谐振dc/dc转换器的次级侧控制的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请设及了谐振DC/DC转换器，具体而言设及谐振DC/DC转换器的次级侧控制。
【背景技术】
[0002] 由于谐振转换器能够实现几乎无损的切换，从而能够实现高效的高频操作。然而， 在具有高度动态的负载并且/或者具有在反馈路径中的隔离的应用中，实施方案的细节在 实际上限制了可实现的频率。针对隔离型拓扑结构的情况，使用光禪合器W在所感测的次 级侧输出（电压和电流）与初级侧控制器之间提供隔离。该谐振转换器的控制器响应于输 出，W通过调整初级侧设备的控制变量来维持调节的需求。光禪合器是慢速设备，其限制了 控制环路的可实现带宽。运与高频操作的多个益处中的能够增加环路带宽的一个益处相抵 触。即使在非隔离型应用中，反馈环路也在初级侧设备的频率下操作。借助于次级侧控制， 环路在切换时期的每个半周期上操作，由此有效地使得响应时间减半。另外，特定的谐振转 换器在经受宽的负载变化时遭受较差的性能。例如，串联谐振转换器在传统的变频（V巧控 制下在空负载状态下不能维持调节。次级侧控制可W克服运个问题。
[0003] 一种次级侧控制技术是：控制传输至负载的谐振能量的量。一种常规方法设及： 在中屯、抽头型次级变压器系统中的同步整流器的栅极信号中，引入相移。然而，运种方法允 许在整流器中有逆向电流流动，致使在输出处的电压波纹增加。另一常规方法设及：将全桥 整流器配置结构用于单绕组型次级变压器。两个整流器是简单的二极管，并且另两个整流 器是同步（可控）整流器。然而，采用运种方法，至少一个二极管就始终在整流路径中，从 而限制了在满负载状态下可实现的效率。
[0004] 另一次级侧控制技术是：利用同步整流器的MOSFET沟道与固有本体二极管的导 通差异。一种常规方法设及：使用单调制方案，其具有比双边沿调制方案更低的瞬变性能。 另一常规方法设及：使用双边沿调制方案，其导致了最快的可实现的响应。然而，控制是过 程，如仅仅存在分别针对全桥和中屯、抽头整流器的对于一个或两个电阻性压降或者一个或 两个二极管压降的选择。
【发明内容】
阳0化]根据次级侧整流和调节电路的一个实施例，次级侧整流和调节电路包括：次级侧 变压器绕组；全波整流器，全波整流器具有第一对可控整流器，第一对可控整流器包括连接 至次级侧变压器绕组的第一端子的第一晶体管W及连接至次级侧变压器绕组的第二端子 的第二晶体管；W及控制单元。控制单元可操作用于控制全波整流器的晶体管的切换，使得 全波整流器：（a)通过对跨次级侧变压器绕组的电压或者流经次级侧变压器绕组的电流进 行整流，来产生用于供给负载的整流输出，W及化）调节整流输出。
[0006] 一种对应的通过使用次级侧整流和调节电路来进行整流和调节的方法包括：使全 波整流器的晶体管切换，使得全波整流器：通过对跨次级侧变压器绕组的电压或者流经次 级侧变压器绕组的电流进行整流，来产生用于供给负载的整流输出；W及使全波整流器的 晶体管切换，从而调节整流输出。
[0007] 根据实施例的一种电子系统包括：负载；次级侧变压器绕组；全波整流器，其将次 级侧变压器绕组禪合至负载并且包括第一对可控整流器，第一对可控整流器包括连接至次 级侧变压器绕组的第一端子的第一晶体管W及连接至次级侧变压器绕组的第二端子的第 二晶体管；W及控制单元。控制单元可操作用于控制全波整流器的晶体管的切换，使得全波 整流器：（a)通过对跨次级侧变压器绕组的电压或者流经次级侧变压器绕组的电流进行整 流，来产生用于供给负载的整流输出，W及化）调节整流输出。
[0008] 在阅读W下【具体实施方式】并且查看附图后，本领域的技术人员将认识到另外的特 征和优点。
【附图说明】
[0009] 附图中的元件不必相对于彼此成比例。相似附图标记指代对应类似部分。各种所 示实施例的特征可W组合，除非它们彼此排斥。实施例描绘于附图，并且在W下具体实施方 式中详述。
[0010] 图1示出电子系统的实施例的方框图，该电子系统包括用于供给负载的次级侧整 流和调节电路。 W11] 图2示出图1的次级侧整流和调节电路的实施例的方框图，该电路实施为电压型 谐振转换器。
