用于功率轉(zhuǎn)換器控制器的充電電路的制作方法
【專利摘要】一種控制器，包括第一控制器端子、第二控制器端子、第一p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管以及第二pMOS晶體管。該第一控制器端子待被耦合到旁路電容器，該旁路電容器被耦合到一個隔離式功率轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)。該第二控制器端子待被耦合到該次級側(cè)的輸出節(jié)點。該第一pMOS晶體管包含：第一源極端子，被耦合到該第二控制器端子；第一漏極端子；和第一體二極管。該第二pMOS晶體管包含：第二源極端子，被耦合到該第一控制器端子；第二漏極端子，被耦合到該第一漏極端子；以及第二體二極管。該第二體二極管的陰極被耦合到該第二源極端子。該第二體二極管的陽極被耦合到該第二漏極端子。
【專利說明】用于功率轉(zhuǎn)換器控制器的充電電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及功率轉(zhuǎn)換器，更具體地涉及用于隔離式功率轉(zhuǎn)換器(isolatedpower converter)的控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器被廣泛地用在家用器具或工業(yè)器具中，用于將低頻(例如50Hz或60Hz)高電壓交流(ac)輸入電壓轉(zhuǎn)換到所要求水平的直流(dc)輸出電壓。例如，開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器可以被包含在普遍使用的電子設(shè)備(諸如用于移動電子設(shè)備的電池充電器)中。多種類型的開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器是受歡迎的，因為它們的良好經(jīng)調(diào)整的輸出、高效率和小尺寸，連同它們的安全性和保護特征。開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器的受歡迎的拓撲結(jié)構(gòu)包含回掃型(flyback)、正向型(forward)、升壓型(boost)、降壓型(buck)、半橋型(halfbridge)和全橋型(full bridge)及許多其他拓撲結(jié)構(gòu),包含諧振類型。
[0003]開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器可以包含能量傳遞元件、功率開關(guān)和控制電路，它們運行以調(diào)整該功率轉(zhuǎn)換器輸出電壓的值。該能量傳遞元件(例如耦合電感器)可以包含初級繞組和次級繞組，它們彼此電流隔離(galvanically isolated)。該初級繞組可以被稱合到該功率轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)上的電路，諸如該功率開關(guān)。該次級繞組可以被耦合到該功率轉(zhuǎn)換器的輸出側(cè)上的電路，該電路將經(jīng)調(diào)整的輸出電壓傳送到該電負載。
[0004]該功率開關(guān)(例如高電壓功率開關(guān))可以被耦合到該能量傳遞元件的初級繞組，以控制經(jīng)過該初級繞組的電流。該功率轉(zhuǎn)換器的控制電路可以感測該輸出電壓并控制該功率開關(guān)的狀態(tài)，以響應(yīng)于所感測的輸出電壓來控制從該初級繞組到該次級繞組的能量傳遞。該控制電路(例如邏輯電路)中的一些可以以相對低的電壓(例如小于5V)運行。據(jù)此，該控制電路也可以包含以相對低的電壓調(diào)整該控制電路的運行電壓的部件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種控制器，包括:
[0006]第一控制器端子，待被耦合到旁路電容器，該旁路電容器被耦合到一個隔離式功率轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)；
[0007]第二控制器端子，待被耦合到該次級側(cè)的輸出節(jié)點，其中該輸出節(jié)點傳送經(jīng)調(diào)整的輸出電壓；
[0008]第一 P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(pMOS晶體管)，包括第一源極端子、第一漏極端子、第一柵極端子和第一體二極管，其中該第一體二極管的陰極被耦合到該第一源極端子，其中該第一體二極管的陽極被耦合到該第一漏極端子，并且其中該第一源極端子被耦合到該第二控制器端子；以及
[0009]第二 pMOS晶體管，包括第二源極端子、第二漏極端子、第二柵極端子和第二體二極管，其中該第二漏極端子被耦合到該第一漏極端子，其中該第二源極端子被耦合到該第一控制器端子，其中該第二體二極管的陰極被耦合到該第二源極端子，并且其中該第二體二極管的陽極被耦合到該第二漏極端子。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種集成電路封裝件，包括:
[0011]次級控制器，包括:
