[发明专利]耐辐射有源驱动同步电力转换器的磁峰值电流模式控制

说明书

用于使用分立模拟部件为电力转换器提供峰值电流模式控制(PCMC)的系统和方法。可使用一对互补双极结型晶体管来设置电力转换器的最大占空比。PCMC可使用比较器来实现，该比较器将峰值输入电流与误差反馈信号进行比较，并且当峰值输入电流超过误差反馈信号时终止脉冲宽度调制(PWM)脉冲。磁信号变压器可用于建立次级侧偏置电压源以返回误差信号，并驱动同步栅极驱动的AC联接信号。可以通过反激变压器的输出绕组在主开关断开时使同步开关接通，并且可在主开关接通之前通过来自磁信号变压器的时钟脉冲的后沿使同步开关断开。

技术领域

本公开总体涉及用于电力转换器的控制器。

背景技术

DC/DC转换器是一种将输入DC电压转换为不同输出DC电压的电源。这种转换器通常包括变压器，所述变压器经由电压源与负载之间的开关电路进行电联接。称为正向转换器的转换器包括至少一个主开关，该至少一个主开关连接在变压器的初级绕组与电压源之间，从而在开关接通和导通时向变压器的次级绕组提供正向电力传输。金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)装置通常用于一个或多个主开关。

电力转换器设计通常受到各种要求的限制，诸如效率、输入电压范围、输出电压、电力密度和占地面积。这些约束需要某些性能权衡。例如，实现较高的效率可需要更窄的输入电压范围。为了进一步提高效率，通常采用有源复位方案和同步整流。这些同步整流方案可以是有源控制或自驱动。

具有高水平电离辐射的环境带来特殊的设计挑战。单个带电粒子可使数千个电子自由，从而导致电子噪声和信号尖峰。在数字电路的情况下，这可导致不准确或难以理解的结果。在用于卫星、航天器、飞机、发电站等的部件的设计中，这可能是特别严重的问题。

发明内容

一种用于电力转换器的峰值电流模式控制(PCMC)控制器可概括为包括峰值电流检测器电路、磁隔离器电路和同步栅极驱动电路，其中：所述电力转换器包括具有初级绕组和次级绕组的主变压器，初级绕组能够电联接至输入电压节点并且电联接至主开关，次级绕组能够电联接至输出电压节点并且电联接至同步整流器开关；所述峰值电流检测器电路具有第一输入节点、第二输入节点和输出节点，其中第一输入节点可操作地联接至在操作中感测电力转换器的电流的电流传感器电路，第二输入节点可操作地联接至误差控制信号电路，输出节点提供能够至少部分地用于控制主开关的操作的峰值电流检测器输出信号，在操作中，峰值电流检测器电路将从电流传感器电路接收到的电流传感器信号与从误差控制信号电路接收的误差控制信号进行比较，并且响应于检测到电流传感器信号超过误差控制信号，改变峰值电流检测器输出信号的状态；所述磁隔离器电路包括隔离变压器，隔离变压器包括初级绕组和次级绕组，磁隔离器电路包括第一输入节点、第二输入节点、第一输出节点和第二输出节点，第一输入节点可操作地联接至误差控制信号电路，第二输入节点可操作地联接至时钟电路以从时钟电路接收时钟信号，第一输出节点电联接至峰值电流检测器电路的第二输入节点以向峰值电流检测器电路提供误差控制信号，第二输出节点电联接至隔离变压器的次级绕组；所述同步栅极驱动电路包括第一输入节点、第二输入节点和输出节点，第一输入节点可操作地联接至主变压器的次级绕组，第二输入节点可操作地联接至磁隔离器电路的第二输出节点，输出节点可操作地进行联接，以控制同步整流器开关的操作。