用于同步整流控制的补偿装置及其方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910166889.X

申请日:

2009.08.27

公开号:

CN101997438A

公开日:

2011.03.30

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H02M 7/217申请日:20090827|||公开

IPC分类号:

H02M7/217

主分类号:

H02M7/217

申请人:

台达电子工业股份有限公司

发明人:

楼俊山; 焦德智; 林栋

地址:

中国台湾桃园县龟山乡山顶村兴邦路31-1号

优先权:

专利代理机构:

上海新天专利代理有限公司 31213

代理人:

王敏杰

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内容摘要

本发明公开了一种配置于一具有一同步整流开关、一控制器与一负载之电路的补偿装置与其方法。其中该同步整流开关包括一第一端、串联电连接于该第一端之一第一电感、一第二端与串联电连接于该第二端之一第二电感,该控制器耦合于该第一与该第二电感,且该装置包含一电压源,具一正极端与一负极端,其中该正极端耦合于该控制器,且该负极端耦合于该第二电感,用以提供一补偿电压以消除或降低该第一与该第二电感对于该第一端与该第二端间的一电压值的影响。

权利要求书

1: 一种同步整流电路, 其特种在于, 包含 : 一同步整流开关, 具一第一端与一第二端 ; 一第一电感包含一第一与一第二端, 其中该第一电感之该第二端连接于该同步整流开 关之该第一端 ; 一第二电感包含一第一与一第二端, 其中该第二电感之该第一端连接于该同步整流开 关之该第二端 ; 一控制器, 耦合于该第一与该第二电感, 且接收与比较一经测量所得之该第一电感之 该第一端与该第二电感之该第二端之间之感测电压信号、 一门坎电压信号与一补偿电压信 号, 以获得一控制信号用于控制该同步整流开关, 其中该感测电压信号反映了该同步整流 开关之该第一端和该第二端之间的一电压 ; 以及 一补偿装置, 用以提供该补偿电压信号, 以消除或降低该第一与该第二电感对于该感 测电压信号之一影响。
2: 如权利要求 1 所述的同步整流电路, 其特征在于, 该第一与该第二电感为一第一与 一第二寄生电感或者一第一与一第二外加电感, 且该感测电压信号之中包含有该第一与该 第二电感之该影响在内。
3: 如权利要求 2 所述的同步整流电路, 其特征在于, 当该第一与该第二电感为一第一 与一第二外加电感时, 该第一或该第二外加电感之一电感值可以为零。
4: 如权利要求 1 所述的同步整流电路, 其特征在于, 该控制器更包括一具一第一与一 第二输入端与一输出端之比较器及一具一正极端与一负极端, 且用于提供该门坎电压信号 之门坎电压源, 该比较器之该第一输入端接收一第一合成信号, 其中该第一合成信号由该 第一电感之该第一端之一电压信号与该补偿电压信号加总所得, 该比较器之该第二输入端 接收一第二合成信号, 其中该第二合成信号由该第二电感之该第二端之一电压信号与该门 坎电压信号加总所得, 且该输出端用于产生该控制信号。
5: 如权利要求 1 所述的同步整流电路, 其特征在于, 该控制器更包括一具一第一与一 第二输入端和一输出端之比较器及一具一正极端与一负极端, 且用于提供该门坎电压信号 之门坎电压源, 该比较器之该第一输入端接收该第一电感之该第一端之一电压信号, 该比 较器之该第二输入端接收一第三合成信号, 其中该第三合成信号由该第二电感之该第二端 之一电压信号与该门坎电压信号以及该补偿电压信号加总所得, 且该输出端用于产生该控 制信号。
6: 如权利要求 5 所述的同步整流电路, 为具有一变压器与一输出级之一反驰转换器, 其特征在于, 该同步整流开关耦合于该变压器与该输出级之间, 且该补偿电压信号之一电 压值为一常数。
7: 如权利要求 5 所述的同步整流电路, 为一具有一变压器、 一输出级与一负载之谐振 转换器, 其特征在于, 该同步整流开关耦合于该变压器与该输出级之间, 且该电压补偿信号 为一反映该谐振转换器之负载的信号。
8: 如权利要求 7 所述的同步整流电路, 其特征在于, 该谐振转换器为一 LLC 谐振转换 器, 该 LLC 谐振转换器之一工作频率为 fs、 该第一电感之一电感值为 L1、 该第二电感之一电 感值为 L2、 该电路之一输出电流为 Io, 在一特定时刻 t 时, 提供该补偿电压信号为 Vcomp = (L1+L2).π2Io.fs.cos(2π.fs.t), 且透过该控制器控制该同步整流开关的开通与关断。 2
9: 如权利要求 8 所述的同步整流电路, 其特征在于, 该控制器控制该同步整流开关于 该特定时刻 t = 1/(2fs) 时关断。
10: 如权利要求 8 所述的同步整流电路, 其特征在于, 该补偿装置包括 : 一第一电阻, 具一第一端与一第二端, 其中该第一端耦合于该负载之一端, 用于采样该 负载之输出电流 ; 一第二电阻, 具一第一端与一第二端, 其中该第一端耦合于该第一电阻之该第二端 ; 一第三电阻, 具一第一端与一第二端, 其中该第一端耦合于该负载之该另一端 ; 以及 一运算放大器, 具有一第一输入端、 一第二输入端与一输出端, 其中该第一输入端耦合 于该第二电阻之该第一端, 该第二输入端耦合于该第三电阻之该第二端, 且该输出端耦合 于该控制器与该第二电阻之该第二端, 用以提供该补偿电压信号。
11: 一种用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法, 其特征在于, 该同步整流开关 包括一第一端和一第二端, 该电路更包含一具有一第一与一第二端之一第一电感以及一具 有一第一与一第二端之一第二电感, 其中该第一电感之该第二端连接于该同步整流开关之 该第一端, 该第二电感之该第一端连接于该同步整流开关之该第二端, 该方法包含下列之 步骤 : (a) 提供一门坎电压值 VTH、 一补偿电压值 Vcomp 与一经测量所得之该第一电感之该第 一端与该第二电感之该第二端之间之一感测电压值 VDS, 其中该感测电压值反映了该同步 整流开关之该第一端和该第二端之间的一电压值 ; 以及 (b) 比较该感测电压值 VDS、 该门坎电压值 VTH 与该补偿电压值 Vcomp, 以获得一控制信 号, 俾据以在一特定时刻导通或关断该同步整流开关, 其中该补偿电压值 Vcomp 是用以减 轻或者消除该感测电压值受到该第一与该第二电感之一影响。
12: 如权利要求 11 所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法, 其特征在 于, 该第一与该第二电感为一第一与一第二寄生电感或者一第一与一第二外加电感。
13: 如权利要求 11 所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法, 其特征在 于, 该电路更包括一具一第一与一第二输入端与一输出端之比较器、 一具一第一端与一第 二端, 且用于提供该补偿电压值 Vcomp 之补偿电压源及一具一正极端与一负极端, 且用于 提供该门坎电压值 VTH 之门坎电压源, 该第一输入端耦合于该第一电感之该第一端, 该第 二输入端耦合于该门坎电压源之该正极端, 该补偿电压源之该第二端耦合于该门坎电压源 之该负极端, 该补偿电压源之该第一端耦合于该第二电感之该第二端, 该输出端用于产生 该控制信号, 且该步骤 (b) 更包括一步骤 (b1) 比较 VDS, Vcomp 及 VTH, 以产生该控制信号。
14: 如权利要求 11 所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法, 其特征在 于, 该电路更包括一具一第一与一第二输入端与一输出端之比较器、 一具一第一端与一第 二端, 且用于提供该补偿电压值 Vcomp 之补偿电压源及一具一正极端与一负极端, 且用于 提供该门坎电压值 VTH 之门坎电压源, 该第一输入端耦合于该补偿电压源之该第二端, 该 补偿电压源之该第一端耦合于该第一电感之该第一端, 该第二输入端耦合于该门坎电压源 之该正极端, 该门坎电压源之该负极端耦合于该第二电感之该第二端, 该输出端用于产生 该控制信号, 且该步骤 (b) 更包括一步骤 (b1) 比较 VDS, Vcomp 及 VTH, 以产生该控制信号。
15: 如权利要求 11 所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法, 其特征在 于, 该步骤 (b) 更包括下列之步骤 : 3 (b1) 提供该同步整流开关之一导通电阻 Rdson 与流经该同步整流开关之一导通电流 iDS ; 以及 (b2) 当 VTH 的绝对值大于等于 iDS*Rdson 的绝对值时, 关断该同步整流开关。
16: 如权利要求 11 所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法, 其特征在 于, 该电路为具有一变压器与一输出级之一谐振转换器, 该同步整流开关耦合于该变压器 与该输出级之间, 且该步骤 (b) 更包括下列之步骤 : (b1) 提供该转换器之一工作频率 fs、 该第一电感之一电感值 L1、 该第二电感之一电感 值 L2、 该转换器之一输出电流 Io 与一时刻 t ; 以及 (b2) 提供该补偿电压值 Vcomp = -(L1+L2).π2Io.fs.cos(2π.fs.t) 于该第一电感之 该第一端或该补偿电压值 Vcomp = (L1+L2).π2Io.fs.cos(2π.fs.t) 于该第二电感之该 第二端。
17: 如权利要求 16 所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法, 其特征在 于, 该电路更包括一控制器, 且该控制器耦合于该第一与该第二电感。
18: 如权利要求 17 所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法, 其特征在 于, 该控制器为一数字信号处理器 DSP。
19: 如权利要求 11 所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法, 其特征在 于, 该电路为具有一变压器与一输出级之一反驰转换器, 该同步整流开关耦合于该变压器 与该输出级之间, 且该步骤 (b) 更包括一步骤 (b1) 提供该补偿电压值 Vcomp 于该第二电感 之该第二端, 其中该补偿电压值 Vcomp 为一常数。

