減少功率轉(zhuǎn)換器電磁干擾的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種減少功率轉(zhuǎn)換器電磁干擾的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路及控制方法。雙閘極驅(qū)動(dòng)電路包含一開(kāi)關(guān)及一切換控制電路。開(kāi)關(guān)耦接功率轉(zhuǎn)換器的一變壓器，用來(lái)使變壓器切換，以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出。切換控制電路依據(jù)一回授訊號(hào)產(chǎn)生一第一切換訊號(hào)及一第二切換訊號(hào)，用來(lái)切換開(kāi)關(guān)，進(jìn)而使變壓器切換。回授訊號(hào)相關(guān)聯(lián)于功率轉(zhuǎn)換器的輸出。第二切換訊號(hào)在第一切換訊號(hào)致能后的一延遲時(shí)間之后致能。
【專利說(shuō)明】減少功率轉(zhuǎn)換器電磁干擾的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種功率轉(zhuǎn)換器，尤其是關(guān)于功率轉(zhuǎn)換器的一雙閘極驅(qū)動(dòng)電路及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]請(qǐng)參閱圖1，其為習(xí)知功率轉(zhuǎn)換器的電路圖。如圖所示，功率轉(zhuǎn)換器包含一變壓器20，用于將一輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為一輸出\。變壓器20具有一一次側(cè)繞組Np及一二次側(cè)繞組Ns。二次側(cè)繞組Ns經(jīng)由一輸出整流器40及一輸出電容器45，在功率轉(zhuǎn)換器的一輸出端產(chǎn)生輸出V。。輸出整流器40的第一端I禹接二次側(cè)繞組Ns的第一端。輸出電容器45 f禹接在輸出整流器40的第二端及二次側(cè)繞組Ns的第二端之間。輸出電容器45更耦接功率轉(zhuǎn)換器的輸出端。輸出Vo產(chǎn)生于輸出電容器45。
[0003]一次側(cè)繞組Np的一第一端接收輸入電壓VIN。晶體管15的汲極端及源極端分別耦接一次側(cè)繞組Np的第二端及接地端。也就是晶體管15耦接于一次側(cè)繞組Np及接地端之間。晶體管15作為一開(kāi)關(guān)，并依據(jù)一脈波切換訊號(hào)Spwm使變壓器20切換，以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出\。脈波切換訊號(hào)Spw稱接晶體管15的閘極端,且脈波切換訊號(hào)Spw用于控制晶體管15切換，進(jìn)而使變壓器20切換。
[0004]二極管70、電容器71及電阻器72構(gòu)成一第一緩沖電路(snubber circuit)。第一緩沖電路耦接變壓器20的一次側(cè)繞組NP，以消弭變壓器20的一漏電感的電能。二極管70的陽(yáng)極耦接一次側(cè)繞組Np的第二端。電容器71耦接于二極管70的陰極及一次側(cè)繞組Np的第一端之間。電阻器72與電容器71并聯(lián)。電容器81及電阻器82構(gòu)成一第二緩沖電路。第二緩沖電路與輸出整流器40并聯(lián)。習(xí)知功率轉(zhuǎn)換器設(shè)置緩沖電路的目的為降低電磁干擾(electromagnetic interference,EMI)。電阻器82的第一端稱接輸出整流器40的第一端及二次側(cè)繞組Ns的第一端。電容器81耦接于電阻器82的第二端及輸出整流器40的第二端之間。此外，寄生電容器17耦接于晶體管15的汲極端及源極端之間。
[0005]請(qǐng)參閱圖2，其顯示圖1的功率轉(zhuǎn)換器的晶體管15導(dǎo)通時(shí)，功率轉(zhuǎn)換器中的電流路徑。如圖所示，當(dāng)晶體管15導(dǎo)通時(shí)，一充電電流I。從輸入電壓Vin流入變壓器20，以儲(chǔ)存電能至變壓器20。此時(shí)，因?yàn)槎O管70的反向恢復(fù)時(shí)間Trr(reverse recovery time), 一突波電流(surge current) Isci將從輸入電壓Vin經(jīng)由電容器71及二極管70流至晶體管15。充電電流Ic及突波電流Isa皆會(huì)流進(jìn)晶體管15并造成噪聲。再者，因?yàn)檩敵稣髌?0的反向恢復(fù)時(shí)間Trr，另一突波電流Isc2會(huì)經(jīng)由輸出整流器40逆向回流并產(chǎn)生電磁干擾。
