)。該松散的電感耦合形成與初級繞組電感串聯(lián)的寄生電感，該寄生電感常常稱為表示次級和初級繞組之間的耦合的泄漏電感。 一整流二極管，例如肖特基二極管，通常與次級繞組串聯(lián)連接，以便從被引入次級繞組的電流形成輸出電壓。 在一些實施方式中，一同步整流晶體管與該整流二極管并聯(lián)連接，以便增加該電源系統(tǒng)的效率。通常響應于通過次級繞組中的整流二極管的電流來控制同步整流晶體管。次級側控制電路通常配置成控制同步整流器。這些次級側控制電路通常設計成，在次級電流增加到剛好在零之上的值時使能該同步整流器，并設計成在通過整流二極管的電流降低到零值時關閉該同步整流器。這樣的配置的一個問題是，當初級側上的晶體管的開關頻率增加到等于或大于由電容器和變壓器的泄漏電感形成的諧振頻率時，串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)的效率降低。這種類型的操作也增加了電磁干擾。 因此，希望有一種串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)，其可高效地在串聯(lián)諧振頻率附近之上操作并具有低的電磁干擾。


圖1簡要示出根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)的一部分的實施方式； 圖2簡要示出根據(jù)本發(fā)明的圖1的串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)的控制器的示例性實施
方式的一部分； 圖3到圖5是具有在根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)的操作期間形成的一些信號的曲線的圖； 圖6示出根據(jù)本發(fā)明的圖1的串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)的變壓器的一部分的實施方式； 圖7簡要示出根據(jù)本發(fā)明的另一串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)的一部分的實施方式；以及 圖8簡要示出根據(jù)本發(fā)明的又一串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)的一部分的實施方式。
為了說明的簡潔和清楚，附圖中的元件不一定按比例繪制，且不同圖中相同的參考數(shù)字表示相同的元件。此外，為了描述的簡單而省略了公知的步驟和元件的說明與細節(jié)。如這里所使用的載流電極表示器件的一個元件，該元件承載通過該器件的電流，如M0S晶體管的源極或漏極、或雙極晶體管的集電極或發(fā)射極、或二極管的陰極或陽極；而控制電極表示器件的一個元件，該元件控制通過該器件的電流，如M0S晶體管的柵極或雙極晶體管的基極。雖然這些器件在這里被解釋為某個N溝道或P溝道器件、或某個N型或P型摻雜區(qū)，但本領域中的普通技術人員應該認識到，依照本發(fā)明，互補器件也是可能的。本領域中的技術人員應認識到，這里使用的詞"在...的期間、在...同時、當...的時候"不是表示一有啟動行為就會馬上發(fā)生行為的準確術語，而是在被初始行為激起的反應之間可能有一些微小但合理的延遲，例如傳播延遲。詞"大約"或"實質上"的使用意指元件的值具有被預期非常接近于規(guī)定值或位置的參數(shù)。然而，如在本領域中所公知的，總是存在阻止值或位置確切地如規(guī)定的微小變化。本領域中完全確認，直到約10% (且對于半導體摻雜濃度，直到20% )的變化是偏離確切地如所述的理想目標的合理變化。
具體實施例方式
