阅读说明：本技术 应用于电源转换器的二次侧的同步整流器及其操作方法 (Synchronous rectifier applied to secondary side of power converter and operation method thereof ) 是由 林崇伟 邹明璋 黄俊豪 于 2018-05-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种应用于电源转换器的二次侧的同步整流器及其操作方法。所述同步整流器包含一禁止开启时间产生电路、一省电模式信号产生电路和一控制器。所述禁止开启时间产生电路产生对应所述二次侧的一禁止开启时间；所述省电模式信号产生电路是当所述禁止开启时间大于一参考值至少一次时,启用一省电模式信号,且当所述禁止开启时间连续小于所述参考值一预定次数时,关闭所述省电模式信号；所述控制器是当所述省电模式信号启用时,进入一省电模式,以及当所述省电模式信号关闭时,离开所述省电模式。因此,因为所述参考值会随所述输出电压改变,所以当所述禁止开启时间随着所述输出电压改变时,所述控制器不会因而无法进入所述省电模式。(The invention discloses a synchronous rectifier applied to a secondary side of a power converter and an operation method thereof. The synchronous rectifier comprises an on-time forbidding generating circuit, a power-saving mode signal generating circuit and a controller. The starting prohibition time generating circuit generates a starting prohibition time corresponding to the secondary side; the power-saving mode signal generating circuit enables a power-saving mode signal when the opening prohibition time is larger than a reference value at least once, and closes the power-saving mode signal when the opening prohibition time is continuously smaller than the reference value for a preset number of times; the controller enters a power saving mode when the power saving mode signal is enabled, and leaves the power saving mode when the power saving mode signal is disabled. Therefore, since the reference value varies with the output voltage, the controller does not thus fail to enter the power saving mode when the off-time varies with the output voltage.)

应用于电源转换器的二次侧的同步整流器及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种应用于电源转换器的二次侧的同步整流器及其操作方法，尤其涉及一种可根据随着所述电源转换器的输出电压改变的参考值和所述电源转换器的二次侧的禁止开启时间，判断所述电源转换器的二次侧的控制器是否进入省电模式的同步整流器及其操作方法。

背景技术

当一电源转换器操作在一非连续导通模式(discontinuous conduction mode,DCM)或一准谐振模式(quasi resonant mode)时，应用于所述电源转换器的一次侧的一次侧控制器是产生对应一突发模式(burst mode)的栅极控制信号以控制所述一次侧的功率开关开启与关闭，其中对应所述突发模式的栅极控制信号的数目会随着所述电源转换器的二次侧的输出电压改变。因为所述电源转换器的二次侧的放电时间会随着对应所述突发模式的栅极控制信号的数目而改变，所以所述电源转换器的二次侧的禁止开启时间也会随着对应所述突发模式的栅极控制信号的数目而改变(也就是说所述禁止开启时间会随着所述输出电压改变)。然而因为现有技术是根据一固定参考值和所述禁止开启时间，判断所述电源转换器的二次侧的控制器是否进入一省电模式，但所述禁止开启时间会随着所述输出电压改变，所以所述电源转换器的二次侧的控制器可能会因为所述禁止开启时间会随着所述输出电压改变而无法进入所述省电模式，导致当所述电源转换器操作在所述非连续导通模式或所述准谐振模式时，浪费太多能量。

发明内容

本发明的一实施例公开一种应用于电源转换器的二次侧的同步整流器。所述同步整流器包含一禁止开启时间产生电路、一省电模式信号产生电路和一控制器。所述禁止开启时间产生电路耦接于所述电源转换器的二次侧，用以根据所述二次侧的一同步信号，产生对应所述二次侧的一禁止开启时间；所述省电模式信号产生电路耦接于所述禁止开启时间产生电路和所述二次侧，用以当所述禁止开启时间大于一参考值至少一次时，启用(enable)一省电模式信号，且当所述禁止开启时间连续小于所述参考值一预定次数时，关闭(disable)所述省电模式信号，其中所述参考值会随所述二次侧的输出电压改变；所述控制器耦接于所述省电模式信号产生电路和所述二次侧，用以当所述省电模式信号启用时，进入一省电模式，以及当所述省电模式信号关闭时，离开所述省电模式。

