功率轉換器的具有充電泵浦電路的電晶體閘極驅動器的製造方法

2023-06-16 03:42:36 2

功率轉換器的具有充電泵浦電路的電晶體閘極驅動器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種功率轉換器的具有充電泵浦電路的電晶體閘極驅動器，其中功率轉換器的控制器包含一電晶體閘極驅動器。電晶體閘極驅動器產生一閘極驅動訊號，用以驅動功率電晶體，以使功率轉換器的變壓器切換，進而調整功率轉換器的輸出。電晶體閘極驅動器具有一充電泵浦電路，其用於提升閘極驅動訊號的電壓準位。如此，閘極驅動訊號可以使功率電晶體完全導通。
【專利說明】功率轉換器的具有充電泵浦電路的電晶體閘極驅動器
【技術領域】
[0001]本發明為有關於一種功率轉換器，尤其是關於功率轉換器的控制器的電晶體閘極驅動器，其特別在於具有充電泵浦電路。
【背景技術】
[0002]請參閱圖1具有定電流輸出的一次側調整功率轉換器的電路圖。功率轉換器(例如:電源充電器(power adaptor))經常被要求能以定電流對電池充電。功率轉換器包含變壓器110，用來產生輸出(輸出電壓Vtj及輸出電流Itj)。變壓器110具有一次側繞組NP、二次側繞組Ns及輔助繞組Na。二次側繞組Ns經由二極體140及電容器145產生輸出電壓V。及輸出電流Ιο。輸出電壓Vo及輸出電流1產生於功率轉換器的輸出端。一次側繞組Np的第一端耦接輸入電壓Vin，一次側繞組Np的第二端耦接功率電晶體120的汲極。
[0003]一控制器50產生一閘極驅動訊號SG，其耦接功率電晶體120的閘極，用來驅動功率電晶體120，以使變壓器110切換，同時調整功率轉換器的輸出電壓\及輸出電流V換句話說，當功率電晶體120導通時,變壓器110即被激磁(magnetized)。
[0004]一電流感測裝置，例如電阻器125，其耦接於功率電晶體120的源極及接地端之間。電阻器125偵測變壓器110的切換電流It，以產生一電流感測訊號Vcs。電流感測訊號Vcs耦接控制器50，並關聯於切換電流Ιτ。
[0005]二極體140的陽極耦接二次側繞組Ns的第一端。電容器145耦接於二極體140的陰極及二次側繞組Ns的 第二端之間，電容器145更耦接功率轉換器的輸出端。
[0006]二極體130的陽極耦接輔助繞組Na的第一端。輔助繞組Na的第二端耦接於接地端。電容器135耦接於二極體130的陰極及接地端之間。當功率電晶體120截止時，變壓器110的二次側繞組Ns會經由二極體140及電容器145產生輸出電壓V。及輸出電流I。。此時，變壓器110的輔助繞組Na將經由二極體130與電容器135產生電源電壓VDD。電源電壓Vdd用來供應電能至控制器50。上述的二極體130與140用來作為整流器。
[0007]由於二次側繞組Ns、輔助繞組Na與一次側繞組Np成一比例，所以電流感測訊號Vcs及電源電壓Vdd分別相關聯於輸出電流1與輸出電壓V0。電源電壓Vdd相關聯於輸出電壓V。可用下面方程式(I)表示:
【權利要求】
1.一種用於一次側調整功率轉換器的控制器，其特徵在於，其包含: 一切換電路，該切換電路依據一回授訊號產生一切換訊號，以調整該功率轉換器的一輸出； 一電晶體閘極驅動器，該電晶體閘極驅動器接收該切換訊號，以產生一閘極驅動訊號；該閘極驅動訊號用於驅動一功率電晶體，使該功率轉換器的一變壓器的一一次側繞組切換；該變壓器具有一輔助繞組，該輔助繞組提供一電源電壓，以供應電能至該控制器 '及一電壓調整器，該電壓調整器接收一電源，以產生一調整電壓，該調整電壓供應電能至該切換電路及該電晶體閘極驅動器； 其中，該電晶體閘極驅動器具有一充電泵浦電路，該充電泵浦電路耦接該電源電壓及該調整電壓，以拉升該閘極驅動訊號的電壓準位。