圖1簡要示出串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)10的一部分的實施方式。系統(tǒng)IO被隔離變壓器30劃分成初級側和次級側。變壓器30包括初級繞組31、輔助繞組36、第一次級繞組32和第二次級繞組33。系統(tǒng)10的初級側在輸入端子11和功率返回端子12之間接收輸入功率和輸入電壓，例如整流的DC電壓。初級側包括初級側開關電源控制器20、功率晶體管23和24、以及諧振電容器26。初級側開關電源控制器20連接成操作晶體管23和24以控制通過繞組31的初級電流27，以便調節(jié)在系統(tǒng)10的次級側的在電壓輸出14和電壓返回15之間形成的輸出電壓的值?？刂破?0從反饋網(wǎng)絡19接收反饋電壓，該反饋網(wǎng)絡表示輸出電壓的值并響應性地操作開關晶體管23和24，以便將輸出電壓調節(jié)到在值域內的目標值。電容器26串聯(lián)連接在晶體管23和24與初級繞組31的電感之間，以便電容器26可與變壓器30的泄漏電感形成串聯(lián)諧振電路。 系統(tǒng)10的次級側包括通過變壓器30耦合到初級繞組31的第一次級繞組32和第二次級繞組33。整流二極管53，例如肖特基二極管或其它類型的快速恢復二極管串聯(lián)連接在繞組32和電壓返回15之間。同步整流晶體管54與二極管53并聯(lián)連接。在系統(tǒng)10的操作期間，次級電壓(VS)在繞組32兩端形成。類似于二極管53的另一整流二極管56串聯(lián)連接在次級繞組33和返回15之間。另一同步整流晶體管57與二極管56并聯(lián)連接。同步整流控制器60連接在系統(tǒng)10的次級側，以便控制晶體管54和57的操作?？刂破?0包括配置成接收第一電流感測(CS1)信號的第一電流感測輸入67，第一電流感測信號表示流經(jīng)繞組32和晶體管54的次級電流55?？刂破?0的第二電流感測輸入66接收第二電流感測(CS2)信號，第二電流感測信號表示流經(jīng)繞組33和晶體管57的次級電流58。
系統(tǒng)10也配置成形成觸發(fā)(TG)信號，其表示在初級繞組31兩端形成的初級電壓(VP)的變化。輔助繞組36有助于形成觸發(fā)(TG)信號。橋式整流器47的輸入側通過電容器46連接到輔助繞組36，以便對繞組36所形成的電壓整流。電容器46將繞組36所產生的電流中的變化形成為電壓脈沖，如將在下文中進一步看到的。電阻器51連接在整流器47的輸出側的兩端，以便將通過整流器47的電流轉換成在整流器47的輸出端子48和49之間的電壓。在電阻器51兩端形成的電壓形成觸發(fā)(TG)信號?？刂破?0在TG輸入68上接收TG信號?？刂破?0也包括第一驅動輸出73，其連接成提供第一驅動(Dl)信號以操作晶體管54?？刂破?0的第二驅動輸出74連接成提供第二驅動(D2)信號以操作晶體管57。
圖2簡要示出控制器60的示例性實施方式的一部分。控制器60的該示例性實施方式包括配置成操作相應的晶體管54和57的第一同步整流器控制通道77和第二同步整流器控制通道91?？刂破?0的觸發(fā)處理電路配置成在輸入68上接收觸發(fā)(TG)信號，并包括觸發(fā)(TG)接收器109。通道77包括在輸入67上接收第一電流感測(CS1)信號的第一電流感測(CS1)檢測器81。通道77也包括邏輯電路，其處理從接收CS1信號和TG信號產生的信號。該邏輯電路包括最小接通時間電路83、最小斷開時間電路84、反相器79、82和85、鎖存器89和86、與門78、80和87、或門88以及驅動器電路90。類似地，通道91包括在輸入66上接收第二電流感測(CS2)信號的第二電流感測(CS2)檢測器94。通道91也包括邏輯電路，其處理從接收CS2信號和TG信號產生的信號。該邏輯電路包括最小接通時間電路96、最小斷開時間電路97、反相器92、95和98、鎖存器99和103、與門93、101和106、或門102以及驅動器電路104。 