专利名称：用于电源的控制器及其操作方法
该申请与由He等人于1999年9月22日申请的美国专利申请序列号为No.09/401728相关，该美国中请的题目为“相移后调整器，其操作方法以及使用该方法的功率转换器”。上面所列出的申请被转让给本发明，并且在这里被作为参考结合如同被全面再现。
本发明通常直接涉及功率转换，并且尤其是涉及用于电源的控制器以及其操作方法。
对于更有效以及较低噪声的功率转换器的开发一直是功率电子学领域的目标。功率转换器一般是用于需要将输入DC电压转换(有绝缘)为各种高于或低于输入DC电压的其它DC电压的应用中。这样的例子包括其中将高电压转换为较低电压以便于运行系统的电信以及计算机系统。功率转换器通常面临这些问题比如切换损耗、切换噪声以及源于功率变压器的共模噪声。切换损耗降低了系统的效率并导致比相同输出功率所需的更高的输入功率。导致以及发出的切换以及共模噪声需要滤波来防止或降低与其它敏感电子设备之间的干扰。
当前的功率转换器设计通常实现了两个全桥控制策略中的一个，即，常规的硬件切换、脉宽调制的全桥或相移全桥。这两种控制策略使用具有四个可控开关(例如，功率金属氧化物半导体场效应晶体管)、一个绝缘变压器、一个输出整流器以及一个输出滤波器的全桥反相器拓扑结构。带有伍一个控制策略的全桥反相器拓扑结构得益于体二极管或分离附加的与所述四个可控开关反并联的二极管从而可以将电流提供给绝缘变压器的寄生电感上。包括并使用一个控制器来控制可控开关。
通用的全桥一般以如下方式操作。将可控开关呈对角线对排列，这样可以在切换周期的部分交替接通开关以便于给该绝缘变压器的初级绕组提供输入DC电压的相反极性。因此可以操纵可控开关将输入DC电压转换为AC电压以操作绝缘变压器。在所述对角线对的导通间隔之间，在切换周期的一小部分时间内，所有的可控开关都截止。理论上，这将强制使穿过绝缘变压器初级绕组的电压变为零。输出整流器然后整流来自绝缘变压器的AC电压。该绝缘变压器的整流电压因此而应该在理论上是带有与可控开关对角线对的占空比成比例的平均值的一个方波。
输出滤波器平滑并将整流过的电压滤波从而在该功率转换器的输出端提供基本上恒定的输出电压。控制器监视该输出电压并调整可控开关对角线对的占空比以便于当输入DC电压而负载电流变化时将输出电压维持在一个恒定电平上。
实际上，整流电压不是一个很好的方波，但是，由于所有可控开关的截止从而在绝缘变压器的漏电感和可控开关的寄生电容之间感应出一个振荡(ring)。该振荡损耗能量因此而减少了功率转换器的效率。该振荡还带来显著的噪声，比如传导和发射的电磁干扰。此外，变压器的磁感应中的电流应该被清除，该电流通常是由可控开关的反并联二极管所导致的。
相移全桥已经发展到可以消除一些切换损耗以及常规全桥中所存在的切换噪声问题。相移全桥的动力系结构基本上与通用全桥的结构相同。但是，来自可控开关的操作的效果导致在可控开关导通之前产生经过可控开关的基本为零或减少的电压。通过开始时导通一个对角线对的两个可控开关(例如，可控开关的左上和右下可控开关)来操作相移全桥。然后，相移全桥可以截止该对角线对的其中一个可控开关(例如，右下开关)来开始零电压周期，从而取代两个可控开关的截止。然后，导通来自相同一边的一个可控开关(例如，右上开关)，使初级电路中的电流流经带有经过绝缘变压器的基本为零或减少的电压的两个可控开关。
这两个可控开关因此将经过绝缘变压器的电压箝位为大约零，并因此基本上消除了当可控开关截止时常规全桥所经受的振荡状态。通过将绝缘变压器的初级绕组两端固定到一条干线上，然后固定到其它干线上，然而相移全桥感应出流经该绝缘变压器的固有的初级到次级电容的电流。当交替从一条干线到另一条干线充电电容电位时，就产生了共模噪声。
另外，初级电流可替换地流经两个顶部或底部可控开关可能导致附加的传导损耗。在初级电流的循环间隔期间，到达桥的输入电流以及施加到输出滤波器的输出电压都基本上是零，都需要输入和输出滤波。
全桥拓扑结构的一个有效应用是使用基本上工作于全工作循环的未调节全桥，基本上同时切换开关的对角线对从而提供减少的电磁干扰。该全桥电路后跟有具有全范围调整的后调整器。为了提供启动和过载条件，有必要将该全桥电路用做一个相移电桥。
