專利名稱：電源控制器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般地說本發(fā)明涉及電子器件，更具體地說，涉及形成半導(dǎo)體器件的方法和結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在過去，在電源系統(tǒng)中使用不同的電路和方法控制同步整流器。通常，控制方法取決于操作模式和電源系統(tǒng)的類型。回授型電源系統(tǒng)通常要求復(fù)雜的控制電路。在回授轉(zhuǎn)換器中，同步整流器通常處于電源系統(tǒng)的次級側(cè)中，開關(guān)電源控制器處于電源系統(tǒng)的初級側(cè)中。一種方法使用固定頻率時鐘預(yù)測同步整流器應(yīng)該被啟動或停止的時間。這種回授系統(tǒng)的實例公開在2002年7月9日授予給Franco Lentini等人的美國專利US6,418,039中。要求復(fù)雜的電路實施該控制。復(fù)雜的電路增加了系統(tǒng)成本。此外，難以精確地預(yù)測啟動和停止同步整流器的恰當(dāng)時間，因此，操作缺乏效率。
因此，理想的是具有一種能夠精確地控制次級側(cè)同步整流器的控制方法和電路，這種方法和電路不要求復(fù)雜的電路并且成本低。


附圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)的一種實施例的一部分示意圖；附圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的附圖1的電源系統(tǒng)的一種變型實施例的一部分的示意圖；附圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的附圖1的電源系統(tǒng)的另一種變型實施例的一部分的示意圖；附圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的附圖2和附圖3的電流檢測電路和邏輯延遲電路的一種實施例的一部分的示意圖；附圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的一種實施例的一部分的放大的平面視圖的示意圖；和附圖6所示為根據(jù)本發(fā)明形成的附圖1的電源系統(tǒng)的一部分上的半導(dǎo)體管芯的示意圖。
為了清楚簡明地說明，在附圖中的元件不必按比例地示出，并且在不同的附圖中的相同的參考標(biāo)號表示相同的元件。此外，為了使描述簡潔，省去了十分公知的步驟和元件的細節(jié)和描述。在此所使用的電流傳送電極意指傳輸通過裝置(比如MOS晶體管的源極或漏極或者雙極性晶體管的發(fā)射極或集電極)的電流的裝置的元件，以及控制電極意指控制通過裝置(比如MOS晶體管的柵極或者雙極性晶體管的基極)的電流的裝置的元件。
具體實施例方式
附圖1示意性地示出了包括次級側(cè)電源控制器40的電源系統(tǒng)10的一部分的一種實施例?？刂破?0利用來自系統(tǒng)10的初級側(cè)的PWM控制信號以控制系統(tǒng)10的次級側(cè)的同步整流器。電源系統(tǒng)10包括具有初級側(cè)電感器12和次級側(cè)電感器13的變壓器11。通常，連接到初級側(cè)電感器12的元件與連接到次級側(cè)電感器13的元件電隔離。因此，系統(tǒng)10被看作具有與次級側(cè)30電隔離的初級側(cè)25。系統(tǒng)10在功率輸入端16和功率返回端17之間接收功率，并在輸出端子18和輸出公共端子19之間產(chǎn)生輸出電壓。系統(tǒng)10控制流經(jīng)初級側(cè)電感器12的電流以調(diào)節(jié)在端子18和19之間形成的輸出電壓的值。功率開關(guān)連接到初級側(cè)電感器12以便控制流經(jīng)電感器12的電流的大小和電流的定時。在優(yōu)選的實施例中，功率開關(guān)是功率金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管21。在其它的實施例中，功率開關(guān)可以是雙極性晶體管或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員十分公知的其它的元件。