说明书


用于同步整流控制的补偿装置及其方法

    技术领域 本发明涉及一种用于同步整流开关的补偿装置, 尤指一种用于同步整流开关的电 压补偿装置。
     背景技术 同步整流电路可用于改善开关电源供应装置的效率, 特别是在低电压较大输出电 流的应用方面。因此, 同步整流电路的应用日益广泛, 且其缺点之改善也越来越受到重视。 例如, 图 1 所示即为一现有技术的具有一同步整流开关且不具有寄生电感的反驰式转换器 之电路示意图。其中, 该反驰式转换器接收一输入电压 Vin, 且包含一输入电容 Ci、 一转换 电路级, 一变压器 Tr, 一同步整流电路, 一输出电路级以及一负载 RL。该转换电路级包括一 电阻 Rs、 一电容 Cs 与一晶体管 Q0。该同步整流电路包括一同步整流开关 Q1, 其具有一第 一端 D、 一第二端 S 与一控制端 G( 例如一 MOSFET, 其中 D 为其汲极, S 为其源极, G 为其闸 极 ), 电阻 Rdc、 Rg 与 RMOT、 一电容 Cdc 和一控制器 U1( 例如一 IC : IR1166S)。该输出电路 级包含一输出电容 Co。
     通常, 端点 D 与 S 之间的一电压 VDS 被认为等于 iDS*Rdson, 其意谓 VDS 是与 iDS 成线性地比例, 其中 Rdson 是 Q1 导通时之电阻值。亦即 :
     VDS = Rdson*(iDS) (1)
     图 2 所示为图 1 中的同步整流开关 Q1 之相对应的波形。VTH1 为一门坎电压, 且 VG 为 Q1 之闸极电压。当 VDS ≥ VTH1 时, Q1 被关断。
     然而, 事实上, 当考虑一现有技术的具有一同步整流开关之汲极以及源极串联有 电感时, 例如一同步整流开关之汲极以及源极具有寄生电感之反驰式转换器 ( 如图 3 所示, 除一第一与一第二寄生电感 L1 与 L2 外, 其余组件与图 1 中相同 ) 时, 其经采样检测而得到 之:
     VDS = iDS*Rdson+(L1+L2)*d(iDS)/dt (2)
     图 4 所示为图 3 中同步整流开关 Q1 之相对应的波形。其中 VDS1 是在考虑寄生电 感的情况下, 所采样得到的 Q1 的 DS 电压 ; VG1 是在考虑寄生电感的情况下, Q1 的驱动电压 ; VDS2 是在不考虑寄生电感的情况下, 所采样得到的 Q1 的 DS 电压 ; 而 VG2 是在不考虑寄生 电感的情况下, Q1 的驱动信号。因此在考虑与不考虑寄生电感的两种状况下, 其间确实存 有明显之差距。
     当然也不排除在具体应用时会在同步整流开关的汲极以及源极串联有外加电感, 也即此时图 3 中 L1 与 L2 为第一外加电感和第二外加电感, 如果仍旧采样端点 D 与 S 之间 的电压 VDS, 则第一外加电感和第二外加电感对电压 VDS 的影响与图 3 中的第一与第二寄生 电感 L1 与 L2 对电压 VDS 的影响相同。另外, 外加电感 L1 或 L2 可以为零。
     图 5 所示为一现有技术的具有同步整流开关之谐振转换器的电路图, 其中, 该谐 振转换器接收一输入电压 Vi, 且包含切换开关 Q1 与 Q2, 一转换电路级, 一变压器 Tr, 一同步 整流电路, 一输出电路级以及一负载 RL。 该转换电路级包括一电容 Cs、 一谐振电感 Ls( 其谐
     振电压为 Vr, 其谐振电流为 ir), 与一激磁电感 Lm, 而其激磁电流为 im。该同步整流电路包 括二个同步整流开关 S1( 包含一体二极管 D1 与一电容 C1, 流经 S1 之电流为 is1) 与 S2( 包 含一体二极管 D2 与一电容 C2, 流经 S2 之电流为 is2)。该输出电路级包含一输出电容 Co, 起着输出滤波的作用。当然在实际应用时, 输出电路级可以更包含在输出电容 Co 以及负载 之间连接的一级甚至多级由电感, 电容等组成的滤波电路。图 6 为如图 5 所示的该谐振转 换器的相关波形图, 其中, Vgp 为变压器 Tr 的一次侧开关 (Q1 与 Q2) 之闸极电压, 而 Vgs 为 变压器 Tr 的二次侧开关 ( 同步整流开关 S1 与 S2) 之闸极电压。如图 6 所示, 在一谐振转 换器中, 其流经变压器 Tr 二次侧之同步整流开关 ( 例如 S1 与 S2) 的电流, 是类近于正弦波 的。因此, (L1+L2)*d(iDS)/dt 是依据不同的负载条件而变动的。
     职是之故, 发明人鉴于习知技术的缺失, 乃思及改良发明的意念, 终能发明出本案 之 「用于同步整流控制之补偿装置及其方法」 。 发明内容
     本发明的主要目的在于提供一种用于一同步整流开关之电压补偿装置以及其方 法。 藉由提供一补偿电压以消除或降低该同步整流开关因其源极与汲极的串联电感例如寄 生电感而对其源极与汲极间之一电压值所产生的影响。 本发明的又一主要目的在于提供一种同步整流电路, 包含 : 一同步整流开关, 具一 第一端与一第二端, 一第一电感包含一第一与一第二端, 其中该第一电感之该第二端连接 于该同步整流开关之该第一端, 一第二电感包含一第一与一第二端, 其中该第二电感之该 第一端连接于该同步整流开关之该第二端, 一控制器, 耦合于该第一与该第二电感, 且接收 与比较一经测量所得之该第一电感之该第一端与该第二电感之该第二端之间之感测电压 信号、 一门坎电压信号与一补偿电压信号, 以获得一控制信号用于控制该同步整流开关, 其 中该感测电压信号反映了该同步整流开关的该第一端和该第二端之间的一电压, 以及一补 偿装置, 用以提供该补偿电压信号, 以消除或降低该第一与该第二电感对于该感测电压信 号的一影响。
     根据上述之构想, 该第一与该第二电感为一第一与一第二寄生电感或者一第一与 一第二外加电感, 且该感测电压信号之中包含有该第一与该第二电感之该影响在内。
     根据上述之构想, 当该第一与该第二电感为一第一与一第二外加电感时, 该第一 或该第二外加电感之一电感值可以为零。
     根据上述之构想, 该控制器更包括一具一第一与一第二输入端与一输出端之比较 器及一具一正极端与一负极端, 且用于提供该门坎电压信号之门坎电压源, 该比较器之该 第一输入端接收一第一合成信号, 其中该第一合成信号由该第一电感之该第一端之一电压 信号与该补偿电压信号加总所得, 该比较器之该第二输入端接收一第二合成信号, 其中该 第二合成信号由该第二电感之该第二端之一电压信号与该门坎电压信号加总所得, 且该输 出端用于产生该控制信号。
     根据上述之构想, 该控制器更包括一具一第一与一第二输入端和一输出端之比较 器及一具一正极端与一负极端, 且用于提供该门坎电压信号之门坎电压源, 该比较器之该 第一输入端接收该第一电感之该第一端之一电压信号, 该比较器之该第二输入端接收一第 三合成信号, 其中该第三合成信号由该第二电感之该第二端之一电压信号与该门坎电压信
     号以及该补偿电压信号加总所得, 且该输出端用于产生该控制信号。
     根据上述之构想, 该电路为具有一变压器与一输出级之一反驰转换器, 其中该同 步整流开关耦合于该变压器与该输出级之间, 且该补偿电压信号之一电压值为一常数。
     根据上述之构想, 该电路为一具有一变压器、 一输出级与一负载之谐振转换器, 其 中该同步整流开关耦合于该变压器与该输出级之间, 且该电压补偿信号为一反映该谐振转 换器之负载的信号。