[0006]如此即表示，晶體管15、二極管70及輸出整流器40的寄生組件(如寄生電容器Cj及導(dǎo)線接合電感器(wire-bond inductor)Lj,如圖3表示)構(gòu)成一諧振電路,而產(chǎn)生電磁干擾。此外，當(dāng)晶體管15導(dǎo)通時(shí)，一切換電流It會(huì)流過(guò)晶體管15。
[0007]請(qǐng)參閱圖3，其為圖1的功率轉(zhuǎn)換器的諧振電路的等效電路圖。Zs為等效串聯(lián)阻抗，Zp為等效并聯(lián)阻抗。較大阻抗值的等效串聯(lián)阻抗Zs及/或較低阻抗值的等效并聯(lián)阻抗Zp可以減少諧振電路的Q值，并降低電磁干擾。[0008]請(qǐng)參閱圖4，其為圖1的功率轉(zhuǎn)換器的晶體管15受控于脈波切換訊號(hào)Spwm時(shí)，脈波切換訊號(hào)Spwm與切換電流It的波形圖。當(dāng)晶體管15被脈波切換訊號(hào)Spwm導(dǎo)通時(shí)(邏輯高準(zhǔn)位)，一“諧振振鈴(resonant ringing)”產(chǎn)生于切換電流It的上升邊緣。而且,諧振振鈴電流會(huì)造成一福射噪聲(radiated noise)及產(chǎn)生高電磁干擾。然,減少此電磁干擾的解決方法的一是減少形成于晶體管15的諧振電路的Q值。
[0009]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的之一，在于為提供一種雙閘極驅(qū)動(dòng)電路及一種控制方法，以降低功率轉(zhuǎn)換器的電磁干擾。
[0011]本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換器的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路包含開(kāi)關(guān)及切換控制電路。開(kāi)關(guān)耦接功率轉(zhuǎn)換器的變壓器用以使變壓器切換，以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出。切換控制電路依據(jù)一回授訊號(hào)產(chǎn)生一第一切換訊號(hào)及一第二切換訊號(hào)而控制開(kāi)關(guān)切換，以使變壓器切換?；厥谟嵦?hào)相關(guān)聯(lián)于功率轉(zhuǎn)換器的輸出。第二切換訊號(hào)于第一切換訊號(hào)致能后的一延遲時(shí)間之后致倉(cāng)泛。
[0012]本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換器的控制方法包含依據(jù)一回授訊號(hào)產(chǎn)生一切換訊號(hào)；依據(jù)切換訊號(hào)產(chǎn)生一第一切換訊號(hào)及一第二切換訊號(hào)；依據(jù)第一切換訊號(hào)及第二切換訊號(hào)使功率轉(zhuǎn)換器的一開(kāi)關(guān)切換；及依據(jù)開(kāi)關(guān)切換而切換功率轉(zhuǎn)換器的變壓器，以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出?；厥谟嵦?hào)相關(guān)聯(lián)于功率轉(zhuǎn)換器的輸出。第二切換訊號(hào)于第一切換訊號(hào)致能后的一延遲時(shí)間之后致能。
[0013]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1:其為習(xí)知功率轉(zhuǎn)換器的電路圖；
圖2:其為顯示圖1的功率轉(zhuǎn)換器的晶體管導(dǎo)通時(shí)，功率轉(zhuǎn)換器中的電流路徑；
圖3:其為圖1的功率轉(zhuǎn)換器的諧振電路的等效電路圖；
圖4:其為圖1的功率轉(zhuǎn)換器的晶體管受控于脈波切換訊號(hào)Spwm時(shí)，脈波切換訊號(hào)Spwm與切換電流It的波形圖；
圖5:其為本發(fā)明雙閘極驅(qū)動(dòng)電路運(yùn)用于功率轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)電路圖；
圖6:其為本發(fā)明雙閘極驅(qū)動(dòng)電路的切換控制電路的實(shí)施例的電路圖；
圖7:其為本發(fā)明雙閘極驅(qū)動(dòng)電路的第一切換訊號(hào)Swi及第二切換訊號(hào)Sw2的波形圖；及 圖8:其為本發(fā)明雙閘極驅(qū)動(dòng)電路的一延遲電路的一實(shí)施電路的電路圖。
[0015]【圖號(hào)對(duì)照說(shuō)明】
10開(kāi)關(guān)
11第一晶體管
12第二晶體管 15 晶體管
17寄生電容器
20變壓器40輸出整流器
45輸出電容器
50切換控制電路
70二極管
71電容器
72電阻器
81電容器
82電阻器 100控制器
110第一輸出緩沖器
120第二輸出緩沖器
150延遲電路
151電流源
152電容器
156反相器
157晶體管 159與門