在初級側(cè)25內(nèi)的開關(guān)控制器被用于產(chǎn)生控制信號以控制功率開關(guān)和流經(jīng)電感器12的電流。通常，開關(guān)控制器是包括斜坡發(fā)生器或斜坡器24、PWM比較器26和PWM鎖存器70的脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器23。斜坡器24具有產(chǎn)生時鐘信號的第一輸出和產(chǎn)生斜坡信號的第二輸出。來自斜坡器24的時鐘信號被用于設(shè)定PWM鎖存器70。比較器26從斜坡器24接收斜坡信號，并也接收表示形成在端子18和19之間的輸出電壓的值的反饋信號。比較器26的輸出使鎖存器70復(fù)位?？刂破?3產(chǎn)生用于控制晶體管21的PWM控制信號。鎖存器70的輸出以及控制器23的輸出形成在附圖1中標(biāo)記為PWM的PWM控制信號。這種PWM控制器對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是十分熟知的。驅(qū)動器22從控制器23接收PWM控制信號。延遲元件27連接到驅(qū)動器22的輸出以在來自控制器23的PWM控制信號和用于驅(qū)動晶體管21的信號之間產(chǎn)生延遲。因此，用于驅(qū)動晶體管21的信號被稱為延遲的PWM驅(qū)動信號。延遲元件可以是電容器和電阻器，比如電容器28和電阻器71，雖然其它的元件也可以用于產(chǎn)生延遲的PWM驅(qū)動信號。在一些實施例中，晶體管21的柵電容可足夠提供所需的延遲。初級側(cè)25一般包括產(chǎn)生操作電壓以操作在初級側(cè)25內(nèi)的元件(包括PWM控制器23和驅(qū)動器22)的局部調(diào)節(jié)器20。雖然為了使附圖簡潔沒有示出，但是局部調(diào)節(jié)器20連接在輸入端16和返回端17之間以接收功率。
次級側(cè)30包括連接成用作與電感器13串聯(lián)的同步整流器的另一MOS晶體管32。二極管33代表晶體管32的體二極管。次級側(cè)30也包括有助于啟動和停止晶體管32的次級側(cè)電源控制器40。
系統(tǒng)10也包括能量存儲電容器74和用于產(chǎn)生用于PWM控制器23的反饋信號的光學(xué)耦合器41。光學(xué)耦合器41具有連接成接收輸出電壓的光發(fā)射二極管42。通常，分壓器(比如通過電阻72和73形成的分壓器)用于在將來自端子18和19的電壓施加給耦合器41之前減小該電壓。耦合器41也包括光電晶體管43，該光電晶體管43從二極管42接收光并響應(yīng)地產(chǎn)生通過控制器23接收的反饋信號。因為在二極管42和光電晶體管43之間的光學(xué)耦合的緣故，二極管42和光電晶體管43通常彼此電隔離。如附圖1所連接，二極管42是次級側(cè)30的一部分，光電晶體管43是初級側(cè)25的一部分。系統(tǒng)10也包括用于將來自初級側(cè)25的PWM控制信號耦合到次級側(cè)30作為表示PWM控制信號的觸發(fā)信號(TR)的信號隔離器件31。器件31通常是具有連接成接收PWM控制信號的初級側(cè)和PWM控制信號通過變壓器的磁性耦合而被耦合到其中的次級側(cè)的信號變壓器。裝置31也可以是其它類型的信號隔離和耦合元件比如光學(xué)耦合器。電容器29串聯(lián)耦合在控制器23的輸出和裝置31的輸入之間以便在信號變壓器的輸入上提供真實的ac信號。
在電源系統(tǒng)在連續(xù)的導(dǎo)電模式中操作時，它經(jīng)常難以確定停止同步整流器的適當(dāng)?shù)臅r間?？刂破?0被形成為使用來自初級側(cè)25的PWM控制信號以有助于更加有效地按順序停止同步整流器以控制晶體管32。控制器40被形成為接收表示PWM控制信號的信號并響應(yīng)地開始停止同步整流器?？刂破?0包括鎖存器48、接收器14、緩沖器15和86、脈沖展寬電路或脈沖擴展器80和驅(qū)動器49。在大部分實施例中，驅(qū)動器49被形成為具有足以以有效且適時的方式啟動和停止晶體管32的驅(qū)動容量。在一些情況下，除了驅(qū)動器49之外可能還要求外部驅(qū)動器。接收器14從裝置31接收觸發(fā)(TR)信號并響應(yīng)地產(chǎn)生控制器40使用的邏輯信號。脈沖擴展器80擴展并轉(zhuǎn)換觸發(fā)(TR)信號的寬度以提供定時控制以有助于在晶體管21開始切斷之后控制晶體管32接通，如下文進一步所描述。擴展器80包括輸入緩沖器81、延遲緩沖器82、延遲緩沖器83、延遲電容器85和NOR門84。
