[实用新型]控制电路和开关变换器

说明书

本公开的实施例涉及控制电路和开关变换器。控制电路被配置为被耦合到开关变换器的同步整流电路系统，控制电路被配置为生成控制信号以控制同步整流电路系统中的至少一个同步整流晶体管的开关，每个至少一个同步整流晶体管包括控制节点和信号节点，并且控制电路被配置为针对开关变换器的每个开关周期中的至少一个同步整流晶体管被激活的一部分，感测跨每个至少一个同步整流晶体管的信号节点的电压，并且控制电路被配置为针对每个至少一个同步整流晶体管，在开关周期中的至少一个同步整流晶体管被激活的N个先前部分上，确定跨至少一个同步整流晶体管的信号节点的所感测的电压的平均。本公开的实施例能够防止开关变换器中的电流反向。

技术领域

本公开总体上涉及控制电路和开关变换器，并且更具体地涉及用于防止或减少同步开关变换器的同步整流器中的电流反向的控制电路和开关变换器。

背景技术

谐振变换器是一大类强制开关变换器，其特征在于存在半桥或全桥电路拓扑。例如，在半桥版本中，开关元件包括在输入电压与接地之间串联连接的高侧晶体管和低侧晶体管。通过方便地开关两个晶体管，具有与电源电压对应的高值、以及与接地对应的低值的方波可以生成。

由半桥生成的方波借助于谐振电路被施加到变压器的初级绕组，该谐振电路包括至少一个电容器和一个电感器。变压器的次级绕组被连接到整流器电路和滤波器，以根据方波的频率提供输出直流电压。

目前，最广泛地使用的谐振变换器之一是LLC谐振变换器。这个名称来自于该谐振电路采用两个电感器(L)和一个电容器(C)的事实。LLC谐振变换器的示意电路在图1中示出，并且该LLC谐振变换器包括耦合在输入电压Vin与接地GND之间的MOSFET晶体管 M1和M2的半桥，M1和M2具有相应的体二极管Db1和Db2，并且该半桥由驱动器电路3驱动。在晶体管M1与M2之间的公共端子被连接到谐振网络2，谐振网络2包括一系列的第一电感Lr、第二电感 Lm和电容器Cr；电感Lm与变压器10并联连接，变压器10包括次级绕组，该次级绕组连接到并联电容器Co，并且通过整流器二极管 D1和D2连接到电阻Rout。谐振变换器的输出电压Vo是跨并联电容器Co和电阻Rout的电压，而输出或负载电流Io/Iload流过电阻Rout。

这些谐振变换器的特征是高变换效率(95％是容易地可实现的)、在高频率处工作的能力、低EMI(电磁干扰)生成。

在现有类型的变换器电路中，如在例如笔记本计算机的AC-DC 适配器的情况下，高变换效率和高能量密度是被期望的。LCC谐振变换器是目前最好地满足此类期望的变换器。然而，可实现的最大效率受在变换器的次级侧上的整流器中的损耗的限制，该损耗其占总损耗的60％以上。

为了显著降低连接到次级整流的损耗，“同步整流”技术被使用，其中整流器二极管(例如图1的D1和D2)由功率MOSFET代替。功率MOSFET具有适当低的接通电阻R_dson，使得跨每个MOSFET的电压降显著低于跨每个整流器二极管D1、D2的电压降。这些功率 MOSFET以功能上等同于整流器二极管D1、D2方式来驱动。这种同步整流技术在传统变换器中被广泛适用(特别是在反激变换器和正激变换器中)，对于该同步整流技术，也存在商用专用集成控制电路。这种同步整流技术也在谐振变换器中被利用(特别是在LLC变换器中)，以便改进此类变换器的效率。

图2示出了图1的变换器，除了整流器二极管D1、D2已被同步整流电路取代。在这种情况下，在代替整流器二极管D1和D2的地方存在两个同步整流晶体管SR1和SR2，同步整流晶体管SR1和SR2 由同步整流驱动器80生成的两个信号G1和G2适当地驱动。在本说明书中，晶体管SR1、SR2被称为同步整流器晶体管或同步整流晶体管。晶体管SR1、SR2被连接在中心抽头方次级绕组的中心抽头的端子与接地GND之间，而并联电容器Co和电阻Rout被设置在整流器输出节点OUTN与接地GND之间，输出节点OUTN耦合到中心抽头方次级绕组的另一端子。从高水平功能的观点来看，图2的同步整流电路系统与在图1中由整流器二极管D1、D2形成的整流电路系统之间不存在差异。