2.如權利要求1所述的用於一次側調整功率轉換器的控制器，其特徵在於，其中該閘極驅動訊號用於使該變壓器切換，以調整該功率轉換器的一輸出電流。
3.如權利要求1所述的用於一次側調整功率轉換器的控制器，其特徵在於，其中該電源電壓依據該功率轉換器的一輸出電壓的下降而下降。
4.如權利要求1所述的用於一次側調整功率轉換器的控制器，其特徵在於，其中該電晶體閘極驅動器包含: 一充電泵浦電容器；及 一電流源，該電流源在該切換訊號及該閘極驅動訊號禁能時，對該充電泵浦電容器充電； 其中，該電流源是由該調整電壓所供應。
5.如權利要求1所述的用於一次側調整功率轉換器的控制器，其特徵在於，其中該電晶體閘極驅動器包含: 一充電泵浦電容器，該充電泵浦電容器用來產生一閘極電壓； 一高壓側電晶體，該高壓側電晶體用來產生該閘極驅動訊號的一高準位狀態；及一電流源，該電流源在該切換訊號及該閘極驅動訊號致能時與該充電泵浦電容器及該聞壓側電晶體的一閘極串聯I禹接； 其中，該閘極電壓耦接該高壓側電晶體的該閘極，以驅動該高壓側電晶體，該電流源是由該電源電壓所供應。
6.如M權利要求1所述的用於一次側調整功率轉換器的控制器，其特徵在於，其中該電晶體閘極驅動器包含: 一充電泵浦電容器； 一高壓側電晶體，該高壓側電晶體用來產生該閘極驅動訊號的一高準位狀態；及一電壓箝位電路，該電壓箝位電路耦接該充電泵浦電容器及該高壓側電晶體的一閘極，以箝制該閘極驅動訊號的一最大電壓。
7.如權利要求1所述的用於一次側調整功率轉換器的控制器，其特徵在於，其中該電晶體閘極驅動器包含: 一高壓側電晶體，該高壓側電晶體用來產生該閘極驅動訊號的一高準位狀態；及 一電流源，該電流源用來拉升該高壓側電晶體的一閘極的一電壓準位。
8.—種功率轉換器的控制器,其特徵在於,其包含:一電晶體閘極驅動器，該電晶體閘極驅動器產生一閘極驅動訊號，該閘極驅動訊號驅動一功率電晶體，使該功率轉換器的一變壓器切換，以調整該功率轉換器的一輸出； 其中，該電晶體閘極驅動器具有一充電泵浦電路，用於拉升該閘極驅動訊號的一電壓準位。
9.如權利要求8所述的功率轉換器的控制器，其特徵在於，其中該電晶體閘極驅動器包含: 一高壓側電晶體，該高壓側電晶體用來產生該閘極驅動訊號的一高準位狀態； 該充電泵浦電路包含: 一充電泵浦電容器； 一第一電流源，該第一電流源在該閘極驅動訊號禁能時，對該充電泵浦電容器充電；及 一第二電流源，該第二電流源與該充電泵浦電容器及該高壓側電晶體的一閘極串聯耦接，用以產生一閘極電壓； 其中，該閘極電壓耦接該高壓側電晶體的該閘極，以驅動該高壓側電晶體，該閘極電壓相關聯於該第二電流源及該充電泵浦電容器的一電壓。
10.如權利要求9所述的功率轉換器的控制器，其特徵在於，其中該電晶體閘極驅動器包含: 一電壓箝位電路，該電壓箝位電路耦接該充電泵浦電容器及該高壓側電晶體的該閘極，以箝制該閘極驅動訊號的一最大電壓。
11.如權利要求8所述的功率轉換器的控制器，其特徵在於，更包含: 一切換電路，該切換電路依據一回授訊號產生一切換訊號； 其中，該電晶體閘極驅動器依據該切換訊號產生該閘極驅動訊號。
【文檔編號】H02M1/08GK103683866SQ201310617008
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2012年11月26日
【發明者】楊大勇, 林金延, 陳榮升, 林立 申請人:崇貿科技股份有限公司, 快捷半導體(蘇州)有限公司