电源转换器以及用于操作电源转换器的方法和控制器

摘要

本发明题为“电源转换器以及用于操作电源转换器的方法和控制器”。本发明公开了电源转换器以及用于操作电源转换器的方法和控制器。至少一些示例性实施方案是操作电源转换器的方法，该方法包括：由转换器控制器感应电源转换器的变压器的次级绕组上的正电压和正电流，该感应通过耦接到变压器的初级绕组的桥接电路进行；由转换器控制器与正电流成比例地产生第一斜坡信号；感测通过第一电感器的第一电感器电流，该第一电感器耦接在次级绕组与负载之间，并且该感测产生指示第一电感器电流的信号；以及当第一斜坡信号的幅值越过指示第一电感器电流的信号的幅值时，将第一续流开关的导通状态从导通改变为不导通。

说明书

技术领域

本专利申请涉及电源转换器的技术领域，并且具体地涉及呈电流倍增器形式的电源转换器。

背景技术

电流倍增器电源转换可用于多种情况。一种此类情况是减小来自分配总线的电压(例如，48V)，从而以低电压(例如，1V)但高电流向各个高性能计算机系统供电。为了提高效率，转换器的次级端中的续流二极管可用晶体管(例如，场效应晶体管(FET))替换，该晶体管的完全导通电阻和电压降小于续流二极管的正向电压降。

然而，当使用晶体管代替续流二极管时，电路设计者仔细确保晶体管不暴露于高于晶体管的阻断容量的电压。电路设计者可选择具有较高阻断容量的晶体管来解决瞬态高电压状况，或者电路设计者可使用具有较低阻断容量的晶体管并且包括钳位电路(其具有其自身的晶体管和电容器)。

当使用晶体管代替续流二极管时，并且还当使用钳位电路时，当存在减小的通过晶体管的电流时或者当存在减小的晶体管两端的电压时，对电流倍增器电源转换器切换(即，改变导通状态)晶体管的总效率是有益的。该减小的电流/电压切换有时被称为零电压切换(ZVS)或零电流切换(ZCS)，但是切换不需要精确地在零点处发生，以有益于产生。

发明内容

一个示例性实施方案是操作电源转换器的方法，该方法包括：由转换器控制器感应电源转换器的变压器的次级绕组上的正电压和正电流，该感应通过耦接到变压器的初级绕组的桥接电路进行；由转换器控制器与正电流成比例地产生第一斜坡信号；感测通过第一电感器的第一电感器电流，该第一电感器耦接在次级绕组与负载之间，并且该感测产生指示第一电感器电流的信号；以及当第一斜坡信号的幅值越过指示第一电感器电流的信号的幅值时，将第一续流开关的导通状态从导通改变为不导通。

在示例性方法中：产生第一斜坡信号还可包括驱动电流通过第一放大器到达斜坡电容器，该驱动与电源转换器的输入电压成比例；改变第一续流开关的导通状态还可包括当施加到斜坡比较器的第一输入端的第一斜坡信号的幅值转变超过施加到斜坡比较器的第二输入端的指示第一电感器电流的信号的幅值时，使斜坡比较器的输出端生效。在示例性方法中，在改变第一续流开关的导通状态之后，产生第一斜坡信号还可包括从斜坡电容器驱动电流通过第二放大器，该驱动与钳位电容器上的电压成比例。示例性方法还可包括通过当施加到过电流比较器的第一输入端的第一斜坡信号的幅值转变超过施加到过电流比较器的第二输入端的预定电压时，使过电流比较器的输出端生效来限制施加到初级绕组的电流。

该示例性方法还可包括：由转换器控制器感应通过变压器的次级绕组的负电压和负电流，该负电压和负电流的感应通过桥接电路进行；由转换器控制器与负电流成比例地产生第二斜坡信号，该第二斜坡信号不同于第一斜坡信号；感测通过第二电感器的第二电感器电流，该第二电感器耦接在次级绕组与负载之间，并且该感测产生指示第二电感器电流的信号；以及当第二斜坡信号的幅值越过指示第二电感器电流的信号的幅值时，将第二续流开关的导通状态从导通改变为不导通。感应负电压还可包括通过作为半桥电路的桥接电路来感应负电压。在示例性方法中：产生第一斜坡信号还可包括驱动电流通过第一放大器到达第一斜坡电容器，该驱动与电源转换器的输入电压成比例；产生第二斜坡信号还可包括驱动电流通过第二放大器到达第二斜坡电容器，该驱动电流通过第二放大器与电源转换器的输入电压成比例；改变第一续流开关的导通状态还可包括当施加到第一斜坡比较器的第一输入端的第一斜坡信号转变超过施加到第一斜坡比较器的第二输入端的指示第一电感器电流的信号时，使第一斜坡比较器的输出端生效；改变第二续流开关的导通状态还可包括当施加到第二斜坡比较器的第一输入端的第二斜坡信号转变超过施加到第二斜坡比较器的第二输入端的指示第二电感器电流的信号时，使第二斜坡比较器的输出端生效。在示例性方法中：在改变第一续流开关的导通状态之后，产生第一斜坡信号还可包括从第一斜坡电容器驱动电流通过第三放大器，该驱动与钳位电容器上的电压成比例；在改变第二续流开关的导通状态之后，产生第二斜坡信号还可包括从第二斜坡电容器驱动电流通过第四放大器，该驱动与钳位电容器上的电压成比例。示例性方法还可包括通过当施加到第一过电流比较器的第一输入端的第一斜坡信号转变超过施加到第一过电流比较器的第二输入端的预定电压时，使第一过电流比较器的输出端生效来限制施加到初级绕组的电流。示例性方法还可包括通过当施加到第二过电流比较器的第一输入端的第二斜坡信号转变超过施加到第二过电流比较器的第二输入端的预定电压时，使第二过电流比较器的输出端生效来限制施加到初级绕组的电流。

