具有次級側調節的反激式轉換器的製作方法

2023-10-04 12:39:35 1

根據35U.S.C.§119規定，本申請案主張2015年7月31日申請的標題為「具有初級控制的軟開關反激式轉換器(SOFT SWITCHING FLYBACK CONVERTER WITH PRIMARY CONTROL)」的第62/199,791號美國臨時專利申請案的優先權及權益，所述美國臨時申請案特此以全文引用的方式併入。

技術領域

本發明大體上涉及反激式轉換器，且更特定來說，涉及反激式轉換器的次級側調節(SSR)。

背景技術：

使用反激式轉換器執行DC-DC轉換，以便運用隔離輸入與輸出的變壓器驅動輸出負載。可針對AC-DC應用使用輸入整流器電路。接通初級側開關以磁化變壓器初級繞組，且在初級側開關被斷開時將電力轉移到次級電路。可將二極體與次級繞組連接以允許電流流動到負載。可將次級側開關用作同步整流器以提供優於經無源整流的反激式轉換器的效率優勢。對於非連續模式(DCM)的反激式轉換器，由通過接通初級開關開始的電力轉移循環的時序來控制輸出電壓。初級側上受控制的開關與次級側上經調節的輸出電壓之間的隔離勢壘造成了輸出調節的困難。初級側調節(PSR)的反激式轉換器需要跨越隔離勢壘傳遞反饋信息。在一種PSR方法中，通過電力變壓器中的輔助繞組在初級側上間接地感測次級輸出電壓。PSR用於極低成本的低電力應用中。次級側調節(SSR)可直接感測輸出電壓，但需要通過隔離勢壘將控制信令傳達到初級側。常規SSR設計使用專用光學、磁性或電容性隔離器提供模擬或數字反饋以閉合環路或控制初級電力開關。SSR反激式轉換器提供優於PSR設計的許多優點，其包含更嚴格的輸出電壓調節、更好的瞬態響應，從而在無需信號隔離器等等的情況下實現與負載通信。然而，SSR控制器或次級側控制器(SSC)需跨越隔離勢壘與初級側控制器(PSC)或柵極驅動器通信，且典型的SSR配置需要額外組件來通過跨越隔離勢壘的模擬或數字通信控制初級側開關。

技術實現要素：

所揭示的實例包含反激式轉換器、控制電路以及在無需顯著增加電路板空間或組件數的情況下促進反激式轉換器的次級側控制的方法。初級側控制電路以第一模式操作初級側開關以獨立地起始電力轉移循環以將電力遞送到變壓器次級繞組。次級側控制電路操作同步整流器或次級側開關以經由變壓器輔助繞組產生預定的循環開始請求信號以採用次級側調節及引起所述初級側控制器起始新的電力轉移循環來調節所述輸出電壓。在某些實例中，所述次級控制電路在振鈴次級開關電壓波形中的谷值處或接近所述谷值處產生循環開始請求信號以減輕開關損耗。

附圖說明

圖1是具有提供初級及次級側控制電路的單個集成電路的經同步整流的DCM反激式轉換器的示意圖，其中次級側控制器接通次級開關以經由輔助變壓器繞組發信號通知初級側控制器針對SSR控制起始電力轉移循環。

圖2是展示圖1的初級側控制器的另外細節的示意圖。

圖3是展示圖1的次級側控制器的另外細節的示意圖。

圖4是圖1的轉換器中的信號的波形圖，其中初級控制電路以第一模式操作以獨立控制輸出電壓。

圖5是圖1的轉換器中的信號的波形圖，其中初級控制電路以第二模式操作以用於輸出電壓的次級側調節，其中次級控制電路操作次級側開關以在需要新的電力轉移循環調來節反激式轉換器輸出電壓的時間之後在振鈴次級開關電壓波形中的谷值處或接近所述谷值處產生預定循環開始請求信號。

圖6是圖1的轉換器中的信號的波形圖，其中次級控制電路在需要新的電力轉移循環來調節輸出電壓時產生循環開始請求信號，其中在開關電壓信號波形中大體上不存在振鈴。

圖7是說明操作反激式轉換器以實施次級側調節的方法的流程圖。

圖8是具有用於初級及次級側控制的單獨集成電路的反激式轉換器的示意圖。

具體實施方式

在圖式中，相似元件符號貫穿全文指代相似元件，且各種特徵並不一定是按比例繪製的。在以下論述及權利要求書中，術語「包含」、「具有」或其變型希望以類似於術語「包括」的方式為包含的，且因此應被解釋為意指「包含(但不限於)」。此外，術語「耦合」希望包含間接或直接的電連接或其組合。舉例來說，如果第一裝置耦合到第二裝置或與第二裝置耦合，那麼那個連接可通過直接電連接或通過經由一或多個介入裝置及連接的間接電連接。