[0012]第一控制器端子，待被耦合到一個隔離式功率轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)的第一節(jié)點；
[0013]第二控制器端子，待被耦合到該次級側(cè)的第二節(jié)點；
[0014]第一 P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(pMOS晶體管)，包含第一體二極管；
[0015]第二 pMOS晶體管，包含第二體二極管，其中該第一 pMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管被串聯(lián)耦合在該第一控制器端子與該第二控制器端子之間，從而當(dāng)該第一 PMOS晶體管和該第二 PMOS晶體管都處于通狀態(tài)時，將電流從該第二控制器端子傳導(dǎo)到該第一控制器端子，并且其中當(dāng)該第二 PMOS晶體管處于斷狀態(tài)時，該第二體二極管被定向為阻塞從該第一控制器端子到該第二控制器端子的電流傳導(dǎo)；以及
[0016]次級切換電路，被耦合以向該隔離式功率轉(zhuǎn)換器的初級側(cè)傳輸信號；
[0017]初級控制器，被耦合以接收所傳輸?shù)男盘柌㈨憫?yīng)于所傳輸?shù)男盘杹砜刂乒β书_關(guān)；以及
[0018]包封體，其中該初級控制器和該次級控制器被布置在該包封體內(nèi)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種功率轉(zhuǎn)換器，包括:
[0020]能量傳遞元件,包括在該功率轉(zhuǎn)換器的初級側(cè)上的初級繞組，以及在該功率轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)上的次級繞組；
[0021]旁路電容器，被耦合到該功率轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)；
[0022]功率開關(guān)，被耦合到該初級繞組；
[0023]次級控制器，包括:
[0024]第一 P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(pMOS晶體管)，包含第一體二極管；
[0025]第二 pMOS晶體管，包含第二體二極管，其中該第一 pMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管被串聯(lián)耦合在該次級側(cè)的輸出節(jié)點和該旁路電容器之間，從而當(dāng)該第一 PMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管都處于通狀態(tài)時，將電荷從該輸出節(jié)點傳遞到該旁路電容器，并且其中當(dāng)該第二 PMOS晶體管處于斷狀態(tài)時，該第二體二極管被定向為阻塞從該旁路電容器到該輸出節(jié)點的電流傳導(dǎo)；以及
[0026]次級切換電路，被耦合以向該隔離式功率轉(zhuǎn)換器的初級側(cè)傳輸信號；以及
[0027]初級控制器，被耦合以接收所傳輸?shù)男盘?，并響?yīng)于所傳輸?shù)男盘杹砜刂圃摴β书_關(guān)的狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]參照下列圖來描述本公開內(nèi)容的非限制性和非窮舉性實施方案，其中在各個視圖中，相同的參考數(shù)字指代相同的部分，除非另有指定。
[0029]圖1是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個示例性的隔離式功率轉(zhuǎn)換器的示意圖，該隔離式功率轉(zhuǎn)換器包含初級控制器、次級控制器和功率開關(guān)。
[0030]圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的次級控制器的一個示例性的電荷傳遞電路的示意圖。
[0031]圖3是根據(jù)本公開內(nèi)容的次級控制器的一個示例性的充電控制電路的示意圖。
[0032]圖4A-4D是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個示例性的電荷傳遞電路的不同狀態(tài)的示意圖。
[0033]圖5是根據(jù)本公開內(nèi)容的用于控制隔離式功率轉(zhuǎn)換器的一種示例性的方法的流程圖。
[0034]圖6是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個示例性的集成電路封裝件的功能性框圖，該集成電路封裝件包含磁耦合通信鏈路。
[0035]在這些繪圖的這幾個視圖中，對應(yīng)的參考字符指示對應(yīng)的部件。技術(shù)人員將意識至IJ，這些圖中的元件是為了簡化和澄清而例示的，且未必按比例繪制。例如，在這些圖中，一些元件的尺度可以相對于其他元件被放大，以幫助增進對本公開內(nèi)容的多種實施方案的理解。而且，在商業(yè)上可行的實施方案中有用或必要的普遍但被良好理解的元件常常不被描繪，以免較小地妨礙本公開內(nèi)容的多種實施方案的視圖。
【具體實施方式】