本发明的另一实施例公开一种应用于电源转换器的二次侧的同步整流器的操作方法，其中所述同步整流器包含一禁止开启时间产生电路、一省电模式信号产生电路和一控制器。所述操作方法包含所述禁止开启时间产生电路根据所述二次侧的一同步信号，产生对应所述二次侧的一禁止开启时间；当所述禁止开启时间大于一参考值至少一次时，所述省电模式信号产生电路启用一省电模式信号，其中所述参考值会随所述二次侧的输出电压改变；当所述省电模式信号启用时，所述控制器进入一省电模式。

本发明公开一种应用于电源转换器的二次侧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利用一禁止开启时间产生电路根据所述二次侧的同步信号，产生对应所述二次侧的禁止开启时间，以及利用一省电模式信号产生电路根据所述禁止开启时间和一参考值，决定启用或关闭一省电模式信号，然后一控制器可根据所述省电模式信号是否启用，进入或离开一省电模式。因此，相较于现有技术，因为本发明所公开的所述参考值会随所述电源转换器的二次侧的输出电压改变，所以当所述禁止开启时间随着所述电源转换器的二次侧的输出电压改变时，所述控制器并不会因为所述禁止开启时间随着所述电源转换器的二次侧的输出电压改变而无法进入所述省电模式。

附图说明

图1是本发明的第一实施例所公开的一种应用于电源转换器的二次侧的同步整流器的示意图。

图2是说明同步信号、电源转换器的二次侧的放电时间和禁止开启时间的示意图。

图3是为本发明的第二实施例所公开的一种应用于电源转换器的二次侧的同步整流器的操作方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

100 电源转换器

102 一次侧绕组

104 功率开关

106 同步开关

108 二次侧绕组

200 同步整流器

202 禁止开启时间产生电路

204 省电模式信号产生电路

206 控制器

DRV 驱动信号

FTON 开启时间

GCS 栅极控制信号

GMCS 省电模式信号

IPRI 电流

PRI 一次侧

PWMON 禁止开启时间

SEC 二次侧

SYN 同步信号

TDIS 放电时间

VREF 参考电压

300-314 步骤

具体实施方式

请参照图1，图1是本发明的第一实施例所公开的一种应用于电源转换器100的二次侧SEC的同步整流器200的示意图，其中电源转换器100的一次侧PRI仅一次侧绕组102和一功率开关104显示在图1中，且电源转换器100是一交流/直流电源转换器。如图1所示，同步整流器200包含一禁止开启时间产生电路202，一省电模式信号产生电路204，及一控制器206，其中如图1所示，禁止开启时间产生电路202是耦接于电源转换器100的二次侧SEC的同步开关106的漏极端，省电模式信号产生电路204是耦接于禁止开启时间产生电路202和电源转换器100的二次侧SEC的输出端，以及控制器206是耦接于省电模式信号产生电路204和电源转换器100的二次侧SEC的同步开关106的漏极端。

如图1所示，当功率开关104开启时，电源转换器100的二次侧SEC的二次侧绕组108会根据流经电源转换器100的一次侧PRI的电流IPRI，产生一同步信号SYN，其中电源转换器100是操作在一非连续导通模式(discontinuous conduction mode,DCM)或一准谐振模式(quasi resonant mode)，也就是说电源转换器100是操作在一轻载状况或一无载状况。因为禁止开启时间产生电路202耦接于电源转换器100的二次侧SEC的同步开关106的漏极端，所以禁止开启时间产生电路202可根据同步信号SYN和一参考电压VREF(例如0.1V、0.2V或0.5V等)，决定电源转换器100的二次侧SEC的放电时间TDIS(如图2所示)，且可根据放电时间TDIS，产生对应电源转换器100的二次侧SEC的一禁止开启时间PWMON。因为禁止开启时间产生电路202可根据放电时间TDIS，产生禁止开启时间PWMON，所以禁止开启时间PWMON和放电时间TDIS有关。另外，如果当电源转换器100是操作在一连续导通模式(continuousconduction mode,CCM)时，禁止开启时间PWMON是等于电源转换器100的一次侧PRI的功率开关104的开启时间。然而如图2所示，因为电源转换器100是操作在所述非连续导通模式(或所述准谐振模式)，所以禁止开启时间PWMON会大于电源转换器100的一次侧PRI的功率开关104的开启时间FTON。另外，如图2所示，在本发明的一实施例中，禁止开启时间产生电路202反相放电时间TDIS以产生禁止开启时间PWMON。但在本发明的另一实施例中，禁止开启时间产生电路202是根据同步信号SYN和参考电压VREF，计数同步信号SYN的至少一波谷以产生禁止开启时间PWMON，也就是说禁止开启时间PWMON和同步信号SYN的波谷数目有关。另外，在本发明的又一实施例中，虽然禁止开启时间产生电路202是反相放电时间TDIS以产生禁止开启时间PWMON，但却是输出与禁止开启时间PWMON成一比例的禁止开启信号至省电模式信号产生电路204。例如所述禁止开启信号和禁止开启时间PWMON的比例为0.8，但本发明并不受限于所述禁止开启信号和禁止开启时间PWMON的比例为0.8。另外，如图2所示，在禁止开启时间PWMON期间，电源转换器100的二次侧SEC关闭。