在控制器23的輸出變高以啟動晶體管21時，來自鎖存器70和控制器23的輸出的變高的PWM控制信號通過裝置31耦合。對應(yīng)的TR信號通過接收器14接收，迫使接收器14的輸出變?yōu)楦唠娖健Ｓ捎诮邮掌?4的輸出先前較低，因此擴展器80的輸出為高電平并且鎖存器48被置位，因此晶體管32啟動。來自接收器14的高電平迫使緩沖器81的輸出為高電平并且門84的輸出低電平，釋放鎖存器48的置位輸入。同時，來自接收器14的高電平迫使緩沖器15和86的輸出變?yōu)楦唠娖揭允规i存器48復(fù)位。通常，緩沖器15和86的延遲被選擇以使在緩沖器15和86迫使鎖存器的復(fù)位輸入變?yōu)楦唠娖街皵U展器80的輸出和鎖存器的置位輸入變低。鎖存器48的低Q輸出通過驅(qū)動器49接收，驅(qū)動器49響應(yīng)地開始停止晶體管32。返回參考初級側(cè)25，因為延遲元件27的延遲的緣故，晶體管21的柵極不變高，直到在PWM控制信號變高之后的第一時間周期。這個第一時間周期通常被選擇為確保施加給晶體管21的延遲的PWM驅(qū)動信號不開始啟動晶體管21，直到控制器40開始停止晶體管32。第一時間周期可以更大以便使在啟動的晶體管21和32兩者之間的重疊的量最小，由此能夠減小貫通電流并使系統(tǒng)10的效率最佳。通常，第一時間周期大約是50至1000納秒(50-1000nsec)，優(yōu)選大約是150納秒(150nsec)。
在控制器23的輸出變低以停止晶體管21時，變低的PWM控制信號通過裝置31耦合作為TR信號，這個TR信號迫使接收器14的輸出變低。來自接收器14的低電平迫使緩沖器15和86的輸出和鎖存器48的輸入的對應(yīng)的復(fù)位變低。來自接收器14的低電平也迫使緩沖器81的輸出變低，這對門84和鎖存器48沒有影響，因為緩沖器83的輸出仍然為低。來自緩沖器81的低電平通過緩沖器82接收，該緩沖器82響應(yīng)地開始驅(qū)動緩沖器82的輸出變低。然而，電容器85通過延遲時間使來自緩沖器82的輸出信號減慢，該延遲時間足夠允許晶體管21在緩沖器83的輸入變低之前切斷。一旦到緩沖器83的輸入變低，低電平通過緩沖器83傳播并且迫使門84的輸出變高以設(shè)置鎖存器48。變高的Q輸出通過驅(qū)動器49接收，該驅(qū)動器49響應(yīng)地驅(qū)動驅(qū)動器49的輸出變高，并開始啟動晶體管32和使電感器13放電。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解，PWM控制信號可以被用于產(chǎn)生通常從PWM控制信號轉(zhuǎn)換的交替啟動控制信號，并且這個交替啟動信號可以被耦合到次級側(cè)30并用于啟動晶體管32。
為了實施系統(tǒng)10的這種功能，初級側(cè)電感器12的第一端子連接到輸入端16和調(diào)節(jié)器20的輸入。電感器12的第二端子連接到晶體管21的漏極。晶體管的源極連接到電容器28的第一端子、裝置31的第一端子和返回端17。晶體管21的柵極連接到電容器28的第二端子和電阻71的第一端子。電阻71的第二端子連接到驅(qū)動器22的輸出。驅(qū)動器22的輸入連接到鎖存器70的Q輸出和電容器29的第一端子。電容器29的第二端子連接到裝置31的第二端子。鎖存器70的置位輸入連接到斜坡器24的時鐘輸出，鎖存器70的復(fù)位輸入連接到比較器26的輸出。比較器26的非倒相輸入連接到斜坡器24的斜坡輸出。比較器26的倒相輸入通過電阻連接到調(diào)節(jié)器20的輸出和耦合器41的集電極。耦合器41的發(fā)射極連接到返回端17。控制器40的觸發(fā)輸入連接到裝置31的第三端子和接收器14的輸入。裝置31的第四端子連接到端子19。接收器14的輸出連接到緩沖器81的輸入和緩沖器15的輸入。緩沖器15的輸出連接到緩沖器86的輸入。鎖存器48的復(fù)位輸入連接到緩沖器86的輸出。緩沖器81的輸出連接到門84的第一輸入和緩沖器82的輸入。