     根据上述之构想, 该谐振转换器为一 LLC 谐振转换器, 该 LLC 谐振转换器之一工作 频率为 fs、 该第一电感之一电感值为 L1、 该第二电感之一电感值为 L2、 该电路之一输出电 流为 Io, 在一特定时刻 t 时, 提供该补偿电压信号为 Vcomp = (L1+L2).π2Io.fs.cos(2π. fs.t), 且透过该控制器控制该同步整流开关的开通与关断。
     根据上述之构想, 该控制器控制该同步整流开关于该特定时刻 t = 1/(2fs) 时关 断。
     根据上述之构想, 该补偿装置包括 : 一第一电阻, 具一第一端与一第二端, 其中该 第一端耦合于该负载之一端, 用于采样该负载之输出电流, 一第二电阻, 具一第一端与一第 二端, 其中该第一端耦合于该第一电阻之该第二端, 一第三电阻, 具一第一端与一第二端, 其中该第一端耦合于该负载之该另一端, 以及一运算放大器, 具有一第一输入端、 一第二输 入端与一输出端, 其中该第一输入端耦合于该第二电阻之该第一端, 该第二输入端耦合于 该第三电阻之该第二端, 且该输出端耦合于该控制器与该第二电阻之该第二端, 用以提供 该补偿电压信号。 本发明的另一主要目的在于提供一种用于一具有一同步整流开关之电路的补偿 方法, 其中该同步整流开关包括一第一端和一第二端, 该电路更包含一具有一第一与一第 二端之一第一电感以及一具有一第一与一第二端之一第二电感, 其中该第一电感之该第二 端连接于该同步整流开关之该第一端, 该第二电感之该第一端连接于该同步整流开关之该 第二端, 该方法包含下列之步骤 : (a) 提供一门坎电压值 VTH、 一补偿电压值 Vcomp 与一经测 量所得之该第一电感之该第一端与该第二电感之该第二端之间之一感测电压值 VDS, 其中 该感测电压值反映了该同步整流开关之该第一端和该第二端之间的一电压值 ; 以及 (b) 比 较该感测电压值 VDS、 该门坎电压值 VTH 与该补偿电压值 Vcomp, 以获得一控制信号, 俾据以 在一特定时刻导通或关断该同步整流开关, 其中该补偿电压值 Vcomp 是用以减轻或者消除 该感测电压值受到该第一与该第二电感之一影响。
     根据上述之构想, 该第一与该第二电感为一第一与一第二寄生电感或者一第一与 一第二外加电感。
     根据上述之构想, 该电路更包括一具一第一与一第二输入端与一输出端之比较 器、 一具一第一端与一第二端, 且用于提供该补偿电压值 Vcomp 之补偿电压源及一具一正 极端与一负极端, 且用于提供该门坎电压值 VTH 之门坎电压源, 该第一输入端耦合于该第 一电感之该第一端, 该第二输入端耦合于该门坎电压源之该正极端, 该补偿电压源之该第 二端耦合于该门坎电压源之该负极端, 该补偿电压源之该第一端耦合于该第二电感之该第 二端, 该输出端用于产生该控制信号, 且该步骤 (b) 更包括一步骤 (b1) 比较 VDS, Vcomp 及 VTH, 以产生该控制信号。
     根据上述之构想, 该电路更包括一具一第一与一第二输入端与一输出端之比较
     器、 一具一第一端与一第二端, 且用于提供该补偿电压值 Vcomp 之补偿电压源及一具一正 极端与一负极端, 且用于提供该门坎电压值 VTH 之门坎电压源, 该第一输入端耦合于该补 偿电压源之该第二端, 该补偿电压源之该第一端耦合于该第一电感之该第一端, 该第二输 入端耦合于该门坎电压源之该正极端, 该门坎电压源之该负极端耦合于该第二电感之该第 二端, 该输出端用于产生该控制信号, 且该步骤 (b) 更包括一步骤 (b1) 比较 VDS, Vcomp 及 VTH, 以产生该控制信号。
     根据上述之构想, 该步骤 (b) 更包括下列之步骤 : (b1) 提供该同步整流开关之一 导通电阻 Rdson 与流经该同步整流开关之一导通电流 iDS ; 以及 (b2) 当 VTH 的绝对值大于 等于 iDS*Rdson 的绝对值时, 关断该同步整流开关。
     根据上述之构想, 该电路为具有一变压器与一输出级之一谐振转换器, 该同步整 流开关耦合于该变压器与该输出级之间, 且该步骤 (b) 更包括下列之步骤 : (b1) 提供该 转换器之一工作频率 fs、 该第一电感之一电感值 L1、 该第二电感之一电感值 L2、 该转换 器之一输出电流 Io 与一时刻 t ; 以及 (b2) 提供该补偿电压值 Vcomp = -(L1+L2).π2Io. fs.cos(2π.fs.t) 于该第一电感之该第一端或该补偿电压值 Vcomp = (L1+L2).π2Io. fs.cos(2π.fs.t) 于该第二电感之该第二端。
     根据上述之构想, 该电路更包括一控制器, 且该控制器耦合于该第一与该第二电感。 根据上述之构想, 该控制器为一数字信号处理器 DSP。
     根据上述之构想, 该电路为具有一变压器与一输出级之一反驰转换器, 该同步整 流开关耦合于该变压器与该输出级之间, 且该步骤 (b) 更包括一步骤 (b1) 提供该补偿电压 值 Vcomp 于该第二电感之该第二端, 其中该补偿电压值 Vcomp 为一常数。
     为了让本发明之上述目的、 特征、 和优点能更明显易懂, 下文特举较佳实施例, 并 配合所附图式, 作详细说明如下 :
     附图说明
     图1: 是现有技术的具有一同步整流开关且不具有寄生电感的反驰式转换器的电 路示意图 ;
     图2: 是如图 1 中的同步整流开关 Q1 之相对应的波形 ;
     图3: 是现有技术的具有一同步整流开关且具有寄生电感的反驰式转换器的电路 示意图 ;
     图4: 是如图 3 中的同步整流开关 Q1 的相对应的波形 ;
     图5: 是现有技术的具有同步整流开关的谐振转换器的电路图 ;
     图6: 是如图 5 所示的该谐振转换器的相关波形图 ;
     图7: 是一依据本发明的基本原理的第一等效电路图 ;
     图8: 是一依据本发明的基本原理的第二等效电路图 ;
     图9: 是现有技术的具有同步整流开关与寄生电感的谐振转换器的电路图 ;
     图 10 : 是如图 9 所示的该谐振转换器的相关波形图 ;
     图 11 : 是当如图 9 所示的该谐振转换器中之 Q1 导通时, 在 D 与 S 之间的部分电路 图;图 12 : 是一依据本发明构想的第一较佳实施例的具有寄生电感与电压补偿电路 的谐振转换器的部分电路示意图 ;
     图 13 : 是一依据本发明构想的第二较佳实施例的具有寄生电感与电压补偿功能 的谐振转换器的部分电路示意图 ; 以及
     图 14 : 是一依据本发明构想的第三较佳实施例的具有寄生电感与电压补偿电路 的返驰转换器的电路示意图。 具体实施方式
     请参阅图 7, 其为本发明的一基本原理的第一等效电路图, 其为一比较器, 在 VDS( = VD-VS) 与一门坎值 VTH 比较之前, 先在 VS 端加上一与 iDS( 即 -iSD) 有关之补偿电 压 Vcomp, 以减低或消除寄生电感的影响。
     请再参阅图 8, 其为本发明的一基本原理的第二等效电路图, 其亦为一比较器, 在 VDS( = VD-VS) 与一门坎值 VTH 比较之前, 先在 VD 端加上一与 iDS 有关之补偿电压 Vcomp, 以减低或消除寄生电感的影响。