通道77接收CS1信號，并響應于變低的CS1信號形成晶體管54的最小接通時間，以及響應于變高的CS1信號形成晶體管54的最小斷開時間。通道91響應于CS2的相應的低和高轉變類似地形成晶體管57的最小接通時間和最小斷開時間。 圖3是具有曲線的圖，這些曲線示出在小于系統(tǒng)10的諧振頻率的頻率處操作期間由系統(tǒng)10形成的一些信號。橫坐標表示時間，而縱坐標表示所示信號的增加的值。曲線120示出次級CS1信號，因而示出晶體管54相對于返回15的漏極電壓(Vd)。曲線121示出次級電流55(155)，曲線123示出控制器60的輸入處相對于返回15的值的觸發(fā)(TG)信號，而曲線122示出D1驅動信號。此描述參考圖l-圖3。參考圖3，假定在時刻T0之前，在系統(tǒng)10的初級側中的控制器20使晶體管23被禁用(disable)而晶體管24被使能(enable)。在時刻TO，控制器20禁用晶體管24并保持晶體管23為禁用的。由于儲存在變壓器30的磁化電感中的磁化能，禁用晶體管24使初級電壓VP反轉(reverse)，并接著增加。初級電壓的增加使次級電壓VS降低。因為輔助繞組36具有對繞組31的高耦合系數(shù)，從禁用的晶體管24產生的增加的VP值也在繞組36兩端引起輔助電壓(VA)。 一般，繞組31和繞組36之間的耦合系數(shù)至少為大約0. 95。輔助電壓VA使一電流從端子44流動通過整流器47和電阻器51，從而使TG信號增加，如在時刻T0由曲線123示出的。由于電容器46和電阻器51的緣故，電流在時刻TO形成作為脈沖的TG信號。晶體管23在插在晶體管23和24之間的某個死區(qū)時間之后被使能，以防止貫通電流。晶體管23實質上在TO之后的短暫時間被使能。 耦合到次級繞組32的能量降低了 VS，并促使電流55開始流經(jīng)繞組32。 一旦變壓器30的磁化電感被電流55充分放電，次級繞組所需要的任何能量就通過晶體管23從端子11獲得。VS的降低使CS1信號開始降低，并優(yōu)選地落在返回15的值之下。通道77的檢測器81接收CS1信號。在時刻T0，CS1信號降低到相對于返回15的第一值，優(yōu)選地小于返回15的值，該第一值表示開始流動的電流55的第一值。電流55的該第一值接近于零，這可由用于檢測CS1信號的電路內的偏移電壓形成。檢測器81檢測CS1信號的下降沿，這迫使檢測器81的輸出低。來自檢測器81的低輸出迫使反相器82的輸出高。因為電路84的輸出為低，來自反相器82的信號通過門78觸發(fā)電路83。該布置確保晶體管54在最小斷開時間期消逝前不被接通。觸發(fā)電路83在由電路83內的定時器確定的一段時間間隔內迫使電路83的輸出高。該時間間隔通常被設置為晶體管54的期望最小接通時間。來自電路83的高輸出使鎖存器89置位并在該時間間隔內保持鎖存器89置位。在該時間間隔內保持置位輸入高，確保了在最小接通時間的時間間隔終止前，CS1輸入上的噪聲不會使鎖存器89復位。使鎖存器89置位迫使D1驅動信號高，從而使能晶體管54，如在時刻T0示出的。使能晶體管54形成電流55的低電阻路徑。當最小接通時間的時間間隔終止時，電路83的輸出變低，這迫使反相器85的輸出高，以使鎖存器86置位。當鎖存器86置位時，門87對來自接收器109的TG信號變得透明。鎖存器89因此可在從最小接通時間期結束持續(xù)到最小斷開時間期開始的時間間隔內由輸入68上的TG信號復位。來自鎖存器86的高輸出使門87能響應TG信號。因為這出現(xiàn)在TO時刻之后的某個時間，當鎖存器86被置位時，TG信號已經(jīng)變低。 隨后在時刻T2，控制器20禁用晶體管23，以終止初級電流27。然而，因為系統(tǒng)10在諧振頻率之下操作，電流55的諧振半周期在開關半周期結束之前結束，如電流55在時刻T2之前降低所示的。因此，電流55并不是在晶體管23被使能的整個時間流經(jīng)次級繞組32。