用于提供相移操作的常用控制集成电路一般都显示出一些苛刻限制从而使其用于全桥拓扑结构复杂化。这些控制集成电路通常不能精确地提供全循环操作。另外，控制集成电路在需要全循环操作时还不能提供全桥电路对角线开关的基本同时切换。
因此，在本领域中所需要的是，能够克服现有技术中这些局限的用于电源的控制器。
为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种可用于带有可控开关的全桥功率转换器的控制器，操作该控制器的方法以及使用该控制器或方法的电源。在一个实施例中，该控制器包括(1)被设计用于以相移方式驱动可控开关的信号发生器电路以及(2)与所述信号发生器电路相连的切换网络，用于使信号发生器电路以可替换的(2a)相移方式和(2b)通常模式中的一种来操作转换器，在相移模式(2a)中，互补切换转换器第一和第二支路的每一个中的可控开关，该信号发生器电路能够调整第一和第二支路之间的相对相位；而在通常模式(2b)中，基本上同时并在基本上全工作循环中切换可控开关的对角线对。
本发明一方面引入了切换信号发生器电路输出的一个广泛概念，本发明被设计以相移模式驱动全桥功率转换器的可控开关，从而允许该信号发生器电路以相移模式和通常模式驱动可控开关。被设计用于相移操作的通用的信号发生器电路通常都不能精确提供基本同时切换全桥功率转换器的对角线对。另外，通用的信号发生器电路都不能精确提供可控开关切换的全工作循环。本发明的控制器因此使用切换网络将信号发生器电路的输出连接到一组合适的可控开关上，从而使该信号发生器电路可替换地以相移模式和通常模式来操作转换器。
在本发明的一个实施例中，该信号发生器电路体现为一个集成电路。该信号发生器电路可以是由美国新罕布什尔州的Merrimack的Unitrode集成电路公司制造的诸如型号3875或型号3879控制集成电路这样的一些控制集成电路中的一个。当然，信号发生器电路不必仅体现于一个集成电路中。
在本发明的一个实施例中，该信号发生器电路用于提供经脉宽调制过的输出，该输出可用于驱动相应一组可控开关。本领域技术人员都熟知脉宽调制技术。
在本发明的一个实施例中，该切换网络包括至少一个双向开关。在所示以及所述的一个实施例中，该切换网络最好包括四个双向开关。双向开关可以通过背靠背地连接诸如场效应晶体管这样的两个单向开关来实现。当然，在本发明的宽范围内，其它类型的双向开关也是可以的。
在本发明的一个实施例中，切换网络开关以便于将该信号发生器电路的至少一个输出连接到至少两个可控开关上从而使该信号发生器电路能以通常模式来操作转换器。该信号发生器电路因此可以基本同时驱动可控开关。
在本发明的一个实施例中，在启动期间，该转换器运行于相移模式。在启动之后，该转换器可以转换到通常模式以减少共模噪声。
在本发明的一个实施例中，在例如过载情况这样的故障情况期间，该转换器运行于相移模式。可能发生诸如偶然连接到输出的低阻抗负载这样的故障情况。在这种情况下，全桥功率转换器可以暂时工作于相移模式直到故障被排除。当然，该转换器还可以在其它所希望的时间工作于相移模式。
在本发明的一个实施例中，该控制器进一步包括至少一个连接于信号发生器电路和一个可控开关之间的门驱动变压器。在一个相关的实施例中，每个门驱动变压器可用于驱动两个可控开关。在一个所示和所述实施例中，该控制器使用两个门驱动变压器，其中每个都用于驱动全桥功率转换器中的一条支路。
以上已经相当宽地概述了本发明的最佳以及可替换特征，从而使相关技术领域的技术人员能够较好地理解随后详细的说明部分。下面将描述构成本发明权利要求主题的本发明的附加特征。相关领域的技术人员应该理解的是，他们可以容易地使用所公开的概念和特定实施例来作为设计或变型用于执行与本发明相同的目的其它结构。那些相关领域的技术人员还可以在不脱离以其宽范围形式出现的本发明的实质和范围的情况下实现等效的一些结构。
为了更完整理解本发明，后续说明将参考附图进行，其中