     其中图 7 与图 8 中 Vcomp 的大小以及正负 ( 即 Vcomp 大于零或者小于零 ) 取决于 所需减低或消除寄生电感的影响。
     在图 9 中, 其所示为一现有技术的具有同步整流开关与串联电感例如寄生电感之 谐振转换器 ( 例如一 LLC 串联谐振转换器 ) 的电路图, 其中, 该谐振转换器与图 5 所示的谐 振转换器之不同处仅在于 Tr 一次侧的切换开关改为 S1 与 S2, 其闸极电压分别为 Vgs1 与 Vgs2, 图 5 中的激磁电感 Lm 被 Tr 之一次侧线圈 np 所取代, Tr 二次侧之线圈显示为 ns1 与 ns2, 二次侧之整流开关为 Q1 与 Q2, 其闸极电压分别为 VgQ1 与 VgQ2。以下以整流开关 Q1 为例说明如何减小寄生电感对 Q1 关断的影响。寄生电感 L1 与 L2 分别串联电连接于 Q1 之 汲极与源极, 且分别耦合于一控制器 (U1, 例如 IC : IR1166S) 于耦合端点 D 及 S, 其谐振电流 ir、 输出电流 io 与自 S 流经 D 之电流 iDS 均有显示。
     图 10 为如图 9 所示的该谐振转换器的相关波形图, 其中 VDS 领先 iDS( 即 -iSD) 某一角度 ( 其为一相角 )。因此, 当 VDS 等于 VTH1 时, iDS 还小于 VTH1/Rdson(iDS 的绝对 值大于 VTH1/Rdson 的绝对值 ), 而此时 Q1 经被关断了, 也就是说 Q1 被提前关断了而 iDS 还 未到零, 这样会加大电路的损耗。
     图 11 为当如图 9 中所示的 Q1 导通时, 在 D 与 S 之间的 L1、 Rdson 与 L2 的电路图, 其中 iDS(t) 为在某一时间点 t 时的 iDS 值, 且其正方向为由 D 端流向 S 端。其中,
     iDS(t) = (π/2)Io.sin(2π.fs.t) (3)
     VL = (L1+L2)(diDS(t)/dt)
     = (L1+L2).2Io.fs.cos(2π.fs.t) (4)
     VDS = Rdson.iDS(t)+VL (5)
     当 t = 1/(2fs) 时,
     VL = -(L1+L2).π2Io.fs (6)
     此时, 根据图 7 所示的方法来设定补偿电压
     Vcomp = -VL = (L1+L2).2Io.fs (7)
     而根据图 8 所示的方法来设定补偿电压Vcomp = VL = -(L1+L2).2Io.fs (8)
     在以上之公式中, fs 为该谐振转换器之工作频率, Rdson.iDS(t) 为 Q1 通态电阻 Rdson 上之电压降, 而 VL = VL1+VL2, 其中 VL1 为 L1 上之电压降, 而 VL2 为 L2 上之电压降。
     如图 12 所示, 其为依据本发明构想的第一较佳实施例之具有寄生电感与电压补 偿电路的谐振转换器的部分电路示意图, 其仅显示变压器 Tr 之二次侧以后的电路, 其变压 器 Tr 的一次侧的电路与图 9 变压器 Tr 的一次侧电路相同, 而其与图 9 变压器 Tr 的二次侧 以后的电路的不同处仅在于控制器 U1 的第 6 个接脚由耦合于端点 S 改为耦合于一电压补 偿电路, 以接收一补偿电压 Vcomp。该电压补偿电路包括电阻 R101、 R142、 R143 与 R170 以 及一运算放大器 ( 例如 : IC136)。由于补偿的方法类似图 7 中所示的方法, 根据上述的公式 (7) :
     Vcomp = -VL = (L1+L2).2Io.fs
     = Io.R101.(R143+R142)/R142 (9)
     R143 = (R142/R101)((L1+L2).π2.fs-R101) (10)
     Io 可藉由 R101、 R142、 R143 与该运算放大器 IC136 来采样检测并据以补偿 VL。
     因为 VL 与输出电流 Io 存在一定的比例关系, 为了要在一特定时刻 t = 1/2fs 时 关断 Q1, 亦即是说, 其时 iDS 几乎等于 0, R101 为负载, 其值为已知, 故可利用公式 (7) 以选 择 R142 与 R143。 如此一来, 寄生电感 L1 与 L2 的影响就减低了。
     当然, Io 亦可使用其它方法来检测, 例如可使用在变压器 Tr 的一次侧的一个电流 变压器 (CT) 来检测该输出电流 Io。
     如图 13 所示, 其为依据本发明构想的第二较佳实施例的具有寄生电感与电压补 偿功能的谐振转换器之部分电路示意图, 其仅显示变压器 Tr 的二次侧以后的电路, 而其与 图 9 变压器 Tr 的二次侧以后的电路的不同处仅在于控制器 U1 被一数字控制单元 ( 例如一 数字信号处理器 : DSP) 所取代。而该电路的各个时刻的工作特性可于被演绎后, 提前存储 于该数字控制单元。因此, 在寄生电感之上的电压, 可依据相关公式而被补偿。例如, 在一 LLC 串联谐振转换器中, 依据前述的公式 :
     VL = (L1+L2)(diDS(t)/dt)
     = (L1+L2).π2Io.fs.cos(2π.fs.t) (4)
     当 Io 被检测后, VL 在每一时间点都可以被预先计算出来并存储于该数字控制单 元。于是, 在各个时间点 VDS 都可以根据上面的公式作补偿, 因此
     VSDr = -VDS-VL (11)
     这样, 去除了寄生电感的影响后, 当 VSDr 大于一特定之门坎值时, 同步整流开关 即在合适的时间点被关断。
     如图 14 所示, 其为依据本发明构想的第三较佳实施例的具有寄生电感与电压补 偿电路之返驰转换器的电路示意图。其与图 3 的不同, 仅在于图 14 具有一电压补偿电路 ( 其为一电压信号 Vcomp, 其正极端接至控制器 U1 的第 6 接脚, 其负极端接至第二寄生电感 L2, 相当于一如图 7 所示之直流电压源 )。 对于返驰转换器而言, 当其工作在 PWM 的模式下, iDS(t) 在一次侧开关 Q0 关断后, 其斜率几乎不发生变化, 也就是说 diDS(t)/dt 几乎维持不 变, 因此当该反驰转换器被一集成电路控制器 ( 例如 IR1166S) 所控制时, 一恒定的补偿电
     压 Vcomp 可被加在第 6 接脚之 VS 端点。
     当然, 为了减低寄生电感的影响, 一门坎值亦可被调整以预先补偿寄生电感的电 压。例如, 前述图 8 所示, 即为本发明此一基本原理的等效电路图。
     前述的所有较佳实施例, 均聚焦于同步整流开关之关断, 但是本发明所提供的方 法亦可使用于同步整流开关的导通, 或是使用于当同步整流开关导通时的每一时间点。
     综上所述, 本发明提供一种用于一同步整流开关的电压补偿装置以及其方法, 藉 由提供一补偿电压以消除或降低该同步整流开关因其源极与汲极的串联电感例如寄生电 感而对其源极与汲极间的一电压值所产生之影响, 故其确实具有进步性与新颖性。
     是以, 纵使本案已由上述的实施例所详细叙述而可由熟悉本技艺之人士任施匠思 而为诸般修饰, 然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

