本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器的同步整流器及其操作方法，尤其涉及一種可在電源轉(zhuǎn)換器開機(jī)時(shí)確保電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)和電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通的同步整流器及其操作方法。

背景技術(shù)：

在交流/直流電源轉(zhuǎn)換器開機(jī)且所述交流/直流電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)的功率開關(guān)開啟時(shí)，所述交流/直流電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的二次側(cè)繞組會(huì)根據(jù)流經(jīng)所述交流/直流電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)的電流，產(chǎn)生一感應(yīng)電壓。此時(shí)，因?yàn)樵谒鼋涣?直流電源轉(zhuǎn)換器開機(jī)且所述功率開關(guān)開啟時(shí)，所述交流/直流電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)用于驅(qū)動(dòng)應(yīng)用于所述交流/直流電源轉(zhuǎn)換器的同步整流器的驅(qū)動(dòng)電壓尚不足以驅(qū)動(dòng)所述同步整流器，所以所述同步整流器無法產(chǎn)生一柵極控制信號(hào)以關(guān)閉耦接所述交流/直流電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，也就是說此時(shí)所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極是一浮動(dòng)狀態(tài)。因此，如果通過所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管柵極與漏極間的寄生電容耦合至所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管柵極的感應(yīng)電壓沒有被抑制，則所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管可能被開啟，導(dǎo)致所述交流/直流電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)和所述交流/直流電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)同時(shí)導(dǎo)通。因此，如何在所述交流/直流電源轉(zhuǎn)換器開機(jī)且所述功率開關(guān)開啟時(shí)確保所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管關(guān)閉已成為同步整流器的設(shè)計(jì)者的一項(xiàng)重要課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一實(shí)施例公開一種應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器的同步整流器。所述同步整流器包含一柵極耦合效應(yīng)抑制單元。所述柵極耦合效應(yīng)抑制單元是用于在所述電源轉(zhuǎn)換器開機(jī)且所述電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)的功率開關(guān)開啟時(shí)，抑制耦 合至耦接所述電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管柵極的感應(yīng)電壓以確保所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管關(guān)閉，其中在所述電源轉(zhuǎn)換器開機(jī)時(shí)，所述二次側(cè)用于驅(qū)動(dòng)所述同步整流器的驅(qū)動(dòng)電壓尚不足以驅(qū)動(dòng)所述同步整流器。

本發(fā)明的另一實(shí)施例公開一種應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器的同步整流器的操作方法，其中所述同步整流器包含一柵極耦合效應(yīng)抑制單元。所述操作方法包含開機(jī)所述電源轉(zhuǎn)換器且開啟所述電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)的功率開關(guān)；所述電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的二次側(cè)繞組根據(jù)流經(jīng)所述一次側(cè)的電流，產(chǎn)生一感應(yīng)電壓；所述柵極耦合效應(yīng)抑制單元抑制耦合至耦接所述電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管柵極的感應(yīng)電壓以確保所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管關(guān)閉，其中在所述電源轉(zhuǎn)換器開機(jī)時(shí)，所述二次側(cè)用于驅(qū)動(dòng)所述同步整流器的驅(qū)動(dòng)電壓尚不足以驅(qū)動(dòng)所述同步整流器。

本發(fā)明公開一種應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器的同步整流器及其操作方法。所述同步整流器及所述操作方法是在所述電源轉(zhuǎn)換器開機(jī)且所述電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)的功率開關(guān)開啟時(shí)，抑制耦合至耦接所述電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管柵極的感應(yīng)電壓以確保所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管關(guān)閉。如此，因?yàn)樵谒鲭娫崔D(zhuǎn)換器開機(jī)且所述功率開關(guān)開啟時(shí)，本發(fā)明可確保所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管關(guān)閉，所以本發(fā)明不僅可防止所述電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)和所述電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)同時(shí)導(dǎo)通，且也可避免所述電源轉(zhuǎn)換器無法啟動(dòng)或故障。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例公開一種應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器的同步整流器的示意圖。

圖2是說明柵極耦合效應(yīng)抑制單元是N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的示意圖。

圖3是說明柵極控制信號(hào)與控制信號(hào)的示意圖。

圖4是本發(fā)明的第二實(shí)施例公開一種應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器的同步整流器的操作 方法的流程圖。

