專利名稱：具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應用于同步整流的死區(qū)調(diào)整電路及方法，尤其涉及一種具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整電路及方法。
背景技術(shù)：
隨著地球暖化及石油能源的消耗，發(fā)展替代能源及綠色能源已是勢在必行，但以目前來看，距離替代能源及綠色能源完全取代石油的階段還尚有努力空間，因此，如能提高電源轉(zhuǎn)換效率便能有效的降低能量的耗損，而提高轉(zhuǎn)換效率的方法之一便是使用同步整流電路。而在同步整流電路中，其主要技術(shù)在于控制一次側(cè)電路與二次側(cè)電路的電路開關(guān)時間，而通常同步整流電路中的技術(shù)重點便在于控制二次側(cè)電路中的晶體管關(guān)閉時間，稱之為死區(qū)時間(DeadTime)的控制，如美國第6038150號專利案的，，TRANSISTORIZEDRECTIFIER FOR A MULTIPLE OUTPUT CONVERTER”，其是揭露了一種應用在電源轉(zhuǎn)換器的無二極管二次側(cè)子電路(SecondarySubcircuit)，參照圖1，其主要技術(shù)在于利用多個晶體管2開關(guān)取代二極管電路，并且通過一個二次側(cè)后校準電路3 (Secondary Side postregulation,SSPR)從同步信號起始點利用模擬比較的方式一步一步的逼近一脈波寬度調(diào)變電路4中的開關(guān)信號，由此調(diào)整二次側(cè)子電路1的死區(qū)時間以制造出同步整流信號，但同步信號的時間周期將使二次側(cè)后校準電路3用于記憶前次周期的電容面積過大，進而提高了電路的使用面積及組件成本，且由于是一步一步的逼近，因此需要較多的時間以達到其預定的死區(qū)時間。另外，如美國第6418039號專利案，該案揭露了一種控制同步整流器的關(guān)閉時間的裝置及方法，參照圖2，其主要是利用一數(shù)字關(guān)閉控制器5(digital Turn-Off Controller)來控制同步整流器中的二次側(cè)晶體管6的關(guān)閉時間，更進一步的說明，該數(shù)字關(guān)閉控制器5通過一固定頻率的時鐘脈沖信號來判斷關(guān)閉該二次側(cè)晶體管6的時間，通過全數(shù)字的方式來達成同步整流器二次側(cè)晶體管6的開關(guān)控制，但是，時鐘脈沖信號的頻率控制著二次側(cè)晶體管6的關(guān)閉延遲時間，若時鐘脈沖信號的頻率太低，容易存在關(guān)閉延遲時間過長的問題，造成與一次側(cè)電路開關(guān)時間的匹配誤差，但若提高時鐘脈沖信號的頻率， 則必須使用較高頻的電路組件及高頻比較器組件，間接提高了電路成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于解決傳統(tǒng)模擬電路中必須使用大面積的電容來逼近一次側(cè)電路中的開關(guān)信號，由此調(diào)整二次側(cè)電路的死區(qū)時間以制造出同步整流信號。本發(fā)明的另一目的在于解決已知技術(shù)中的模擬電路因使用過多的時間完成死區(qū)的逼近而造成功率的損耗以及效率的浪費。本發(fā)明的再一目的在于解決全數(shù)字關(guān)閉控制器必須使用高頻的時鐘脈沖信號以避免關(guān)閉延遲時間過長，造成與一次側(cè)電路開關(guān)時間的匹配誤差。
為達上述目的，本發(fā)明提供一種具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整電路， 以下簡稱為死區(qū)調(diào)整電路，其應用于一同步整流電路中，該同步整流電路主要包含一個一次側(cè)子電路(PrimarySubcircuit)及一個二次側(cè)子電路(Secondary Subcircuit)，而該死區(qū)調(diào)整電路應用于該二次側(cè)子電路，控制該同步整流電路中的一死區(qū)時間，該死區(qū)調(diào)整電路包括一粗調(diào)節(jié)單元、一細調(diào)節(jié)單元及一分別與該粗調(diào)節(jié)單元及該細調(diào)節(jié)單元連接的信號合成單元。該粗調(diào)節(jié)單元設置于該同步整流電路中，用以對同步信號進行粗調(diào)節(jié)后輸出一粗調(diào)節(jié)信號；該細調(diào)節(jié)單元與該粗調(diào)節(jié)單元連接，用以將該粗調(diào)節(jié)信號進行細微調(diào)節(jié)后輸出一細調(diào)節(jié)信號；而該信號合成單元用以輸出一控制信號，該控制信號用以控制該二次側(cè)子電路中的至少一晶體管的開關(guān)，完成該死區(qū)時間的控制。