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1、10申请公布号CN101997438A43申请公布日20110330CN101997438ACN101997438A21申请号200910166889X22申请日20090827H02M7/21720060171申请人台达电子工业股份有限公司地址中国台湾桃园县龟山乡山顶村兴邦路311号72发明人楼俊山焦德智林栋74专利代理机构上海新天专利代理有限公司31213代理人王敏杰54发明名称用于同步整流控制的补偿装置及其方法57摘要本发明公开了一种配置于一具有一同步整流开关、一控制器与一负载之电路的补偿装置与其方法。其中该同步整流开关包括一第一端、串联电连接于该第一端之一第一电感、一第二端与串联电连接。

2、于该第二端之一第二电感,该控制器耦合于该第一与该第二电感,且该装置包含一电压源,具一正极端与一负极端,其中该正极端耦合于该控制器,且该负极端耦合于该第二电感,用以提供一补偿电压以消除或降低该第一与该第二电感对于该第一端与该第二端间的一电压值的影响。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书7页附图7页CN101997443A1/3页21一种同步整流电路,其特种在于,包含一同步整流开关,具一第一端与一第二端;一第一电感包含一第一与一第二端,其中该第一电感之该第二端连接于该同步整流开关之该第一端;一第二电感包含一第一与一第二端,其中该第二电感之该第一端连接于。

3、该同步整流开关之该第二端;一控制器,耦合于该第一与该第二电感,且接收与比较一经测量所得之该第一电感之该第一端与该第二电感之该第二端之间之感测电压信号、一门坎电压信号与一补偿电压信号,以获得一控制信号用于控制该同步整流开关,其中该感测电压信号反映了该同步整流开关之该第一端和该第二端之间的一电压;以及一补偿装置,用以提供该补偿电压信号,以消除或降低该第一与该第二电感对于该感测电压信号之一影响。2如权利要求1所述的同步整流电路,其特征在于,该第一与该第二电感为一第一与一第二寄生电感或者一第一与一第二外加电感,且该感测电压信号之中包含有该第一与该第二电感之该影响在内。3如权利要求2所述的同步整流电路,。

4、其特征在于,当该第一与该第二电感为一第一与一第二外加电感时,该第一或该第二外加电感之一电感值可以为零。4如权利要求1所述的同步整流电路,其特征在于,该控制器更包括一具一第一与一第二输入端与一输出端之比较器及一具一正极端与一负极端,且用于提供该门坎电压信号之门坎电压源,该比较器之该第一输入端接收一第一合成信号,其中该第一合成信号由该第一电感之该第一端之一电压信号与该补偿电压信号加总所得,该比较器之该第二输入端接收一第二合成信号,其中该第二合成信号由该第二电感之该第二端之一电压信号与该门坎电压信号加总所得,且该输出端用于产生该控制信号。5如权利要求1所述的同步整流电路,其特征在于,该控制器更包括一。

5、具一第一与一第二输入端和一输出端之比较器及一具一正极端与一负极端,且用于提供该门坎电压信号之门坎电压源,该比较器之该第一输入端接收该第一电感之该第一端之一电压信号,该比较器之该第二输入端接收一第三合成信号,其中该第三合成信号由该第二电感之该第二端之一电压信号与该门坎电压信号以及该补偿电压信号加总所得,且该输出端用于产生该控制信号。6如权利要求5所述的同步整流电路,为具有一变压器与一输出级之一反驰转换器,其特征在于,该同步整流开关耦合于该变压器与该输出级之间,且该补偿电压信号之一电压值为一常数。7如权利要求5所述的同步整流电路,为一具有一变压器、一输出级与一负载之谐振转换器,其特征在于,该同步整。

6、流开关耦合于该变压器与该输出级之间,且该电压补偿信号为一反映该谐振转换器之负载的信号。8如权利要求7所述的同步整流电路,其特征在于,该谐振转换器为一LLC谐振转换器,该LLC谐振转换器之一工作频率为FS、该第一电感之一电感值为L1、该第二电感之一电感值为L2、该电路之一输出电流为IO,在一特定时刻T时,提供该补偿电压信号为VCOMPL1L22IOFSCOS2FST,且透过该控制器控制该同步整流开关的开通与关断。权利要求书CN101997438ACN101997443A2/3页39如权利要求8所述的同步整流电路,其特征在于,该控制器控制该同步整流开关于该特定时刻T1/2FS时关断。10如权利要求。

7、8所述的同步整流电路,其特征在于,该补偿装置包括一第一电阻,具一第一端与一第二端,其中该第一端耦合于该负载之一端,用于采样该负载之输出电流;一第二电阻,具一第一端与一第二端,其中该第一端耦合于该第一电阻之该第二端;一第三电阻,具一第一端与一第二端,其中该第一端耦合于该负载之该另一端;以及一运算放大器,具有一第一输入端、一第二输入端与一输出端,其中该第一输入端耦合于该第二电阻之该第一端,该第二输入端耦合于该第三电阻之该第二端,且该输出端耦合于该控制器与该第二电阻之该第二端,用以提供该补偿电压信号。11一种用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法,其特征在于,该同步整流开关包括一第一端和一第二端,。

8、该电路更包含一具有一第一与一第二端之一第一电感以及一具有一第一与一第二端之一第二电感,其中该第一电感之该第二端连接于该同步整流开关之该第一端,该第二电感之该第一端连接于该同步整流开关之该第二端,该方法包含下列之步骤A提供一门坎电压值VTH、一补偿电压值VCOMP与一经测量所得之该第一电感之该第一端与该第二电感之该第二端之间之一感测电压值VDS,其中该感测电压值反映了该同步整流开关之该第一端和该第二端之间的一电压值;以及B比较该感测电压值VDS、该门坎电压值VTH与该补偿电压值VCOMP,以获得一控制信号,俾据以在一特定时刻导通或关断该同步整流开关,其中该补偿电压值VCOMP是用以减轻或者消除该。