其中，附圖標(biāo)記說明如下：

100 電源轉(zhuǎn)換器

102 一次側(cè)繞組

104 功率開關(guān)

106 二次側(cè)繞組

108 金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管

200 同步整流器

202 電壓限制單元

204 空檔時(shí)間控制單元

206 柵極驅(qū)動(dòng)單元

208 柵極耦合效應(yīng)抑制單元

210、211、212、214 接腳

CS 控制信號(hào)

Cgd 寄生電容

DT 空檔時(shí)間

GND 地端

GCS 柵極控制信號(hào)

IPRI 電流

PRI 一次側(cè)

PV 預(yù)定電壓

SEC 二次側(cè)

SRVDS 感應(yīng)電壓

VCC 驅(qū)動(dòng)電壓

400-408 步驟

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例公開一種應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器100的同步整流器200的示意圖，其中電源轉(zhuǎn)換器100的一次側(cè)PRI僅一次側(cè)繞組102和一功率開關(guān)104顯示在圖1中，且電源轉(zhuǎn)換器100是一交流/直流電源轉(zhuǎn)換器。如圖1所示，同步整流器200包含一電壓限制單元202，一空檔時(shí)間(dead time)控制單元204，一柵極驅(qū)動(dòng)單元206及一柵極耦合效應(yīng)抑制單元208。如圖1所示，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器100開機(jī)且功率開關(guān)104開啟時(shí)，電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)SEC的二次側(cè)繞組106會(huì)根據(jù)流經(jīng)電源轉(zhuǎn)換器100的一次側(cè)PRI的電流IPRI，產(chǎn)生一感應(yīng)電壓SRVDS(對(duì)應(yīng)功率開關(guān)104的控制信號(hào)CS)。如圖1所示，電壓限制單元202可通過同步整流器200的接腳210接收感應(yīng)電壓SRVDS，并限制感應(yīng)電壓SRVDS于一預(yù)定電壓PV，其中預(yù)定電壓PV低于感應(yīng)電壓SRVDS，且電壓限制單元202是一鉗位電路。但本發(fā)明并不受限于電壓限制單元202是鉗位電路。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如果感應(yīng)電壓SRVDS的電壓值較低，則因?yàn)楦袘?yīng)電壓SRVDS不會(huì)損害空檔時(shí)間控制單元204及柵極耦合效應(yīng)抑制單元208，所以同步整流器200并不需要電壓限制單元202。如圖1所示，因?yàn)樵陔娫崔D(zhuǎn)換器100開機(jī)且功率開關(guān)104開啟時(shí)，電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)SEC用于驅(qū)動(dòng)同步整流器200的驅(qū)動(dòng)電壓VCC尚不足以驅(qū)動(dòng)空檔時(shí)間控制單元204和柵極驅(qū)動(dòng)單元206，所以柵極驅(qū)動(dòng)單元206無法產(chǎn)生一柵極控制信號(hào)GCS以關(guān)閉耦接電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)SEC的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108，其中驅(qū)動(dòng)電壓VCC通過同步整流器200的接腳211傳送至空檔時(shí)間控制單元204和柵極驅(qū)動(dòng)單元206，以及柵極控制信號(hào)GCS通過同步整流器200的接腳212傳送至金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108，也就是說此時(shí)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108的柵極是一浮動(dòng)狀態(tài)。因此，如果通過一寄生電容Cgd耦合至金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108柵極的感應(yīng)電壓SRVDS沒有被抑制，則金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108可能被開啟，導(dǎo)致電源轉(zhuǎn)換器100的一次側(cè)PRI和電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)SEC同時(shí)導(dǎo)通(因?yàn)殡娫崔D(zhuǎn)換器100是一返馳式(flyback)電源轉(zhuǎn)換器，所以電源轉(zhuǎn)換器100的一次側(cè)PRI和電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)SEC不能同時(shí)導(dǎo)通)。因此，同步整流器200的柵極耦合效應(yīng)抑制單元208是用于在電源轉(zhuǎn)換器100開機(jī)且功率開關(guān)104開啟(空檔時(shí)間控制單元204和柵極驅(qū)動(dòng)單元206還未被驅(qū)動(dòng) 電壓VCC驅(qū)動(dòng))時(shí)，利用預(yù)定電壓PV(對(duì)應(yīng)通過寄生電容Cgd耦合至金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108柵極的感應(yīng)電壓SRVDS)抑制通過寄生電容Cgd耦合至金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108柵極的感應(yīng)電壓SRVDS以確保金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108被關(guān)閉。也就是說在空檔時(shí)間控制單元204和柵極驅(qū)動(dòng)單元206還未被驅(qū)動(dòng)電壓VCC驅(qū)動(dòng)之前，當(dāng)功率開關(guān)104開啟(電源轉(zhuǎn)換器100的一次側(cè)PRI開啟)時(shí)，柵極耦合效應(yīng)抑制單元208可利用預(yù)定電壓PV將金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108柵極的電平拉至一地端GND以確保金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108被關(guān)閉(電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)SEC關(guān)閉)。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2是說明柵極耦合效應(yīng)抑制單元208是一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的示意圖。如圖2所示，在空檔時(shí)間控制單元204和柵極驅(qū)動(dòng)單元206還未被驅(qū)動(dòng)電壓VCC驅(qū)動(dòng)之前，當(dāng)功率開關(guān)104開啟(電源轉(zhuǎn)換器100的一次側(cè)PRI開啟)時(shí)，預(yù)定電壓PV(對(duì)應(yīng)通過寄生電容Cgd耦合至金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108柵極的感應(yīng)電壓SRVDS)可開啟N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。因?yàn)轭A(yù)定電壓PV可開啟N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，所以導(dǎo)通的N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管可將金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108柵極的電平拉至地端GND以確保金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108被關(guān)閉。另外，本發(fā)明并不受限于柵極耦合效應(yīng)抑制單元208是N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，也就是說柵極耦合效應(yīng)抑制單元208也可為一雙極結(jié)型晶體管(bipolar junction transistor,BJT)，一不需驅(qū)動(dòng)電壓VCC驅(qū)動(dòng)的電路，一由感應(yīng)電壓SRVDS驅(qū)動(dòng)的電路，或一由預(yù)定電壓PV驅(qū)動(dòng)的電路。另外，在本發(fā)明的另一實(shí)施例，當(dāng)感應(yīng)電壓SRVDS較低(此時(shí)同步整流器200并不需要電壓限制單元202)時(shí)，柵極耦合效應(yīng)抑制單元208可利用感應(yīng)電壓SRVDS將金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108柵極的電平拉至地端GND以確保金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108被關(guān)閉。