在示例性方法中，感应正电压还可包括通过作为半桥电路的桥接电路来感应正电压。

另一示例性实施方案是用于电源转换器的控制器，该控制器包括：输入电压端子、第一续流驱动端子、第二续流驱动端子、第一钳位驱动端子和第二钳位驱动端子；电压调节逻辑部件，该电压调节逻辑部件限定第一脉冲宽度调制输出端(PWM1输出端)和第二脉冲宽度调制输出端(PWM2输出端)；开关控制逻辑部件，该开关控制逻辑部件限定PWM1输入端、PWM2输入端、耦接到输入电压端子的输入电压输入端；电压调节逻辑部件被配置为将具有可变占空比的PWM1信号驱动到PWM1输出端，并且被配置为将具有可变占空比的PWM2信号驱动到PWM2输出端。开关控制逻辑部件可被配置为：在PWM1输入端的生效之后的第一时间延迟处使第一钳位驱动端子生效并使第一续流驱动端子失效，第一时间延迟是可变的并且基于指示施加到输入电压端子的输入电压的信号；基于PWM1输入端的失效来使第一钳位驱动端子失效并使第一续流驱动端子生效；在PWM2输入端的生效之后的第二时间延迟处使第二钳位驱动端子生效并使第二续流驱动端子失效，第二时间延迟是可变的并且基于指示施加到输入电压端子的输入电压的信号；以及基于PWM2输入端的失效来使第二钳位驱动端子失效并使第二续流驱动端子生效。

示例性控制器还可包括第一电流感测端子，并且其中开关控制逻辑部件还可包括：第一放大器，该第一放大器限定第一输入端和第一放大器输出端，该第一输入端耦接到输入电压端子；第一斜坡电容器，该第一斜坡电容器耦接到第一放大器输出端；斜坡比较器，该斜坡比较器限定第一输入端、第二输入端和斜坡输出端，斜坡比较器的第一输入端耦接到第一斜坡电容器，并且斜坡比较器的第二输入端耦接到第一电流感测端子；其中当开关控制逻辑部件在第一时间延迟处使第一钳位驱动端子生效并使第一续流驱动端子失效时，开关控制逻辑部件可被进一步配置为：驱动第一电流通过第一放大器到达第一斜坡电容器，该第一电流与输入电压端子上的电压成比例，并且该驱动产生第一斜坡信号；以及当第一斜坡信号的幅值转变超过指示第一电流感测端子上的第一电感器电流的信号的幅值时，由斜坡比较器使第一钳位驱动端子生效并使第一续流驱动端子失效。示例性控制器还可包括初级高驱动端子和钳位电压端子，并且其中开关控制逻辑部件还包括：第二放大器，该第二放大器限定耦接到钳位电压端子的第一输入端和耦接到第一斜坡电容器的第二放大器输出端；过电流比较器，该过电流比较器具有耦接到第一斜坡电容器的第一输入端、耦接到预定电压的第二输入端、和过电流输出端。在使第一钳位驱动端子生效并使第一续流驱动端子失效之后，开关控制逻辑部件可被进一步配置为：从第一斜坡电容器驱动电流通过第二放大器，该驱动与钳位电压端子上的电压成比例；以及如果第一斜坡信号的幅值转变超过预定电压，则由过电流比较器使初级高驱动端子失效。

示例性控制器还可包括第一电流感测端子和第二电流感测端子，并且其中开关控制逻辑部件还可包括：第一放大器，该第一放大器限定第一输入端和第一放大器输出端，该第一输入端耦接到输入电压端子；第一斜坡电容器，该第一斜坡电容器耦接到第一放大器输出端；第一斜坡比较器，该第一斜坡比较器限定第一输入端、第二输入端和第一斜坡输出端，第一斜坡比较器的第一输入端耦接到第一斜坡电容器，并且第一斜坡比较器的第二输入端耦接到第一电流感测端子；第二放大器，该第二放大器限定第一输入端和第二放大器输出端，第二放大器的第一输入端耦接到输入电压端子；第二斜坡电容器，该第二斜坡电容器耦接到第二放大器输出端；第二斜坡比较器，该第二斜坡比较器限定第一输入端、第二输入端和第二比较器输出端，第二斜坡比较器的第一输入端耦接到第二斜坡电容器，并且第二斜坡比较器的第二输入端耦接到第二电流感测端子。当开关控制逻辑部件在第一时间延迟处使第一钳位驱动端子生效并使第一续流驱动端子失效时，开关控制逻辑部件可被进一步配置为：驱动第一电流通过第一放大器到达第一斜坡电容器，该第一电流与输入电压端子上的电压成比例，该驱动产生第一斜坡信号；以及当第一斜坡信号的幅值转变超过指示第一电流感测端子上的第一电感器电流的信号的幅值时，由第一斜坡比较器使第一钳位驱动端子生效并使第一续流驱动端子失效。当开关控制逻辑部件在第二时间延迟处使第二钳位驱动端子生效并使第二续流驱动端子失效时，开关控制逻辑部件可被进一步配置为：驱动第二电流通过第二放大器到达第二斜坡电容器，该第二电流与输入电压端子上的电压成比例，该驱动产生第二斜坡信号；以及当第二斜坡信号的幅值转变超过指示第二电流感测端子上的第二电感器电流的信号的幅值时，由第二斜坡比较器使第二钳位驱动端子生效并使第二续流驱动端子失效。

另一示例性实施方案是电源转换器，该电源转换器包括：初级侧；次级侧；和转换器控制器。初级侧可以包括：变压器的初级绕组；和桥接电路，该桥接电路限定初级高驱动输入端和初级低驱动输入端，该桥接电路耦接在输入电压与初级绕组之间。次级侧可以包括：变压器的次级绕组，该次级绕组限定第一引线和第二引线；第一电感器，该第一电感器耦接在第一引线与电压输出的正端子之间；第一电流传感器，该第一电流传感器与第一电感器相关联并且被配置为产生指示通过第一电感器的电流的信号；第一续流开关，该第一续流开关具有控制输入端，该第一续流开关耦接在次级绕组的第一引线与电压输出的返回端子之间；钳位电容器，该钳位电容器具有第一引线和第二引线，钳位电容器的第二引线耦接到电压输出的返回端子；和第一钳位开关，该第一钳位开关具有控制输入端，该第一钳位开关耦接在次级绕组的第一引线与钳位电容器的第一引线之间。转换器控制器可被配置为：感应变压器的次级绕组上的正电压和正电流，该感应通过桥接电路进行；与正电流成比例地产生第一斜坡信号；感测指示通过第一电感器的电流的信号；以及当第一斜坡信号的幅值转变超过指示通过第一电感器的电流的信号的幅值时，改变第一续流开关和第一钳位开关的导通状态。