在時刻Tl ，電流55的值降低到第二值，這迫使CS1信號從第一值增加到第二值，該第二值大于返回15的值。優(yōu)選地，電流55的該第二值也接近于零，其可由用于檢測CS1信號的電路內的偏移電壓形成。CS1信號的增加使檢測器81的輸出變高。來自檢測器81的高輸出觸發(fā)電路84，以在由電路84內的定時器確定的時間間隔內迫使電路84的輸出高。該時間間隔通常被設置為晶體管54的期望最小斷開時間。來自電路84的高輸出使鎖存器89復位，并在最小斷開時間的該時間間隔內保持鎖存器89復位。當在電流55終止時或隨后在時刻T2當晶體管23被禁用時，CS1信號可發(fā)生振蕩。在該時間間隔內保持鎖存器89的復位輸入高，確保了在最小斷開時間的時間間隔終止之前，CS1輸入上的噪聲不會使鎖存器89置位。來自電路84的高輸出也使鎖存器86復位，這防止TG信號影響鎖存器89或晶體管54。在電路84的時間間隔結束之后，電路84的輸出變低，并允許檢測器81的隨后轉變使鎖存器89置位。然而，鎖存器86保持復位，從而阻止TG信號。 隨后在時刻T2，控制器20禁用晶體管23，以終止初級電流27，這使初級繞組31兩端的初級電壓VP降低。電流55在晶體管23被禁用時已經(jīng)降低到零。增加的初級電壓使CS1信號也增加。因為輔助繞組36具有對繞組31的高耦合系數(shù)，從禁用晶體管23產生的增加的VP值也在繞組36兩端引起輔助電壓VA。輔助電壓VA使電流從端子44流動通過整流器47和電阻器51，從而使TG信號增加，如在時刻T2由曲線123示出的。TG信號的增加迫使接收器109的輸出高。因為鎖存器86被復位，TG信號不影響門87的輸出。因此，在這些條件下，TG信號不影響鎖存器89。如前所述，鎖存器89可在從最小接通時間期的結束持續(xù)到最小斷開時間期的開始的時間間隔內由輸入68上的TG信號復位。
圖4是示出在實質上是系統(tǒng)10的諧振頻率的頻率處操作的期間由系統(tǒng)10形成的一些信號的曲線。橫坐標表示時間，而縱坐標表示所示信號的增加的值。此描述參考圖1-圖4。假定在時刻TO之前，同樣的，控制器20使晶體管23被禁用而晶體管24被使能。在時刻T0，控制器20禁用晶體管24。儲存在變壓器30的磁化電感中的磁化能使CS1信號降低到小于返回15的值的一個值，并且促使電流55開始流經(jīng)繞組32。增加的VP值也在繞組36兩端引起輔助電壓VA。輔助電壓VA使TG信號增力B，如在時刻TO由曲線123示出的，如前面在圖3的描述中解釋的。晶體管23剛好在時刻TO之后再次被使能，如前面在圖3的描述中解釋的。
耦合到繞組32的能量促使電流55流動，并使在端子41處的CS1信號優(yōu)選地降低 到小于返15的值的一個值。如前面對在圖3的描述中解釋的條件描述的，通道77的檢測 器81接收CS1信號。當CS1信號降低到超過表示電流55的第一值的第一值時，CS1信號 的低值迫使檢測器81的輸出低，從而使能晶體管54，如前面在圖3的描述中解釋的。如前 所述，作為來自前面周期的結果，鎖存器86保持復位，因此TG信號對鎖存器89或晶體管54 沒有影響。 隨后在時刻T4，控制器20禁用晶體管23，以終止初級電流27。因為控制器20操 作的頻率與電容器26和變壓器30的泄漏電感所形成的諧振電路的諧振頻率是相同的頻 率，電流55實質上在晶體管23被使能的整個時間內流動。因此，電流55開始降低并大約 在晶體管23被禁用的時間變得近似于零，如在時刻T4所示的。在時刻T3，電流55的值降 低到第二閾值，這迫使CS1信號從第一值增加到第二值，這響應于CS1信號的第二值而使檢 測器81的輸出變高。如前面在圖3的描述中解釋的，來自檢測器81的高輸出觸發(fā)電路84， 以迫使電路84的輸出在最小斷開時間的時間間隔內為高。來自電路84的高輸出使鎖存器 89復位并在該時間間隔內保持鎖存器89復位。