图1示出了根据本发明原理构造的控制器实施例的示意图；图2示出了采用本发明原理构造的控制器的电源实施例的示意图；图3A和3B示出了可用于本发明控制器中的双向开关的一些实施例。
首先参考图1，其上示出了根据本发明原理构造的控制器100的一个实施例示意图。控制器100被设计为与全桥功率转换器(反相器)110一起使用，该全桥功率转换器带有与功率变压器的初级绕组170相连的第一、第二、第三和第四可控开关QA、QB、QC、QD。功率转换器110还有一个相关技术领域的技术人员所熟悉的二次电路(未示出)。
在所示实施例中，控制器100包括连接到功率转换器110输出端的一个信号发生器电路120。信号发生器电路120接收表示功率转换器110输出特性(例如，输出电压或该输出电压和表示输出电流的信号的组合)的一个输出信号Vout以及表示参考特性(例如，在输出端所需的电压)的一个参考信号Vref。信号发生器电路120将输出信号Vout和参考信号Vref进行比较，并且在第一、第二、第三和第四信号发生器电路输出端A、B、C、D处从所述比较结果中产生第一、第二、第三和第四脉宽调制输出信号，设计为分别以相移模式驱动功率转换器110的第一、第二、第三和第四可控开关QA、QB、QC、QD。信号发生器电路120可以是一个通用的控制集成电路，比如，由美国新罕布什尔州的Merrimack的Unitrode集成电路公司制造的型号3875或型号3879的控制集成电路。当然，在本发明宽范围内，包括使用分离元件的其它信号发生器电路也是可以的。
当信号发生器电路120可以以相移模式驱动第一、第二、第三和第四可控开关QA、QB、QC、QD时，该信号发生器电路120有两个因素限制。首先，该信号发生器电路120不能频繁地精确提供基本全循环操作。其次，该信号发生器电路120不能频繁地提供第一、第二、第三和第四可控开关QA、QB、QC、QD的对角线对的基本同时切换。
但是，功率转换器110将得益于可以操作于通常模式，即，它具有可以被同时驱动的可控开关对角线对以及可以处于基本上是全工作循环。相关领域的技术人员可以了解到通常模式操作的好处包括较低的共模噪声、改进的效率、较小的元件尺寸、低输出电压波动以及低输出电流波动。
由于信号发生器电路120不能使全桥功率转换器110工作于通常模式，因此，本发明的控制器100包括连接到信号发生器电路120上的一个切换网络130，该切换网络可用于使信号发生器电路120操作全桥功率转换器110可替换地工作于相移模式和通常模式中的一个。
在所示实施例中，控制器100还包括第一和第二门驱动变压器140、150。第一门驱动变压器140有一个初级绕组，该初级绕组带有连接到第一信号发生器电路输出端A的第一初级端142，以及连接到第二信号发生器电路输出端B的第二初级端144。第一门驱动变压器140还有第一和第二次级绕组146、148。第一次级绕组146有连接到第一可控开关QA控制端(例如，栅极)的第一次级端147。第二次级绕组148有连接到第二可控开关QB的控制端的第二次级端149。在所示实施例中，第一和第二次级端147、149其极性相反以便于可以以互补的方式驱动第二可控开关QA、QB。第一门驱动变压器140因此可用于提供驱动信号到第一和第二可控开关QA、QB。
第二门驱动变压器150有一个初级绕组，该初级绕组带有连接到第三信号发生器电路输出端C的第一初级端152，以及连接到第四信号发生器电路输出端D的第二初级端154。第二门驱动变压器150还有第一和第二次级绕组156、158。第一次级绕组156有连接到第三可控开关QC控制端的第一次级端157。第二次级绕组158有连接到第四可控开关QD控制端的第二次级端159。在所示实施例中，第一和第二次级端157、159其极性相反。第二门驱动变压器150因此可被用于提供驱动信号到第三和第四可控开关QC、QD。相关领域的技术人员熟悉这些门驱动变压器。有关门驱动变压器的更多信息，可以参见于1996年1月2日公开的在这里被作为参考文献的美国专利No.5481219，该专利发明人是Jacobs等人，题目是“用于产生用于绝缘MOSFET栅极驱动电路的负偏置的装置及方法”。