在示例性电源转换器中，转换器控制器还可包括：第一放大器，该第一放大器限定第一输入端和第一放大器输出端，第一放大器的第一输入端耦接到输入电压；斜坡电容器，该斜坡电容器耦接到第一放大器输出端；斜坡比较器，该斜坡比较器限定第一输入端、第二输入端和斜坡输出端，第一输入端耦接到斜坡电容器，并且第二输入端耦接到第一电流传感器；其中当转换器控制器产生第一斜坡信号时，转换器控制器驱动电流通过第一放大器到达斜坡电容器，该驱动与输入电压成比例；其中当转换器控制器改变第一续流开关和第一钳位开关的导通状态时，当施加到斜坡比较器的第一输入端的第一斜坡信号转变超过指示从第一电流传感器通过第一电感器的电流并施加到斜坡比较器的第二输入端的信号时，转换器控制器使斜坡输出端生效。在示例性电源转换器中，转换器控制器还可包括：第二放大器，该第二放大器限定耦接到钳位电容器的第一引线的第一输入端、以及耦接到斜坡电容器的第二放大器输出端；过电流比较器，该过电流比较器具有耦接到斜坡电容器的第一输入端、耦接到预定电压的第二输入端、和过电流输出端。在转换器控制器改变第一续流开关和第一钳位开关的导通状态之后，转换器控制器可被进一步配置为：从斜坡电容器驱动电流通过第二放大器，该驱动与钳位电容器上的电压成比例；以及如果第一斜坡信号的幅值转变超过预定电压，则使到桥接电路的初级高驱动输入端失效。

在示例性电源转换器中，次级侧还可包括：第二电感器，该第二电感器耦接在次级绕组的第二引线与电压输出的正端子之间；第二电流传感器，该第二电流传感器与第二电感器相关联并且被配置为产生指示通过第二电感器的电流的信号；第二续流开关，该第二续流开关具有控制输入端，该第二续流开关耦接在次级绕组的第二引线与电压输出的返回端子之间；第二钳位开关，该第二钳位开关具有控制输入端，该第二钳位开关耦接在次级绕组的第二引线与钳位电容器的第一引线之间。转换器控制器可被进一步配置为：感应变压器的次级绕组上的负电压和负电流，该感应通过桥接电路进行；与负电流成比例地产生第二斜坡信号；感测指示通过第二电感器的电流的信号；以及当第二斜坡信号的幅值转变超过指示通过第二电感器的电流的信号的幅值时，改变第二续流开关和第二钳位开关的导通状态。

在示例性电源转换器中，桥接电路可为半桥电路。

附图说明

为了详细描述示例性实施方案，现在将参照附图，在附图中：

图1示出根据至少一些实施方案的电流倍增器转换器的电路图；

图2示出根据至少一些实施方案的时序图；

图3示出根据至少一些实施方案的电流倍增器转换器的次级侧的简化电路图；

图4示出根据至少一些实施方案的电流倍增器转换器的次级侧的简化电路图；

图5示出根据至少一些实施方案的电流倍增器转换器的次级侧的简化电路图；

图6示出根据至少一些实施方案的电流倍增器转换器的次级侧的简化电路图；

图7示出根据至少一些实施方案的电流倍增器转换器的次级侧的简化电路图；

图8示出根据至少一些实施方案的电流倍增器转换器的次级侧的简化电路图；

图9示出根据至少一些实施方案的转换器控制器的框图；

图10示出根据示例性实施方案的电流仿真器；并且

图11示出根据至少一些实施方案的方法。

各种术语用来指特定系统部件。不同公司可用不同名称来指一种部件–本文献并非意于在名称不同而功能相同的部件之间作出区分。在下面的讨论中以及在权利要求书中，术语“包括”和“包含”以开放形式使用，并且因此，这些术语应被解释成意指“包括但不限于…”。另外，术语“耦合”或“耦接”旨在意指间接连接或直接连接。因此，如果第一器件耦接到第二器件，则该连接可通过直接连接或通过经由其他器件和连接部的间接连接进行。

就电气设备(无论是独立式还是作为集成电路的一部分)而言，术语“输入”和“输出”是指到电气设备的电连接，并且不应被视为需要操作的动词。例如，比较器(诸如运算放大器)可具有第一输入端和第二输入端，并且这些“输入端”限定到比较器的电连接，并且不应被理解为需要比较器的信号输入。

具体实施方式

以下讨论涉及本发明的各种实施方案。虽然这些实施方案中的一个或多个实施方案可能是优选的，但所公开的实施方案不应解释为或以其他方式用来限制包括权利要求书在内的本公开的范围。另外，本领域技术人员应当理解，以下描述具有广泛应用，并且对任何实施方案的讨论仅意指该实施方案的示例，而并非旨在表示包括权利要求书在内的本公开的范围限于该实施方案。

各种示例性实施方案涉及在电源转换器中实现可变延迟时间的方法和系统。更具体地讲，各种示例性实施方案涉及在电源转换器的初级侧的开关的激活与电源转换器的次级侧的开关的激活之间实现可变延迟，其中可变延迟用于实现晶体管的减小的电压切换和/或用于实现晶体管的减小的电流切换。更进一步具体地讲，示例性实施方案涉及实现可变延迟，其中可变延迟在每个切换循环中的持续时间基于到电源转换器的输入电压和通过次级侧的电感器的电流。例如，当次级绕组中的电流与次级侧上的电感器中的电流匹配时，通过续流开关的电流将为低的或为零，并且因此改变续流开关的导通状态可以更高的总效率发生。应用现在转向示例性电流倍增器转换器。

图1示出根据至少一些实施方案的电流倍增器转换器100的电路图。具体地讲，呈电流倍增器转换器100的示例性形式的电源转换器包括变压器102，该变压器限定初级绕组104和次级绕组106。变压器102可由漏电感、磁化电感以及甚至与其初级绕组和/或次级绕组串联的外部电感器组成。变压器102概念性地产生初级侧108和次级侧110。初级侧108与次级侧110之间的概念性的划分是电气概念，而不一定是物理概念。在示例性电流倍增器转换器100中，初级侧108可与次级侧110电隔离，但并非在所有情况下都需要电隔离。