來自電路84的高輸出也使鎖存器86復位， 這防止TG信號影響鎖存器89或晶體管54。在電路84的時間間隔結束之后，電路84的輸 出變低，并允許檢測器81的隨后轉變使鎖存器89置位。然而，鎖存器86保持復位，以阻止 TG信號對其有影響。 在時刻T4，控制器20禁用晶體管23，以終止初級電流27，這使初級繞組31兩端的 初級電壓VP增加。因為系統(tǒng)10在諧振頻率處操作，電流55大約在晶體管23被禁用的相 同時間減去晶體管23的某個關閉延遲而降低到零，因此，時刻T3和T4被示為由該關閉延 遲分開。為了描述的清楚，放大了在T3和T4之間示出的距離。禁用晶體管23引起輔助繞 組36兩端的輔助電壓VA，從而使TG信號增加，如在時刻T4所示的。因為鎖存器86被復 位，TG信號不影響門87的輸出。因此，在這些條件下，TG信號不影響鎖存器89。
圖5是示出在大于系統(tǒng)10的諧振頻率的頻率處操作期間由系統(tǒng)10形成的一些信 號的曲線。橫坐標表示時間，而縱坐標表示所示信號的增加的值。此描述參考圖l-圖5。 參考圖5，假定在時刻TO之前，在系統(tǒng)10的初級側中的控制器20使晶體管23被禁用而晶 體管24被使能。在時刻T0，控制器20禁用晶體管24并保持晶體管23為禁用的。禁用晶 體管24使初級電壓VP反轉并增加。如前所述，增加VP信號使TG信號變高。晶體管23在 插在晶體管23和24之間的某個死區(qū)時間之后被使能，以防止貫通電流。因為系統(tǒng)10在大 于諧振頻率的頻率處操作，變壓器30和繞組32的泄漏電感引起初級和次級繞組之間的延 遲。因此，次級電壓VS直到變壓器30的泄漏電感被充分放電時才降低，如在時刻T5所示 的。因此，如圖5所示，在TG信號形成之后，直到時刻T5， CS1信號才降低到第一值。在時 刻T5， CS1信號相對于返回15達到第一值，如前所述。檢測器81檢測到CS1的低電壓，且 通道77使能晶體管54，如前面在圖3和圖4的描述中說明的。當電路83的輸出變高以使 鎖存器89置位并使能晶體管54時，該高輸出迫使反相器85的輸出低。
隨后在時刻T6，控制器20禁用晶體管23。因為系統(tǒng)10在諧振頻率之上操作，儲 存在磁化電感中和泄漏電感中的與繞組31和32有關的能量足以保持電流55即使在晶體 管23被禁用之后也流動。因此，電流55的半周期在晶體管23于時刻T6被禁用時仍然是 有效的，且CS1信號仍然為低。在時刻T6禁用晶體管23形成如上文所解釋的TG信號。因為鎖存器86現(xiàn)在被置位，TG信號的增加迫使接收器109的輸出高，從而迫使門87的輸出 高。來自門87的高輸出使鎖存器89通過門88被復位，從而大約在時刻T6禁用晶體管54。 當繞組32的泄漏電感被充分放電時，CS1信號開始變高到第二值，如在時刻T7所示的。因 為鎖存器89已經(jīng)被復位，CS1信號對鎖存器89和晶體管54沒有影響。然而，當CS1信號 變低且電路84的輸出響應性地變高時，該高輸出使鎖存器86復位，以使通道77對下一周 期做準備。因此，可看到，即使當系統(tǒng)10在諧振頻率之上操作時，控制器60也在繞組32兩 端的次級電壓可反轉之前關閉晶體管54。這提高了系統(tǒng)10的效率。 因為系統(tǒng)10在諧振頻率之上操作，在沒有通道77的情況下，電流55將在晶體管 23被禁用之后繼續(xù)流動。電流55將流動到繞組31和32之間的泄漏電感被電流55放電為 止。當電流55已使泄漏電感放電時，次級電壓VS的值將反轉，然而，該時間過晚，使得系統(tǒng) IO不能有效地操作。因為當在諧振頻率之上操作時，通道77利用觸發(fā)(TG)信號來禁用晶 體管54，晶體管54在它可被電流55的減小禁用之前的時間被禁用。 本領域技術人員應認識到，通道91和晶體管57配置成與通道77和晶體管54類 似地操作。 圖6示出變壓器30的一部分的實施方式。變壓器30包括具有多個線軸的鐵氧體 磁心。