[0012] 图3示出通过使用交替边沿调制来操作图2的次级侧整流和调节电路W实现整流 和调节的相关的各种波形。
[0013] 图4示出图1的次级侧整流和调节电路的实施例的方框图，该电路实施为电流型 谐振转换器。
[0014] 图5示出通过使用交替边沿调制来操作图4的次级侧整流和调节电路W实现整流 和调节的相关的各种波形。
[0015] 图6示出通过使用相移调制W及下降边沿调制来操作图4的次级侧整流和调节电 路W实现整流和调节相关联的各种波形。
[0016] 图7示出通过使用相移调制W及上升边沿调制来操作图4的次级侧整流和调节电 路W实现整流和调节的相关的各种波形。
[0017] 图8示出通过使用相移调制W及交替边沿调制来操作图4的次级侧整流和调节电 路W实现整流和调节的相关的各种波形。 阳01引图9示出图1的次级侧整流和调节电路的另一个实施例的方框图，该电路实施有 仅仅一对可控整流器W及中屯、抽头配置结构。
[0019] 图10示出通过使用交替边沿调制来操作图9的次级侧整流和调节电路W实现整 流和调节的相关的各种波形。
[0020] 图11示出与具有单个整流和调节级的电流型谐振转换器一起使用的零交叉检测 电路的实施例的方框图。
[0021] 图12示出与具有单个整流和调节级的电流型谐振转换器一起使用的零交叉检测 电路的另一个实施例的方框图。
[0022] 图13示出与具有单个整流和调节级的电流型谐振转换器一起使用的零交叉检测 电路的又一个实施例的方框图。
【具体实施方式】
[0023] 本文所述各实施例使用次级侧控制W便供给负载。本文所述的技术的粒度更细， 并且可为在全桥整流器的情况下的两个电阻压降、一个电阻压降和一个二极管压降、或两 个二极管压降。本文所述的整流和调节电路包括变压器绕组、全波整流器W及控制单元。 该全波整流器具有第一对可控整流器，该第一对可控整流器包括连接至该变压器绕组的第 一端子的第一晶体管W及连接至该变压器绕组的第二端子的第二晶体管。该全波整流器 可仅仅具有第一对可控整流器、或者可W还具有第二对可控整流器，运取决于是否使用中 屯、抽头配置结构，如下文中更详细地解释的。不论在上述的哪种情况下，控制单元都可操 作用于控制全波整流器的晶体管的切换，使得该全波整流器：(a)通过对跨该变压器绕组 的电压或者通过该变压器绕组的电流进行整流，来产生用于供给负载的整流输出，W及化） 对整流输出进行调节。因此，附加的调节级诸如非隔离式DC/DC转换器或者至初级侧的控 制器的反馈并非是必要的，因为该全波整流器的晶体管被控制成对负载提供整流和调节两 者。因此，在次级侧整流和调节电路中使用仅仅一个转换级，由此实现了高的效率并且减少 了尺寸和成本。
[0024] 图1示出整流和调节电路100 W及包括整流和调节（次级侧）电路100和初级侧 电路104的电子系统102的一个实施例。初级侧电路104通过变压器103而禪合至整流和 调节电路100。变压器103提供隔离和/或电压转换比率。初级侧电路104包括作为全桥 或半桥配置结构的斩波电路106、具有电感器和电容器的特定配置结构的谐振网络108、变 压器103的初级绕组110、W及用于控制斩波电路106的操作并与整流和调节（次级侧）电 路通信的控制单元112。例如，初级侧控制单元112调节斩波电路106的晶体管Qi至Q 4的 频率或其他控制变量。在图1中，初级侧电路104的斩波电路106具有全桥配置结构，包括 晶体管Qi、Q2、〇3和〇4。初级侧控制单元112生成栅极信号（"栅极Q/V'栅极〇2"等），W 便对斩波电路106的晶体管进行切换。至初级侧电路104的DC输入（VJ示为DC源，其可 通过来自AC干线的多个转换级得到。
[0025] 电子系统102的整流和调节（次级侧）电路100包括变压器103的次级绕组116、 全波整流器118 W及控制单元120。根据此实施例，全波整流器118具有两对可控整流器。 第一对可控整流器包括连接至次级变压器绕组116的第一端子的第一晶体管（Si) W及连 接至次级变压