转向初级侧108，示例性初级侧108包括输入电压V

示例性桥接电路116包括初级高侧电控开关118。初级高侧电控开关118可采用任何合适的形式(例如，场效应晶体管(FET)或双极结型晶体管)。在图1的示例性情况下，初级高侧电控开关118是FET，并且在下文称为初级高FET(PH FET 118)。示例性PH FET 118限定漏极120、源极122和栅极124。漏极120耦接到输入电压V

示例性桥接电路116还包括初级低侧电控开关130。初级低侧电控开关130同样可采用任何合适的形式。在图1的示例性情况下，初级低侧电控开关130是FET，并且在下文称为初级低FET(PL FET 130)。示例性PL FET 130限定漏极132、源极134和栅极136。漏极132耦接到初级绕组104的第一引线112。源极134耦接到初级侧108上的公共端或接地端。栅极136通过初级低驱动端子138(PL驱动端子138)耦接到转换器控制器126。因此，转换器控制器126通过驱动栅极136来选择性地使PL FET 130导通和不导通。

仍然参考图1，示例性桥接电路116还包括电容器140和电容器142。电容器140耦接在输入电压V

在操作中，示例性桥接电路116通过使PH FET 118导通并且使PL FET 130不导通来将AC信号施加到初级绕组104。因此，电流从输入电压V

为了稍后讨论的目的，产生从引线(例如，在图1中，第一引线144)流出的与点规定相关联的电流的次级绕组106上的电压将被称为正电压和对应的正电流。相反，产生流入引线(例如，在图1中，第二引线146)中的与点规定相关联的电流的次级绕组106上的电压将被称为负电压和对应的负电流。然而，名称是任意的，并且不应被理解为是限制性的。在图1的名称和电路之后，当PH FET 118导通时，在次级绕组106中感应的电压和电流被称为正电压和正电流。并且相反，当PL FET 130导通时，在次级绕组106中感应的电压和电流被称为负电压和负电流。

仍然参考图1，示例性次级侧110限定输出电压V

LS1电流传感器152以电的方式设置在LS1电感器148与输出电压V

示例性次级侧还限定续流电控开关164。续流电控开关164可采用任何合适的形式(例如，场效应晶体管(FET)或双极结型晶体管)。在图1的示例性情况下，续流电控开关164是FET。为了不使讨论过度复杂化，续流电控开关164在下文中被称为开关一低FET(S1L FET164)。S1L FET 164限定漏极166、源极168和栅极170。漏极166耦接到次级绕组106的第一引线144。源极168耦接到次级侧110上的接地端或公共端。栅极170通过续流驱动端子(在下文中称为S1L驱动端子172)耦接到转换器控制器126。在LS1电感器148周围的塌缩场向负载R

示例性次级侧还限定续流电控开关174。续流电控开关174同样可采用任何合适的形式。在图1的示例性情况下，续流电控开关174是FET。为了不使讨论过度复杂化，续流电控开关174在下文中被称为开关二低FET(S2L FET 174)。S2L FET 174限定漏极176、源极178和栅极180。漏极176耦接到次级绕组106的第二引线146。源极178耦接到次级侧110上的接地端或公共端。栅极180通过续流驱动端子(在下文中称为S2L驱动端子182)耦接到转换器控制器126。在LS2电感器150周围的塌缩场向负载R

在电流倍增器转换器100的操作中，存在某些操作条件，这些操作条件在S1LFET164和S2L FET 174两端产生瞬态电压尖峰。例如，在桥接电路116正在将电压施加到初级绕组104的时间段期间，但在电流倍增器转换器100通过跨变压器102沿反向方向传输功率(即，将能量传输回输入电压V

示例性次级侧110也限定与S2L FET 174相关联的钳位电控开关197。钳位电控开关197同样可采用任何合适的形式。在图1所示的示例性情况中，钳位电控开关197是FET。为了不使讨论过度复杂化，钳位电控开关197在下文中被称为开关二高FET(S2H FET 197)。示例性S2H FET 197选择性地跨S2L FET 174耦接钳位电容器186以吸收瞬态电压尖峰。具体地讲，示例性S2H FET 197限定漏极195、源极193和栅极191。漏极195耦接到钳位电容器186的第一引线194。源极193耦接到次级绕组106的第二引线146，并且因此也耦接到S2L FET174的漏极176。栅极191通过钳位驱动端子(S2H驱动端子189)耦接到转换器控制器126。

仍然参考图1，S1L FET 164和伴随S1H FET 184交替地操作。也就是说，当S1L FET164导通时，S1H FET 184不导通，反之亦然。从转换器控制器126的角度来看，转换器控制器126与S1H驱动端子198相反地驱动S1L驱动端子172。在实施过程中，在S1H驱动端子198的失效与S1L驱动端子172的生效之间存在小延迟，反之亦然，以减少来自钳位电容器186的电流的直通。类似地，S2L FET 174和伴随S2H FET 197交替地操作。也就是说，当S2L FET 174导通时，S2H FET 197不导通，反之亦然。再次从转换器控制器126的角度来看，转换器控制器126与S2H驱动端子189相反地驱动S2L驱动端子182。在实施过程中，在S2H驱动端子189的失效与S2L驱动端子182的生效之间存在小延迟，反之亦然，以减少来自钳位电容器186的电流的直通。