初級繞組31形成為纏繞在初級線軸181周圍的導線。次級繞組32形成為纏繞在次 級線軸180周圍的另一導線。次級繞組33也形成為纏繞在線軸180周圍的另一導線。繞 組32的導線的線匝間隔開，使得繞組33的線匝位于繞組32的每個線匝之間，以便繞組交 替為32、33、32、33等。該布置對繞組31與繞組32以及對繞組31與繞組33提供期望的泄 漏電感。繞組31與繞組32和繞組31與繞組33的耦合系數(shù)小于大約0. 92。輔助繞組36 形成為纏繞在用于形成初級繞組31的導線的頂部上的到線。因為繞組31和36非常接近 地在一起，這提供了在繞組31和36之間的期望的緊密耦合。 圖7簡要示出串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)125的一部分的實施方式。系統(tǒng)125類似于 系統(tǒng)10，除了系統(tǒng)125是不使用具有泄漏電感的變壓器來形成期望的松散耦合的諧振變換 器。系統(tǒng)125包括具有初級繞組127以及次級繞組128和129的變壓器126。繞組127和 繞組128及129中的任一個之間的泄漏電感通常為磁化電感的大約2%到5%。然而，在優(yōu) 選實施方式中，變壓器30的泄漏電感為磁化電感的大約25%。因此，可看到，變壓器30具 有高泄漏電感，而變壓器126具有較低的泄漏電感。因此，系統(tǒng)125包括諧振電感器131，其 耦合在變壓器126和由晶體管23和24形成的開關的輸出之間。通常，電感器131串聯(lián)地 放置在電容器26和變壓器126的一個端子之間。電感器131的電感被選擇成提供延遲時 間，其類似于在圖1-圖6的描述中解釋的從變壓器30的泄漏電感產生的延遲時間。系統(tǒng) 125也包括脈沖變壓器133和電容器134，該電容器串聯(lián)地耦合在變壓器133和由晶體管23 和24形成的開關的輸出之間。變壓器133和電容器從晶體管23和24所形成的驅動信號 形成觸發(fā)脈沖。由于電感器131所引起的延遲時間，系統(tǒng)125所形成的觸發(fā)信號表示在晶 體管23和24之間的公共節(jié)點處的電壓的反轉。鎮(zhèn)流電阻器135連接在變壓器133的初級 測兩端，以便抑制寄生電容并提供來自變壓器133的退磁電流的電流路徑。
圖8簡要示出串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)140的一部分的實施方式。系統(tǒng)140類似于 系統(tǒng)125，除了系統(tǒng)140用磁耦合到電感器131的輔助繞組144代替變壓器133和電阻器 135。輔助繞組144用于感測由初級側開關電源控制器20所形成的驅動信號，并從晶體管23和24所形成的驅動信號響應性地形成觸發(fā)脈沖。使用輔助繞組144便于使用諧振電感 器131來幫助形成觸發(fā)脈沖，而不使用另一外部變壓器例如脈沖變壓器133，從而減少系統(tǒng) 140的成本。 鑒于上述全部內容，顯然公開的是一種新穎的器件和方法。連同其它特征包括的 是形成一種電路，其在次級側電流減小到低值或實質上零值之前或在次級側電壓反轉極性 之前，禁用次級側同步整流器。還包括的是形成表示反轉極性的初級側電壓的觸發(fā)信號，以 及當系統(tǒng)在大于系統(tǒng)的諧振頻率的頻率處操作時使用該觸發(fā)信號來禁用次級側同步整流 晶體管54和57。所包括的是一種串聯(lián)諧振開關電源控制電路，其包括