如图1所示，在省电模式信号产生电路204接收禁止开启时间PWMON后，省电模式信号产生电路204可比较禁止开启时间PWMON和一参考值以决定是否启用(enable)一省电模式信号GMCS，其中当禁止开启时间PWMON大于所述参考值至少一次时，省电模式信号产生电路204启用省电模式信号GMCS，当禁止开启时间PWMON连续小于所述参考值一预定次数时，关闭(disable)省电模式信号GMCS，以及所述参考值和所述预定次数会随电源转换器100的二次侧SEC的输出电压VOUT改变。例如在输出电压VOUT小于5V时，所述参考值为1.5mS，所以当禁止开启时间PWMON大于所述参考值(1.5mS)时，省电模式信号产生电路204启用省电模式信号GMCS，以及当禁止开启时间PWMON连续小于所述参考值(1.5mS)所述预定次数(例如10次)时，省电模式信号产生电路204关闭省电模式信号GMCS；在输出电压VOUT介于5V和10V之间时，所述参考值为0.7mS，所以当禁止开启时间PWMON大于所述参考值(0.7mS)时，省电模式信号产生电路204启用省电模式信号GMCS，以及当禁止开启时间PWMON连续小于所述参考值(0.7mS)所述预定次数(例如20次)时，省电模式信号产生电路204关闭省电模式信号GMCS；在输出电压VOUT大于10V之间时，所述参考值为0.2mS，所以当禁止开启时间PWMON大于所述参考值(0.2mS)时，省电模式信号产生电路204启用省电模式信号GMCS，以及当禁止开启时间PWMON连续小于所述参考值(0.2mS)所述预定次数(例如30次)时，省电模式信号产生电路204关闭省电模式信号GMCS。另外，本发明并不受限于上述所述参考值(1.5mS、0.7mS、0.2mS)和所述预定次数(10次、20次、30次)。

另外，在省电模式信号产生电路204启用省电模式信号GMCS后，控制器206可根据省电模式信号GMCS从所述非连续导通模式(或所述准谐振模式)进入一省电模式(也就是同步整流器200进入所述省电模式)。当控制器206进入所述省电模式后，控制器206关闭且停止产生驱动同步开关106的驱动信号DRV。另外，在省电模式信号产生电路204启用省电模式信号GMCS后，不仅控制器206关闭，同步整流器200内除了禁止开启时间产生电路202和省电模式信号产生电路204之外的其他电路也会关闭。另一方面，在省电模式信号产生电路204关闭省电模式信号GMCS后，控制器206离开所述省电模式进入所述非连续导通模式(或所述准谐振模式)，也就是同步整流器200离开所述省电模式进入所述非连续导通模式(或所述准谐振模式)。当控制器206离开所述省电模式后，控制器206开启且再度产生驱动同步开关106的驱动信号DRV。另外，在省电模式信号产生电路204关闭省电模式信号GMCS后，不仅控制器206开启，同步整流器200内除了禁止开启时间产生电路202和省电模式信号产生电路204之外的其他电路也会开启。