在所示实施例中，切换网络130包括第一、第二、第三和第四双向开关Q1、Q2、Q3、Q4。在所示实施例描述这些双向开关时，相关领域技术人员可以了解，可以以任何一种方式来实现这些双向开关，其中包括将两个单向开关背靠背连接。第一双向开关Q1连接于第一和第四信号发生器电路输出端A、D之间。第二双向开关Q2连接于第二和第三信号发生器电路输出端B、C之间。第三双向开关Q3串连于第四信号发生器电路输出端D和第二门驱动变压器150的第一初级端152之间。第四双向开关Q4串连于第三信号发生器电路输出端C和第二门驱动变压器150的第二初级端154之间。
在所示实施例中，由逻辑控制信号Q控制第一和第二双向开关Q1、Q2。由反相逻辑控制信号Q′来控制第三和第四双向开关Q3、Q4。当逻辑控制信号Q是OFF时，反相逻辑控制信号Q′是ON，并且反之亦然。例如，可以通过比较器比较输出信号Vout和参考信号Vref以确定功率转换器110的操作模式，以这种方式提供逻辑控制信号Q和反相的逻辑控制信号Q′。在所示实施例中，切换网络130将切换以便于当逻辑控制信号Q是高值时允许信号发生器电路120以通常模式操作功率转换器110。可替换地，当逻辑控制信号Q是低值时，切换网络130将切换以便于允许信号发生器电路120以相移模式操作功率转换器110。
控制器100的操作如下所述。当逻辑控制信号Q是表明操作是处于通常模式的高值时，第一和第二双向开关Q1、Q2导通以便于将第一和第二门驱动变压器140、150连接到第一和第二信号发生器电路输出端A、B上。第三和第四双向开关Q3、Q4截止，将第三和第四信号发生器电路输出端C、D从第二门驱动变压器150上断开。信号发生器电路120因此可以将第一脉宽调制输出信号提供给构成全桥功率转换器110的可控开关的第一对角线对的第一和第四可控开关QA、QD。信号发生器电路120同样可以将第二脉宽调制输出信号提供给构成全桥功率转换器110的可控开关的第二对角线对的第二和第三可控开关QB、QC。由于将基本上相同的脉宽调制输出信号提供给第一和第二对角线对的每一个上，因此，第一和第二对角线对可以被基本上同时切换。信号发生器电路120可以提供基本上全工作循环切换以便于使全桥功率转换器110具有最小的共模噪声。
当逻辑控制信号Q是表明工作于相移模式的低值时，第一和第二双向开关Q1、Q2截止。第三和第四双向开关Q3、Q4导通以便于将第三和第四信号发生器电路输出端C、D连接到第二门驱动变压器150上。第一和第二信号发生器电路输出端A、B被连接到第一门驱动变压器140上。第一、第二、第三和第四信号发生器电路输出端因此可以分别将第一、第二、第三和第四脉宽调制输出信号提供给第一、第二、第三和第四可控开关QA、QB、QC、QD。
切换网络130因此可以允许信号发生器电路120互补切换全桥功率转换器110的第一和第二支路中的可控开关。在所示实施例中，全桥功率转换器110的第一支路包括第一和第二可控开关QA、QB。全桥功率转换器110的第二支路包括第三和第四可控开关QC、QD。全桥功率转换器110因此可以工作于相移模式，其中调整全桥功率转换器110的第一和第二支路之间的相对相移从而控制其输出电压。
现转到图2，其上示出了使用根据本发明原理构造的控制器220的电源200的一个实施例的示意图。电源200包括与电源200的输入端相连的全桥反相器210。该电源200还包括具有连接到反相器210的一个初级绕组T1p的绝缘变压器T1。电源200还包括连接到该绝缘变压器T1次级绕组T1s上的一个输出整流器270，该整流器整流由该绝缘变压器T1提供的周期性波形。电源200还包括连接到输出整流器270上的一个输出滤波器275。该输出滤波器275滤波来自输出整流器270的整流波形从而提供一个输出电压Vout到位于电源200输出端上的负载290。电源200还包括连接到电源200输出端以及输出整流器270上的后调整反相器280，该后调整反相器调整电源200的输出电压Vout。控制器220监视该输出电压Vout并驱动反相器210和后调整反相器280以便于将输出电压Vout维持在基本恒定电平上。