9、感测电压值受到该第一与该第二电感之一影响。12如权利要求11所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法,其特征在于,该第一与该第二电感为一第一与一第二寄生电感或者一第一与一第二外加电感。13如权利要求11所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法,其特征在于,该电路更包括一具一第一与一第二输入端与一输出端之比较器、一具一第一端与一第二端,且用于提供该补偿电压值VCOMP之补偿电压源及一具一正极端与一负极端,且用于提供该门坎电压值VTH之门坎电压源,该第一输入端耦合于该第一电感之该第一端,该第二输入端耦合于该门坎电压源之该正极端,该补偿电压源之该第二端耦合于该门坎电压源之该负极端,该补偿。

10、电压源之该第一端耦合于该第二电感之该第二端,该输出端用于产生该控制信号,且该步骤B更包括一步骤B1比较VDS,VCOMP及VTH,以产生该控制信号。14如权利要求11所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法,其特征在于,该电路更包括一具一第一与一第二输入端与一输出端之比较器、一具一第一端与一第二端,且用于提供该补偿电压值VCOMP之补偿电压源及一具一正极端与一负极端,且用于提供该门坎电压值VTH之门坎电压源,该第一输入端耦合于该补偿电压源之该第二端,该补偿电压源之该第一端耦合于该第一电感之该第一端,该第二输入端耦合于该门坎电压源之该正极端,该门坎电压源之该负极端耦合于该第二电感之该第二端。

11、,该输出端用于产生该控制信号,且该步骤B更包括一步骤B1比较VDS,VCOMP及VTH,以产生该控制信号。15如权利要求11所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法,其特征在于,该步骤B更包括下列之步骤权利要求书CN101997438ACN101997443A3/3页4B1提供该同步整流开关之一导通电阻RDSON与流经该同步整流开关之一导通电流IDS;以及B2当VTH的绝对值大于等于IDSRDSON的绝对值时,关断该同步整流开关。16如权利要求11所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法,其特征在于,该电路为具有一变压器与一输出级之一谐振转换器,该同步整流开关耦合于该变压器与该输出。

12、级之间,且该步骤B更包括下列之步骤B1提供该转换器之一工作频率FS、该第一电感之一电感值L1、该第二电感之一电感值L2、该转换器之一输出电流IO与一时刻T;以及B2提供该补偿电压值VCOMPL1L22IOFSCOS2FST于该第一电感之该第一端或该补偿电压值VCOMPL1L22IOFSCOS2FST于该第二电感之该第二端。17如权利要求16所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法,其特征在于,该电路更包括一控制器,且该控制器耦合于该第一与该第二电感。18如权利要求17所述的用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法,其特征在于,该控制器为一数字信号处理器DSP。19如权利要求11所述的用于。

13、一具有一同步整流开关之电路的补偿方法,其特征在于,该电路为具有一变压器与一输出级之一反驰转换器,该同步整流开关耦合于该变压器与该输出级之间,且该步骤B更包括一步骤B1提供该补偿电压值VCOMP于该第二电感之该第二端,其中该补偿电压值VCOMP为一常数。权利要求书CN101997438ACN101997443A1/7页5用于同步整流控制的补偿装置及其方法技术领域0001本发明涉及一种用于同步整流开关的补偿装置,尤指一种用于同步整流开关的电压补偿装置。背景技术0002同步整流电路可用于改善开关电源供应装置的效率,特别是在低电压较大输出电流的应用方面。因此,同步整流电路的应用日益广泛,且其缺点之改善。

14、也越来越受到重视。例如,图1所示即为一现有技术的具有一同步整流开关且不具有寄生电感的反驰式转换器之电路示意图。其中,该反驰式转换器接收一输入电压VIN,且包含一输入电容CI、一转换电路级,一变压器TR,一同步整流电路,一输出电路级以及一负载RL。该转换电路级包括一电阻RS、一电容CS与一晶体管Q0。该同步整流电路包括一同步整流开关Q1,其具有一第一端D、一第二端S与一控制端G例如一MOSFET,其中D为其汲极,S为其源极,G为其闸极,电阻RDC、RG与RMOT、一电容CDC和一控制器U1例如一ICIR1166S。该输出电路级包含一输出电容CO。0003通常,端点D与S之间的一电压VDS被认为等。

15、于IDSRDSON,其意谓VDS是与IDS成线性地比例,其中RDSON是Q1导通时之电阻值。亦即0004VDSRDSONIDS10005图2所示为图1中的同步整流开关Q1之相对应的波形。VTH1为一门坎电压,且VG为Q1之闸极电压。当VDSVTH1时,Q1被关断。0006然而,事实上,当考虑一现有技术的具有一同步整流开关之汲极以及源极串联有电感时,例如一同步整流开关之汲极以及源极具有寄生电感之反驰式转换器如图3所示,除一第一与一第二寄生电感L1与L2外,其余组件与图1中相同时,其经采样检测而得到之0007VDSIDSRDSONL1L2DIDS/DT20008图4所示为图3中同步整流开关Q1之相。

16、对应的波形。其中VDS1是在考虑寄生电感的情况下,所采样得到的Q1的DS电压;VG1是在考虑寄生电感的情况下,Q1的驱动电压;VDS2是在不考虑寄生电感的情况下,所采样得到的Q1的DS电压;而VG2是在不考虑寄生电感的情况下,Q1的驱动信号。因此在考虑与不考虑寄生电感的两种状况下,其间确实存有明显之差距。0009当然也不排除在具体应用时会在同步整流开关的汲极以及源极串联有外加电感,也即此时图3中L1与L2为第一外加电感和第二外加电感,如果仍旧采样端点D与S之间的电压VDS,则第一外加电感和第二外加电感对电压VDS的影响与图3中的第一与第二寄生电感L1与L2对电压VDS的影响相同。另外,外加电感。

17、L1或L2可以为零。0010图5所示为一现有技术的具有同步整流开关之谐振转换器的电路图,其中,该谐振转换器接收一输入电压VI,且包含切换开关Q1与Q2,一转换电路级,一变压器TR,一同步整流电路,一输出电路级以及一负载RL。该转换电路级包括一电容CS、一谐振电感LS其谐说明书CN101997438ACN101997443A2/7页6振电压为VR,其谐振电流为IR,与一激磁电感LM,而其激磁电流为IM。该同步整流电路包括二个同步整流开关S1包含一体二极管D1与一电容C1,流经S1之电流为IS1与S2包含一体二极管D2与一电容C2,流经S2之电流为IS2。该输出电路级包含一输出电容CO,起着输出滤。

18、波的作用。当然在实际应用时,输出电路级可以更包含在输出电容CO以及负载之间连接的一级甚至多级由电感,电容等组成的滤波电路。图6为如图5所示的该谐振转换器的相关波形图,其中,VGP为变压器TR的一次侧开关Q1与Q2之闸极电压,而VGS为变压器TR的二次侧开关同步整流开关S1与S2之闸极电压。如图6所示,在一谐振转换器中,其流经变压器TR二次侧之同步整流开关例如S1与S2的电流,是类近于正弦波的。因此,L1L2DIDS/DT是依据不同的负载条件而变动的。0011职是之故,发明人鉴于习知技术的缺失,乃思及改良发明的意念,终能发明出本案之用于同步整流控制之补偿装置及其方法。发明内容0012本发明的主要。

19、目的在于提供一种用于一同步整流开关之电压补偿装置以及其方法。藉由提供一补偿电压以消除或降低该同步整流开关因其源极与汲极的串联电感例如寄生电感而对其源极与汲极间之一电压值所产生的影响。0013本发明的又一主要目的在于提供一种同步整流电路,包含一同步整流开关,具一第一端与一第二端,一第一电感包含一第一与一第二端,其中该第一电感之该第二端连接于该同步整流开关之该第一端,一第二电感包含一第一与一第二端,其中该第二电感之该第一端连接于该同步整流开关之该第二端,一控制器,耦合于该第一与该第二电感,且接收与比较一经测量所得之该第一电感之该第一端与该第二电感之该第二端之间之感测电压信号、一门坎电压信号与一补偿。