示例性转换器控制器126还限定耦接到输入电压V

图2示出根据至少一些实施方案的时序图。具体地讲，图2示出了多个布尔信号和模拟信号。信号未必在幅值或时间上按比例绘制；然而，在时序图内，每个信号的时间在水平轴上对准。图1示出了PH栅极信号的曲线200、PL栅极信号的曲线202、S1H栅极信号的曲线204、S1L栅极信号的曲线206、S2H栅极信号的曲线208、S2L栅极信号的曲线210、LS1电流信号的曲线212、LS2电流信号的曲线214和斜坡信号的曲线216。曲线200的PH栅极信号是由PH驱动端子128驱动到PH FET 118的栅极124的示例性信号。曲线202的PL栅极信号是由PH驱动端子138驱动到PL FET 130的栅极136的示例性信号。曲线204的S1H栅极信号是由S1H驱动端子198驱动到S1H FET 184的栅极192的示例性信号。曲线206的S1L栅极信号是由S1L驱动端子172驱动到S1L FET 164的栅极170的示例性信号。曲线208中的S2H栅极信号是由S2H驱动端子189驱动到S2H FET 197的栅极191的示例性信号。曲线210的S2L栅极信号是由S2L驱动端子182驱动到S2L FET 174的栅极180的示例性信号。本说明书现在转向对示例性电流倍增器转换器100在图2的底部所示的t0和t7之间的时间帧中的操作的描述。

图3示出根据至少一些实施方案的电流倍增器转换器100的次级侧110的简化电路图。考虑到示例性电流倍增器转换器100正在稳态条件下操作，从而向负载R

图4示出根据至少一些实施方案的电流倍增器转换器100的次级侧110的简化电路图。同时参考图2和图4，图4示出了在图2的时间段t1->t2期间次级侧110的示例性状态。如前所述，在图4中，导通的FET被示出为短路，并且不导通的FET被示出为断路。在示例性时间帧中，在初级侧上，PH FET 118(未示出)导通。然而，由于初级绕组的感应方面(例如，漏电感)，通过次级绕组106的电流随时间推移而斜升。

在一些相关领域的电源转换器中，在PH FET 118变为导通的同时，次级侧上的各种FET的状态改变。具体地讲，在一些相关领域的电源转换器中，在PH FET 118变为导通的同时，使S1L FET 164不导通。并且因为S1H FET 184与其伴随S1L FET 164交替地操作，所以在一些相关领域的电源转换器中，在PH FET 118变为导通的同时，使S1H FET 184导通。如果假定通过次级绕组106的电流在时间点t1处为零，则如果使S1L FET 164在时间t1处不导通，则所有通过LS1电感器148的电流被中断。在高负载期间，通过LS1电感器148的电流在时间t1处可为显著的，并且因此此类切换远未实现零电流切换。类似地，如果假定次级绕组106上的电压在时间t1处为约零，则如果使S1H FET 184在时间t1处导通，则S1H FET 184在由钳位电容器186保持的全电压处切换，并且因此此类切换远未实现零电压切换。

在另外的其他相关领域的电源转换器中，实现在PH FET 118变为导通与S1LFET164变为不导通(和S1H FET 184变为导通)之间的固定延迟时间。然而，固定延迟时间仅对于非常窄的一组操作条件是可操作的，并且操作条件中的一个操作条件的变化导致固定延迟时间不再是可操作的。例如，输入电压V

返回图2和图4，根据示例性实施方案的电流倍增器转换器100实现在PH FET 118变为导通与S1L FET 164变为不导通(和S1H FET 184变为导通)之间的可变时间延迟td

图5示出根据至少一些实施方案的电流倍增器转换器100的次级侧110的简化电路图。同时参考图2和图5，图5示出了在图2的时间段t2->t3期间次级侧110的示例性状态。在示例性时间段中，PH FET 118仍然导通。然而，S1L FET 164不导通，S1H FET184导通，并且S2L FET 174保持导通。在示例性时间段中发生若干动作。具体地讲，次级绕组106两端的电压(或钳位电容器186两端的电压)对通过LS1电感器148的电流502进行充电或斜升(例如，图2的曲线212)。通过导通S1H FET 184，钳位电容器186提供电流504。此外，与LS2电感器150相关联的场继续塌缩，并且因此LS2电感器150继续向负载R

图6示出根据至少一些实施方案的电流倍增器转换器100的次级侧110的简化电路图。同时参考图2和图6，图6示出了在图2的时间段t3->t4期间次级侧110的示例性状态。在示例性时间段期间，在次级绕组106上不感应电压。由于LS1电感器148和LS2电感器150的先前充电，两个电感器基于相应电感器周围的场塌缩而向负载R

图7示出根据至少一些实施方案的电流倍增器转换器100的次级侧110的简化电路图。同时参考图2和图7，图7示出了在图2的时间段t4->t5期间次级侧110的示例性状态。在示例性时间段中，PL FET 130(未示出)导通。然而，同样由于初级绕组104的感应方面，通过次级绕组106的电流随时间推移而斜升。

关于电源转换器的上述相关技术也相对于PL FET 130、S2L FET 174和S2HFET197的操作存在。将不再重复整个解释，以免过度延长说明书。概括地说，使S2 FET174过早地不导通导致中断通过S2 FET 174返回到LS2电感器150的电流。并且使S2H FET 197过早地导通导致切换来自钳位电容器186的S2H FET 197两端的潜在的显著电压。

返回图2和图7，根据示例性实施方案的电流倍增器转换器100还实现在PL FET130变为导通与S2L FET 174变为不导通(和S2H FET 197变为导通)之间的可变时间延迟td

图8示出根据至少一些实施方案的电流倍增器转换器100的次级侧110的简化电路图。同时参考图2和图8，图8示出了在图2的时间段t5->t6期间次级侧110的示例性状态。在示例性时间段中，PL FET 130仍然导通。然而，S2L FET 174不导通，S2H FET197导通，并且S1L FET 164保持导通。在示例性时间段中发生若干动作。具体地讲，次级绕组106两端的电压(或钳位电容器186两端的电压)对通过LS2电感器150的电流802进行充电或斜升(例如，图2的曲线214)。通过导通S2H FET 197，钳位电容器186提供电流804。此外，与LS1电感器148相关联的场继续塌缩，并且因此LS1电感器148继续向负载R

时间段t6->t7是时间段t0->t1的重复，并且因此不被单独分析。类似地，时间段t7->t8是时间段t1->t2的重复，并且因此不被单独分析。说明书现在转向示例性转换器控制器126的描述。