在所示实施例中，反相器210包括以全桥拓扑结构排列的第一、第二、第三以及第四可控开关QA、QB、QC、QD。绝缘变压器T1的初级绕组T1p连接于反相器210的第一节点212(位于第一和第二可控开关QA、QB之间)和第二节点214(位于第三和第四可控开关QC、QD之间)之间。
输出整流器270包括如同全波整流器那样排列的第一和第二整流二极管D1、D2。第一和第二整流二极管D1、D2被连接到绝缘变压器T1的次级绕组T1s上并接收来自其上的周期波形。输出整流器270整流该周期波形以便于将整流后的波形提供给输出滤波器275。相关领域技术人员熟悉全波整流器，并且在本发明的宽范围内可以实现其它包括使用同步整流器的整流器拓扑结构。
输出滤波器275包括连接到输出电容器Cout上的输出电感器Lout。输出滤波器275接收来自输出整流器270的整流波形，并平滑和滤波该整流波形以将输出电压Vout维持在基本恒定电平上。相关领域技术人员熟悉这些输出滤波器。当然，在本发明宽范围内，可以使用其它滤波器结构。
后调整反相器280包括切换电路282和稳压变压器T2。在所示的实施例中，切换电路282包括连接到电源200的输出端上的第五和第六可控开关QE、QF。切换电路282还包括连接到第五和第六可控开关QE、QF的第一和第二电容器C1、C2。当所示和所述的切换电路282具有半桥拓扑结构时，相关领域技术人员可以认识到，在本发明宽范围内的其它切换拓扑结构也是可以的。
在所示实施例中，稳压变压器T2有连接于切换电路282的第三节点284(位于第五和第六可控开关QE、QF之间)和第四节点286(位于第一和第二电容器C1、C2之间)之间的初级绕组T2p。该稳压变压器T2还有分别串联于绝缘变压器T1的次级绕组T1s和第一第二整流二极管D1、D2之间的第一和第二次级绕组T2s1、T2s2。切换电路282接收来自电源200的输出电压Vout并从中产生相移波形。稳压变压器T2然后将该相移波形传送到输出整流器270上以调整电源200。在所示实施例中，第一和第二整流二极管D1、D2处理来自绝缘变压器T1的次级绕组T1s以及稳压变压器T2的相应第一和第二次级绕组T2s1、T2s2的功率。
在所示实施例中，后调整反相器280有利地接收来自电源200的输出并因此防止了共模电流在电源200的输入和输出之间流动的附加路径(即，绝缘变压器T1)。另外，在所示实施例中，通过使用与反相器210分离的切换电路282，本发明的后调整反相器280可以执行电压相加和电压相减(通过调整相对于反相器210的工作相位)，其结果导致对于后调整反相器280一般所需的较低功率额定值。此外，通过使用用于反相器210和后调整反相器280的独立可控开关，可以减少输入到电源200中的输入波动电流，特别是在标称操作条件下。
在所示实施例中，控制器220包括连接到电源200输出端的第一电压定标电路222，该电路用于接收输出电压Vout并从中产生定标输出信号Vsout1。控制器220还包括连接到第一电压定标电路222的信号发生器电路226。在所示实施例中，信号发生器电路226是一种脉宽调制电路，该电路接收定标的输出信号Vsout1和参考信号Vref1，并从中产生位于第一、第二、第三、第四信号发生器电路输出端A、B、C、D处的第一、第二、第三和第四脉宽调制驱动信号，设计为来分别驱动反相器210的第一、第二、第三和第四可控开关QA、QB、QC、QD。信号发生器电路对于相关领域的技术人员而言是公知的。例如，可以参见由美国新罕布什尔州的Merrimack的Unitrode集成电路公司制造的型号3875控制集成电路。
控制器220还包括连接到信号发生器电路226的切换网络228。控制器220还包括第一、第二和第三门驱动变压器230、240、250。在所示实施例中，第一门驱动变压器230连接到反相器210的第一和第二可控开关QA、QB。第二门驱动变压器240与反相器210的第二和第三可控开关QC、QD相连。第三门驱动变压器250与后调整反相器280的第五和第六可控开关QE、QF相连。