首先參看圖1到3，圖1展示反激式電力轉換器或轉換系統100，其包含具有第一控制電路(例如，初級側控制器或PSC)114及第二控制電路(例如，次級側控制器或SSC)130的控制器集成電路(IC)101以及具有初級繞組108及次級繞組122的變壓器104。變壓器104還包含初級側上的額外或輔助繞組118。轉換器100從相對於第一恆定電壓或參考電壓節點112(在此情形中為第一接地連接GND1)的DC源102接收DC輸入電壓信號VIN。系統100可實施AC-DC轉換，其中在一個實例中DC源102表示具有全橋或半橋整流器電路(未展示)的AC輸入。反激式轉換器系統100提供輸出電壓VO以驅動相對於第二恆定電壓節點128(在此實例中為第二接地連接GND2)的負載125。

第一(初級側)控制電路114包含驅動器電路116，其具有輸出117以在第一控制邏輯電路120的控制下提供第一開關控制信號SC1。邏輯電路120與驅動器電路116耦合，且包含通過電阻器R2與輔助繞組118耦合以接收表示輔助繞組118的電壓的信號VAUX的輸入121。控制電路114首先以第一模式操作以用於電力轉移循環的獨立起始。第一控制電路114經由輔助繞組118從第二控制電路130接收預定循環開始請求信號以起始電力轉移循環來以第二模式操作以實施輸出電壓VO的次級側調節(SSR)。在一個實例中，預定循環開始請求信號為預定序列。轉換器100可實施非連續電流模式(DCM)反激式轉換，其包含上文提及的次級側調節的優點而無需顯著增加主機系統所佔據的電路板空間且無需引入額外外部組件。在第二操作模式中，第二控制電路130控制電力轉移循環的時序及頻率，且實施被遞送到負載125的輸出電壓VO及/或輸出電流IO的閉環調節。在一個實例中，第一控制電路114以第二模式操作以響應於從第二控制電路130接收到預定循環開始請求信號起始電力遞送循環。在一個實例中，第一控制電路114控制初級側開關的接通時間以實施峰值電流模式控制。

反激式轉換器100包含初級側或第一開關S1，及次級側或第二開關S2。第一開關S1由來自第一控制電路114的第一開關控制信號SC1操作，且第二開關S2根據來自第二控制電路130的第二開關控制信號SC2操作。在一個實例中，將開關S1及S2及控制電路114及130提供於單個反激式控制器集成電路101中，如圖1中所展示，反激式控制器集成電路101包含用於接收輸入電壓VIN的端子或引腳或其它適當連接、一或多個接地連接、到外部變壓器104的連接及用以將輸出電壓VO提供到負載125的一或多個輸出連接。在其它實例中，變壓器104可包含於控制器IC 101內。在其它可能實施方案中，單獨的第一控制器IC 101a及第二控制器IC 101b可用於初級及次級側開關控制，如下文圖8中所展示。開關S1及S2可被集成到IC 101(如圖1中所展示)，或在其它實例中可為外部組件，其中IC 101包含用於連接以控制外部第一開關S1及第二開關S2的適當引腳。所說明的實例包含N溝道場效應電晶體(FET)開關S1及S2。可使用包含(不限於)P溝道FET、雙極型電晶體(P或N型)、絕緣柵雙極型電晶體(IGBT)或類似物或其組合的其它類型的開關，其中相應控制電路114及130提供適當開關控制信號SC1及SC2以便致動開關S1及S2。

變壓器104包含初級繞組108及次級繞組122，舉例來說，通過將初級繞組108及次級繞組122至少部分圍繞共同芯結構(未展示)進行纏繞而使其彼此以磁性方式相耦合。另外，變壓器104包含輔助繞組118，其(例如)通過也纏繞在共同芯上而以磁性方式耦合到初級繞組108及次級繞組122。初級繞組108包含用以接收輸入電壓信號VIN的第一端106及被連接到第一開關S1的第一端子或漏極(D)的第二端110。

第一開關S1包含通過電流感測電阻器R1耦合到GND1的第二或源極端子(S)，其將電流感測信號CS提供到第一控制電路114。第一開關S1根據由第一控制電路114提供到其控制端子(例如，柵極G)的信號SC1操作。第一開關S1還包含體二極體，其具有連接到源極端子的陽極及連接到漏極端子的陰極。在操作中，在第一開關控制信號SC1處於第一狀態(例如，對於N溝道FET S1來說為高)時，將第一開關S1置於接通狀態或條件中以選擇性地允許第一開關電流IS1在開關S1的第一與第二端子(D，S)之間流動。在此條件中，電流從輸入源102流動到第一端106中，其包含流動通過第一開關S1的電流IS1及與初級繞組108的磁化電感相關聯的電流。當第一開關控制信號SC1處於不同的第二狀態(例如，低)時，第一開關S1處於防止電流在第一開關端子D與第二開關端子S之間流動的斷開狀態或條件。