图9示出根据至少一些实施方案的转换器控制器126的框图。具体地讲，图9将转换器控制器126示出为具有多个外部可触及引脚或端子的封装半导体器件或封装集成电路器件。图9中示出的是PH驱动端子128、PL驱动端子138、S1H驱动端子198、S1L驱动端子172、S2L驱动端子182、S2H驱动端子189、LS1电流感测端子156、LS2电流感测端子162、输入电压端子187、钳位电压端子185和反馈端子183。将存在附加端子(例如，接地端或公共端、电压源、连接到外部电阻和电容的各种端子)，但未示出此类附加端子以便不使附图进一步复杂化。封装器件内存在半导体管芯900，在该半导体管芯上单片构造各种电路。虽然图9仅示出了单个半导体管芯900，但可将两个或更多个半导体管芯封装在一起(即，多芯片模块)以形成转换器控制器126。

示例性转换器控制器包括电压调节逻辑部件902和开关控制逻辑部件904。电压调节逻辑部件902限定第一脉冲宽度调制输出端(PWM1输出端906)、第二脉冲宽度调制输出端(PWM2输出端908)和耦接到反馈端子183的反馈输入端910。电压调节逻辑部件902被配置为将具有可变占空比的PWM1信号驱动到PWM1输出端906，并且被配置为将具有可变占空比的PWM2信号驱动到PWM2输出端908，所有都基于在反馈端子183上接收的指示输出电压的信号。在一些情况下，电压调节逻辑部件902在稳态操作中将PWM1信号和PWM2信号的占空比限制为50％。

仍然参考图9，示例性开关控制逻辑部件904限定耦接到PWM1输出端906的PWM1输入端912和耦接到PWM2输出端908的PWM2输入端914。从左到右跨开关控制逻辑部件904的顶部工作，示例性开关控制逻辑部件904限定PH驱动输出端916、PL驱动输出端918、S1H驱动输出端920、S1L驱动输出端922、S2L驱动输出端924、S2H驱动输出端926、LS1电流感测输入端928和LS2电流感测输入端930、源输入端932和钳位电压输入端934。PH驱动输出端916耦接到PH驱动端子128。PL驱动输出端918耦接到PL驱动端子138。S1H驱动输出端920耦接到S1H驱动端子198。S1L驱动输出端922耦接到S1L驱动端子172。S2L驱动输出端924耦接到S2L驱动端子182。S2H驱动输出端926耦接到S2H驱动端子189。LS1电流感测输入端928耦接到LS1电流感测端子156。LS2电流感测输入端930耦接到LS2电流感测端子162。源输入端932耦接到输入电压端子187。并且钳位电压输入端934耦接到钳位电压端子185。

根据示例性实施方案，开关控制逻辑部件904被设计和构造成响应于PWM1输入端912的生效而使PH驱动端子128生效，但是在下面更详细讨论的某些状况下(例如，初级侧过电流)，尽管PWM1输入端912生效，开关控制逻辑部件904也可避免使PH驱动端子128生效。此外，示例性开关控制逻辑部件904被设计和构造成响应于PWM2输入端914的生效而使PL驱动端子138生效，但是再次在下面更详细讨论的某些状况下，尽管PWM2输入端914生效，开关控制逻辑部件904也可避免使PL驱动端子138生效。

示例性开关控制逻辑部件904被进一步设计和构造成在PWM1输入端912的生效之后的第一时间延迟处使S1H驱动端子198生效并使S1L驱动端子172失效。第一时间延迟是可变的并且基于指示施加到输入电压端子187的输入电压的信号。具体地讲，第一时间延迟基于输入电压端子187上的电压和通过LS1电流感测端子156感测的电流。更进一步具体地讲，开关控制逻辑部件904被配置为在指示通过LS1电流感测端子156感测的电流的信号和指示次级绕组中的电流的斜坡信号显示电流彼此在预定阈值内时，改变S1H驱动端子198和S1L驱动端子172的状态。示例性开关控制逻辑部件904被进一步设计和构造成基于PWM1输入端912的失效来使S1H驱动端子198失效并使S1L驱动端子172生效。

示例性开关控制逻辑部件904被进一步设计和构造成在PWM2输入端914的生效之后的第二时间延迟处使S2H驱动端子189生效并使S1L驱动端子182失效。第二时间延迟是可变的并且基于指示施加到输入电压端子187的输入电压的信号。具体地讲，第二时间延迟基于输入电压端子187上的电压和通过LS2电流感测端子162感测的电流。更进一步具体地讲，开关控制逻辑部件904被配置为在指示通过LS2电流感测端子162感测的电流的信号和指示次级绕组中的电流的斜坡信号显示电流彼此在预定阈值内时，改变S2H驱动端子189和S2L驱动端子182的状态。示例性开关控制逻辑部件904被进一步设计和构造成基于PWM2输入端914的失效来使S2H驱动端子189失效并使S2L驱动端子182生效。

示例性开关控制逻辑部件904可以任何合适的形式实现。图9示出了开关控制逻辑部件904的示例性实施方式，该开关控制逻辑部件包括用于驱动端子的交叉耦合与门逻辑部件936、逻辑非门938、逻辑非门940、S1电流仿真器942和S2电流仿真器944。示例性S1电流仿真器942限定PWM1输入端946、PH驱动输出端948、S1驱动输出端950、LS1电流感测输入端952、源输入端954和钳位电压输入端956。PWM1输入端946耦接到电压调节逻辑部件902的PWM1输出端906。PH驱动输出端948耦接到交叉耦合与门逻辑部件936的第一逻辑与门。S1驱动输出端950耦接到S1H驱动端子198以及逻辑非门938的输入端。LS1电流感测输入端952耦接到LS1电流感测端子156。源输入端954耦接到输入电压端子187。并且钳位电压输入端956耦接到钳位电压端子185。逻辑非门938的输出端耦接到S1L驱动端子172，以实现S1H FET184与其伴随S1L FET 164交替地导通的功能。

示例性S2电流仿真器942限定PWM2输入端958、PL驱动输出端960、S2驱动输出端962、LS2电流感测输入端964、源输入端966和钳位电压输入端968。PWM2输入端958耦接到电压调节逻辑部件902的PWM2输出端908。PL驱动输出端960耦接到交叉耦合与门逻辑部件936的第二逻辑与门。S2驱动输出端962耦接到S2H驱动端子189以及逻辑非门940的输入端。LS2电流感测输入端964耦接到LS2电流感测端子162。源输入端966耦接到输入电压端子187。并且钳位电压输入端968耦接到钳位电压端子185。逻辑非门940的输出端耦接到S2L驱动端子182，以实现S2H FET 197与其伴随S2L FET174交替地导通的功能。