由上述說明可知，相較于已知技術(shù)，本發(fā)明具有下列特點一、利用該粗調(diào)節(jié)單元完成初步且較大的死區(qū)時間控制，并得到該粗調(diào)節(jié)信號，再將該粗調(diào)節(jié)信號傳遞至該細調(diào)節(jié)單元，再進行細微的死區(qū)時間調(diào)整，以達成最佳化的死區(qū)時間。二、利用粗調(diào)節(jié)單元大幅縮小組件中的電容面積，并有效節(jié)省電路組件的成本。三、利用粗調(diào)節(jié)單元縮短了逼近死區(qū)所需要的時間，再利用細調(diào)節(jié)單元進行死區(qū)時間微調(diào)，精準的得到最佳化的死區(qū)時間，提高同步整流的效率及降低同步整流電路的成本。


圖1是已知技術(shù)一的電路示意圖。圖2是已知技術(shù)二的電路示意圖。圖3是本發(fā)明一較佳實施例的同步整流電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明一較佳實施例的方塊配置示意圖。圖5-1是本發(fā)明一較佳實施例的數(shù)字調(diào)節(jié)電路示意圖。圖5-2是本發(fā)明一較佳實施例的數(shù)字調(diào)節(jié)電路時鐘脈沖信號示意圖。圖6-1是本發(fā)明一較佳實施例的模擬調(diào)節(jié)電路示意圖一。圖6-2是本發(fā)明一較佳實施例的模擬調(diào)節(jié)電路示意圖二。圖6-3是本發(fā)明一較佳實施例的模擬調(diào)節(jié)電路示意圖三。圖6-4是本發(fā)明一較佳實施例的模擬調(diào)節(jié)電路示意圖四。圖6-5是本發(fā)明一較佳實施例的模擬調(diào)節(jié)電路時鐘脈沖示意圖。圖7-1是本發(fā)明一較佳實施例的細調(diào)節(jié)單元及信號合成單元的電路示意圖。圖7-2是本發(fā)明一較佳實施例的細調(diào)節(jié)單元及信號合成單元的時鐘脈沖示意圖。圖8是本發(fā)明一較佳實施例的流程步驟示意圖。
具體實施例方式有關(guān)本發(fā)明的詳細說明及技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)就配合

如下參照圖3及圖4所示，圖3是本發(fā)明一較佳實施例的同步整流電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖 4是本發(fā)明一較佳實施例的方塊配置示意圖，如圖所示本發(fā)明為一種具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整電路，以下簡稱為死區(qū)調(diào)整電路10，其應用于一同步整流電路中，該同步整流電路主要包含一個一次側(cè)子電路20及一個二次側(cè)子電路30，而該死區(qū)調(diào)整電路 10應用于該二次側(cè)子電路30，用以控制該同步整流電路中的一死區(qū)時間，參照圖4，該死區(qū)調(diào)整電路10包括一粗調(diào)節(jié)單元11、一細調(diào)節(jié)單元12及一分別與該粗調(diào)節(jié)單元11及該細調(diào)節(jié)單元12連接的信號合成單元13。該粗調(diào)節(jié)單元11設置于該同步整流電路中，用以對一同步信號SYNC進行粗調(diào)節(jié)后輸出一粗調(diào)節(jié)信號rough ；該細調(diào)節(jié)單元12與該粗調(diào)節(jié)單元 11連接，用以將該粗調(diào)節(jié)信號rough進行細微調(diào)節(jié)后輸出一細調(diào)節(jié)信號fine ；而該信號合成單元13用以輸出一控制信號CS，該控制信號CS用以控制該二次側(cè)子電路30中的至少一晶體管31的開關(guān)時間，完成該死區(qū)時間的控制。參照圖5-1及圖5-2，圖5-1是本發(fā)明一較佳實施例的數(shù)字調(diào)節(jié)電路示意圖，而圖 5-2是本發(fā)明一較佳實施例的數(shù)字調(diào)節(jié)電路時鐘脈沖信號示意圖。本發(fā)明的粗調(diào)節(jié)單元 11可通過一數(shù)字調(diào)節(jié)電路進行粗調(diào)節(jié)，如圖所示該數(shù)字調(diào)節(jié)電路通過兩個時鐘脈沖信號 clkl、clk2進行粗調(diào)節(jié)記數(shù)，這兩個時鐘脈沖信號clkl、clk2會對該同步信號SYNC進行記數(shù)比較，而得到該粗調(diào)節(jié)信號rough，因為粗調(diào)節(jié)單元11是為了初步的死區(qū)時間控制，因此不需要高頻率的時鐘脈沖信號，僅需要一較低頻率的時鐘脈沖信號即可達成初步的死區(qū)時間控制。