變壓器次級繞組122包含經耦合以提供輸出電壓信號VO以驅動負載125的第一端124，及與第二開關S2耦合的第二端126。第二開關S2包含與次級繞組122的第二端126耦合的第一端子(例如，漏極D)，及耦合GND2的第二端子(例如，源極S)。開關S2還包含經耦合以從第二控制電路130接收第二開關控制信號SC2的第二控制端子(例如，柵極G)，以及體二極體，如圖1中所展示。在第二開關控制信號SC2處於第一狀態(例如，對於N溝道FET S2來說為高)時，第二開關S2以接通狀態或條件操作以允許第二開關電流IS2在其源極端子D與漏極端子S之間(例如，次級繞組122的第二端126與GND2之間)流動。在此配置中，輸出電流IO在次級繞組122的第一端124與輸出負載125之間流動。在信號SC2處於不同的第二狀態(例如，低)時，S2以斷開狀態或條件操作以防止電流在其源極端子D與漏極端子S之間流動。儘管所說明的實例包含次級繞組122的下端126與第二恆定電壓節點GND2之間的下電路分支中的次級側開關S2，但其中次級側開關S2連接於上端124與負載125之間的其它實例為可能的，其中下次級繞組端126與GND2耦合。

在圖1的實例中，第二開關S2提供同步整流器以減輕將由使用連接於GND2與次級繞組122的端126之間的簡單二極體造成的電壓降的低效率。在此情形中，第二控制電路130操作為同步整流器控制器以在其中電力被轉移到負載125的電力轉移循環的部分期間接通開關S2。在其它可能實例中，單獨的二極體(未展示)用於電力轉移循環期間的電力遞送，所述二極體包含連接到GND2的陽極及連接到次級繞組端126的陰極。在此類實施方案中，第二開關S2可如圖1中所展示般連接，但在電力轉移循環的電力遞送部分期間無需由控制電路130接通。在此情形中，單獨的二極體可用於在初級側開關S1在給定電力遞送循環中被斷開之後允許傳導輸出電流IO，且由控制電路130致動次級側開關S2以便提供預定循環開始請求信號以促進輸出電壓VO的次級側調節。應了解，此類第二開關S2無需與同步整流器一般大，這是因為將使用單獨的二極體轉移被遞送到負載125的電流IO，且信令第二開關S2將無需相同的電流載送能力。

在此實例中，變壓器104的輔助繞組118包含通過電阻器R2經耦合以將表示輔助繞組電壓的第一信號VAUX提供到第一控制電路114的第一端118a。可通過分壓器直接監測VAUX信號，或通過由連接於輔助繞組與GND1之間的外部電阻器將其轉換成成比例的電流來監測VAUX信號。在此實例中，還使用輔助繞組118的第一端118a經由整流器二極體D1及電容器C1將電力提供到第一控制電路114以將DC電壓信號VDD遞送到第一控制電路114。輔助繞組118進一步包含與GND1耦合的第二端118b。

在反激式轉換器100的操作中，斷開第二開關S2，且接通第一開關S1以起始電力轉移循環，其磁化初級繞組108。當第一控制器114斷開S1時，第二控制器130接通第二開關S2，且次級繞組122在第一端124與第二端126之間建立電壓，從而引起電流IO流動到輸出電容器CO及負載125。在一個實例中，第二控制電路130在次級電流IS2達到零時斷開第二開關S2。當第一開關S1及第二開關S2被如此斷開時，在第二開關S2的電壓(例如，相對於GND2的漏極-源極電壓VDS2)中出現諧振隔離或振鈴，這是歸因於第二開關S2的開關電容(未展示)、次級繞組122的電感與CO的電容之間的電荷轉移。此諧振振鈴條件導致開關電壓信號VDS2中的峰值及波谷(谷值)，其中波谷通常在前幾個振鈴循環中到達零伏特。在此狀態中，此外，諧振振鈴也在此開關條件中在跨越第一開關S1的第一漏極-源極開關電壓信號VDS1中出現。初級側開關電壓信號VDS1上的振鈴波形也可見於表示輔助繞組電壓的第一信號VAUX中。在初級側上，VDS1及VAUX信號中的振鈴波形包含通常達到輸入電壓電平VIN的諧振峰值及通常不會達到零(GND1)的谷值或波谷。應注意，通過在第一開關電壓VDS1的波谷處接通第一開關S1來起始隨後電力轉移循環可減小S1中的硬開關損耗。