Cj寄生電容器
Ic充電電流
Isci突波電流
Isc2突波電流
It切換電流
Lj導(dǎo)線接合電感器
Np一次側(cè)繞組
Ns二次側(cè)繞組
Spwm脈波切換訊號(hào)
Sff切換訊號(hào)
Swo延遲切換訊號(hào)
Sffl第一切換訊號(hào)
Sff2第二切換訊號(hào)
Td延遲時(shí)間
Vcc供應(yīng)電壓
Vfb回授訊號(hào)
Vin輸入電壓
V0輸出
Zp等效并聯(lián)阻抗
Zs等效串聯(lián)阻抗。
【具體實(shí)施方式】[0016]為了使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，特用較佳的實(shí)施例及配合詳細(xì)的說(shuō)明，說(shuō)明如下: 請(qǐng)參閱圖5，其為本發(fā)明雙閘極驅(qū)動(dòng)電路運(yùn)用于功率轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)電路圖。如圖所示，此功率轉(zhuǎn)換器包含變壓器20，變壓器20具有一次側(cè)繞組Np及二次側(cè)繞組Ns。二次側(cè)繞組Ns經(jīng)由輸出整流器40及輸出電容器45于功率轉(zhuǎn)換器的輸出端產(chǎn)生輸出V。。一次側(cè)繞組Np的第一端接收輸入電壓VIN。第一緩沖電路包含二極管70、電容器71及電阻器72，并耦接變壓器20的一次側(cè)繞組NP，以消弭變壓器20的漏電感的電能。第二緩沖電路包含電容器81及電阻器82，并且與輸出整流器40并聯(lián)。
[0017]本發(fā)明的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路包含一開(kāi)關(guān)10及一切換控制電路50。開(kāi)關(guān)10耦接于一次側(cè)繞組Np的第二端及接地端之間，并用于使變壓器20切換，以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出\。開(kāi)關(guān)10可以包含兩個(gè)晶體管或包含具有兩個(gè)閘極端的一晶體管。然，此實(shí)施例的開(kāi)關(guān)10包含兩個(gè)晶體管11與12。
[0018]具有第一閘極端的第一晶體管11具有一高導(dǎo)通阻抗(RDS,)，具有第二閘極端的第二晶體管12具有一低導(dǎo)通阻抗。第一晶體管11的高導(dǎo)通阻抗高于第二晶體管12的低導(dǎo)通阻抗。第二晶體管12與第一晶體管11相并聯(lián)，第一晶體管11的汲極端及第二晶體管12的汲極端皆耦接一次側(cè)繞組Np的第二端及二極管70的陽(yáng)極。第一晶體管11及第二晶體管12的源極端皆耦接于接地端。切換控制電路50依據(jù)一回授訊號(hào)Vfb產(chǎn)生一第一切換訊號(hào)Swi及一第二切換訊號(hào)SW2，以使開(kāi)關(guān)10切換，進(jìn)而調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出\。回授訊號(hào)Vfb相關(guān)聯(lián)于功率轉(zhuǎn)換器的輸出\。第一切換訊號(hào)Swi稱接第一晶體管11的第一閘極端，以驅(qū)動(dòng)第一晶體管11，第二切換訊號(hào)Sw2耦接第二晶體管12的第二閘極端，以驅(qū)動(dòng)第二晶體管12。
[0019]請(qǐng)參閱圖6，其為本發(fā)明雙閘極驅(qū)動(dòng)電路的切換控制電路50的實(shí)施例電路圖。如圖所不，一控制器100依據(jù)回授訊號(hào)Vfb產(chǎn)生一切換訊號(hào)Sw,經(jīng)由一第一輸出緩沖器110,切換訊號(hào)3?用于產(chǎn)生第一切換訊號(hào)SW1。換句話說(shuō)第一輸出緩沖器110接收切換訊號(hào)Sw，并依據(jù)切換訊號(hào)Sw產(chǎn)生第一切換訊號(hào)Swi。
[0020]經(jīng)由一延遲電路(DLY) 150及一第二輸出緩沖器120，切換訊號(hào)Sw更用于產(chǎn)生第二切換訊號(hào)sw2。延遲電路150接收切換訊號(hào)Sw，并延遲切換訊號(hào)Sw —延遲時(shí)間Td (如圖7所示)，以產(chǎn)生一延遲切換訊號(hào)SW(I。第二輸出緩沖器120接收延遲切換訊號(hào)Swtl,并產(chǎn)生第二切換訊號(hào)SW2。因此,第二輸出緩沖器120依據(jù)切換訊號(hào)Sw產(chǎn)生第二切換訊號(hào)SW2。故,切換訊號(hào)Sw作為一基準(zhǔn)切換訊號(hào),而用于產(chǎn)生第一切換訊號(hào)Swi及第二切換訊號(hào)Sw2。