[0036]在下列描述中，闡述了眾多具體細節(jié)，以提供對本發(fā)明的透徹理解。然而，應(yīng)明了，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，實踐本發(fā)明無需采用該具體細節(jié)。在其他場合，未詳細描述廣為人知的材料或方法，以免模糊本發(fā)明。
[0037]本說明書通篇提及的“一個實施方案”、“一實施方案”、“一個實施例”或“一實施例”意味著結(jié)合該實施方案或?qū)嵤├枋龅奶囟ㄌ卣?、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明的至少一個實施方案中。因而，在本說明書通篇各處出現(xiàn)的短語“在一個實施方案中”、“在一實施方案”、“一個實施例”或“一實施例”未必都指代相同的實施方案或?qū)嵤├４送?，該特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以在一個或更多個實施方案或?qū)嵤├幸匀魏魏线m的組合和/或子組合進行組合。特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以被包含在集成電路、電子電路、組合邏輯電路、或提供所描述的功能性的其他合適的部件中。另外，應(yīng)意識到，這里提供的這些圖是為了向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員解釋，并且這些繪圖未必按比例繪制。
[0038]根據(jù)本公開內(nèi)容的隔離式功率轉(zhuǎn)換器包含初級控制器和次級控制器，它們通過能量傳遞元件(例如耦合電感器)彼此電流隔離。換言之，施加在該隔離式功率轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)與該隔離式功率轉(zhuǎn)換器的輸出側(cè)之間的dc電壓將產(chǎn)生基本為零的電流。
[0039]該初級控制器被耦合以控制該隔離式功率轉(zhuǎn)換器的初級側(cè)上的功率開關(guān)，從而控制從該能量傳遞元件的初級繞組到該能量傳遞元件的次級繞組的能量傳遞。該次級控制器被耦合到該隔離式功率轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)上的電路部件。盡管該初級控制器和該次級控制器彼此電流隔離，但該次級控制器可以向該初級控制器傳輸信號，該信號控制該初級控制器如何切換該功率開關(guān)以向該次級側(cè)傳遞能量。
[0040]該隔離式功率轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)包含旁路電容器，該旁路電容器向該次級控制器的電路提供運行功率。本公開內(nèi)容的次級控制器可以控制該旁路電容器的充電，以將該旁路電容器兩端的電壓調(diào)整在一個足以運行該次級控制器的電路的水平處。如后文描述的，該次級控制器可以包含電荷傳遞電路和充電控制電路，它們調(diào)整該旁路電容器兩端的電壓。
[0041]該次級控制器的電荷傳遞電路可以包含如下端子，該端子被耦合到該旁路電容器。該電荷傳遞電路的、被耦合到該旁路電容器的端子在這里可以被稱為“旁路端子”。該旁路電容器兩端所形成的電壓(可以在該旁路端子處被感測)在這里可以被稱為“旁路電壓V，。[0042]該電荷傳遞電路也可以包含如下端子，該端子被耦合到該次級側(cè)的如下輸出節(jié)點，該輸出節(jié)點向負載提供經(jīng)調(diào)整的輸出電壓。該電荷傳遞電路的、可以被耦合到該輸出節(jié)點的端子在這里可以被稱為“輸出電壓端子”。在該次級側(cè)的輸出節(jié)點處形成的相對于輸出返回(output return)的電壓(可以在該輸出電壓端子處被感測)在這里可以被稱為“輸出
電壓vOTJT ”。
[0043]該電荷傳遞電路可以被該充電控制電路設(shè)置成使能狀態(tài)(enabled state)或禁用狀態(tài)(disabled state)。當(dāng)該電荷傳遞電路處于使能狀態(tài)時，該電荷傳遞電路可以從該輸出電壓端子向該旁路端子傳遞電荷，用于存儲在該旁路電容器上。如這里描述的，當(dāng)該電荷傳遞電路處于使能狀態(tài)時，該電荷傳遞電路兩端的電壓降(例如該旁路電壓Vbp減去該輸出電壓Vtm河以相對低(例如為0.2-0.4V)。當(dāng)該電荷傳遞電路處于禁用狀態(tài)時，該電荷傳遞電路可以使該輸出電壓端子與該旁路端子脫離，以使得電荷不被從該輸出電壓端子傳遞到該旁路端子。如這里描述的，該電荷傳遞電路可以包含當(dāng)該電荷傳遞電路被禁用時防止該旁路電容器向該輸出電壓端子放電的部件(例如體二極管(body diode))。
[0044]—般，該充電控制電路可以控制(例如使能/禁用)該電荷傳遞電路，以將該旁路電壓Vbp維持在旁路調(diào)整電壓值Vbpkk處。該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk可以是該旁路電壓Vbp的期望的值，例如，足以運行次級控制器的電路的值。當(dāng)該旁路電壓Vbp小于該旁路調(diào)整電壓值Vbpeeg且該輸出電壓Votit處于足以使該旁路電容器充電的水平時，該充電控制電路可以使能該電荷傳遞電路，以將該旁路電容器充電到旁路調(diào)整電壓值VBPKH；。替代地，當(dāng)該旁路電壓Vbp大于或等于該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk和/或該輸出電壓Vott處于不足以使該旁路電容器充電的水平時，該充電控制電路可以禁用該電荷傳遞電路。
