[发明专利]具有用于轻负载操作的休眠模式的隔离式回扫转换器

说明书

技术领域

本发明涉及使用同步整流器的DC-DC回扫转换器，且特定来说，涉及使用初级侧感测来检测输出电压的此种回扫转换器。

背景技术

使用同步整流器的DC-DC回扫转换器是众所周知的。当需要输入级与输出级之间的隔离时，可通过用于调节反馈的各种方法来感测输出电压。用以在维持隔离的同时输送输出电压的一些方式包含使用光耦合器或在变压器的初级侧上使用辅助绕组。然而，那些方式需要额外电路、空间、功率及成本。

检测输出电压的更讲究的方式是当功率开关在转换器的放电(或回扫)循环期间关断时感测所述功率开关的端子处的电压。功率开关的端子处的电压是由于次级绕组中的电流而产生。此所感测电压大致等于输入电压+N*VOUT，其中N为初级绕组与次级绕组的绕组比率。(为简单起见，忽略跨越同步整流器的电压降。)然而，此方案需要最小工作循环以便使感测是准确的，因为电流必须周期性地在次级绕组中流动以便形成初级侧感测电压。此方案通常还需要呈负载电阻器的形式的最小负载以便在放电循环期间在实际负载处于汲取很少或不汲取电流的待用模式中的情况下汲取最小电流。

假如不存在最小负载电阻器且实际负载进入到极轻电流待用模式中或被切断连接，那么最小工作循环可能大于实现经调节输出电压所需要的工作循环，且输出电压将超过所要的经调节电平。因此，最小负载电流必须高于阈值电流以防止此情形。最小负载电阻器减小转换器的效率。

虽然转换器可经控制而以甚至更低的工作循环切换以降低其可产生的最小负载电流，但工作循环的此降低会减小转换器对负载电流瞬态做出反应的能力。举例来说，假如负载在切换循环期间突然汲取增加的电流，那么输出电压可能在于接下来的循环中感测输出之前下降到低于负载恰当操作的阈值。

图1图解说明一种类型的回扫转换器10，其使用最小负载电阻器R1且通过在于放电(或回扫)循环期间接通同步整流器MOSFET M2时检测初级绕组L1处的电压而检测输出电压VOUT。不使用光耦合器或辅助绕组来检测VOUT。

变压器12具有初级绕组L1及次级绕组L2。MOSFET M1由输出调节与控制电路14控制以在充电循环期间将绕组L1连接在输入电压VIN(例如，电池电压)与接地之间。

为了实现经调节VOUT，在经控制时间之后关断MOSFET M1，且接通同步整流器MOSFET M2。穿过绕组L2的电流被转移到处于所需电压的负载及平滑电容器C1。

对于调节反馈，电路14在放电循环期间(电流流动穿过绕组L2)检测MOSFET M1的漏极处的电压，其中此电压与VOUT相关。通过变压器的初级侧处的信号感测输出电压有时称为初级侧感测。用户选择反馈电阻器RFB的值及参考电阻器RREF的值，使得(RFB/RREF)*Vref等于所要的经调节电压，其中Vref是施加到误差放大器的带隙参考电压。用于检测VOUT的此些初级侧感测电路是众所周知的且不需要加以详细描述。以引用的方式并入本文中且可在线获得的线性技术LT3573及LT3748回扫转换器的全数据表描述反馈电路的操作。此操作还描述于转让给本发明受让人且以引用的方式并入本文中的第7,471,522号及第7,463,497,号美国专利中。可使用其它已知的初级侧电压感测技术。

电路14继续以可变频率或固定频率控制MOSFET M1的工作循环以基于所感测的电压来调节VOUT。

同步切换控制电路16可控制MOSFET M2以在恰当时间接通，或替代地，电路14可直接控制同步整流器MOSFET M2以在MOSFET M1关断时接通。MOSFET M1与M2通常永不在相同时间接通。二极管D2表示MOSFET M2的漏极体二极管。可使用许多常规技术来感测何时接通MOSFET M2。在一个实施例中，同步切换控制件16检测跨越MOSFET M2的电压。当MOSFET M1切断时，跨越MOSFET M2的电压将变为负(低于接地的漏极电压)，且此所感测的电压反转致使同步切换控制电路16接通MOSFETM2。当次级绕组L2电流斜降到零时，漏极电压将上升，从而致使同步切换控制电路16关断MOSFET M2。在MOSFET M1及M2接通及关断的每一循环的情况下，将电流脉冲提供到输出，其由电容器C1平滑以产生DC经调节输出电压VOUT。

可使用各种其它常规方案来控制MOSFET M2的接通及关断以仿真二极管。

输出调节与控制电路14可使用任何类型的常规技术来调节，包含电流模式、电压模式或其它模式。