[发明专利]电源转换器、用于开关模式电源的同步整流器控制器及其方法

说明书

本发明涉及电源转换器、用于开关模式电源的同步整流器控制器及其方法。在一种形式中，该电源转换器包括变压器、耦接到初级绕组的第一初级侧晶体管、向该第一初级侧晶体管的栅极提供栅极信号的初级侧控制器、第一同步整流器SR晶体管、以及SR控制器。该第一SR晶体管具有耦接到该变压器的次级绕组的漏极、用于接收第一SR栅极信号的栅极、以及耦接到该电源转换器的第一输出端子的源极。该SR控制器耦接到第一SR晶体管的栅极和漏极，并且用于在漏极上的电压降至低于导通阈值时激活第一SR栅极信号，并且在漏极上的电压升至高于可变关断阈值时去激活第一SR栅极信号，其中可变关断阈值在第一SR栅极信号的预期导通时间内增加。

技术领域

本公开整体涉及电源转换电路，并且更具体地涉及用于开关模式电源等的同步整流器。

背景技术

开关模式电源可用于通过经由储能组件(诸如变压器)切换电流而从直流(DC)或交流(AC)输入电压产生DC电压。开关的占空比被控制以将输出电压调节到期望的电平。变压器的次级侧用于将电力以经调节的电压输送到负载。通常，开关模式电源通过整流器将电力输送到输出电容器和负载，当电源通过变压器的初级绕组传导电流时，该整流器可防止反向电流流动。

整流器可采取两种形式。无源整流器(诸如二极管)可与次级绕组串联放置，以防止反向电流流动。然而，如果输出电源电压超过二极管的击穿电压，则二极管不能适当地防止反向电流流动。此外，二极管在导通时导致正向电压降，从而降低了转换器的效率。为了解决这些问题，经常使用另一种形式的称为同步整流器的整流器。同步整流器包括与次级绕组串联连接的有源开关(通常为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))，以及使晶体管在适当时间导通的控制器。由于晶体管可被完全偏置导通，所以同步整流器通常比无源整流器更高效。

同步整流器将漏极电压与各种阈值进行比较以确定何时使同步整流器晶体管导通和不导通。为了减少死区时间并实现高效率，需要更高的关断阈值电压。如果MOSFET封装和印刷电路板(PCB)图案所引起的杂散电感较大，则正关断阈值显示出高得多的系统效率及较小的死区时间。然而，正关断阈值可引起瞬变条件期间的延迟关断并且造成反向电流和漏极尖峰。为了防止瞬变条件期间的延迟关断，可将关断时间阈值设定为约零伏特或甚至负值。然而，零或负关断阈值会降低自身的系统效率。因此难以同时既实现较小的死区时间，又避免同步整流器关断期间的反向电流和漏极尖峰。

发明内容

在一个方面，电源转换器包括变压器、第一初级侧晶体管、初级侧控制器、第一同步整流器(SR)晶体管、以及同步整流器控制器。变压器具有初级绕组和次级绕组。第一初级侧晶体管耦接到所述初级绕组并且具有用于接收第一初级栅极信号的栅极，其中所述第一初级侧晶体管响应于所述第一初级栅极信号而使所述初级绕组选择性地传导电流。初级侧控制器具有用于接收电压反馈信号的输入、以及提供所述第一初级栅极信号的输出。第一同步整流器(SR)晶体管具有耦接到所述次级绕组的漏极、用于接收第一SR栅极信号的栅极、以及耦接到电源转换器的第一输出端子的源极。同步整流器控制器耦接到所述第一SR晶体管的所述栅极和所述漏极，并且用于在所述漏极上的电压降至低于导通阈值时激活所述第一SR栅极信号，并且在所述漏极上的电压升至高于可变关断阈值时去激活所述第一SR栅极信号，其中所述可变关断阈值在所述第一SR栅极信号的预期导通时间内增加。