第一控制電路114經由輸入121接收第一信號VAUX。VAUX信號表示輔助繞組118的電壓，且控制電路114可存取與輔助繞組118相關聯的信號波形，以便從第二控制電路130檢測預定循環開始請求信號的存在或缺失。第一控制電路114以兩種模式中的一者進行操作，所述模式包含用於反激式轉換器100的初始通電之後的初級側調節(PSR)的第一模式，以及用於次級側調節(SSR)的第二模式。在第一模式中，第一控制電路114通過接通及斷開第一開關S1起始一或多個電力轉移循環。在一個實例中，控制電路114的第一模式操作包含實施峰值電流控制以根據電流感測輸入信號CS確定第一開關S1在每一循環期間的總接通時間。在某些實例中，此外，第一控制電路114以第一模式相對於輸出電壓VO實施開環控制。舉例來說，第一控制電路114可根據連續電力轉移循環之間的預定時間周期操作。此操作結合第二控制電路130在同步整流器實施方案的情形中的操作(或通過單獨次級側整流器二極體的操作)引起輸出電壓VO在通過第一控制電路114的開環電力轉移操作而通電之後隨時間升高。在其它實例中，第一控制電路114的邏輯電路120可根據第一設定點信號或值SP1以第一模式(初級側調節)實施某一形式的閉環控制。在此情形中，控制電路114可在第一模式中基於輔助繞組電壓信號VAUX間接感測或推斷輸出電壓VO。

圖2展示包含第一控制邏輯電路120的初級側控制電路114的實例。第一邏輯電路120可包含任何適當的模擬及/或數字電路，其可編程或可經預先配置以實施本文中陳述的功能。在此實例中，邏輯電路120包含從輸入121接收VAUX信號的PSR模式開始邏輯電路200，且其提供布爾輸出以基於來源於VAUX信號及第一設定點SP1的間接地感測到的輸出電壓信息選擇性地開始或起始新的電力轉移循環。邏輯電路120進一步包含：模式檢測電路202，其提供指示接收到VAUX信號中的初始循環開始請求信號的布爾輸出信號PSR；以及SSR模式開始邏輯電路204，其提供布爾輸出以響應於接收到VAUX信號的預定循環開始請求信號而選擇性地開始或起始新的電力轉移循環。將電路200、202及204的輸出提供為到門邏輯電路的輸入，所述門邏輯電路包含反相器206、「與」門208及210及將設定或「S」輸入信號提供到正反器214的「或」門212。第一控制邏輯電路120進一步包含峰值電流控制邏輯電路216及欠壓鎖定(UVLO)故障邏輯電路218及第二「或」門220，第二「或」門220將輸出信號PWMSTOP提供到正反器214的復位或「R」輸入。正反器「Q」輸出將輸入提供到驅動器116以產生第一開關控制信號SC1以操作第一開關S1。

欠壓故障邏輯電路218接收由圖1中的輔助繞組118及整流器電路D1、C1所產生的供應電壓信號VDD，且在供應電壓VDD小於閾值電平時產生FAULT輸出信號作為到「或」門220的輸入。電路218在供應電壓VDD下降到低於某一電平時防止第一開關S1的操作，且電路218可包含比較器或適於產生FAULT信號的其它電路。當電路120接收到足夠的供應電壓VDD(FAULT為邏輯高)時，峰值電流控制塊216在電流感測信號CS達到預定電平時斷言輸出信號IPEAK為到「或」門220的邏輯高輸入。在一個實例中，峰值電流控制電路216包含比較器，其具有提供IPEAK信號的輸出及用於電流感測信號CS及表示第一開關電流信號IS1的預定電平(在每一電力轉移循環中將在所述電平下斷開第一開關S1)的參考電壓信號(未展示)的輸入。電路216及218的此操作在高邏輯電平下提供來自「或」門220的PWMSTOP輸出信號以便復位正反器214及斷開第一開關S1。在此實例中，第一控制電路114實施峰值電流控制以便調節第一開關S1用於起始個別電力轉移循環的接通時間。

當在給定電力轉移循環中接通開關S1時，電路200、202及204以及邏輯門206到212將設定輸入提供到正反器214作為邏輯高信號。在第一控制電路114將以第一模式(PSR)操作時，模式檢測塊202在邏輯高電平下提供PSR輸出。舉例來說，當電路114最初通電時，模式檢測電路202提供高邏輯PSR輸出信號來以第一模式啟動電路114。在以第一模式的操作期間，PSR模式PWM開始塊200通過在高邏輯電平下周期性地斷言其輸出(開環控制)或根據經由VAUX信號所推斷出的輸出電壓與第一設定點信號SP1的比較操作以起始電力轉移循環。以此方式，「與」門208的輸出以第一模式提供邏輯高布爾輸出信號作為到「或」門212的輸入以通過引起S1被接通而起始電力轉移循環的開始。在一個實例中，電路200在VAUX輸入達到零(其指示次級繞組122中的電流已達到零)時在邏輯高電平下斷言其輸出。以此方式，初級側控制電路114可實施開環控制以在先前循環以第一模式完成之後開始新的電力轉移循環。