緩沖器82的輸出連接到電容器85的第一端子和緩沖器83的輸入。緩沖器83的輸出連接到門84的第二輸入。門84的輸出連接到鎖存器48的置位輸入。鎖存器48的Q輸出連接到具有連接到晶體管32的柵極的輸出的驅(qū)動器49的輸入。晶體管32的源極連接到端子19和二極管33的陽極。晶體管32的漏極連接到二極管33的陰極并進入電感器13的第一端子。電感器13的第二端子連接到輸出端子18。耦合器41的陽極連接到兩個電阻72和73的第一端子，陰極連接到端子19。電阻72的第二端子連接到端子18，電阻73的第二端子連接到端子19。二極管33的陽極連接到晶體管32的源極，陰極連接到晶體管32的漏極。
附圖2示意性地示出了作為在附圖1的描述中解釋的電源系統(tǒng)10的變型實施例的電源系統(tǒng)45的一部分的一種實施例。系統(tǒng)45包括作為在附圖1的描述中解釋的控制器40的變型實施例的次級側(cè)控制器50?？刂破?0被形成為控制系統(tǒng)45的各種操作模式的同步整流器的操作，這些模式包括不連續(xù)操作模式、臨界導(dǎo)電操作模式和連續(xù)導(dǎo)電操作模式?？刂破?0包括鎖存器48和驅(qū)動器49、OR門47、電流檢測電路51、反饋放大器52、保護鉗位晶體管54、基準(zhǔn)發(fā)生器或基準(zhǔn)53、比較器57以及邏輯和延遲電路59?；鶞?zhǔn)53具有產(chǎn)生由控制器50所使用的兩個不同的基準(zhǔn)電壓的兩個輸出?？刂破?0也通常包括輸送操作電壓以操作在控制器50內(nèi)的元件的內(nèi)部調(diào)節(jié)器56。
系統(tǒng)45包括在端子19和晶體管32的源極之間串聯(lián)連接的電流感測電阻34以及在晶體管32和電阻34上并聯(lián)連接的一對分壓電阻36和37。在電阻36和37之間公共連接形成的同步節(jié)點67提供了由控制器50用于有助于實現(xiàn)由晶體管32提供的同步整流器功能的同步信號?？刂破?0被形成為利用由電阻36和37提供的同步信號以確定啟動晶體管32的適當(dāng)?shù)臅r間，而不使用控制器40(附圖1)所使用的控制信號?？刂破?0的同步輸入端66接收來自電阻36和37的同步信號。電阻34用于提供控制器50的電流感測功能，從下文的進一步描述中可以看出?？刂破?0通常具有8個端子，包括同步輸入端66、接收TR信號的觸發(fā)輸入端46、從系統(tǒng)45接收輸入電壓的電壓輸入端65、提供用于控制晶體管32的驅(qū)動信號的驅(qū)動輸出端60、電流感測輸入端61、比較端子62、次級反饋輸入端63和公共返回端子64。端子64通常連接到端子19。控制器50也一般包括給控制器50的元件提供操作電壓的內(nèi)部調(diào)節(jié)器56。雖然為了附圖的簡潔沒有示出，但是調(diào)節(jié)器56連接在輸入端65和端子64之間。
在連續(xù)導(dǎo)通模式下操作時，控制器23的PWM控制信號輸出變高，并且通過裝置31耦合到控制器50的輸入端46作為TR信號。變高的TR信號由門47接收，并響應(yīng)地迫使門47的輸出變高以使鎖存器48復(fù)位。來自鎖存器48的低電平由驅(qū)動器49接收，該驅(qū)動器49驅(qū)動晶體管32的柵極變低以開始停止晶體管32。在初級側(cè)25，來自控制器23的變高的PWM控制信號也由驅(qū)動器22接收。由于延遲元件27的緣故，驅(qū)動器22和元件27延遲啟動晶體管21第一時間周期。在第一時間周期之后，延遲的PWM驅(qū)動信號開始啟動晶體管21，并且流經(jīng)初級側(cè)電感器12的所得的電流在次級側(cè)電感器13上產(chǎn)生電壓。