20、电压信号,以获得一控制信号用于控制该同步整流开关,其中该感测电压信号反映了该同步整流开关的该第一端和该第二端之间的一电压,以及一补偿装置,用以提供该补偿电压信号,以消除或降低该第一与该第二电感对于该感测电压信号的一影响。0014根据上述之构想,该第一与该第二电感为一第一与一第二寄生电感或者一第一与一第二外加电感,且该感测电压信号之中包含有该第一与该第二电感之该影响在内。0015根据上述之构想,当该第一与该第二电感为一第一与一第二外加电感时,该第一或该第二外加电感之一电感值可以为零。0016根据上述之构想,该控制器更包括一具一第一与一第二输入端与一输出端之比较器及一具一正极端与一负极端,且用于提。

21、供该门坎电压信号之门坎电压源,该比较器之该第一输入端接收一第一合成信号,其中该第一合成信号由该第一电感之该第一端之一电压信号与该补偿电压信号加总所得,该比较器之该第二输入端接收一第二合成信号,其中该第二合成信号由该第二电感之该第二端之一电压信号与该门坎电压信号加总所得,且该输出端用于产生该控制信号。0017根据上述之构想,该控制器更包括一具一第一与一第二输入端和一输出端之比较器及一具一正极端与一负极端,且用于提供该门坎电压信号之门坎电压源,该比较器之该第一输入端接收该第一电感之该第一端之一电压信号,该比较器之该第二输入端接收一第三合成信号,其中该第三合成信号由该第二电感之该第二端之一电压信号与。

22、该门坎电压信说明书CN101997438ACN101997443A3/7页7号以及该补偿电压信号加总所得,且该输出端用于产生该控制信号。0018根据上述之构想,该电路为具有一变压器与一输出级之一反驰转换器,其中该同步整流开关耦合于该变压器与该输出级之间,且该补偿电压信号之一电压值为一常数。0019根据上述之构想,该电路为一具有一变压器、一输出级与一负载之谐振转换器,其中该同步整流开关耦合于该变压器与该输出级之间,且该电压补偿信号为一反映该谐振转换器之负载的信号。0020根据上述之构想,该谐振转换器为一LLC谐振转换器,该LLC谐振转换器之一工作频率为FS、该第一电感之一电感值为L1、该第二电感。

23、之一电感值为L2、该电路之一输出电流为IO,在一特定时刻T时,提供该补偿电压信号为VCOMPL1L22IOFSCOS2FST,且透过该控制器控制该同步整流开关的开通与关断。0021根据上述之构想,该控制器控制该同步整流开关于该特定时刻T1/2FS时关断。0022根据上述之构想,该补偿装置包括一第一电阻,具一第一端与一第二端,其中该第一端耦合于该负载之一端,用于采样该负载之输出电流,一第二电阻,具一第一端与一第二端,其中该第一端耦合于该第一电阻之该第二端,一第三电阻,具一第一端与一第二端,其中该第一端耦合于该负载之该另一端,以及一运算放大器,具有一第一输入端、一第二输入端与一输出端,其中该第一输。

24、入端耦合于该第二电阻之该第一端,该第二输入端耦合于该第三电阻之该第二端,且该输出端耦合于该控制器与该第二电阻之该第二端,用以提供该补偿电压信号。0023本发明的另一主要目的在于提供一种用于一具有一同步整流开关之电路的补偿方法,其中该同步整流开关包括一第一端和一第二端,该电路更包含一具有一第一与一第二端之一第一电感以及一具有一第一与一第二端之一第二电感,其中该第一电感之该第二端连接于该同步整流开关之该第一端,该第二电感之该第一端连接于该同步整流开关之该第二端,该方法包含下列之步骤A提供一门坎电压值VTH、一补偿电压值VCOMP与一经测量所得之该第一电感之该第一端与该第二电感之该第二端之间之一感测。

25、电压值VDS,其中该感测电压值反映了该同步整流开关之该第一端和该第二端之间的一电压值;以及B比较该感测电压值VDS、该门坎电压值VTH与该补偿电压值VCOMP,以获得一控制信号,俾据以在一特定时刻导通或关断该同步整流开关,其中该补偿电压值VCOMP是用以减轻或者消除该感测电压值受到该第一与该第二电感之一影响。0024根据上述之构想,该第一与该第二电感为一第一与一第二寄生电感或者一第一与一第二外加电感。0025根据上述之构想,该电路更包括一具一第一与一第二输入端与一输出端之比较器、一具一第一端与一第二端,且用于提供该补偿电压值VCOMP之补偿电压源及一具一正极端与一负极端,且用于提供该门坎电压值。

26、VTH之门坎电压源,该第一输入端耦合于该第一电感之该第一端,该第二输入端耦合于该门坎电压源之该正极端,该补偿电压源之该第二端耦合于该门坎电压源之该负极端,该补偿电压源之该第一端耦合于该第二电感之该第二端,该输出端用于产生该控制信号,且该步骤B更包括一步骤B1比较VDS,VCOMP及VTH,以产生该控制信号。0026根据上述之构想,该电路更包括一具一第一与一第二输入端与一输出端之比较说明书CN101997438ACN101997443A4/7页8器、一具一第一端与一第二端,且用于提供该补偿电压值VCOMP之补偿电压源及一具一正极端与一负极端,且用于提供该门坎电压值VTH之门坎电压源,该第一输入端。

27、耦合于该补偿电压源之该第二端,该补偿电压源之该第一端耦合于该第一电感之该第一端,该第二输入端耦合于该门坎电压源之该正极端,该门坎电压源之该负极端耦合于该第二电感之该第二端,该输出端用于产生该控制信号,且该步骤B更包括一步骤B1比较VDS,VCOMP及VTH,以产生该控制信号。0027根据上述之构想,该步骤B更包括下列之步骤B1提供该同步整流开关之一导通电阻RDSON与流经该同步整流开关之一导通电流IDS;以及B2当VTH的绝对值大于等于IDSRDSON的绝对值时,关断该同步整流开关。0028根据上述之构想,该电路为具有一变压器与一输出级之一谐振转换器,该同步整流开关耦合于该变压器与该输出级之间。

28、,且该步骤B更包括下列之步骤B1提供该转换器之一工作频率FS、该第一电感之一电感值L1、该第二电感之一电感值L2、该转换器之一输出电流IO与一时刻T;以及B2提供该补偿电压值VCOMPL1L22IOFSCOS2FST于该第一电感之该第一端或该补偿电压值VCOMPL1L22IOFSCOS2FST于该第二电感之该第二端。0029根据上述之构想,该电路更包括一控制器,且该控制器耦合于该第一与该第二电感。0030根据上述之构想,该控制器为一数字信号处理器DSP。0031根据上述之构想,该电路为具有一变压器与一输出级之一反驰转换器,该同步整流开关耦合于该变压器与该输出级之间,且该步骤B更包括一步骤B1提。

29、供该补偿电压值VCOMP于该第二电感之该第二端,其中该补偿电压值VCOMP为一常数。0032为了让本发明之上述目的、特征、和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下附图说明0033图1是现有技术的具有一同步整流开关且不具有寄生电感的反驰式转换器的电路示意图;0034图2是如图1中的同步整流开关Q1之相对应的波形;0035图3是现有技术的具有一同步整流开关且具有寄生电感的反驰式转换器的电路示意图;0036图4是如图3中的同步整流开关Q1的相对应的波形;0037图5是现有技术的具有同步整流开关的谐振转换器的电路图;0038图6是如图5所示的该谐振转换器的相关波形图;00。