而本發(fā)明的粗調(diào)節(jié)單元11也可通過一模擬調(diào)節(jié)電路達成粗調(diào)節(jié)的功能，如圖6-1 至圖6-5所示，其中，圖中各個接點各具有其對應的接點名稱，相同的接點名稱代表各個電路圖中的接點相接，該模擬調(diào)節(jié)電路包含一第一調(diào)節(jié)單元111、一第二調(diào)節(jié)單元112及一連接該第一調(diào)節(jié)單元111及該第二調(diào)節(jié)單元112的比較單元113，該模擬調(diào)節(jié)電路通過該比較單元113對該第一調(diào)節(jié)單元111及該第二調(diào)節(jié)單元112進行信號比較而得一粗調(diào)節(jié)信號 rough，而圖6-5為本發(fā)明一較佳實施例的模擬調(diào)節(jié)電路各接點信號的時鐘脈沖示意圖，由圖6-5搭配圖6-1至圖6-4，可以很清楚的了解各個電路單元的操作狀態(tài)，并得到一粗調(diào)節(jié)信號rough ο此外，參照圖7-1及圖7-2，其是本發(fā)明一較佳實施例的細調(diào)節(jié)單元12及信號合成單元13的電路及時鐘脈沖示意圖，其中，圖中各個接點各具有其對應的接點名稱，相同的接點名稱代表各個電路圖中的接點相接，并且，各個接點的時鐘脈沖狀態(tài)如圖7-2所示，由圖中可知，通過一制動信號Fenable的控制對一電容Cl充放電產(chǎn)生一鋸齒波電壓Vsaw，該制動信號Fenable為該粗調(diào)節(jié)信號rough (示于圖6_5)與該同步信號SYNC比較后取得，而后通過該鋸齒波電壓Vsaw變化與一參考電壓Vref做比較得到一細調(diào)節(jié)信號fine，該細調(diào)節(jié)信號fine會經(jīng)過一斜率控制器121重新調(diào)整一輸入電壓VI、V2的大小以調(diào)整該鋸齒波電壓Vsaw的波形斜率，該鋸齒波電壓Vsaw的波形斜率不同便會影響到該細調(diào)節(jié)信號fine 的責任周期(Duty Cycle)，該信號合成單元13分析該細調(diào)節(jié)信號fine與該同步信號SYNC 后，得到一控制信號CS，該控制信號CS用以控制該二次側(cè)子電路30的晶體管31 (示于圖 3)的開關(guān)時間，由此縮小死區(qū)時間，以增加效率，需特別說明的是，通過該控制信號CS控制該晶體管31關(guān)閉后，可得一死區(qū)時間時鐘脈沖Dt，該死區(qū)時間時鐘脈沖Dt越小，代表與該一次側(cè)子電路20的開關(guān)同步率越高，也代表能源的耗損率越低，由圖7-2中可知，該死區(qū)時間時鐘脈沖Dt責任周期會隨著細調(diào)節(jié)信號fine的調(diào)整而漸漸縮小，本發(fā)明設定一死區(qū)時間最小值Dtm，當該死區(qū)時間時鐘脈沖Dt的責任周期小于該死區(qū)時間最小值Dtm的責任周期時，該斜率控制器121就會調(diào)整該輸入電壓VI、V2,以重新調(diào)整該鋸齒波電壓Vsaw，避免細調(diào)節(jié)信號fine調(diào)整過當，反而超過了設定的時間周期。更進一步的說明，參照圖8，圖8為本發(fā)明一較佳實施例的流程步驟示意圖，通過步驟S1-S5共五個步驟做更進一步的解說，并請同時參照圖3至圖7-2 Sl 進行粗調(diào)節(jié)，將一同步信號SYNC進行粗調(diào)節(jié)，通過一粗調(diào)節(jié)單元11對輸入的同步信號SYNC進行粗調(diào)節(jié)，并且得到一粗調(diào)節(jié)信號rough，其中，使用一數(shù)字粗調(diào)節(jié)的方式對該同步信號SYNC進行粗調(diào)節(jié)，該數(shù)字粗調(diào)節(jié)的方式是指利用時鐘脈沖信號clkl、clk2的頻率來對該同步信號SYNC進行記數(shù)比較，而除了使用該數(shù)字粗調(diào)節(jié)的方式之外，也可使用模擬粗調(diào)節(jié)的方式對該同步信號SYNC進行粗調(diào)節(jié)；S2 進行細調(diào)節(jié)，將該粗調(diào)節(jié)信號rough輸入至一細調(diào)節(jié)單元12，通過該細調(diào)節(jié)單元12對該粗調(diào)節(jié)信號rough進行細微調(diào)整后輸出一細調(diào)節(jié)信號fine，其中，配合參閱圖 7-1及圖7-2，該粗調(diào)節(jié)信號rough會轉(zhuǎn)換成一反細調(diào)節(jié)制動信號Fenable，該細調(diào)節(jié)單元 12便通過該反細調(diào)節(jié)制動信號Fenable作為時鐘脈沖信號clkl、clk2進行細調(diào)節(jié)，并且，在本實施例中，使用一斜率調(diào)整的鋸齒波比較方法進行細調(diào)節(jié)，該鋸齒波比較方法為通過一鋸齒波電壓Vsaw變化與一參考電壓Vref做比較，進而取得一微調(diào)后的細調(diào)節(jié)信號fine ；S3 反饋微調(diào)，將該細調(diào)節(jié)信號fine經(jīng)過一斜率分析，得到一微調(diào)信號后重新傳回給該細調(diào)節(jié)單元12進行微調(diào)，以得到一較佳的細調(diào)節(jié)信號fine ；S4 信號合成，分別將該粗調(diào)節(jié)信號rough及該細調(diào)節(jié)信號fine經(jīng)由一信號合成單元13進行信號合成為一控制信號CS ；S5 控制死區(qū)時間，通過該控制信號CS控制該同步整流電路中的晶體管31開關(guān)， 由此調(diào)整死區(qū)時間時鐘脈沖Dt。綜上所述，由于本發(fā)明利用該粗調(diào)節(jié)單元11完成初步且較大的死區(qū)時間控制，并得到該粗調(diào)節(jié)信號rough，再將該粗調(diào)節(jié)信號rough傳遞至該細調(diào)節(jié)單元12，再進行細微的死區(qū)時間調(diào)整，以達成最佳化的死區(qū)時間，相較于已知技術(shù)的模擬逼近電路，本發(fā)明利用粗調(diào)節(jié)單元11大幅縮小組件中的電容面積，并有效地節(jié)省電路組件的成本，且縮短了逼近死區(qū)所需要的時間，再利用細調(diào)節(jié)單元12進行死區(qū)時間微調(diào)，精準的得到最佳化的死區(qū)時間，提高同步整流的效率及降低同步整流電路的成本。以上已對本發(fā)明進行了詳細說明，然而以上所述內(nèi)容，僅為本發(fā)明的一較佳實施例而已，不能限定本發(fā)明實施的范圍。即凡根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求所作的均等變化與修飾等， 都應仍屬本發(fā)明的專利涵蓋范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整電路(10)，其應用于一同步整流電路中，控制所述同步整流電路中的死區(qū)時間，所述具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整電路(10)的特征在于包括一粗調(diào)節(jié)單元(11)，其設置于所述同步整流電路中，用以對一同步信號(SYNC)進行粗調(diào)節(jié)后輸出一粗調(diào)節(jié)信號(rough)；一細調(diào)節(jié)單元(12)，其與所述粗調(diào)節(jié)單元(11)連接，用以將所述粗調(diào)節(jié)信號(rough) 進行細微調(diào)節(jié)后輸出一細調(diào)節(jié)信號(fine)；及一分別與所述粗調(diào)節(jié)單元(11)及所述細調(diào)節(jié)單元(12)連接的信號合成單元(13)，其用以輸出一控制信號(CS)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整電路(10)，其特征在于，所述粗調(diào)節(jié)單元(U)通過一數(shù)字調(diào)節(jié)電路進行粗調(diào)節(jié)后輸出所述粗調(diào)節(jié)信號 (rough)ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整電路(10)，其特征在于，所述數(shù)字調(diào)節(jié)電路通過一時鐘脈沖信號(clkl、clk2)進行粗調(diào)節(jié)記數(shù)，而獲得所述粗調(diào)節(jié)信號(rough)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整電路(10)，其特征在于，所述粗調(diào)節(jié)單元(11)通過一模擬調(diào)節(jié)電路進行粗調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整電路(10)，其特征在于，所述模擬調(diào)節(jié)電路包含一第一調(diào)節(jié)單元(111)、一第二調(diào)節(jié)單元(112)及一連接所述第一調(diào)節(jié)單元(111)及所述第二調(diào)節(jié)單元(112)的比較單元(113)，所述模擬調(diào)節(jié)電路通過所述比較單元(113)對所述第一調(diào)節(jié)單元(111)及所述第二調(diào)節(jié)單元(112)進行信號比較而獲得所述粗調(diào)節(jié)信號(rough)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整電路(10)，其特征在于，所述細調(diào)節(jié)單元(12)通過一斜率調(diào)整的鋸齒波比較電路對一參考電壓(Vref)進行信號比較，而獲得所述細調(diào)節(jié)信號(fine)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整電路(10)，其特征在于，所述細調(diào)節(jié)單元(12)具有一斜率調(diào)整器，所述斜率調(diào)整器用以對所述細調(diào)節(jié)信號 (fine)分析產(chǎn)生一微調(diào)信號后反饋，以進行微調(diào)。