請(qǐng)參照?qǐng)D3，圖3是說明柵極控制信號(hào)GCS與控制信號(hào)CS的示意圖。如圖3所示，空檔時(shí)間控制單元204是用于根據(jù)預(yù)定電壓PV(對(duì)應(yīng)功率開關(guān)104的控制信號(hào)CS)，決定一空檔時(shí)間DT；柵極驅(qū)動(dòng)單元206是用于根據(jù)空檔時(shí)間DT，產(chǎn)生用于控制金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108開啟與關(guān)閉的柵極控 制信號(hào)GCS，其中柵極控制信號(hào)GCS是通過同步整流器200的接腳214傳送至金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108。如圖3所示，柵極控制信號(hào)GCS和控制信號(hào)CS并不會(huì)重疊以防止電源轉(zhuǎn)換器100的一次側(cè)PRI和電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)SEC同時(shí)導(dǎo)通。另外，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，當(dāng)感應(yīng)電壓SRVDS較低(此時(shí)同步整流器200并不需要電壓限制單元202)時(shí)，空檔時(shí)間控制單元204是根據(jù)感應(yīng)電壓SRVDS，決定空檔時(shí)間DT。

請(qǐng)參照?qǐng)D1和圖4，圖4是本發(fā)明的第二實(shí)施例公開一種應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器的同步整流器的操作方法的流程圖。圖4的方法是利用圖1的電源轉(zhuǎn)換器100與同步整流器200說明，詳細(xì)步驟如下：