第一輸入，其配置成接收第一感測信號，該第一感測信號表示通過串聯(lián)諧振開關 電源控制系統(tǒng)的變壓器的次級繞組的次級電流，其中串聯(lián)諧振開關電源控制系統(tǒng)具有一諧 振頻率； 第二輸入，其配置成接收觸發(fā)信號，該觸發(fā)信號表示變壓器的初級繞組兩端的初 級電壓的反轉； 輸出，其配置成形成開關驅動信號，該開關驅動信號用于操作耦合到次級繞組的 第一開關； 第一電路，其配置成響應于次級電流從第一值增加到第二值而使能第一開關；以 及 對于不大于諧振頻率的開關電源控制系統(tǒng)的工作頻率，該第一電路配置成響應于 次級電流從第二值降低到第一值而禁用第一開關，以及對于大于諧振頻率的開關電源控制 系統(tǒng)的工作頻率，該第一電路配置成響應于觸發(fā)信號且不響應于次級電流從第二值降低來 禁用第一開關。 此外，第一電路可包括第一控制通道，其配置成，如果第一感測信號在第一控制通 道接收到第一感測信號之前被接收到，則禁止觸發(fā)信號使開關驅動信號變反(negate)。進 一步地，第一控制通道也可配置成，如果觸發(fā)信號在第一控制通道接收到第一感測信號之 前被接收到，則使開關驅動信號變反。 一存儲元件可配置成存儲接收第一感測信號的確證 狀態(tài)(asserted state)的狀態(tài)，且其中第一控制通道配置成使用所存儲的狀態(tài)來禁止觸發(fā) 信號使開關驅動信號變反。該存儲元件可為鎖存器。第一控制通道可配置成，在第一感測 信號被變反之后的第一時間間隔清除該存儲元件的存儲的狀態(tài)。第一控制通道可配置成， 響應于接收到第一感測信號的變反狀態(tài)而形成開關驅動的最小斷開時間，并在最小斷開時 間內維持開關驅動信號變反，且其中第一時間間隔實質上與最小斷開時間相同。
雖然用特定的優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明的主題，但顯然對半導體領域的技術人 員來說，許多替換和變化是明顯的。為了說明的清楚，解釋了控制器60的示例性實施方式 的操作，然而，其它實施方式將提供類似的操作，只要當系統(tǒng)在大于諧振頻率的頻率處操作 時，此實現(xiàn)在次級電壓的反轉之前禁用晶體管54。此外，為描述清楚而始終使用"連接"這 個詞，但是，其被規(guī)定為與詞"耦合"具有相同的含義。相應地，"連接"應被解釋為包括直接 連接或間接連接。
權利要求
一種串聯(lián)諧振開關電源控制電路，包括第一輸入，其配置成接收第一感測信號，所述第一感測信號表示通過一串聯(lián)諧振開關電源控制系統(tǒng)的變壓器的次級繞組的次級電流，其中所述串聯(lián)諧振開關電源控制系統(tǒng)具有諧振頻率；第二輸入，其配置成接收觸發(fā)信號，所述觸發(fā)信號表示所述變壓器的初級繞組兩端的初級電壓的反轉；輸出，其配置成形成開關驅動信號，所述開關驅動信號用于操作耦合到所述次級繞組的第一開關；第一電路，其配置成響應于所述次級電流從第一值增加到第二值而使能所述第一開關；以及對于所述開關電源控制系統(tǒng)的工作頻率不大于所述諧振頻率，所述第一電路配置成響應于所述次級電流從所述第二值降低到所述第一值而禁用所述第一開關，以及對于所述開關電源控制系統(tǒng)的工作頻率大于所述諧振頻率，所述第一電路配置成響應于所述觸發(fā)信號且不響應于所述次級電流從所述第二值降低來禁用所述第一開關。
2. 如權利要求1所述的串聯(lián)諧振開關電源控制電路，其中所述第一電路包括第一控制 通道，所述第一控制通道配置成如果所述第一感測信號在所述第一控制通道接收到所述第 一感測信號之前被接收到，則禁止所述觸發(fā)信號使所述開關驅動信號變反。
3. 如權利要求2所述的串聯(lián)諧振開關電源控制電路，其中所述第一控制通道也配置成 如果所述觸發(fā)信號在所述第一控制通道接收到所述第一感測信號之前被接收到，則使所述 開關驅動信號變反。
4. 如權利要求3所述的串聯(lián)諧振開關電源控制電路，其中所述第一控制通道包括存儲 元件，所述存儲元件配置成存儲接收所述第一感測信號的確證狀態(tài)的狀態(tài)，且其中所述第 一控制通道配置成使用所存儲的狀態(tài)來禁止所述觸發(fā)信號使所述開關驅動信號變反。