[0021 ] 請(qǐng)參閱圖7，其為本發(fā)明的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路的第一切換訊號(hào)Swi及第二切換訊號(hào)Sw2的波形圖。如圖所示，當(dāng)?shù)谝磺袚Q訊號(hào)Swi致能時(shí)，第二切換訊號(hào)Sw2將于延遲時(shí)間Td后致能，其中延遲時(shí)間Td是由圖6所示的延遲電路150所控制。再者，第一切換訊號(hào)Swi及第二切換訊號(hào)Sw2會(huì)被同時(shí)禁能。
[0022]因此，當(dāng)?shù)谝磺袚Q訊號(hào)Swi致能時(shí)，開(kāi)關(guān)10 (如圖5所示)將被導(dǎo)通并具有一高阻抗，以降低諧振電路的Q值及電磁干擾。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有高導(dǎo)通阻抗(Rds_w)的第一晶體管11會(huì)被已致能的第一切換訊號(hào)Swi所導(dǎo)通。爾后，開(kāi)關(guān)10將進(jìn)一步被導(dǎo)通而具有一低阻抗，以達(dá)到高效率。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一晶體管11被導(dǎo)通后，第二切換訊號(hào)Sff2將被致能，而導(dǎo)通具有低導(dǎo)通阻抗的第二晶體管12。因?yàn)榈诙w管12并聯(lián)于第一晶體管11，且第二晶體管12的導(dǎo)通阻抗較低，所以當(dāng)?shù)诙w管12導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)10的阻抗會(huì)變?yōu)榈妥杩埂?br> [0023]請(qǐng)參閱圖8，其為本發(fā)明的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路的延遲電路的一實(shí)施電路的電路圖。如圖所不，延遲電路150包含一電流源151、一電容器152、一反相器156、一晶體管157及一與門159。電流源151的第一端耦接供應(yīng)電壓V。。，電流源151的第二端耦接電容器152的第一端。電容器152的第二端耦接于接地端。電流源151用來(lái)對(duì)電容器152充電。晶體管157的汲極端耦接電流源151的第二端及電容器152的第一端。晶體管157的源極端耦接于接地端。切換訊號(hào)Sw經(jīng)由反相器156耦接晶體管157的閘極端，以控制晶體管157。切換訊號(hào)Sw更耦接與門159的第一輸入端。與門159的第二輸入端耦接電容器152。與門159的輸出端產(chǎn)生延遲切換訊號(hào)SW(I。
[0024]當(dāng)切換訊號(hào)Sw致能時(shí)，晶體管157截止，電流源151對(duì)電容器152充電，并在延遲時(shí)間Td后(如圖7所示)在與門159的輸出端產(chǎn)生延遲切換訊號(hào)Sw。其中，延遲時(shí)間Td是由電流源151的電流大小及電容器152的電容量決定。當(dāng)切換訊號(hào)Sw禁能而使晶體管157導(dǎo)通時(shí)，晶體管157用于對(duì)電容器152放電。
[0025]上文僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種功率轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征在于，其包含: 依據(jù)一回授訊號(hào)產(chǎn)生一切換訊號(hào)； 依據(jù)該切換訊號(hào)產(chǎn)生一第一切換訊號(hào)及一第二切換訊號(hào)； 依據(jù)該第一切換訊號(hào)及該第二切換訊號(hào)使該功率轉(zhuǎn)換器的一開(kāi)關(guān)切換；及依據(jù)該開(kāi)關(guān)切換而使該功率轉(zhuǎn)換器的一變壓器切換，以調(diào)整該功率轉(zhuǎn)換器的一輸出；其中，該回授訊號(hào)相關(guān)聯(lián)于該功率轉(zhuǎn)換器的該輸出，該第二切換訊號(hào)于該第一切換訊號(hào)致能后的一延遲時(shí)間之后致能。
2.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，其中當(dāng)該第一切換訊號(hào)致能時(shí)，該開(kāi)關(guān)的一阻抗為一高阻抗，當(dāng)該第二切換訊號(hào)致能時(shí)，該開(kāi)關(guān)的該阻抗變?yōu)橐坏妥杩埂?br> 3.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，其中該延遲時(shí)間是由一延遲電路所產(chǎn)生。
4.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，其中該第一切換訊號(hào)及該第二切換訊號(hào)同時(shí)禁能。