示例性S1电流仿真器942被设计和构造成控制在PWM1信号的生效与作为整体使S1H FET 184导通并使S1L FET 164不导通之间的第一时间延迟(例如，图2的第一时间延迟td

类似地，示例性S2电流仿真器944被设计和构造成控制在PWM2信号的生效与作为整体使S2H FET 197导通并使S2L FET 174不导通之间的第二时间延迟(例如，图2的第二时间延迟td

S1电流仿真器942和S2电流仿真器944仅相对于不同PWM信号(即，PWM1用于S1电流仿真器942，并且PWM2用于S2电流仿真器944)和不同电感器电流感测信号的生效以相同方式操作。本说明书现在转向对S1电流仿真器942的更详细的讨论，其中理解S2电流仿真器944具有重复部件并且类似地操作，仅相对于S2部件。

图10示出根据示例性实施方案的S1电流仿真器942。具体地讲，示例性S1电流仿真器942包括呈置位-复位触发器的示例性形式的锁存器1000。因此，锁存器1000限定置位输入端1002、复位输入端1004和输出端1006。输出端1006耦接到S1驱动输出端950，并且因此耦接到S1H驱动端子198(图9)。示例性S1电流仿真器942还包括斜坡比较器1008，该斜坡比较器限定反相输入端1010、非反相输入端1012和比较器输出端1014。反相输入端1010通过求和块1016耦接到LS1电流感测输入端952。非反相输入端1012耦接到斜坡电容器1020的第一引线1018，并且斜坡电容器1020的第二引线1022在转换器控制器126内耦接到公共端或接地端。比较器输出端1014耦接到锁存器1000的置位输入端1002。

示例性S1仿真器942还包括第一跨导放大器1024。第一跨导放大器1024限定第一感测输入端1026、第二感测输入端1028和电流输出端1030。第一感测输入端1026耦接到源输入端954，并且因此接收指示输入电压的信号。第二感测输入端1028耦接到公共端或接地端。电流输出端1030耦接到斜坡电容器1020的第一引线1018。如图所示，第一跨导放大器1024被布置成将电流驱动到斜坡电容器1020，其中所驱动的电流与输入电压V

示例性S1仿真器942还包括第二跨导放大器1032。第二跨导放大器1032限定第一感测输入端1034、第二感测输入端1036和电流输出端1038。第一感测输入端1034耦接到钳位电压输入端956，并且因此接收指示钳位电容器186(图1)上的电压的信号。第二感测输入端1036耦接到公共端或接地端。电流输出端1038通过电控开关1040(在下文中仅称为开关1040)耦接到斜坡电容器1020的第一引线1018。开关1040限定控制输入端1042，并且控制输入端1042耦接到锁存器1000的输出端1006。在示例性实施方案中，当S1驱动输出端950导通时(即，当S1H FET 184导通时并且当S1L FET不导通时)，开关1040导通。如图所示，第二跨导放大器1032被布置成驱动远离斜坡电容器1020，其中所驱动的电流与钳位电容器186上的电压成比例。控制比例可采用任何合适的形式，诸如控制来自钳位电容器186的施加到钳位电压输入端956的电压的电压缩放、控制第二跨导放大器1032的增益GC或两者。第二跨导放大器1032在解决电源转换器的初级侧108的过电流中起作用，并且在对可变时间延迟td

仍然参考图10，示例性S1电流仿真器942还包括电压源V1 1044、电压源V2 1046和电控开关1048(在下文中仅称为开关1048)。电压源V1 1044通过开关1048耦接到斜坡电容器1020的第一引线1018。开关1048限定耦接到锁存器1000的复位输入端1004的控制输入端1050。根据示例性实施方案，开关1048在使复位输入端1004生效的时间段期间导通。因此，电压源V1 1044在PWM1信号的每个失效循环中复位斜坡电容器1020上的电压，并向斜坡电容器1020提供偏置电压，以将斜坡电容器1020上产生的斜坡信号升压到斜坡比较器1008的更敏感范围内。类似地，电压源V1 1044向指示LS1电感器电流的信号提供偏置电压。将相对小的电压源或零电压源V2添加到指示LS1电感器电流的信号以为零电流切换或零电压切换提供偏移量或裕量。

示例性S1电流仿真器942还包括逻辑与门1052、延迟P电路1054和延迟S电路1056。逻辑与门1052限定第一输入端1058、第二输入端1060和门输出端1062。第一输入端1058耦接到PWM1输入端946，并且门输出端1062耦接到延迟P电路1054。延迟P电路1054耦接到PH驱动输出端948。延迟P电路1054表示在初级驱动器具有比次级驱动器小的传播延迟的情形下添加到PH FET 118的栅极信号的小延迟。此外，延迟P电路1054可用于解决其他定时问题，诸如与半导体加工中的变化相关联的加工延迟。在一些情况下，由延迟P电路1054表示的延迟可以是可编程的(例如，外部电阻器、串行外围互连(SPI)总线编程)。延迟S电路1056耦接在门输出端1062与逻辑非门1064之间。逻辑非门1064耦接到锁存器1000的复位输入端1005。延迟S电路1056表示在次级驱动器具有比初级驱动器小的传播延迟的情形下添加到S1 FET的栅极信号的小延迟。此外，延迟S电路1056可用于解决其他定时问题，诸如与半导体加工中的变化相关联的加工延迟。在一些情况下，由延迟S电路1056表示的延迟可以是可编程的。

仍然参考图10，示例性S1电流仿真器942还包括过电流比较器1066，该过电流比较器限定反相输入端1068、非反相输入端1070和过电流输出端1072。反相输入端1068耦接到斜坡电容器1020的第一引线1018。非反相输入端1070耦接到电压源1074。过电流输出端1072耦接到逻辑与门1052的第二输入端1060。如下面将更详细讨论的，过电流比较器1066用于检测电流倍增器转换器100的初级侧108上的过电流，并且因此电压源1074是指示过电流状况的预定电压。

