全集成隔离变换电路及方法

摘要

本申请公开了一种全集成隔离变换电路及方法。所述全集成隔离变换电路包括：原边功率管、同步功率管和控制电路，所述控制电路提供副边控制信号以控制同步功率管，提供同步信号脉冲，以产生原边控制信号来控制原边功率管；其中从当前同步信号脉冲出现之后的设定时间开始，所述控制电路持续监测表征原边功率管导通状态的导通指示信号，直至下一同步信号脉冲出现；若在下一同步信号脉冲出现之前，导通指示信号指示原边功率管被导通，则控制电路提供新的同步信号脉冲，以产生新的原边控制信号控制原边功率管。所述全集成隔离变换电路及方法保证了电路在各种保护情况下副边对整个电路了主导控制，并使输出电压控制在所需范围内。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子电路，更具体地说，本发明涉及一种全集成隔离变换电路及方法。

背景技术

全集成隔离变换电路指将隔离控制、副边控制和原副边驱动等功能都集成进一个芯片，该电路在保持副边调节优点的同时减少了系统复杂性并降低了电路成本。在全集成隔离变换电路应用中，反激变换电路和LLC变换电路是其中常用的拓扑结构。

在全集成隔离变换电路的应用中，正常运行情况下通常副边作为主导对整个电路进行控制，副边将同步信号传送至原边，以控制原、副边功率开关的导通与断开，从而提供所需的输出电压。而在电路的上电或者掉电重启阶段，副边供电缺失，或者系统从故障状态恢复过程中，副边将不传送同步信号至原边。此时原边将自行独立控制其功率开关的动作。然而在空载等状态下，有可能存在输出电压高于设定的参考电压而低于过压保护阈值的情况，时副边不会传送同步信号至原边。原边误以为此时副边的输出电压不够，从而重新自行控制原边功率开关，原边功率开关的继续开关动作使得输出电压被泵高。

发明内容

因此本发明的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种改进的全集成隔离变换电路及方法。

根据本发明的实施例，提出了一种全集成隔离变换电路，包括：原边功率管，耦接至变压器的原边绕组，所述原边功率管被周期性地导通与断开，以将输入电压传输至变压器的副边绕组；同步功率管，耦接至副边绕组，所述同步功率管被周期性地导通与断开，以提供所需的输出电压；控制电路，提供副边控制信号以控制同步功率管，提供同步信号脉冲以产生原边控制信号来控制原边功率管；其中从当前同步信号脉冲出现之后的设定时间开始，所述控制电路持续监测表征原边功率管导通状态的导通指示信号，直至下一同步信号脉冲出现；若在下一同步信号脉冲出现之前，导通指示信号指示原边功率管被导通，控制电路提供新的同步信号脉冲，以控制原边功率管。

根据本发明的实施例，还提出了一种用于全集成隔离变换电路的方法，所述全集成隔离变换电路包括原边功率管和同步功率管，分别耦接至全集成隔离变换电路的原边绕组和副边绕组，所述原边功率管和同步功率管被周期性地导通和断开，以将输入电压转化为所需的输出电压，所述方法包括：提供副边控制信号，控制同步功率管；提供同步信号脉冲；响应同步信号脉冲，提供原边控制信号，控制原边功率管；从当前同步信号脉冲出现之后的设定时间开始，持续监测表征原边功率管导通状态的导通指示信号，直至下一同步信号脉冲出现；在下一同步信号脉冲出现之前，判断导通指示信号是否指示原边功率管被导通：若导通指示信号指示原边功率管被导通，产生新的同步信号脉冲；若导通指示信号指示原边功率管未被导通，停止对导通指示信号的监测。

根据本发明各方面的上述全集成隔离变换电路及方法，保证了电路在各种保护情况下副边对整个电路了主导控制，并使输出电压控制在所需范围内。

附图说明

图1为根据本发明实施例的全集成隔离变换电路100的电路结构示意图；

图2为根据本发明实施例的全集成隔离变换电路200的电路结构示意图；

图3为根据本发明实施例的全集成隔离变换电路300的电路结构示意图；

图4示意性地示出了根据本发明实施例的副边绕组12的电压V_SRD、原边控制信号P_CTR、同步信号脉冲Sync的时序波形图和对导通指示信号P_SON的监测窗口；

图5为根据本发明实施例的全集成隔离变换电路500的电路结构示意图；

图6示意性示出了根据本发明实施例的用于全集成隔离变换电路的方法流程图600。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

图1为根据本发明实施例的全集成隔离变换电路100的电路结构示意图。在图1所示实施例中，所述全集成隔离变换电路100包括：原边功率管102，耦接至变压器101的原边绕组11，所述原边功率管102被周期性地导通与断开，以将输入电压V_IN传输至变压器101的副边绕组12；同步功率管103，耦接至副边绕组12，所述同步功率管103被周期性地导通与断开，以提供所需的输出电压V_O；控制电路104，提供副边控制信号S_CTR以控制同步功率管103，提供同步信号脉冲Sync，以产生原边控制信号P_CTR来控制原边功率管103；其中从当前同步信号脉冲Sync出现之后的设定时间T_SET开始，所述控制电路104持续监测表征原边功率管102导通状态的导通指示信号P_SON，直至下一同步信号脉冲Sync出现；若在下一同步信号脉冲Sync出现之前，导通指示信号P_SON指示原边功率管102被导通，则控制电路104提供新的同步信号脉冲Sync，以控制原边功率管102。