模式檢測塊202還監測來自輸入121的VAUX信號以便檢測從次級側控制電路130接收到預定循環開始請求信號。一旦已由模式檢測塊202檢測到信號，PSR輸出就轉到邏輯低電平，其停用「與」門208且通過反相器206啟用第二「與」門210。在一個實例中，在此之後，一旦已檢測到初始循環開始請求信號，模式檢測電路202就將PSR信號維持於邏輯低狀態。PSR模式信號的此變化將第一控制電路114的操作從第一模式(初級側調節)改變成第二模式(次級側調節)。在第二模式中，SSR模式PWM開始電路204監測來自輸入121的用於預定循環開始請求信號的VAUX信號，且響應於接收到開始信號在邏輯高電平下斷言其輸出。當電路204的輸出轉到邏輯高電平時，「與」門將高信號提供到「或」門212的第二輸入，接著，「或」門212斷言正反器214的「S」輸入以便接通開關S1且開始新的電力轉移循環。如下文進一步解釋，次級側控制電路130可選擇性地產生一或多種不同類型的預定循環開始請求信號。在一個實例中，模式檢測電路202及SSR模式PWM開始電路204可檢測VAUX輸入中所識別的兩種不同的預定循環開始請求信號中的任一者或對其作出反應。以此方式，控制電路114檢測預定循環開始請求信號作為第一輸入121處的第一信號VAUX的振鈴波形的中斷及/或第一輸入121處的第一信號VAUX中的尖峰。如本文中所使用，振鈴波形的中斷包含失真、平坦度、非連續性或振鈴波形中的其它中斷。

圖3展示包含第二控制邏輯電路140的實例的次級側控制電路130的實例。邏輯電路140可包含任何適當的模擬及/或數字電路，其可編程或可經預先配置以實施本文中陳述的功能。第二控制電路130包含驅動器電路132，其具有將第二開關控制信號SC2提供到第二開關S2的輸出133。第二控制電路130還包含與驅動器電路132耦合的第二控制邏輯電路140。邏輯電路140選擇性地引起驅動器電路132接通及斷開第二開關S2。在一個實例中，第二邏輯電路140引起驅動器132針對作為電力轉移循環的部分的同步整流操作致動第二開關S2，且另外以第二模式在每一電力轉移循環中再次接通及斷開S2以產生預定循環開始請求信號以調節輸出電壓信號VO。在電力轉移循環期間使用單獨的次級側整流器二極體(未展示)的情況下，第二邏輯電路140引起驅動器132在給定電力轉移循環中在次級電流IS2返回到零之後接通及斷開第二開關S2以產生預定循環開始請求信號以便引起第一控制電路114起始新的電力轉移循環(即，如果使用單獨的整流器二極體，那麼在電力轉移期間第二開關S2無需被接通)。

第二邏輯電路140包含第一輸入131，其可耦合到第二繞組122以接收表示開關S2的電壓的第二開關電壓信號VDS2，且還包含第二輸入134，其耦合到次級繞組122的第一端124以便接收用於閉環調節操作的輸出電壓信號VO。在第二操作模式中，第二控制電路130通過操作開關S2產生循環開始請求信號以便通過第一控制電路114控制新的循環起始的時序。以此方式，第二控制電路130根據第二設定點信號或值SP2調節輸出電壓信號電平VO。在一個實例中，SP1低於SP2。第二設定點SP2可與由第一控制電路114在第一模式中使用的第一設定點SP1相同，但在其它實例中可使用不同的設定點。另外，第二邏輯電路140比較輸出電壓VO與閾值TH，如圖1中所展示。設定點值SP1及SP2及閾值TH可為預定值，或可將外部電路連接端子提供於IC 101上以便允許對這些值中的一或多者的外部控制。

圖3中的第二邏輯電路140包含輸出電壓(VO)調節電路300，其從輸入134接收輸出電壓信號VO且將ENABLE POWER CYCLE布爾輸出提供到「與」門306的輸入。電路300基於輸出電壓VO的閉環調節啟用電力循環請求，且可單獨或與電壓調節方案組合實施任何峰值或谷值電流控制方案，以便在ENABLE POWER CYCLE處於邏輯高電平時嘗試通過選擇性地起始循環開始請求信號將輸出電壓VO維持在第二設定點電平SP2處。在一個實例中，VO調節電路300包含比較器，其具有被連接到輸出電壓信號VO及表示設定點SP2的參考電壓的輸入，且在輸出電壓信號VO下降到低於調節點SP2時輸出將ENABLE POWER CYCLE信號斷言為邏輯高。「與」門的輸出將設定或「S」輸入提供到正反器308。正反器308的「Q」輸出將輸入提供到「或」門320。「或」門320的輸出將輸入提供到驅動器132以便操作第二開關S2。以此方式，調節電路300通過起始循環開始請求引起第一控制電路114起始新的電力轉移循環而相對於第二設定點SP2提供輸出電壓信號VO的閉環調節。

