[发明专利]用于调节准谐振模式下运行的电源变换系统的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了用于调节电源变换系统的系统和方法。

背景技术

本发明的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本发明的一些实施例提供了用于调节电源变换系统的系统和方法。仅通过实例的方式，本发明的一些实施例已被应用于在准谐振模式下运行的电源变换系统。但应认识到，本发明具有更广泛的适用范围。

图1是示出了常规反激式电源变换系统的简图。电源变换系统100包括初级绕组108，次级绕组110，辅助绕组112，功率开关106，电流感测电阻器104，两个二极管114和116，电容器118、120和126，整流桥128，电阻器130、132和134，系统控制器102、与(AND)门172、或(OR)门174以及隔离反馈组件103。隔离反馈组件103包括电阻器136、138、140和142，电容器122、124和146，三端调节器143以及光耦合器144。系统控制器102包括电阻器148、比较器150、退磁检测器152和触发器组件154。例如，功率开关106包括双极结型晶体管。在另一示例中，功率开关106包括场效应晶体管(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管)。在又一示例中，功率开关106包括绝缘栅型双极晶体管。

如图1所示，电源变换系统100使用包括初级绕组108和次级绕组110的变压器来隔离电源变换系统100的初级侧和次级侧。与次级侧上的输出电压156有关的信息可通过包括电阻器138和142的分压器来提取。反馈信号158(FB)是基于与输出电压156有关的信息生成的。控制器102接收该反馈信号158，并生成驱动信号160来接通或关断开关106以便于调节输出电压156。

如果功率开关106被闭合(例如，接通)，则能量被存储在包括初级绕组108和次级绕组110的变压器中。然后，如果功率开关106被断开(例如，关断)，则所存储的能量被释放到输出端166，并且系统100进入退磁过程。信号198(例如，INV)通过包括电阻器132和134的分压器来映射辅助绕组112的绕组电压196。退磁检测器152使用信号198来检测退磁过程，并向与门172输出检测信号194，与门172还接收与系统100的最大操作频率相关联的信号173(Max fre on)。或门174接收来自与门172的信号175以及与系统100的最小操作频率相关联的信号176(Min fre on)，并向触发器组件154(例如，在端子S处)输出信号178(on)。比较器150接收电流感测信号192和反馈信号158，并向触发器组件154(例如，在端子R处)输出比较信号190(off)。

在退磁过程完成(例如，所存储的能量被完全释放到输出端166)后，在初级绕组108和功率开关106的寄生电容器168之间发生串联谐振。如果在串联谐振期间电容器168的电压降达到局部最小值(例如，在功率开关106的端子之间的电压降达到局部最小值)，则系统控制器102改变驱动信号160以闭合(例如，接通)功率开关106。开关106的开关损耗被降低，并且电源变换系统100的效率被提高。例如，开关106的开关周期包括在其间开关106被闭合(例如，接通)的接通时间段和在其间开关106被断开(例如，关断)的关断时间段。

图2是用于反激式电源变换系统100的简化常规时序图，其中电源变换系统100在准谐振(QR)模式下运行。波形202表示作为时间的函数的驱动信号160(gate)，波形203表示作为时间的函数的反馈信号158(FB)，波形204表示作为时间的函数的电流感测信号192(vcs)，波形206表示作为时间的函数的信号198(inv)，以及波形208表示作为时间的函数的检测信号194(Valley on)。例如，t₀≤t₁≤t₂。

在t₀到t₁之间的时间段期间，驱动信号160处于逻辑高电平(例如，如波形202所示)，并且功率开关106被闭合(例如，接通)。输入电压186应用在初级绕组108上，并且电流188流经初级绕组108。电流感测信号192在量值上增加(例如，如波形204所示)。信号198保持处于低量值(例如，0)，并且检测信号194保持处于低量值(例如，0)。