[0045]本公開內(nèi)容的一個示例性的電荷傳遞電路可以包含第一 P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(PM0S晶體管)和第二 pMOS晶體管，它們被串聯(lián)耦合在輸出電壓端子與旁路端子之間。例如，該第一 PMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管可以被耦合在該輸出電壓端子與該旁路端子之間，以使得當(dāng)該第一PMOS晶體管和該第二pMOS晶體管都處于通狀態(tài)(例如閉合的開關(guān))時，電荷可以經(jīng)過該第一 pMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管從該輸出電壓端子被傳遞到該旁路端子。當(dāng)該第一 PMOS晶體管和/或該第二 pMOS晶體管處于斷狀態(tài)(例如斷開的開關(guān))時，該輸出電壓端子與該旁路端子之間的電荷傳遞可以被阻塞。
[0046]該第一 pMOS晶體管包含第一源極端子、第一漏極端子、第一柵極端子和第一體二極管。該第二 pMOS晶體管包含第二源極端子、第二漏極端子、第二柵極端子和第二體二極管。該第一 pMOS晶體管的第一源極端子可以被耦合到該輸出電壓端子。該第一漏極端子可以被耦合到該第二 PMOS晶體管的第二漏極端子。該第二源極端子可以被耦合到該旁路端子。
[0047]第一體二極管被耦合在該第一源極端子與該第一漏極端子之間。該第一體二極管的陰極被耦合到該第一源極端子。該第一體二極管的陽極被耦合到該第一漏極端子。該第二體二極管被耦合在該第二源極端子與該第二漏極端子之間。該第二體二極管的陰極被耦合到該第二源極端子。該第二體二極管的陽極被耦合到該第二漏極端子。
[0048]該充電控制電路被耦合到該第一柵極端子和該第二柵極端子，以分別控制該第一PMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管的狀態(tài)。該充電控制電路也可以被耦合到該旁路端子和該輸出電壓端子，以感測該旁路電壓Vbp和該輸出電壓VTOT。該控制電路可以將該第一 pMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管二者都設(shè)置成通狀態(tài)，以使能該電荷傳遞電路來為該旁路電容器充電。該控制電路可以將該第一 PMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管中的至少一個設(shè)置成斷狀態(tài)，以禁用該電荷傳遞電路且防止使該旁路電容器充電。
[0049]該充電控制電路可以響應(yīng)于所感測的旁路電壓Vbp和所感測的輸出電壓Vott來設(shè)置該第一 pMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管的狀態(tài)。例如，當(dāng)該輸出電壓Vqut處于足以使該旁路電容器充電的水平且該旁路電壓Vbp小于該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk時，該充電控制電路可以將該第一 PMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管設(shè)置成通狀態(tài)，以使該旁路電容器充電。當(dāng)該第一 PMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管處于通狀態(tài)時，該第一 pMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管中的每一個的兩端的電壓降可以是約0.1-0.2V。據(jù)此，在一些實施例中，串聯(lián)連接的該第一 PMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管兩端的電壓降(例如Vqut-Vbp)可以是約0.2-0.4V。在這些實施例中，該旁路電容器可以被充電和/或被調(diào)整到比該隔離式功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vqut小約0.2-0.4V的旁路電壓VBP。
[0050]該充電控制電路可以將該第一 pMOS晶體管和/或該第二 pMOS晶體管設(shè)置成斷狀態(tài)，以防止使該旁路電容器充電。在一個實施例中，當(dāng)該旁路電壓Vbp大于或等于該旁路調(diào)整電壓值％ 時，該充電控制電路可以將該第一 pMOS晶體管設(shè)置成斷狀態(tài)，以防止將該旁路電壓Vbp過度充電到超過該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk。當(dāng)該第一pMOS晶體管處于斷狀態(tài)時，第一體二極管的定向(orientation)可以防止從該輸出電壓端子到該旁路端子的電流傳導(dǎo)。
