发明名称 供同步整流用之外部驱动架构
摘要 一种用于一DC-DC电力转换器之自动驱动同步整流器电路(50)。该电路包含一主变压器(16)、一个连至该一主变压器(16)之第一个同步整流器(SQ1)、一个达至该一主变压器(16)之第二个同步整流器(SQ2),以及一个外部驱动电路(18)。该电路(50)尚包含复数个达至该第二个同步整流器(SQ2)之可控制的开关(SQ3、SQ4)。该外部驱动电路(18)提供关闭讯号(turn-off signaling)至该两个整流器(SQ1、SQ2)。该一主变压器(16)提供开启讯号(turn-on signaling)至该第一个同步整流器(SQ1),该外部驱动电路(18)提供开启讯号至该第二个同步整流器(SQ2)。
申请公布号 TW485699 申请公布日期 2002.05.01
申请号 TW089123272 申请日期 2000.11.04
申请人 艾瑞克生股份有限公司 发明人 理察W 法灵顿;克雷斯 史瓦斯卓;威廉 哈特
分类号 H02M3/24;H02M3/335 主分类号 H02M3/24
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种用于一DC至DC电力转换器之外部驱动同步整 流器电路,该电路包含: 一具有一个一次及次绕组之一主变压器,该次绕组 具有一第一个端子及一第二个端子; 一第一个同步整流器,此第一个整流器可操作上连 至该一主变压器之该第二个端子; 一第二个同步整流器,此第二个整流器可操作上连 至该一主变压器之该第一个端子; 一外部驱动电路,此外部驱动电路可操作上连至该 一主变压器之主绕组,且用于提供一关闭讯号给该 第一个和第二个同步整流器;及 一第一个驱动电路,此第一个驱动电路可操作上连 至该第二个同步整流器; 藉此该第一个驱动电路系用于提供一开启讯号给 该第二个同步整流器。2.如申请专利范围第1项之 外部驱动同步整流器电路,该电路进一步包括一第 二个驱动电路,此第二个驱动电路可操作上连至该 第二个同步整流器,藉此该第二个驱动电路用于提 供一开启讯号给该第二个同步整流器。3.如申请 专利范围第2项之外部驱动同步整流器电路,其中 该第一个驱动电路包括: 一第一个开关,此第一个开关可操作上连至该第二 个同步整流器;及 一第二个开关,此第二个开关可操作上连至该第二 个同步整流器; 藉此使用该第一个和第二个开关藉由将该驱动电 路与该第一个反转同步整流器结合,以提供一简化 的整流架构。4.如申请专利范围第3项之外部驱动 同步整流器电路,其中该第二个驱动电路包括: 一第三个开关,此第三个开关可操作上连至该第一 个同步整流器;及 一第四个开关,此第四个开关可操作上连至该第一 个同步整流器; 藉此使用该第三个和第四个开关藉由将该驱动电 路与该第一个反转同步整流器结合,以提供一简化 的整流架构。5.如申请专利范围第1项之外部驱动 同步整流器电路,其中该外部驱动电路包括一时间 控制电路及一时间控制变压器,该时间控制变压器 具有一个一次及次绕组,该次绕组具有一第一个端 子及一第二个端子,藉此该外部驱动电路系用于提 供一关闭讯号给该第一个和第二个同步整流器。6 .如申请专利范围第5项之外部驱动同步整流器电 路,其中: 该第一个变压器之第一个端子为该一主变压器之 次绕组的第一端: 该第一个变压器之第二个端子为该一主变压器之 次绕组的第二端; 该第一个变压器之第二个端子为该时间控制变压 器之次绕组的第二端;及 该第一个及第二个同步整流器包含MOSFET。7.如申 请专利范围第3项之外部驱动同步整流器电路,其 中该第一个和第二个开关包含具有闸极的MOSFET,其 中该第一个开关的闸极连接到该时间控制变压器 的第一端,且其中该第二个开关的闸极连接至该一 主变压器的第一端。8.如申请专利范围第4项之外 部驱动同步整流器电路,其中该第三个及第四个开 关包含具有闸极的MOSFET,其中该第三个开关的闸极 连接到该时间控制变压器的第二端,且其中该第四 个开关的闸极连接至该一主变压器的第二端。9. 如申请专利范围第1项之外部驱动同步整流器电路 ,该电路进一步包括: 一输出电压端子及一回流电压端子: 一第一个电感器,此电感器与该一主变压器之次绕 组的第一端及该输出电压端子串联;及 一电容器,此电容器与该输出电压端子及该回流电 压端子并联。10.如申请专利范围第5项之外部驱动 同步整流器电路,其中该时间控制变压器之次绕组 包括一与该回流电压端子连接之中心分接头。11. 如申请专利范围第5项之外部驱动同步整流器电路 ,其中该外部驱动电路进一步包括一电容器,该电 容器与该时间控制变压器之主绕组及该时间控制 电路串联。12.如申请专利范围第1项之外部驱动同 步整流器电路,其中该外部驱动电路进一步包括使 用可能性加权调变(possible weight modulation)。