在隨后的時間中，控制器23的輸出變低，變低的PWM控制信號通過裝置31耦合到門47的輸入。門47接收迫使門47的輸出變低由此釋放復(fù)位輸入的變低的TR信號，并且鎖存器48仍然保持置位。元件27和驅(qū)動器22延遲PWM控制信號，隨后形成延遲的PWM驅(qū)動信號，該PWM驅(qū)動信號開始停止晶體管21。在晶體管21停止時，在電感器13上的電壓降低，因此在電阻36和37上的電壓也降低，由此減小了在節(jié)點67上的同步信號的值。如果在電感器節(jié)點68上的電壓降低到二極管33的反向電壓的值之下，則二極管33開始導(dǎo)通。比較器57在倒相輸入上接收同步信號，并在非倒相輸入上從基準(zhǔn)53的第一輸出58中接收第一基準(zhǔn)電壓。在同步信號的值降低到第一電壓值之下時，比較器57的輸出變高。來自比較器57的高電平通過電路59選通以防止噪聲或電壓振蕩而過早地重新啟動鎖存器48和晶體管32。從下文的進一步描述中可以看出，電路59防止比較器57的輸出在它已經(jīng)被復(fù)位之后設(shè)置鎖存器48第二時間周期。如果比較器57的輸出在第二時間周期之后變高，則電路59的輸出變高并置位鎖存器48。來自鎖存器48的高電平由驅(qū)動器49接收，迫使驅(qū)動器49的輸出變高以開始啟動晶體管32。選擇第一值足夠高以基本防止在開始接通晶體管32之前通過二極管33反向?qū)?，并足夠低以防止噪聲或振蕩而過早地啟動晶體管32。第一值通常在大約1和20毫伏(1-20mV)之間，優(yōu)選是大于端子64的電壓大約10毫伏(10mV)。
在系統(tǒng)45在不連續(xù)操作模式或者臨界導(dǎo)電操作模式下操作時，晶體管21的占空比較低并且對于PWM控制器23的每個周期通過晶體管32的電流變?yōu)榻咏?。在電流接近零或大致為零時，通過電阻34的電流也接近零并且在控制器50的電流感測輸入上的電流也接近零。電流檢測電路50檢測到電流接近零，這迫使電路51的第一輸出變高。來自電路51的高電平由門47接收，這迫使門47的輸出變高并且使鎖存器48復(fù)位。來自鎖存器48的低電平由驅(qū)動器49接收，驅(qū)動器49響應(yīng)地開始停止晶體管32。因此，在不連續(xù)和臨界導(dǎo)電操作模式下，控制器50感測流經(jīng)晶體管32的電流接近零并停止晶體管32。在其上電路51有利于控制器50開始停止晶體管32的電流值由電阻34和35的值和電路51的一些部分控制。通常，在大約1和5(1-5)微安之間的電流值將迫使電路51的輸出變高。如果在控制器23產(chǎn)生PWM控制信號時流經(jīng)晶體管32的電流不接近零，則控制器50利用TR信號開始停止晶體管32，如下文所描述。
在某些情況下，理想的是具有反饋誤差放大器作為電源系統(tǒng)45次級側(cè)的一部分。反饋放大器52和基準(zhǔn)53的第二輸出有利于形成用于輸出電壓的次級側(cè)誤差處理電路。電阻38和電阻39連接作為在端子18和19之間的分壓器以在電阻38和39之間的反饋(FB)節(jié)點55上形成次級反饋信號。放大器52從反饋輸入端63接收次級反饋信號和從基準(zhǔn)53的第二輸出接收第二基準(zhǔn)電壓，并在放大器52的輸出上響應(yīng)地提供誤差電壓。放大器52的輸出和對應(yīng)的誤差電壓連接到控制器50的端子62。電容器76和電阻75串聯(lián)連接在端子62和節(jié)點55之間以形成用于反饋處理控制環(huán)的補償網(wǎng)絡(luò)。連接在端子62和節(jié)點55之間的電容器44是補償網(wǎng)絡(luò)的一部分。晶體管54連接到放大器52的輸出作為電壓鉗位以限制在過負載情況下的能量。如果在電阻34上的電流感測信號超過電流上限，則電路51感測過電流狀態(tài)，電路51的第二輸出變高以啟動晶體管54以將在放大器52的輸出上的電壓鉗位到接近零的值。
為了實施控制器50的功能，晶體管32的源極連接到電阻34的第一端子，而不是如在附圖1的描述中所解釋的那樣連接到端子19。電阻34的第二端子連接到端子19。電阻35的第一端子連接到電阻34的第一端子和晶體管32的源極。電阻35的第二端子連接到輸入端61和電路51的輸入端。電阻38和72兩者的第一端子連接到端子18，電阻39和73兩者的第一端子連接到端子19。電阻38和39兩者的第二端子連接到節(jié)點55和輸入端63，電阻72和73兩者的第二端子連接到二極管42的陽極。二極管42的陰極連接到端子62。電阻36和37兩者的第一端子連接到節(jié)點67、輸入端66和比較器57的倒相輸入端。電阻37的第二端子連接到晶體管32的漏極和節(jié)點68，電阻36的第二端子連接到端子19。電路51的輸入連接到輸入端61，電路51的第一輸出連接到門47的第一輸入。門47的第二輸入連接到輸入端46和裝置31的第三端子。門47的輸出連接到鎖存器48的復(fù)位輸入。電路51的第二輸出連接到晶體管54的基極。晶體管54的發(fā)射極連接到端子64，晶體管54的集電極連接到放大器52的輸出和端子62。比較器57的倒相輸入端連接到基準(zhǔn)53的第一輸出58。比較器57的輸出連接到電路59的第一輸入。電路59的第二輸入連接到鎖存器48的Q輸出，電路59的輸出連接到鎖存器48的置位輸入。電容器44的第一端子連接到節(jié)點55和電阻73的第一端子。電阻73的第二端子連接到電容器76的第一端子。電容器76的第二端子連接到端子62。