邏輯電路140進一步包含發射窗控制電路302，其從輸入131接收第二開關電壓信號VDS2，且將發射窗輸出信號TX WINDOW提供到「與」門306的第二輸入。電路302在允許邏輯電路140將信號發射到第一控制電路114時在邏輯高電平下提供TX WINDOW。舉例來說，電路302在VDS2信號指示初級側開關S1被接通時將TX WINDOW信號保持於邏輯低，且由此防止同時接通S1與S2兩者。在一個實例中，電路302可通過比較VDS2電壓與輸出電壓VO推斷初級側開關S1已被斷開，且在這些電壓大體上相等時，次級電流IS 2已達到零且初級側開關S1被斷開。然而，如果VDS2電壓信號大於輸出電壓VO，那麼電路302將TX WINDOW信號保持為低，這是因為此條件可暗含初級開關S1被接通。

谷值檢測控制電路304還監測VDS2信號且將同步整流器漏極谷值輸出信號SRDRAIN VALLEY提供到「與」門306的第三輸入。在一個實例中，電路304在在VDS2信號的振鈴波形中檢測到谷值或局部極小值時在邏輯高電平下提供SRDRAIN VALLEY信號。在此實例中，電路304促進在此類振鈴波形中的谷值處或接近谷值處接通開關S2以便減輕開關損耗。

另外，同步整流器接通時間控制電路310接收第二開關控制信號SC2及VDS2，且將布爾接通時間控制信號提供到「或」門314的輸入。「或」門314提供同步整流器「斷開」信號SROFF以操作正反器308的復位「R」輸入以便在SROFF信號為邏輯高時斷開開關S2。開關S2的接通時間可被維持為足夠短以便減輕損耗，同時足夠長以確保第一控制電路114在初級側上適當接收循環開始請求信號。在某些實例中，接通時間控制電路310可實施預定接通時間值，舉例來說，VDS2信號的諧振振鈴波形的周期的分數(例如，40％)。在其它實例中，電路310可通過對應IC端子(未展示)從外部電路接收信號以設定第二開關S2的接通時間。

邏輯電路140還包含欠壓故障邏輯電路312，其經由控制電路輸入134從次級繞組122的第一端124接收輸出電壓信號VO。故障邏輯電路312在輸出電壓VO小於閾值電平TH時產生FAULT輸出信號作為到「或」門314的輸入。閾值TH可為預定值，或可經由IC端子(未展示)從外部電路得到。故障電路312將邏輯高FAULT輸出信號提供到「或」門314的輸入以便將邏輯高復位信號提供到正反器308，由此在輸出電壓VO大於或等於閾值TH之前防止第二開關S2的開關操作。在一個實例中，故障電路312包含比較器，其具有被連接到輸入134及提供閾值電壓信號TH的參考的輸入，其中比較器輸出提供FAULT信號。

邏輯電路140還包含正常的同步整流器控制電路316，其接收輸出電壓信號VO及VDS2開關電壓信號，且將邏輯高輸入提供到「或」門320以引起驅動器132在初級側第一開關S1被斷開不久之後接通第二開關S2，且在電壓信號VDS2與GND2大體上相等(其指示通過繞組122的次級電流已達到零)時再次斷開開關S2。

還參看圖4到7，圖4到6中的波形圖400、500及600分別說明圖1到3的反激式轉換器100中的實例信號波形。圖400及圖4說明輔助電壓信號VAUX 402、開關電壓信號VDS2 404、第一開關控制信號SC1 406及第二開關控制信號SC2 408以及次級側電流信號IS2 410，其中初級控制電路114以第一模式進行操作以獨立地控制輸出電壓或以第二模式進行操作(其中尚未請求下一電力循環)。如圖4中所見，在給定電力轉移循環中，SC1轉到低且SC2轉到高從而引起電流IS 22朝零斜升。當第二控制電路130檢測到IS2在時間T0已達到零時，SC2轉到低以便斷開開關S2。在一個實例中，正常的SR控制電路316(圖3)提供輸出以控制開關S2在電力轉移循環的第一部分中的接通時間，且斷言其到「或」門320的輸出(例如，圖4中的時間T0處)以便實施正常的同步整流。在T0之後，在IS2電流已返回到零之後，振鈴或諧振波形出現於VAUX信號402及VDS2信號404中。