30、39图7是一依据本发明的基本原理的第一等效电路图;0040图8是一依据本发明的基本原理的第二等效电路图;0041图9是现有技术的具有同步整流开关与寄生电感的谐振转换器的电路图;0042图10是如图9所示的该谐振转换器的相关波形图;0043图11是当如图9所示的该谐振转换器中之Q1导通时,在D与S之间的部分电路图;说明书CN101997438ACN101997443A5/7页90044图12是一依据本发明构想的第一较佳实施例的具有寄生电感与电压补偿电路的谐振转换器的部分电路示意图;0045图13是一依据本发明构想的第二较佳实施例的具有寄生电感与电压补偿功能的谐振转换器的部分电路示意图;以及004。

31、6图14是一依据本发明构想的第三较佳实施例的具有寄生电感与电压补偿电路的返驰转换器的电路示意图。具体实施方式0047请参阅图7,其为本发明的一基本原理的第一等效电路图,其为一比较器,在VDSVDVS与一门坎值VTH比较之前,先在VS端加上一与IDS即ISD有关之补偿电压VCOMP,以减低或消除寄生电感的影响。0048请再参阅图8,其为本发明的一基本原理的第二等效电路图,其亦为一比较器,在VDSVDVS与一门坎值VTH比较之前,先在VD端加上一与IDS有关之补偿电压VCOMP,以减低或消除寄生电感的影响。0049其中图7与图8中VCOMP的大小以及正负即VCOMP大于零或者小于零取决于所需减低或。

32、消除寄生电感的影响。0050在图9中,其所示为一现有技术的具有同步整流开关与串联电感例如寄生电感之谐振转换器例如一LLC串联谐振转换器的电路图,其中,该谐振转换器与图5所示的谐振转换器之不同处仅在于TR一次侧的切换开关改为S1与S2,其闸极电压分别为VGS1与VGS2,图5中的激磁电感LM被TR之一次侧线圈NP所取代,TR二次侧之线圈显示为NS1与NS2,二次侧之整流开关为Q1与Q2,其闸极电压分别为VGQ1与VGQ2。以下以整流开关Q1为例说明如何减小寄生电感对Q1关断的影响。寄生电感L1与L2分别串联电连接于Q1之汲极与源极,且分别耦合于一控制器U1,例如ICIR1166S于耦合端点D及S。

33、,其谐振电流IR、输出电流IO与自S流经D之电流IDS均有显示。0051图10为如图9所示的该谐振转换器的相关波形图,其中VDS领先IDS即ISD某一角度其为一相角。因此,当VDS等于VTH1时,IDS还小于VTH1/RDSONIDS的绝对值大于VTH1/RDSON的绝对值,而此时Q1经被关断了,也就是说Q1被提前关断了而IDS还未到零,这样会加大电路的损耗。0052图11为当如图9中所示的Q1导通时,在D与S之间的L1、RDSON与L2的电路图,其中IDST为在某一时间点T时的IDS值,且其正方向为由D端流向S端。其中,0053IDST/2IOSIN2FST30054VLL1L2DIDST/。

34、DT0055L1L22IOFSCOS2FST40056VDSRDSONIDSTVL50057当T1/2FS时,0058VLL1L22IOFS60059此时,根据图7所示的方法来设定补偿电压0060VCOMPVLL1L22IOFS70061而根据图8所示的方法来设定补偿电压说明书CN101997438ACN101997443A6/7页100062VCOMPVLL1L22IOFS80063在以上之公式中,FS为该谐振转换器之工作频率,RDSONIDST为Q1通态电阻RDSON上之电压降,而VLVL1VL2,其中VL1为L1上之电压降,而VL2为L2上之电压降。0064如图12所示,其为依据本发明构。

35、想的第一较佳实施例之具有寄生电感与电压补偿电路的谐振转换器的部分电路示意图,其仅显示变压器TR之二次侧以后的电路,其变压器TR的一次侧的电路与图9变压器TR的一次侧电路相同,而其与图9变压器TR的二次侧以后的电路的不同处仅在于控制器U1的第6个接脚由耦合于端点S改为耦合于一电压补偿电路,以接收一补偿电压VCOMP。该电压补偿电路包括电阻R101、R142、R143与R170以及一运算放大器例如IC136。由于补偿的方法类似图7中所示的方法,根据上述的公式70065VCOMPVLL1L22IOFS0066IOR101R143R142/R14290067R143R142/R101L1L22FSR1。

36、01100068IO可藉由R101、R142、R143与该运算放大器IC136来采样检测并据以补偿VL。0069因为VL与输出电流IO存在一定的比例关系,为了要在一特定时刻T1/2FS时关断Q1,亦即是说,其时IDS几乎等于0,R101为负载,其值为已知,故可利用公式7以选择R142与R143。0070如此一来,寄生电感L1与L2的影响就减低了。0071当然,IO亦可使用其它方法来检测,例如可使用在变压器TR的一次侧的一个电流变压器CT来检测该输出电流IO。0072如图13所示,其为依据本发明构想的第二较佳实施例的具有寄生电感与电压补偿功能的谐振转换器之部分电路示意图,其仅显示变压器TR的二次。

37、侧以后的电路,而其与图9变压器TR的二次侧以后的电路的不同处仅在于控制器U1被一数字控制单元例如一数字信号处理器DSP所取代。而该电路的各个时刻的工作特性可于被演绎后,提前存储于该数字控制单元。因此,在寄生电感之上的电压,可依据相关公式而被补偿。例如,在一LLC串联谐振转换器中,依据前述的公式0073VLL1L2DIDST/DT0074L1L22IOFSCOS2FST40075当IO被检测后,VL在每一时间点都可以被预先计算出来并存储于该数字控制单元。于是,在各个时间点VDS都可以根据上面的公式作补偿,因此0076VSDRVDSVL110077这样,去除了寄生电感的影响后,当VSDR大于一特定。

38、之门坎值时,同步整流开关即在合适的时间点被关断。0078如图14所示,其为依据本发明构想的第三较佳实施例的具有寄生电感与电压补偿电路之返驰转换器的电路示意图。其与图3的不同,仅在于图14具有一电压补偿电路其为一电压信号VCOMP,其正极端接至控制器U1的第6接脚,其负极端接至第二寄生电感L2,相当于一如图7所示之直流电压源。对于返驰转换器而言,当其工作在PWM的模式下,IDST在一次侧开关Q0关断后,其斜率几乎不发生变化,也就是说DIDST/DT几乎维持不变,因此当该反驰转换器被一集成电路控制器例如IR1166S所控制时,一恒定的补偿电说明书CN101997438ACN101997443A7/。

39、7页11压VCOMP可被加在第6接脚之VS端点。0079当然,为了减低寄生电感的影响,一门坎值亦可被调整以预先补偿寄生电感的电压。例如,前述图8所示,即为本发明此一基本原理的等效电路图。0080前述的所有较佳实施例,均聚焦于同步整流开关之关断,但是本发明所提供的方法亦可使用于同步整流开关的导通,或是使用于当同步整流开关导通时的每一时间点。0081综上所述,本发明提供一种用于一同步整流开关的电压补偿装置以及其方法,藉由提供一补偿电压以消除或降低该同步整流开关因其源极与汲极的串联电感例如寄生电感而对其源极与汲极间的一电压值所产生之影响,故其确实具有进步性与新颖性。0082是以,纵使本案已由上述的实。

40、施例所详细叙述而可由熟悉本技艺之人士任施匠思而为诸般修饰,然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。说明书CN101997438ACN101997443A1/7页12图1图2说明书附图CN101997438ACN101997443A2/7页13图3图4说明书附图CN101997438ACN101997443A3/7页14图5图6说明书附图CN101997438ACN101997443A4/7页15图7图8说明书附图CN101997438ACN101997443A5/7页16图9图10说明书附图CN101997438ACN101997443A6/7页17图11图12说明书附图CN101997438ACN101997443A7/7页18图13图14说明书附图CN101997438A。

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