13.如申 请专利范围第5项之外部驱动同步整流器电路,其 中该一主变压器之次绕组进一步包括一中心分接 头。14.如申请专利范围第13项之外部驱动同步整 流器电路,该电路进一步包括: 一输出电压端子及一回流电压端子: 一第一个电感器,此电感器与该一主变压器之次绕 组之中心分接头及该输出电压端子串联:及 一电容器,此电容器与该输出电压端子及该回流电 压端子并联。15.如申请专利范围第1项之外部驱动 同步整流器电路,其中该电路适用于一全桥式拓扑 。16.如申请专利范围第4项之外部驱动同步整流器 电路,该电路进一步包括一与该第二个开关串联的 第一个电阻器及一与该第四个开关串联之第二个 电阻器,藉此该第一个及第二个电阻器限制该电路 之驱动电流。17.如申请专利范围第16项之外部驱 动同步整流器电路,该电路进一步包括: 一第五个开关,此开关串联于该第二个开关及该第 一个电阻器之间;及 一第六个开关,此开关串联于该第四个开关及该第 二个电阻器之间; 其中该第五个开关及第六个开关分别限制该第一 个及第二个同步整流器之闸极电压。18.如申请专 利范围第17项之外部驱动同步整流器电路,其中该 第五个和第六个开关为具有闸极的MOSFET,该第五个 及第六个开关之闸极连接至一电压源。19.如申请 专利范围第6项之外部驱动同步整流器电路,其中 该时间控制变压器之次绕组包括一第一个和第二 个子绕组,该第一个子绕组具有一第一个端子及一 第二个端子,且该第二个子绕组具有一第一个端子 及一第二个端子。20.如申请专利范围第19项之外 部驱动同步整流器电路,该电路进一步包括: 一第一个二极体,此二极体具有一输入端及一输出 端: 一第二个二极体,此二极体具有一输入端及一输出 端; 一第一个电容器,此电容器具有一第一个及第二个 端子;及 一第二个电容器,此电容器具有一第一个及第二个 端子; 藉此该电路可用于传统的半波长及全波长整流器 组态。21.如申请专利范围第20项之外部驱动同步 整流器电路,其中: 该第一个二极体之输出端直接连至该第一个开关; 该第二个二极体之输出端直接连至该第三个开关; 该第一个电容器直接连至该第一个电容器之第一 端,该第一个电容器之第二端连至该第一个子绕组 之第一个端子;及 该第二个电容器直接连至该第二个电容器的第一 端,该第二个电容器之第二端连至该第一个子绕组 之第一个端子; 藉此该第一个和第二个整流器的电压受到限制以 防止电压过大。22.一种利用一外部驱动同步整流 器将一DC-DC电力转换器之变动DC讯号作整流之方法 ,该外部驱动同步整流器具有一主变压器、一第二 个及第二个同步整流器、一外部驱动电路、一驱 动电路及一输出端子,该方法包括步骤: 提供一变动的DC讯号至该一主变压器以提供开启 时间控制(turn-on timing)给该第一个及第二个同步整 流器; 提供一变动的DC讯号至该外部驱动电路以提供关 闭时间控制(turn-off timing)给该第一个及第二个同 步整流器: 利用该第一个及第二个同步整流器将使讯号反转; 及提供该经过反转的讯号至该输出端子。23.如申 请专利范围第22项之方法,该方法包括步骤: 一第一个电压限制器,控制该第一个同步整流器: 及 一第二个电压限制器,控制该第二个同步整流器。 24.如申请专利范围第22项之方法,该方法进一步包 括步骤: 使用一第一个电容器来控制电压过大;及 使用一第二个电流限制器来控制电压过大。25.如 申请专利范围第22项之方法,该方法进一步包括步 骤: 使用一第一个电流限制电阻器来限制电流;及 使用一第二个电流限制电阻器来限制该电流。图 式简单说明: 图1A所示为一具备外部同步整流之先前技艺的传 统前向转换器,其中有一同步整流器被驱动; 图1B所示为一具备外部同步整流之先前技艺的传 统前向转换器,其中两个同步整流器都被驱动; 图1C所示为用于一具备外部驱动同步整流之传统 前向转换器电路的先前技艺,其自动驱动同步整流 器的电压波形; 图2A所示为一具备外部驱动同步整流之前向转换 器,其中,有一个同步整流器系利用本发明之一具 体实施例加以驱动; 图2B所示为一具备外部驱动同步整流之前向转换 器,其中,两个同步整流器系皆利用本发明之一具 体实施例加以驱动; 图3所示为一具有采用本发明一具体实施例之外部 驱动同步整流的全波长整流器; 图4A及4B所示为一采用本发明一具体实施例之全桥 式拓扑的外部驱动同步整流器的实作; 图4C所示为发生负电流通过输出电感器之状况的 期间,用于一全桥式拓扑之外部驱动整流器的电压 波形; 图5所示为一实作本发明之全桥式同步整流器的dc/ dc转换器的实验波形; 图6所示为具有闸极电压限制MOSFET之本发明的自动 驱动同步全波长整流器的具体实施例;及 图7A和7B所示为本发明另一具体实施例,此实施例 具有电容器用以降低两个同步整流器之间的电压 过量。
地址 美国