圖5展示其中第一控制電路114以第二模式進行操作以用於輸出電壓VO的次級側調節的操作。在此情形中，次級控制電路130操作開關S2以在需要新的電力轉移循環來調節反激式轉換器輸出電壓VO的時間之後在振鈴次級開關電壓波形VDS2中的下一谷值處或接近所述谷值處產生預定循環開始請求信號。在此實例中，谷值檢測電路304(圖3)在時間T1識別VDS2波形404中的谷值或局部極小值。在輸出電壓調節電路300先前已斷言ENABLE POWER CYCLE信號而指示出於輸出電壓調節目的需要新的電力轉移循環的情況下，谷值檢測信號SRDRAIN VALLEY允許來自「與」門306的輸出信號在T1處轉到邏輯高狀態以便接通S1。SR接通時間控制電路310從驅動器132(或從「或」門320的輸出)接收對應SC2開關控制信號，且確定開關S2將再次被斷開的時間T2。在此實例中，時間T2到T1為所說明的VDS2信號404及VAUX信號402的諧振波形的周期的分數。在此實例中，在VAUX信號402及VDS2信號502的諧振或振鈴波形的振蕩期間確定所要的新的循環開始時間的情況下，第二控制邏輯電路140在波形404的谷值處或接近所述谷值處操作開關S2以便接通開關S2，由此在信號波形404中產生非連續性或中斷504，也在VAUX信號波形402中產生非連續性或中斷502。初級側第一控制電路114監測VAUX信號波形402且檢測預定循環開始起始請求信號502作為振鈴波形402中的中斷。響應於此形式的循環開始請求信號502的檢測，電路114通過在T2之後不久接通初級側第一開關S1起始新的電力轉移循環，如圖5中所說明。可使用接通初級開關S1的時序實現初級側上的零電壓開關(ZVS)及谷值開關，由此減小開關損耗。接通S2在次級繞組中積聚負電流且從電容器取走少量能量，所述能量隨著S2斷開將最終循環回到輸入。通過隨著VIN及VO適當地按比例調整S2接通時間，可在次級繞組122中積聚電流，其可實現初級開關節點110上的零電壓開關(ZVS)，從而減小開關損耗。在此過程中，一些能量通過電力變壓器104從輸出電容器CO再循環回到初級電容。

圖6進一步說明在其中在VAUX波形402及VDS2波形404中振鈴或諧振振蕩已減小之後需要新的電力轉移循環的另一情況中，次級控制電路130產生接收為VAUX信號波形402中的尖峰602的循環開始請求信號的操作。在此情況中，上電壓調節電路300(圖3)在輸出電壓的閉環調節指示需要新的電力循環時斷言其輸出信號，且谷值檢測電路304先前已在振蕩已減小到閾值電平時斷言其SRDRAIN VALLEY輸出信號。在此情形中，一旦調節器電路300確定需要新的電力轉移循環，第二控制電路130就接通S2而無需等待，其中在開關電壓信號波形VDS2中大體上不存在振鈴。如圖6中的信號波形404中所展示，開關S2在時間T1處的此閉合使VDS2電壓為零，從而在輔助繞組電壓信號VAUX 402中產生對應正尖峰。第一控制電路114檢測VAUX信號波形402中的此尖峰且確定已從次級側控制電路130接收到循環開始請求信號602。作為響應，第一控制電路114在時間T2不久之後接通S1以便在反激式轉換器100中起始新的電力轉移循環。

圖7提供展示操作反激式轉換器以實施次級側調節的過程或方法700的流程圖700。在一個實例中，可以上文所描述的圖1到3的DCM反激式轉換器100實施方法700，或由圖8中的雙控制器實例實施將方法700且將結合其描述方法700。然而，可以其它系統實施方法700及本發明的其它方法。在圖7中的702處，過程700開始於反激式轉換器100的通電。首先，在704到708處，控制器114及130以第一模式進行操作以進行初級側調節。在704處，第一控制器114獨立地接通及斷開第一開關S1以起始電力轉移循環，且監測輔助繞組電壓信號VAUX。在此操作期間，在圖7中的706處，第二控制器130監測輸出電壓信號VO。在此第一模式操作期間，此外，次級電路(未展示)中的單獨的同步整流器二極體可對變壓器104的次級側執行同步整流，在此情形中，第二控制電路130將第二開關S2維持於斷開狀態。在其它實例中，在第二開關S2用於有源同步整流的情況下，在圖7中的707處，針對如上文所描述的每一電力轉移循環，第二控制器130任選地接通第二開關直到次級電流IS2達到零。在708處，第二控制器130確定所檢測到的輸出電壓VO是否小於閾值TH。如果輸出電壓VO小於閾值TH(708處的是)，那麼過程700在704到708處以上文所描述的第一操作模式繼續。