5. —種操作串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)的方法，包括如下步驟響應于通過一次級繞組的次級電流從第一值增加到第二值而使能耦合到所述串聯(lián)諧 振開關電源系統(tǒng)的次級側的同步整流器開關，其中所述次級繞組是所述串聯(lián)諧振開關電源 系統(tǒng)的變壓器的次級繞組；對于所述串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)的工作頻率不大于所述串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)的諧 振頻率，響應于通過所述次級繞組的所述次級電流從所述第二值降低而禁用所述同步整流 器開關；以及對于所述串聯(lián)諧振開關電源系統(tǒng)的工作頻率大于所述諧振頻率，響應于在初級繞組兩 端的初級電壓反轉極性而禁用所述同步整流器開關，其中所述初級繞組是所述變壓器的初 級側繞組。
6. 如權利要求5所述的方法，其中響應于所述次級電流而禁用所述同步整流器開關的 所述步驟包括耦合控制電路以接收表示所述次級電流的感測信號；將所述控制電路配置 為響應于所述次級電流從所述第一值增加而確證開關驅動信號來使能所述同步整流器開 關；以及將所述控制電路配置為響應于所述次級電流從所述第二值降低而使所述開關驅動 信號變反來禁用所述同步整流器開關。
7. 如權利要求6所述的方法，其中響應于所述初級電壓而禁用所述同步整流器開關的所述步驟包括耦合所述控制電路以接收表示所述初級電壓的反轉的觸發(fā)信號；以及將所 述控制電路配置為響應于所述觸發(fā)信號而使所述開關驅動信號變反來禁用所述同步整流 器開關。
8. —種形成串聯(lián)諧振開關電源控制系統(tǒng)的方法，包括如下步驟 提供變壓器；將電容器耦合到所述變壓器，以形成所述串聯(lián)諧振開關電源控制系統(tǒng)的諧振頻率； 可操作地耦合初級側控制器，以在第一頻率處使所述變壓器的初級繞組兩端的初級電 壓反轉；將第一開關耦合到所述變壓器的次級繞組；配置第一電路以響應于通過所述次級繞組的次級電流從第一值增加到第二值而使能 所述第一開關；以及響應于所述第一頻率不大于所述諧振頻率，將所述第一電路配置為響應于所述次級電 流從所述第二值降低而禁用所述第一開關，以及，響應于所述第一頻率大于所述諧振頻率， 將所述第一電路配置為響應于所述初級電壓反轉極性且不響應于所述次級電流從所述第 二值降低而禁用所述第一開關。
9. 如權利要求8所述的方法，其中將所述第一電路配置為響應于所述次級電流從所述 第二值降低而禁用所述第一開關的所述步驟包括配置所述第一電路以接收表示所述次級 電流的感測信號并接收表示所述初級電壓反轉極性的觸發(fā)信號；以及將所述第一電路配置 為響應于所述第一頻率不大于所述諧振頻率而禁止所述觸發(fā)信號使所述開關驅動信號變 反。
10. 如權利要求8所述的方法，進一步包括將諧振電感器與所述電容器串聯(lián)耦合，以 接收來自所述初級側控制器的初級開關信號，以及將輔助繞組與所述諧振電感器耦合，其 中所述輔助繞組形成表示所述初級開關信號的信號。
全文摘要
形成串聯(lián)諧振開關電源控制電路的方法及其結構。在一個實施方式中，串聯(lián)諧振開關電源控制系統(tǒng)的控制電路配置成響應于在系統(tǒng)的初級側繞組兩端的電壓的極性反轉而禁止該系統(tǒng)的次級側的功率開關。
文檔編號H02M7/217GK101741256SQ20091020920
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權日2008年11月11日
發(fā)明者R·司杜勒 申請人:半導體元件工業(yè)有限責任公司