同时参考图2和图10，首先考虑时间段t0->t1。在示例性时间段期间，开关1048导通，从而复位偏置电压并将偏置电压施加到斜坡电容器1020。此外，开关1040不导通，因为锁存器1000的输出端1006失效。

现在考虑时间t1。在时间t1处，PWM1信号生效，并且在与延迟P电路1054相关联的延迟之后，使PH驱动输出端948生效，并且因此使PH栅极信号生效(例如，曲线200)。同时，使施加在锁存器1000的复位输入端1004上的复位信号失效，但置位输入端1002尚未生效。开关1048响应于复位信号的失效而变为不导通，并且第一跨导放大器1024将电流驱动到斜坡电容器1020。驱动到斜坡电容器1020的电流产生作为斜坡信号(例如，曲线216中的实线)的电压，并且其中所驱动的电流与源输入端954上的电压成比例。因此，斜坡电容器1020上的电压是次级绕组106中的电流的仿真。

在示例性时间段t1->t2期间，斜坡比较器1008将指示通过LS1电感器(施加到LS1电流感测输入端952)的电流的信号与斜坡电容器1020(指示通过次级绕组106的电流)的斜坡信号进行比较。现在考虑时间t2。在时间t2处，斜坡信号的幅值转变超过指示通过LS1电感器的施加到LS1电流感测输入端952的电流的信号的幅值。当转变发生时，斜坡比较器1008使比较器输出端1014生效，这使锁存器1000的置位输入端1002生效，并且因此改变S1FET的导通状态(例如，使S1H FET 184导通，并且使S1L FET 164不导通)。置位输入端1002的生效使锁存器的输出端1006生效，并且因此开关1040也变为导通。在时间段t2->t3期间，第一跨导放大器1024继续将与输入电压V

暂时返回到图1。在所示的示例性电流倍增器转换器100中，LS1电流传感器152测量通过LS1电感器148的电流。同样，LS2电流传感器158测量通过LS2电感器150的电流。然而，在示例性电路中，未测量初级侧108上的电流(例如，通过初级绕组104的电流)。在稳态且非故障操作中，可使用仅来自LS1电流传感器152和LS2电流传感器158的电流测量来实现过电流保护。然而，LS1电流传感器152和LS2电流传感器158未看到一些过电流状况。例如，在钳位电容器186完全放电时的启动时，随着冲击电流在钳位电容器186上积聚电荷，桥接电路116的前几个循环可达到过电流极限。又如，输入电压V

返回图10，示例性过电流比较器1066用于检测过电流状况。具体地讲，在使PWM1信号生效时(例如，图2的时间t1->t2)，过电流比较器1066将斜坡电容器1020上的斜坡信号与由电压源1074设置的预定阈值进行比较。当施加到过电流比较器1066的反相输入端1068的斜坡信号的幅值转变超过由电压源1074施加到非反相输入端1070的预定电压时，过电流比较器1066使过电流输出端1072生效(在该示例中，生效为低)。因为过电流输出端1072耦接到逻辑与门1052，所以生效切断PWM1信号，从而最终使PH FET 118不导通。

再次同时参考图2和图10，在其中钳位电容器186充电的非故障操作中，使S1H FET184导通减少了来自次级绕组106的电流，因为钳位电容器186通过LS1电感器148泵送电荷。斜坡电容器1020上的斜坡信号仿真电流，因为第二跨导放大器1032将与钳位电容器186上的电压成比例的电流拉离斜坡电容器1020(例如，时间t2->t3，曲线216中的实线)。然而，如果考虑钳位电容器186上的电压为零(例如，在启动时)，则通过次级绕组的电流将在S1HFET变为导通之后继续斜升，因为次级绕组将对钳位电容器进行充电并对LS1电感器进行充电，并且在由电压调节逻辑部件902使PWM1信号失效之前，初级电流可很好地达到过电流状况。在仿真侧，处于所述导通中的第二跨导放大器1032将不会减小斜坡信号，并且因此斜坡信号可用于检测过电流状况。

如上所述，S2电流仿真器944具有类似的电路并且与S1电流仿真器942类似地工作。S2电流仿真器944在PWM2信号的生效期间(例如，时间t4->t6)将是有效的，并且操作PLFET 130和S2家族FET(即，S2H FET 197和S2L FET 174)，但操作原理相同。

图11示出根据至少一些实施方案的方法。具体地讲，该方法开始(框1100)并且包括：由转换器控制器感应电源转换器的变压器的次级绕组上的正电压和正电流，该感应通过耦接到变压器的初级绕组的桥接电路进行(框1102)；由转换器控制器与正电流成比例地产生第一斜坡信号(框1104)；感测通过第一电感器的第一电感器电流，该第一电感器耦接在次级绕组与负载之间，并且该感测产生指示第一电感器电流的信号(框1106)；当第一斜坡信号的幅值越过指示第一电感器电流的信号的幅值时，将第一续流开关的导通状态从导通改变为不导通(框1108)；由转换器控制器感应通过变压器的次级绕组的负电压和负电流，该负电压和负电流的感应通过桥接电路进行(框1110)；由转换器控制器与负电流成比例地产生第二斜坡信号，该第二斜坡信号不同于第一斜坡信号(框1112)；感测通过第二电感器的第二电感器电流，该第二电感器耦接在次级绕组与负载之间，并且该感测产生指示第二电感器电流的信号(框1114)；以及当第二斜坡信号的幅值越过指示第二电感器电流的信号的幅值时，将第二续流开关的导通状态从导通改变为不导通(框1116)。然后，该方法结束(框1118)。

附图中的许多电连接被示为没有中间器件的直接耦合，但在上面的描述中并未如此明确说明。然而，对于在附图中示出的没有中间设备的电连接，该段落应充当权利要求的先行基础，以用于引用任何电连接作为“直接耦接”。

上述讨论意在说明本发明的原理和各种实施方案。一旦完全理解了上述公开的内容，对于本领域技术人员来说许多变型形式和修改形式就将变得显而易见。以下权利要求书被解释为旨在包含所有此类变型形式和修改形式。