在所示实施例中，切换网络228包括第一、第二、第三和第四双向开关Q1、Q2、Q3、Q4。第一双向开关Q1连接于第一和第四信号发生器电路输出端A、D之间。第二双向开关Q2连接于第二和第三信号发生器电路输出端B、C之间。第三双向开关Q3串联于第四信号发生器电路输出端D和第二门驱动变压器240的第一初级端242之间。第四双向开关Q4串联于第三信号发生器电路输出端C和第二门驱动变压器240的第二初级端244之间。
在所示实施例中，由逻辑控制信号Q控制第一和第二双向开关Q1、Q2。由反相逻辑控制信号Q′控制第三和第四双向开关Q3、Q4。在所示实施例中，控制器220包括连接到电源200输出端的第二电压定标电路223。第二电压定标电路223接收输出电压Vout并从中产生第二定标输出信号Vsout2。该控制器220还包括连接到第一电压定标电路222的比较器电路224。比较器电路224接收第二定标输出信号Vsout2和第二参考信号Vref2并从中产生逻辑控制信号Q。该控制器220还包括接收逻辑控制信号Q并从中产生反相的逻辑控制信号Q′的反相器225。
在所示实施例中，切换网络228将切换以便于当逻辑控制信号Q是高值时使信号发生器电路226以通常模式操作反相器210。可替换地，当逻辑控制信号Q是低值时，切换网络228将切换从而使信号发生器电路226以相移模式操作反相器210。
现转到图3A和3B，其上示出了可用于本发明控制器中的双向开关的实施例。更特别地，图3A示出了以连接到整流器330的单向开关320实现的第一双向开关310。整流器330的二极管的排列方式使该双向开关310可以在两个方向上导通和阻塞电流。图3B示出了第二双向开关350，该双向开关是通过连接第一和第二单向开关360、370以便于使与第一和第二单向开关360、370连成整体的第一和第二二极管365、375以相反方向相对来实现。当然，在本发明的宽范围内，双向开关的其它实现方式也是可能和可以的。
相关领域的技术人员应该理解前面所述的电源和控制器实施例仅用于说明的目的，并且在本发明宽范围内，可以切换信号发生器电路输出的其它实施例也可以用于使该信号发生器电路以相移模式和通常模式来驱动可控开关。另外，已经参考特定电子元件来说明本发明的示范性实施例。但是，相关领域技术人员可以理解，可以用一些元件替代(不必是同型元件)以产生所需条件或实现所需结果。例如，可用多个元件来替换单个元件，反之亦然。同样，可以使用其它电路结构来实现本发明的这些概念。
为了更好地理解包括电源和全桥功率转换器的功率电子学技术，可以参见在这里作为参考的由John Wiley&Sons出版公司(1989)出版的N.Mohan、T.M.Undeland以及W.P.Robbins所著的“转换器、应用以及设计”，以及美国新罕布什尔州、Merrimack的7 Continental Blvd.的Unitrode的“Unitrode产品和应用手册”的第6-348到6-361页。
尽管已经详细地描述了本发明，但是，相关领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明实质和范围的情况下，可以进行各种变化、替代以及变更。
权利要求
1．供带有可控开关的全桥功率转换器使用的一种控制器，其中包括一个信号发生器电路，被设计用来以相移模式驱动所述可控开关；以及一个切换网络，与所述信号发生器电路相连，被用于使所述信号发生器电路以可替换的下面方式中的一种来操作所述转换器所述相移模式，其中可以互补切换位于所述转换器的第一和第二支路的每个中的所述可控开关，并且所述信号发生器电路可以调整位于所述第一和第二支路之间的相对相位；以及通常模式，其中可以基本上同时以及在基本上全工作循环中切换所述可控开关的对角线对。
2．如权利要求1所述的控制器，其中所述信号发生器电路是以集成电路形式体现。
3．如权利要求1所述的控制器，其中所述信号发生器电路适用于提供可被用于驱动相应一个所述可控开关的脉宽调制输出。
4．如权利要求1所述的控制器，其中所述切换网络包括至少一个双向开关。