在图1所示实施例中，所述控制电路104包括：副边控制单元41，根据导通指示信号P_SON，提供所述同步信号脉冲Sync和副边控制信号S_CTR；原边控制单元42，根据同步信号脉冲Sync(如原边控制单元42通过图1虚线所示的隔离单元Iso接收副边传送来的同步信号脉冲Sync)，提供所述原边控制信号P_CTR；其中从当前同步信号脉冲Sync出现之后的设定时间T_SET开始，所述副边控制单元41持续监测导通指示信号P_SON，直至下一同步信号脉冲Sync出现；若在下一同步信号脉冲Sync出现之前，导通指示信号P_SON指示原边功率管102被导通，则副边控制单元41产生新的同步信号脉冲Sync，并传送至原边控制单元42。

图2为根据本发明实施例的全集成隔离变换电路200的电路结构示意图。在图2所示实施例中，所述副边控制单元41接收副边绕组12的电压V_SRD(在图2实施例中该副边绕组12的电压即同步功率管103两端的电压)，即表征原边功率管102导通状态的导通指示信号P_SON为副边绕组12的电压V_SRD。当原边功率管102导通时，该电压V_SRD变高；当原边功率管102断开时，该电压V_SRD降低。因此，当电压V_SRD变高时，表明原边功率管102被导通。

图3为根据本发明实施例的全集成隔离变换电路300的电路结构示意图。图3所示实施例示出了根据本发明实施例的副边控制单元41的电路结构示意图。如图3所示，所述副边控制单元41包括：比较器401，比较导通指示信号P_SON(也即副边绕组12的电压V_SRD)与门限电压V_TH的大小；副边控制信号产生器402，提供所述副边控制信号S_CTR；同步信号传输器403，根据比较器401的比较结果和副边控制信号产生器402的运行，提供所述同步信号脉冲Sync：其中当导通指示信号P_SON大于门限电压V_TH或者副边控制信号产生器402产生副边控制信号S_CTR时，同步信号传输器403提供所述同步信号脉冲Sync。

图4示意性地示出了根据本发明实施例的副边绕组12的电压V_SRD、原边控制信号P_CTR、同步信号脉冲Sync的时序波形图和对导通指示信号P_SON的监测窗口。如图4所示，在t0时刻，同步信号脉冲Sync出现高电平脉冲，原边控制信号P_CTR随之控制原边功率管102导通。相应地，副边绕组12的电压V_SRD变高。距离t0时刻设定时间T_SET之后，即在t1时刻，对导通指示信号P_SON的监测窗口开启。直至t2时刻，同步信号脉冲Sync再次出现高电平脉冲，当前监测窗口关闭。相应地，原边控制信号P_CTR控制原边功率管102再次导通，副边绕组12的电压V_SRD再次变高。经过设定时间T_SET后，即在t3时刻，监测窗口再次开启。在监测窗口内，同步信号脉冲Sync未出现，而在t4时刻，副边绕组12的电压V_SRD变高，表明此时原边功率管102未在同步信号脉冲Sync的控制下自行导通。比较器401检测到该情况，控制同步信号传输器403输出同步信号脉冲Sync至原边控制单元42，使得原边功率管102停止自行控制，将电路的控制权收回至副边控制单元41。

图5为根据本发明实施例的全集成隔离变换电路500的电路结构示意图。图5所示实施例进一步示出了根据本发明实施例的副边控制信号产生器402的电路结构示意图。如图5所示，所述副边控制信号产生器402包括：误差放大器21，根据表征输出电压V_O的反馈电压V_FB和参考电压V_R，产生误差放大信号V_EA；脉冲频率调制器22，根据误差放大信号V_EA，产生频率调制信号PFM；信号管理模块23，根据频率调制信号PFM，提供所述副边控制信号S_CTR；其中所述同步信号传输器403根据比较器401的比较结果和频率调制信号PFM，提供所述同步信号脉冲Sync：当输出电压V_O增大时，频率调制信号PFM控制副边控制信号S_CTR和同步信号脉冲Sync的频率均减小。

前述根据本发明多个实施例的全集成隔离变换电路，在保持全集成隔离变换电路优点的同时，保证了各种电路保护情况下副边对整个电路了主导控制，从而使输出电压控制在所需范围内。不同于现有技术，本发明多个实施例的全集成隔离变换电路监测原边功率管的运行，当检测到原边功率管自行导通时，副边控制单元主动给原边控制单元发送同步信号脉冲，以将电路的控制权收回至副边。

图6示意性示出了根据本发明实施例的用于全集成隔离变换电路的方法流程图600。所述全集成隔离变换电路包括原边功率管和同步功率管，分别耦接至全集成隔离变换电路的原边绕组和副边绕组，所述原边功率管和同步功率管被周期性地导通和断开，以将输入电压转化为所需的输出电压，所述方法包括：

步骤601，提供副边控制信号，控制同步功率管。

步骤602，提供同步信号脉冲。

步骤603，响应同步信号脉冲，提供原边控制信号，控制原边功率管。

步骤604，从当前同步信号脉冲出现之后的设定时间开始，持续监测表征原边功率管导通状态的导通指示信号，直至下一同步信号脉冲出现。

步骤605，在下一同步信号脉冲出现之前，判断导通指示信号是否指示原边功率管被导通：若导通指示信号指示原边功率管被导通，进入步骤606；若导通指示信号指示原边功率管未被导通，进入步骤607。

步骤606，产生新的同步信号脉冲。

进入步骤607：停止对导通指示信号的监测。

在一个实施例中，所述导通指示信号包括副边绕组的电压。

在一个实施例中，所述全集成隔离变换电路根据表征输出电压的反馈电压和参考电压，提供所述副边控制信号。

在一个实施例中，当输出电压增大时，控制副边控制信号和同步信号脉冲的频率均减小。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。