5.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，其中該開(kāi)關(guān)包含具有雙閘極端的一晶體管。
6.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，其中該開(kāi)關(guān)包含一第一晶體管及一第二晶體管，該第一晶體管及該第二晶體管分別具有一閘極端，該開(kāi)關(guān)耦接該變壓器而使該變壓器切換。
7.如權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，其中該第一晶體管及該第二晶體管耦接該變壓器，以控制該變壓器切換；該第二晶體管并聯(lián)于該第一晶體管；該第一晶體管具有一高導(dǎo)通阻抗，該第二晶體管具有一低導(dǎo)通阻抗；該第一切換訊號(hào)及該第二切換訊號(hào)分別用于導(dǎo)通該第一晶體管及該第二晶體管。
8.—種功率轉(zhuǎn)換器的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，其包含: 一開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)耦接該功率轉(zhuǎn)換器的一變壓器，而控制該變壓器切換，以調(diào)整該功率轉(zhuǎn)換器的一輸出；及 一切換控制電路，該切換控制電路依據(jù)一回授訊號(hào)產(chǎn)生一第一切換訊號(hào)及一第二切換訊號(hào)，而使該開(kāi)關(guān)切換，進(jìn)而切換該變壓器； 其中，該回授訊號(hào)相關(guān)聯(lián)于該功率轉(zhuǎn)換器的該輸出，該第二切換訊號(hào)于該第一切換訊號(hào)致能后的一延遲時(shí)間之后致能。
9.如權(quán)利要求8所述的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，其中該開(kāi)關(guān)包含具有雙閘極端的一晶體管。
10.如權(quán)利要求8所述的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，其中當(dāng)該第一切換訊號(hào)致能時(shí)，該開(kāi)關(guān)的一阻抗為一高阻抗，當(dāng)該第二切換訊號(hào)致能時(shí)，該開(kāi)關(guān)的該阻抗變?yōu)橐坏妥杩埂?br> 11.如權(quán)利要求8所述的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，其中該第一切換訊號(hào)及該第二切換訊號(hào)同時(shí)禁能。
12.如權(quán)利要求8所述的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，其中該切換控制電路包含: 一控制器，該控制器依據(jù)該回授訊號(hào)產(chǎn)生一切換訊號(hào)，該切換訊號(hào)用于產(chǎn)生該第一切換訊號(hào)及該第二切換訊號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，其中該切換控制電路更包含: 一第一輸出緩沖器，該第一輸出緩沖器接收該切換訊號(hào)，并依據(jù)該切換訊號(hào)產(chǎn)生該第一切換訊號(hào)； 一延遲電路，該延遲電路延遲該切換訊號(hào)于該延遲時(shí)間，而產(chǎn)生一延遲切換訊號(hào)；及一第二輸出緩沖器，該第二輸出緩沖器接收該延遲切換訊號(hào)，并依據(jù)該延遲切換訊號(hào)產(chǎn)生該第二切換訊號(hào)。
14.如權(quán)利要求8所述的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，其中該開(kāi)關(guān)包含一第一晶體管及一第二晶體管，該第一晶體管及該第二晶體管分別具有一閘極端。
15.如權(quán)利要求14所述的雙閘極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，其中該第一晶體管及該第二晶體管耦接該變壓器，以控制該變壓器切換；該第二晶體管并聯(lián)于該第一晶體管；該第一晶體管具有一高導(dǎo)通阻抗，該第二晶體管具有一低導(dǎo)通阻抗；該第一切換訊號(hào)及該第二切換訊號(hào)分別用于導(dǎo)通該第一晶體管及該第二晶體管。
【文檔編號(hào)】H02M1/44GK103633849SQ201310614046
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月27日
【發(fā)明者】楊大勇 申請(qǐng)人:崇貿(mào)科技股份有限公司, 快捷半導(dǎo)體(蘇州)有限公司