5．如权利要求1所述的控制器，其中所述切换网络切换以便于将所述信号发生器电路的至少一个输出连接到至少两个所述可控开关上，以便于使所述信号发生器电路以所述通常模式操作所述转换器。
6．如权利要求1所述的控制器，其中所述转换器在启动期间以所述相移模式运行。
7．如权利要求1所述的控制器，其中所述转换器在故障条件期间以所述相移模式运行。
8．如权利要求1所述的控制器，其中进一步包括连接于所述信号发生器电路和其中一个所述可控开关之间的至少一个门驱动变压器。
9．供带有可控开关的全桥功率转换器使用的一种控制所述可控开关的方法，其中包括步骤使用一个被设计来以相移模式驱动所述可控开关的信号发生器电路；以及允许所述信号发生器电路以下面任何一种方式来操作所述转换器所述相移模式，其中可以互补切换位于所述转换器的第一和第二支路的每个中的所述可控开关，并且所述信号发生器电路可以调整位于所述第一和第二支路之间的相对相位；以及通常模式，其中可以基本上同时以及在基本上全工作循环中切换所述可控开关的对角线对。
10．如权利要求9所述的方法，其中所述信号发生器电路是以集成电路形式体现。
11．如权利要求9所述的方法，其中所述信号发生器电路适用于提供可被用于驱动相应一个所述可控开关的脉宽调制输出。
12．如权利要求9所述的方法，其中通过包括至少一个双向开关的切换网络来执行所述允许步骤。
13．如权利要求9所述的方法，其中所述允许步骤包括将所述信号发生器电路的至少一个输出连接到至少两个所述可控开关上，以便于使所述信号发生器电路以所述通常模式操作所述转换器。
14．如权利要求9所述的方法，其中所述转换器在启动期间以所述相移模式运行。
15．如权利要求9所述的方法，其中所述转换器在故障条件期间以所述相移模式运行。
16．如权利要求9所述的方法，其中进一步包括连接所述信号发生器电路和其中一个所述可控开关之间的至少一个门驱动变压器。
17．一种电源，包括带有可控开关的全桥功率转换器；连接到所述全桥功率反相器的具有初级绕组的一个绝缘变压器；一个整流器，与所述绝缘变压器的次级绕组相连；以及一个控制器，包括一个信号发生器电路，被设计用来以相移模式驱动所述可控开关；以及一个切换网络，与所述信号发生器电路相连，用于使所述信号发生器电路以可替换的下面方式中的一种来操作所述转换器所述相移模式，其中可以互补切换位于所述转换器的第一和第二支路的每个中的所述可控开关，并且所述信号发生器电路可以调整位于所述第一和第二支路之间的相对相位；以及通常模式，其中可以基本上同时以及在基本上全工作循环中切换所述可控开关的对角线对。
18．如权利要求17所述的电源，其中所述信号发生器电路是以集成电路形式体现。
19．如权利要求17所述的电源，其中所述信号发生器电路适用于提供可被用于驱动相应一个所述可控开关的脉宽调制输出。
20．如权利要求17所述的电源，其中所述切换网络包括至少一个双向开关。
21．如权利要求17所述的电源，其中所述切换网络切换以便于将所述信号发生器电路的至少一个输出连接到至少两个所述可控开关上，以便于使所述信号发生器电路以所述通常模式操作所述转换器。
22．如权利要求17所述的电源，其中所述转换器在启动期间以所述相移模式运行。
23．如权利要求17所述的电源，其中所述转换器在故障条件期间以所述相移模式运行。
24．如权利要求17所述的电源，其中进一步包括连接于所述信号发生器电路和其中一个所述可控开关之间的至少一个门驱动变压器。
全文摘要
带有可控开关的全桥功率转换器的一种控制器、操作该控制器的方法和使用该控制器或方法的电源。控制器包括(1)信号发生器电路,以相移模式驱动可控开关及(2)切换网络,与信号发生器电路相连,使信号发生器电路以可替换的(2a)相移模式和(2b)通常模式之一操作转换器,相移模式中,可互补切换转换器的第一和第二支路每个中的可控开关并可调整第一和第二支路间的相对相位;通常模式中,可同时及在全工作循环中切换可控开关的对角线对。
文档编号H02M3/28GK1301081SQ0013548
公开日2001年6月27日 申请日期2000年12月21日 优先权日1999年12月22日
发明者何进, 马克·E·加克布斯 申请人:朗迅科技公司