[发明专利]经由回扫变压器进行信息交换来进行初级侧控制

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年8月25日提交的美国临时申请第62/041,420号的权益，其全部内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本公开涉及电源转换器，并且更加具体地涉及用于控制回扫电源转换器的技术。

背景技术

典型的回扫转换器包括初级侧电路、变压器、和次级侧电路。初级侧电路连接至电源，并且包括控制经由变压器传输至次级侧的能量的量的至少一个开关元件。变压器充当电隔离通道，以将能量从初级侧电路传输至次级侧电路。次级侧电路耦合至需要被供电的负载。

在常规的回扫转换器中，包括有耦合在变压器的次级侧绕组的电流路径中的至少一个二极管，以阻断电流(例如，当初级侧晶体管开通时避免电流从变压器流向次级侧电路，或者避免电流从在次级侧上的输出电容器流向次级侧绕组并且流回初级侧)。在次级侧电路中使用二极管的一个缺点是，当关断初级侧开关元件并且将能量从变压器传输至次级侧电路(和负载)时，由于在二极管上的电压降(R_DS-ON)的影响，而造成能量损耗。为了提高效率，一些回扫转换器可以配置为用有源元件(例如，一个或多个晶体管)来替换常规二极管或者将常规二极管与有源元件并联放置，其可以称为次级侧开关元件。这种次级侧开关元件可以被操作为与初级侧开关元件的切换行为同步地切换，这与如上面所描述地使用二极管相比，可以增加效率。次级侧开关元件与初级侧开关元件的切换行为同步的操作可以称为同步整流。一般而言，有两种方式来实施同步整流。第一方式称为“控制驱动(control-driven)”同步整流，并且第二方式称为“自驱动(self-driven)”同步整流。

在控制驱动方案中，通过从初级侧开关元件的栅极驱动器信号而得到的栅极驱动器信号，来驱动次级侧开关元件。换言之，控制驱动方案大体上要求，经由除了变压器之外的一个或多个附加的电隔离信号路径或者通信链路，来将信息从回扫的初级侧电路传送至回扫的次级侧电路。通过使用经由该附加的电隔离信号路径而接收到的从初级侧发送来的信息，次级侧控制器可以确定控制初级侧开关元件的栅极驱动器信号的状态。基于控制初级侧开关元件的栅极驱动器信号的状态，可以确定何时使次级侧开关元件与初级侧开关元件同步地开通或者关断。由于控制驱动同步整流控制方案使用附加的通路链路，所以控制驱动同步整流可能会增加回扫电源转换器的大小、成本、和/或复杂度。

自驱动同步整流可以对于一些回扫应用更具吸引力，这是由于自驱动控制比控制驱动方案更简单并且要求更少的部件。在自驱动方案中，次级侧控制器可以放弃了经由附加的通信链路从初级侧电路接收的、关于控制初级侧开关元件的栅极驱动器信号的状态的信息，并且替代地可以简单地监测经由变压器传输至次级侧电路的能量(例如，能量的电流和/或电压)。基于监测到的能量，次级侧控制器可以控制次级侧开关元件以与初级侧开关元件的操作同步地切换。虽然与控制驱动方案相比，依赖于自驱动同步整流控制方案可以降低大小、成本、和/或复杂度，但是自驱动同步整流可能由于产生了更低质量和更低效率的功率输出，而牺牲了回扫转换器的精确度和质量。

发明内容

总体上，描述了用于使得回扫电源转换器能够经由变压器(例如，用于将能量从回扫电源转换器的初级侧传输至回扫转换器的次级侧以向负载供电的变压器)将能量从其次级侧电路传输至其初级侧电路的电路和技术，作为一种在不依赖于除了变压器之外的任何附加的通路链路的情况下将信息从次级侧电路发送回初级侧电路的方式。换言之，信息(例如，次级侧电压电平、次级侧电流电平、源自次级侧的控制信号等)可以由在变压器的次级侧上的电路系统生成，随着能量通过变压器传输而通信，并且通过在初级侧处的电路系统来检测并且解读为次级侧电压电平、次级侧电流电平、源自次级侧的控制信号等。由于通过使用负责将初级侧能量传输至次级侧以向负载供电的相同变压器来传输能量而进行通信，所以在回扫电源转换器的两侧之间维持了电隔离，而不依赖于单独存在的链接两侧的电隔离传输通道。例如，该电路和技术可以使得回扫电源转换器能够放弃使用光耦合器电路、或者其他常规电源转换器可能需要的用于在变压器的次级侧与初级侧之间交换信息的其他类型的附加的电隔离传输通道。