当电源转换器100操作在所述非连续导通模式(或所述准谐振模式)时，应用于电源转换器100的一次侧PRI的一次侧控制器(未绘示于图1)是产生对应一突发模式(burstmode)的栅极控制信号GCS以控制功率开关104开启与关闭，其中对应所述突发模式的栅极控制信号GCS的数目会随着输出电压VOUT改变。因为电源转换器100的二次侧SEC的放电时间TDIS会随着对应所述突发模式的栅极控制信号GCS的数目而改变，所以禁止开启时间PWMON也会随着对应所述突发模式的栅极控制信号GCS的数目而改变(也就是说禁止开启时间PWMON会随着输出电压VOUT改变)。然而因为所述参考值和所述预定次数也会随电源转换器100的二次侧SEC的输出电压VOUT改变，所以本发明的同步整流器200并不会因为禁止开启时间PWMON随着输出电压VOUT改变而无法进入所述省电模式。

请参照图1-3，图3是为本发明的第二实施例所公开的一种应用于电源转换器的二次侧的同步整流器的操作方法的流程图。图3的操作方法是利用图1的电源转换器100和同步整流器200说明，详细步骤如下：

步骤300：开始；

步骤302：禁止开启时间产生电路202根据电源转换器100的二次侧SEC的同步信号SYN，产生对应电源转换器100的二次侧SEC的禁止开启时间PWMON；

步骤304：是否禁止开启时间PWMON大于所述参考值；如果是，进行步骤306；如果否，进行步骤310；

步骤306：省电模式信号产生电路204启用省电模式信号GMCS；

步骤308：控制器206进入所述省电模式，跳回步骤304；

步骤310：是否禁止开启时间PWMON连续小于所述参考值所述预定次数；如果是，进行步骤312；如果否，跳回步骤304；

步骤312：省电模式信号产生电路204关闭省电模式信号GMCS；

步骤314：控制器206离开所述省电模式，跳回步骤304。

在步骤302中，如图1所示，当功率开关104开启时，电源转换器100的二次侧SEC的二次侧绕组108会根据流经电源转换器100的一次侧PRI的电流IPRI，产生同步信号SYN，其中电源转换器100是操作在所述非连续导通模式或所述准谐振模式，也就是说电源转换器100是操作在一轻载状况或一无载状况。因此，禁止开启时间产生电路202可根据同步信号SYN和参考电压VREF(例如0.1V、0.2V或0.5V等)，决定电源转换器100的二次侧SEC的放电时间TDIS(如图2所示)，且可根据放电时间TDIS，产生对应电源转换器100的二次侧SEC的禁止开启时间PWMON。因为禁止开启时间产生电路202可根据放电时间TDIS，产生禁止开启时间PWMON，所以禁止开启时间PWMON和放电时间TDIS有关。另外，如图2所示，在本发明的一实施例中，禁止开启时间产生电路202反相放电时间TDIS以产生禁止开启时间PWMON。但在本发明的另一实施例中，禁止开启时间产生电路202是根据同步信号SYN和参考电压VREF，计数同步信号SYN的至少一波谷以产生禁止开启时间PWMON，也就是说禁止开启时间PWMON和同步信号SYN的波谷数目有关。另外，在本发明的又一实施例中，虽然禁止开启时间产生电路202是反相放电时间TDIS以产生禁止开启时间PWMON，但却是输出与禁止开启时间PWMON成一比例的禁止开启信号至省电模式信号产生电路204。例如所述禁止开启信号和禁止开启时间PWMON的比例为0.8。