附圖3示意性地示出了在附圖2的描述中解釋的系統(tǒng)45的變型實施例中的電源系統(tǒng)90的一種實施例的一部分。在某些情況下，不可能訪問驅(qū)動器22的輸入。因此，驅(qū)動器22的輸出可用于將PWM控制信號連接到裝置31。此外，晶體管32的接通電阻用于形成電流感測信號，因此，附圖2中的電阻34可被取消，并且電阻35連接到晶體管32的漏極。晶體管32的接通電阻替換電阻34。應(yīng)該注意，可替換地，在輸入端66上接收的同步信號可以從在輸入端61上接收的電流感測信號中產(chǎn)生，因此不需要電阻36和37。電流感測信號可以通過電流反射鏡復(fù)制，并且電流反射鏡的輸出耦合到電阻以將該電流轉(zhuǎn)換為施加給比較器57的電壓。
附圖4示意性地在附圖2的討論中解釋的電路51和電路59的一種實施例的一部分。電路51和電路59可以通過許多不同的電路結(jié)構(gòu)實施，因此在附圖4中的實例性的實施方案是實施電路51的功能的電路和實施電路59的功能的電路的實例。在輸入61上的電流通過包括晶體管108、109、110和111的電流反射鏡與電壓轉(zhuǎn)換電阻112和113一起接收。來自輸入端61的電流鏡向流過電阻112和113，電阻112和113將電流轉(zhuǎn)換為電壓。在電阻112和113上的電壓由相應(yīng)的比較器114和115接收。比較器114也接收設(shè)定在其上電路51的第一輸出變高以開始停止晶體管32的值的基準(zhǔn)電壓。比較器115也接收設(shè)定在其上電路51的第二輸出變高以開始啟動晶體管54的值的基準(zhǔn)電壓。
電路59選通比較器57的輸出以防止噪聲啟動晶體管32。在鎖存器48復(fù)位時，來自Q輸出的低電平由反向器101接收。反向器101的輸出觸發(fā)延遲塊102，迫使輸出高電平第二時間周期。來自塊102的高電平被輸送給OR門104的第一輸入。到門104的第二輸入通過鎖存器48的Q輸出輸送。對于在鎖存器48的Q輸出已經(jīng)變低之后的第二時間周期，門104的輸出是總是低電平的信號。門104的輸出輸送門105的第一輸入，該第一輸入迫使門105的輸出變低，而與在第二時間周期中從比較器57接收的值無關(guān)。在第二時間周期之后，門104的輸出變高，允許比較器57的輸出通過門105并控制鎖存器48的置位輸入。延遲塊102可以是各種各樣的延遲元件比如單觸發(fā)電路103。
附圖5示意性地示出了附圖1的控制器40或附圖2和附圖3的控制器50可裝配并封裝到其中的半導(dǎo)體封裝92的一種實施例的一部分的放大平面視圖。
附圖6示意性地示出了形成在半導(dǎo)體管芯96上半導(dǎo)體器件95的一種實施例的一部分的放大的平面視圖?？刂破?0形成在管芯96上。管芯96也可以包括其它電路，為了使附圖簡潔，在附圖3中沒有示出這些其它電路。控制器40可以形成在管芯96上而不是在控制器50上?？刂破?0和裝置95都通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員十分熟知的半導(dǎo)體制造技術(shù)被形成在管芯96上。
考慮到上述的全部內(nèi)容，顯然公開了一種新穎的裝置和方法。其中特征在于包括使用表示初級側(cè)PWM控制信號的信號控制在電源系統(tǒng)的次級側(cè)中的同步整流器。使用初級側(cè)PWM控制信號提供了更高的精度和對啟動和停止同步整流器的控制，由此提高了效率和使通過襯底的體二極管導(dǎo)通最小。使用初級側(cè)PWM控制信號也減小了控制器和使用控制器的系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。