步驟400：開始；

步驟402：電源轉(zhuǎn)換器100開機(jī)且電源轉(zhuǎn)換器100的一次側(cè)PRI的功率開關(guān)104開啟；

步驟404：電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)SEC的二次側(cè)繞組106根據(jù)流經(jīng)一次側(cè)PRI的電流IPRI，產(chǎn)生感應(yīng)電壓SRVDS；

步驟406：柵極耦合效應(yīng)抑制單元208抑制耦合至耦接電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)SEC的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108柵極的感應(yīng)電壓SRVDS以關(guān)閉金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108；

步驟408：結(jié)束。

在步驟402和步驟404中，如圖1所示，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器100開機(jī)且功率開關(guān)104開啟時(shí)，電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)SEC的二次側(cè)繞組106會(huì)根據(jù)流經(jīng)電源轉(zhuǎn)換器100的一次側(cè)PRI的電流IPRI，產(chǎn)生感應(yīng)電壓SRVDS(對(duì)應(yīng)功率開關(guān)104的控制信號(hào)CS)。如圖1所示，電壓限制單元202可通過同步整流器200的接腳210接收感應(yīng)電壓SRVDS，并限制感應(yīng)電壓SRVDS于預(yù)定電壓PV。但在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如果感應(yīng)電壓SRVDS的電壓值較低，則因?yàn)楦袘?yīng)電壓SRVDS不會(huì)損害空檔時(shí)間控制單元204及柵極耦合效應(yīng)抑制單元208，所以同步整流器200并不需要電壓限制單元202。在步驟406中， 如圖1所示，因?yàn)樵陔娫崔D(zhuǎn)換器100開機(jī)且功率開關(guān)104開啟時(shí)，電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)SEC用于驅(qū)動(dòng)同步整流器200的驅(qū)動(dòng)電壓VCC尚不足以驅(qū)動(dòng)空檔時(shí)間控制單元204和柵極驅(qū)動(dòng)單元206，所以柵極驅(qū)動(dòng)單元206無法產(chǎn)生柵極控制信號(hào)GCS以關(guān)閉耦接電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)SEC的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108，也就是說此時(shí)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108的柵極是浮動(dòng)狀態(tài)。因此，同步整流器200的柵極耦合效應(yīng)抑制單元208可在電源轉(zhuǎn)換器100開機(jī)且功率開關(guān)104開啟(空檔時(shí)間控制單元204和柵極驅(qū)動(dòng)單元206還未被驅(qū)動(dòng)電壓VCC驅(qū)動(dòng))時(shí)，利用預(yù)定電壓PV(對(duì)應(yīng)通過寄生電容Cgd耦合至金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108柵極的感應(yīng)電壓SRVDS)抑制通過寄生電容Cgd耦合至金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108柵極的感應(yīng)電壓SRVDS以確保金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108被關(guān)閉。也就是說在空檔時(shí)間控制單元204和柵極驅(qū)動(dòng)單元206還未被驅(qū)動(dòng)電壓VCC驅(qū)動(dòng)之前，當(dāng)功率開關(guān)104開啟(電源轉(zhuǎn)換器100的一次側(cè)PRI開啟)時(shí)，柵極耦合效應(yīng)抑制單元208可利用預(yù)定電壓PV將金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108柵極的電平拉至地端GND以確保金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108被關(guān)閉(電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)SEC關(guān)閉)。

另外，在本發(fā)明的另一實(shí)施例，當(dāng)感應(yīng)電壓SRVDS較低(此時(shí)同步整流器200并不需要電壓限制單元202)時(shí)，柵極耦合效應(yīng)抑制單元208可利用感應(yīng)電壓SRVDS將金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108柵極的電平拉至地端GND以確保金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管108被關(guān)閉。

綜上所述，本發(fā)明所公開的應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器的同步整流器及其操作方法是在電源轉(zhuǎn)換器開機(jī)且功率開關(guān)開啟時(shí)，抑制耦合至耦接電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管柵極的感應(yīng)電壓以確保金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管關(guān)閉。因?yàn)樵陔娫崔D(zhuǎn)換器開機(jī)且功率開關(guān)開啟時(shí)，本發(fā)明可確保金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管關(guān)閉，所以本發(fā)明不僅可防止電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)和電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)同時(shí)導(dǎo)通，且也可避免電源轉(zhuǎn)換器無法啟動(dòng)或故障。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。