在步骤304中，如图1所示，在省电模式信号产生电路204接收禁止开启时间PWMON后，省电模式信号产生电路204可比较禁止开启时间PWMON和所述参考值以决定是否启用省电模式信号GMCS。在步骤306中，当禁止开启时间PWMON大于所述参考值至少一次时，省电模式信号产生电路204启用省电模式信号GMCS，其中所述参考值会随电源转换器100的二次侧SEC的输出电压VOUT改变。例如在输出电压VOUT小于5V时，所述参考值为1.5mS，所以当禁止开启时间PWMON大于所述参考值(1.5mS)时，省电模式信号产生电路204启用省电模式信号GMCS；在输出电压VOUT介于5V和10V之间时，所述参考值为0.7mS，所以当禁止开启时间PWMON大于所述参考值(0.7mS)时，省电模式信号产生电路204启用省电模式信号GMCS；在输出电压VOUT大于10V之间时，所述参考值为0.2mS，所以当禁止开启时间PWMON大于所述参考值(0.2mS)时，省电模式信号产生电路204启用省电模式信号GMCS。在步骤308中，在省电模式信号产生电路204启用省电模式信号GMCS后，控制器206可根据省电模式信号GMCS从所述非连续导通模式(或所述准谐振模式)进入所述省电模式(也就是同步整流器200进入所述省电模式)。当控制器206进入所述省电模式后，控制器206关闭且停止产生驱动同步开关106的驱动信号DRV。另外，在省电模式信号产生电路204启用省电模式信号GMCS后，不仅控制器206关闭，同步整流器200内除了禁止开启时间产生电路202和省电模式信号产生电路204之外的其他电路也会关闭。

在步骤312中，当禁止开启时间PWMON连续小于所述参考值所述预定次数时，省电模式信号产生电路204关闭省电模式信号GMCS，以及所述参考值和所述预定次数会随电源转换器100的二次侧SEC的输出电压VOUT改变。例如在输出电压VOUT小于5V时，所述参考值为1.5mS，所以当禁止开启时间PWMON连续小于所述参考值(1.5mS)所述预定次数(例如10次)时，省电模式信号产生电路204关闭省电模式信号GMCS；在输出电压VOUT介于5V和10V之间时，所述参考值为0.7mS，所以当禁止开启时间PWMON连续小于所述参考值(0.7mS)所述预定次数(例如20次)时，省电模式信号产生电路204关闭省电模式信号GMCS；在输出电压VOUT大于10V之间时，所述参考值为0.2mS，所以当禁止开启时间PWMON连续小于所述参考值(0.2mS)所述预定次数(例如30次)时，省电模式信号产生电路204关闭省电模式信号GMCS。

在步骤314中，在省电模式信号产生电路204关闭省电模式信号GMCS后，控制器206离开所述省电模式进入所述非连续导通模式(或所述准谐振模式)，也就是同步整流器200离开所述省电模式进入所述非连续导通模式(或所述准谐振模式)。当控制器206离开所述省电模式后，控制器206开启且再度产生驱动同步开关106的驱动信号DRV。另外，在省电模式信号产生电路204关闭省电模式信号GMCS后，不仅控制器206开启，同步整流器200内除了禁止开启时间产生电路202和省电模式信号产生电路204之外的其他电路也会开启。

当电源转换器100操作在所述非连续导通模式(或所述准谐振模式)时，应用于电源转换器100的一次侧PRI的一次侧控制器(未绘示于图1)是产生对应一突发模式(burstmode)的栅极控制信号GCS以控制功率开关104开启与关闭，其中对应所述突发模式的栅极控制信号GCS的数目会随着输出电压VOUT改变。因为电源转换器100的二次侧SEC的放电时间TDIS会随着对应所述突发模式的栅极控制信号GCS的数目而改变，所以禁止开启时间PWMON也会随着对应所述突发模式的栅极控制信号GCS的数目而改变(也就是说禁止开启时间PWMON会随着输出电压VOUT改变)。然而因为所述参考值和所述预定次数也会随电源转换器100的二次侧SEC的输出电压VOUT改变，所以本发明的同步整流器200并不会因为禁止开启时间PWMON随着输出电压VOUT改变而无法进入所述省电模式。

综上所述，本发明所公开的同步整流器及其操作方法是利用所述禁止开启时间产生电路根据所述二次侧的同步信号，产生对应所述二次侧的禁止开启时间，以及利用所述省电模式信号产生电路根据所述禁止开启时间和所述参考值，决定启用或关闭所述省电模式信号，然后所述控制器可根据所述省电模式信号是否启用，进入或离开所述省电模式。因此，相较于现有技术，因为本发明所公开的所述参考值和所述预定次数会随所述电源转换器的二次侧的输出电压改变，所以当所述禁止开启时间随着所述电源转换器的二次侧的输出电压改变时，所述控制器并不会因为所述禁止开启时间随着所述电源转换器的二次侧的输出电压改变而无法进入所述省电模式。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。