[发明专利]同步整流器

说明书

本申请是申请日为2005年9月28日，申请号为200580051717.8，发明名称为“同步整流器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及电源领域，尤其涉及在开关电源中使用同步整流。

背景技术

如图1所示，典型的开关电源(SMPS)包括：初级侧部件150和次级侧部件。初级侧(又称作“热侧”)部件包括开关控制器106、开关金属氧化物半导体(MOSFET)108、MOSFET散热器110、电流感测电阻器112、涌流抑制电容器114、具有初级绕组120和次级绕组118的变压器116、整流二极管102、滤波电容器104以及光隔离器126。次级或“冷侧”部件包括次级变压器绕组122和124、整流二极管128、136和各自的散热器130、138，以及滤波电容器132和134。整个开关电源由未稳压电压源100供电。控制器106向MOSFET 108提供驱动信号V_D，以在变压器116的初级绕组120中产生电流。变压器116的次级绕组118提供电压源，当分别被二极管102和电容器104整流并滤波时，向控制器106提供电源电压V_DD。反馈信号V_FB由经过整流并滤波的次级电源+12V产生，并通过光隔离器126反馈到控制器106，从而建立起反馈回路，以控制MOSFET 108的导通和截止。通过在控制器106中对反馈信号V_FB和参考值进行比较，并且响应于反馈信号与参考电平之间的差而进行MOSFET 108的导通周期的变化，可实现对SMPS中操作电平的调节。电阻器112感测在MOSFET 108中流动的作为电流模式控制器106的电流反馈信号的初级电流。使用电流模式控制，防止了在过载条件下过量电流从开关电源中流出。通过二极管128和136分别对来自变压器116的次级绕组122和124的信号进行整流，并且经电容器132和134分别滤波后得到了调节后的输出电压+6.5V和+12V。对跨过绕组122和124的所获得的信号的整流可通过在地与电源输出之间与各自的绕组串联的二极管来完成。在所述的典型SMPS中，其中一个二极管，128，被设置为其阴极连接其特定电源的正输出，从而使得二极管128的阳极和阴极都远离地。在示例性的+12V供电中，二极管136被设置为其阳极接地。在这种示例性开关电源中所述的这种整流器中，通常，低效的主要原因是跨过整流二极管的电压降。在更高的电源中，由于跨过整流二极管的电压降造成的低效可能很严重，因此需要散热器和可能的积极措施，例如强制空气冷却。

为了提高整流器的效率，晶体管(通常是MOSFET)可用作低电压降开关，以代替二极管。这种技术被称作同步整流。同步整流要求对同步整流器的驱动进行控制，以在被整流的信号的适当部分使MOSFET导通或截止。通常使用集成电路控制器来控制MOSFET的导通。这些集成电路，例如ST微电子STS-R3或者Anachip AP436，价格有些贵，并且需要附加的4到8个外部部件。这些IC通常包括时钟产生电路以及其它复杂的方法来确定同步整流器MOSFET的导通/截止控制。本发明包括更简单的控制电路，可使用分立的部件低成本地实现开关电源中的同步整流。

发明内容

下面提出与本发明最初要求的范围相当的一些方案；但是本发明可包含在下面没有提出的多种方案。

所公开的实施例涉及一种设备，该设备包括：第一器件，其可以是晶体管，被配置为当该第一器件导通时，将第一信号连接到参考电平；第二器件，其可以是微分器或者高通滤波器，并响应可与第一信号异相的第二信号，所述第二器件被配置为在所述第二信号的周期的一部分内控制所述第一器件的导通；以及检测器，其可以是二极管峰值检测器，并响应所述第二信号的幅度，所述检测器被配置为改变所述第一器件的导通持续时间。在这种设备中，检测器可响应于所述第二信号的幅度的增加，减少所述第一器件的导通持续时间。

另一实施例包括：用于当该连接元件导通时将第一信号连接到参考电平的元件；用于在第二信号的周期的一部分持续时间内将所述连接元件置于导通状态的元件；以及用于响应所述第二信号的幅度改变所述连接元件的导通持续时间的元件。

再一实施例是一种方法，该方法包括以下步骤：通过器件的导通，使第一信号连接到参考电平；对第二信号进行微分；响应于所述微分后的第二信号，控制所述器件的导通；并且响应于所述第二信号的幅度，改变所述器件的导通持续时间。这种方法的变型可包括：响应所述第二信号的幅度的增加，减少所述器件的导通持续时间。

附图说明