雖然參考特定的實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是顯然在半導(dǎo)體領(lǐng)域中普通技術(shù)人員會明白存在許多變型和修改。此外，為了描述的清楚，全文使用術(shù)語“連接”，然而，它與術(shù)語“耦合”具有相同的意義。因此，“連接”應(yīng)該被解釋為包括直接的連接和間接連接，比如電元件可以插入在兩個特定的端子或耦合在一起的信號之間。
權(quán)利要求
1.一種控制電源的方法，包括使用來自電源的初級側(cè)的PWM控制信號控制耦合到電源的次級側(cè)的第一功率開關(guān)。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中使用來自電源的初級側(cè)的PWM控制信號包括將PWM控制信號耦合到電源的次級側(cè)作為表示PWM控制信號的控制信號并使用該控制信號控制第一功率開關(guān)；和使用第一功率開關(guān)控制流經(jīng)次級側(cè)的電感器的電流的至少一部分。
3.權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括延遲PWM控制信號并使用延遲的PWM控制信號控制流經(jīng)電源的初級側(cè)的電感器的電流的至少一部分。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其中使用延遲的PWM控制信號控制流經(jīng)初級側(cè)的電感器的電流包括耦合第二功率開關(guān)以控制流經(jīng)初級側(cè)的電感器的電流的至少一部分并使用延遲的PWM控制信號控制第二功率開關(guān)。
5.權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括感測在電源的次級側(cè)中流動的電流并在電流降低到第一值時開始停止第一功率開關(guān)。
6. 一種形成次級側(cè)電源控制器的方法，包括形成次級側(cè)電源控制器以接收表示PWM控制信號的控制信號并使用該控制信號控制耦合到電源的次級側(cè)的功率開關(guān)。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中形成次級側(cè)電源控制器以接收表示PWM控制信號的控制信號并使用該控制信號控制功率開關(guān)包括接收該控制信號并響應(yīng)地開始停止同步整流器。
8.權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括形成次級側(cè)電源控制器以接收表示耦合到次級側(cè)的電壓的同步信號并在耦合到次級側(cè)的電壓降低到大約第一值之前響應(yīng)地啟動功率開關(guān)，該第一值使得通過功率開關(guān)的體二極管反向?qū)ā?br> 9.一種次級側(cè)電源控制器，包括觸發(fā)器輸入端，可操作以接收表示適合于控制在電源系統(tǒng)的初級側(cè)中的第一功率開關(guān)的PWM控制信號的控制信號；和響應(yīng)該控制信號可操作以產(chǎn)生停止信號的控制電路。
10.權(quán)利要求9所述的次級側(cè)電源控制器，進一步包括可操作以啟動和停止在電源系統(tǒng)的次級側(cè)中的第二功率開關(guān)的驅(qū)動器和響應(yīng)流經(jīng)電源系統(tǒng)的次級側(cè)的電流可操作以開始產(chǎn)生停止信號的電流檢測電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及電源控制器及其方法，在一種實施例中，一種電源控制器產(chǎn)生隨后用于控制在電源系統(tǒng)的初級側(cè)中流動的電流的一部分的PWM控制信號。該PWM控制信號耦合到電源系統(tǒng)的次級并用于控制在次級側(cè)內(nèi)耦合的同步整流器。
文檔編號H02M3/28GK1697296SQ200510069669
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月10日
發(fā)明者哈瓦爾·達拉爾 申請人:半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司