一旦第二控制電路130確定輸出電壓VO已達到或超過閾值TH(708處的否)，那麼方法700在709到718處繼續以第二模式操作以用於次級側調節，其中第一控制器114充當等待來自控制器130中所實施的發射器的電力轉移循環請求的接收器。在一個實例中，在709處，第二控制電路130任選地產生循環開始請求信號以便將第一控制電路114置於第二操作模式。在此情形中，初始循環開始請求信號(例如，上文的502、602)僅用於向第一控制電路114指示操作模式變化，第一控制電路114不使用第一開關S1立即起始新的電力循環。在其它實例中，第一控制電路114僅等待初始循環開始請求信號502、602且通過接通開關S1開始新的電力轉移循環作出響應。在圖7中的710處，第二控制電路130確定需要新的電力循環以便調節輸出電壓信號VO。

在712處，第二控制電路130產生循環開始請求信號以引起第一控制電路114通過兩個機制中的一者起始電力循環。在第一情形中，其中在VDS2信號仍振鈴或振蕩時確定需要新的循環，第二控制電路130在VDS2振鈴波形的下一谷值處接通S2。另外，如果諧振或振鈴在第二控制電路130確定需要新的電力轉移循環時已減弱，那麼電路130接通S2而無需等待任何諧振谷值。在714處，第一控制電路114檢測來自第二控制電路130的循環開始請求信號作為VAUX信號中的振鈴波形的中斷或作為在振鈴已減弱之後的VAUX信號的尖峰。響應於714處的此信號檢測，第一控制電路114在716處通過接通第一開關S1起始新的電力循環。如圖7中的718處所說明，在第二開關S2用於發信號通知初級側控制器114新的循環請求以及用於次級側上的同步整流兩者的情況下，針對每一電力轉移循環，第二控制電路130還在次級電流IS2達到零之前接通第二開關S2。以此方式，次級側控制電路130在每一電力轉移循環中以第二操作模式兩次接通第二開關S2，其包含用於電力轉移期間的同步整流的初始致動以及將循環開始信號提供到初級側控制電路114的隨後致動。在720處方法700繼續，且如果控制器114或130在第二模式中具有故障狀態(720處的是)，那麼在722處停止開關操作，且過程700返回到在702處等待另一通電。如果不存在模式2故障(720處的否)，那麼操作在710到718處繼續，如上文在用於次級側調節的第二模式中所描述。

圖8展示另一實例反激式轉換器100，其具有單獨集成電路101a及101b以分別用於初級側控制電路114及次級側控制電路130。控制電路114及130促進使用上文所描述的信令技術經由變壓器104的輔助繞組118將來自次級側控制器130及第二IC 101b的電力循環開始請求傳達到第一IC 101a中的初級側控制器114。

上文所描述的電路及方法通過允許次級側控制電路130與初級側控制電路114通信以起始電力轉移循環促進DCM或其它類型的反激式轉換器100的次級側調節。在某些實例中，次級側電路130控制遞送電力轉移循環的時間及頻率以便調節被提供到負載125的輸出電壓或電流。與初級側控制相比，此方法有利地實現與次級側控制相關聯的所有改進，而無需增加額外電路組件及對應的額外電路板空間及成本。特定來說，次級側調節反激式轉換器可由單個控制器IC 101及變壓器104以具有成本效益、面積效益的實施方案構造而成。此技術經擴展以感測初級開關漏極或柵極上的波形或控制器114的電流感測(CS)引腳的特性的變化，舉例來說，可由控制電路114通過監測SC1及CS信號來檢測初級側上的通信。就此而言，積累在次級繞組122中的磁化電流轉移到初級繞組108導致低於更快dv/dt的初級開關節點110迴轉。這導致開關S1的柵極端子G及提供電流感測信號CS的源極端子S上的電特性的變化。在其它實例中，可感測開關S1的柵極及源極處的電壓以檢測來自次級側控制器130的電力循環請求。在其它實例中，初級側控制電路114可(例如)通過檢測通過接通次級側開關S2所引起的VAUX信號上的零交叉之間的持續時間檢測振鈴頻率或諧振振蕩周期中的變化。在其它可能實例中，第一控制電路114可直接或間接地區別或整合VAUX信號或初級開關節點110上的信號以檢測更改的波形，以便從次級側控制器130識別所請求的循環開始信號。可運用上文所描述的電路及技術來提供對以具有較低數目的組件及較小板空間的低成本實施方案在DCM反激式轉換器及其它反激式轉換器拓撲中實現SSR的挑戰的穩健且可靠的解決方案，同時在無需如同用於控制初級電力開關的光耦合器、磁性或電容性隔離器的任何組件的情況下提供較高的可靠性及穩健性，從而消除這些組件的成本及歸因於這些組件的使用的性能/可靠性問題。

上文的實例僅說明本發明的各個方面的若干可能實施例，其中所屬領域的技術人員在閱讀及理解此說明書及附圖之後將想到等效更改及/或修改。在所描述的實施例中，修改為可能的，且在權利要求書的範圍內其它實施例為可能的。