8.一種具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整方法，其應用于一同步整流電路中， 控制所述同步整流電路中的一死區(qū)時間，所述具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整方法的特征在于包含以下步驟將一同步信號(SYNC)進行粗調(diào)節(jié)，通過一粗調(diào)節(jié)單元(11)對輸入的同步信號(SYNC) 進行粗調(diào)節(jié)，并且得到一粗調(diào)節(jié)信號(rough)；將所述粗調(diào)節(jié)信號(rough)輸入至一細調(diào)節(jié)單元(12)，通過所述細調(diào)節(jié)單元(12)對所述粗調(diào)節(jié)信號(rough)進行細微調(diào)整后輸出一細調(diào)節(jié)信號(fine)；將所述細調(diào)節(jié)信號(fine)經(jīng)過一斜率分析器，得到一微調(diào)信號后重新傳回給所述細調(diào)節(jié)單元(12)進行微調(diào)，以得到一調(diào)整后的細調(diào)節(jié)信號(fine)；分別將所述粗調(diào)節(jié)信號(rough)及所述細調(diào)節(jié)信號(fine)經(jīng)由一信號合成單元(13) 進行信號分析，而得一控制信號(CS)；及通過所述控制信號(CS)控制所述同步整流電路中的晶體管(31)開關(guān)，由此調(diào)整所述死區(qū)時間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整方法，其特征在于，使用一數(shù)字粗調(diào)節(jié)的方式對所述同步信號(SYNC)進行粗調(diào)節(jié)，所述數(shù)字粗調(diào)節(jié)的方式是指利用一時鐘脈沖信號(clkl、clk2)的頻率來對所述同步信號(SYNC)進行記數(shù)比較。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整方法，其特征在于，使用一模擬粗調(diào)節(jié)的方式對所述同步信號(SYNC)進行粗調(diào)節(jié)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整方法，其特征在于，使用一斜率調(diào)整的鋸齒波比較方法進行細調(diào)節(jié)，所述鋸齒波比較方法為通過一鋸齒波比較電路與一參考電壓(Vref)做比較，進而取得所述細調(diào)節(jié)信號(fine)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整方法，其特征在于，所述細調(diào)節(jié)信號(fine)通過一斜率調(diào)整機制重新校準所述細調(diào)節(jié)信號(fine)的責任周期。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有粗調(diào)節(jié)功能及細調(diào)節(jié)功能的死區(qū)調(diào)整電路及方法，其應用于一同步整流電路中，利用一粗調(diào)節(jié)單元及一細調(diào)節(jié)單元來最佳化同步整流電路中的死區(qū)時間，首先，利用粗調(diào)節(jié)功能完成初步且較大的死區(qū)時間控制，并得到一粗調(diào)節(jié)信號，在將該控制信號傳遞至細調(diào)節(jié)功能通過模擬逼近的方式做細微的死區(qū)時間調(diào)整，以達成最佳化的死區(qū)時間，本發(fā)明通過粗調(diào)節(jié)功能完成較長的死區(qū)時間控制，再經(jīng)由細調(diào)節(jié)功能對死區(qū)時間進行微調(diào)至最佳化，不僅可精準地控制死區(qū)時間以降低轉(zhuǎn)換效率上的損耗，也節(jié)省了電路組件的成本。
文檔編號H02M3/335GK102195483SQ201010129039
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者李德章 申請人:矽創(chuàng)電子股份有限公司