[0051]當(dāng)該輸出電壓Vtm處于不足以使該旁路電容器充電的水平時，該充電控制電路可以將該第二 pMOS晶體管設(shè)置成斷狀態(tài)。例如，當(dāng)該輸出電壓Vmjt未比該芳路電壓Vbp大一個閾電壓值(Vth)時，該充電控制電路可以將該第二 pMOS晶體管設(shè)置成斷狀態(tài)。當(dāng)該第二PMOS晶體管處于斷狀態(tài)時，該第二體二極管的定向可以防止從該旁路端子到該輸出電壓端子的電流傳導(dǎo)。換言之，當(dāng)該第二 PMOS晶體管處于斷狀態(tài)時，該第二體二極管的定向可以防止該旁路電容器向該輸出電壓端子放電。
[0052]如這里描述的，在旁路電容器充電期間，本公開內(nèi)容的電荷傳遞電路可以呈現(xiàn)低的電壓降。例如，在該旁路電容器充電期間，該電荷傳遞電路的第一 PMOS晶體管和第二PMOS晶體管兩端的電壓降約為0.2-0.4V。該電荷傳遞電路兩端的低的電壓降可以允許該旁路電壓Vbp被維持在接近(例如在0.2-0.4V內(nèi))該輸出電壓Vtm的一個值處。該次級控制器的一些電路可以受益于這樣的高電壓調(diào)整點(high voltage regulation point),諸如圖6的通信鏈路。附加地，在一些實施例中，在該輸出電壓Vtm下降到接近(例如約0.2-0.4V)該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk的一個值的境況下，本公開內(nèi)容的電荷傳遞電路的低的電壓降可以允許該旁路電壓Vbp被可靠地維持在該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk以上。
[0053]附加地，在一些境況下，該電荷傳遞電路可以防止該旁路電容器放電。例如，如這里描述的，在該輸出電壓Vmjt下降到小于該旁路電壓Vbp的一個值的境況下,該第二 pMOS晶體管可以包含防止該旁路電容器向該隔離式功率轉(zhuǎn)換器的輸出放電的第二體二極管。盡管在一些電路實施方式中無源元件(諸如PMOS晶體管外部的二極管)可以被用來防止該旁路電容器放電，但這樣的二極管的使用會呈現(xiàn)正向電壓降，該正向電壓降會大于由這里描述的電荷傳遞電路的串聯(lián)PMOS晶體管配置所提供的電壓降。
[0054]現(xiàn)在參照圖1-6來描述根據(jù)本公開內(nèi)容的一個示例性的隔離式功率轉(zhuǎn)換器。圖1示出了一個示例性的隔離式功率轉(zhuǎn)換器，它包含次級控制器，該次級控制器具有充電控制電路和電荷傳遞電路。圖2例不了一個不例性的電荷傳遞電路，它包含第一 pMOS晶體管和第二 pMOS晶體管。圖3示出了一個示例性的充電控制電路，它控制圖2的第一 pMOS晶體管和第二 pMOS晶體管的狀態(tài)。圖4A-4D示出了處于多種不同狀態(tài)的第一 pMOS晶體管和第= PMOS晶體管。圖5示出了一種用于運行功率轉(zhuǎn)換器的方法，該功率轉(zhuǎn)換器包含本公開內(nèi)容的充電控制電路和電荷傳遞電路。圖6示出了使用本公開內(nèi)容的電荷傳遞電路的一個示例性的磁耦合通信鏈路，它可以被旁路電容器兩端所形成的旁路電壓Vbp驅(qū)動。
[0055]圖1是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個示例性的功率轉(zhuǎn)換器100的示意圖。示例性的功率轉(zhuǎn)換器100是一個具有回掃拓撲結(jié)構(gòu)的隔離式開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器。功率轉(zhuǎn)換器100包含輸入端子102-1、102-2 (統(tǒng)稱為“輸入端子102”)和輸出端子104_1、104_2 (統(tǒng)稱為“輸出端子104”)。輸入端子102被耦合以接收輸入電壓VIN106，它可以是經(jīng)整流和經(jīng)濾波的ac電壓。例如，輸入端子102可以被耦合到全橋整流器(未示出)和濾波器電容(未示出)，所述全橋整流器和所述濾波器電容被耦合以對從ac電壓源接收的ac電壓進行整流和濾波。在一個實施例中，輸入電壓VIN106可以是時變(time-varying) dc電壓。如所示，Vin106以輸入端子102-2為參考，輸入端子102-2可以被稱為“輸入返回(input return) 102-2”。
[0056]輸出端子104向電負載(未示出)提供輸出電壓Vqut108。在功率轉(zhuǎn)換器100啟動(startup)之后，功率轉(zhuǎn)換器100可以將輸出電壓VQUT108的值調(diào)整到想要的經(jīng)調(diào)整的輸出電壓值(例如5-12V dc)。啟動可以是如下一段時間:從功率轉(zhuǎn)換器100被引入至VIN106起，直到功率轉(zhuǎn)換器100的控制電路開始運行以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Vqut108。據(jù)此，輸出電壓VqutIOS可以被稱為“經(jīng)調(diào)整的輸出電壓”。輸出端子104被耦合到輸出電容器110，以平滑(smooth out)經(jīng)調(diào)整的輸出電壓Vqut108。如所示，輸出電壓Vqut108以輸出端子104-2為參考,輸出端子104-2可以被稱為“輸出返回104-2”。在一個實施例中，輸出電容器110可以具有在約200-600 μ F范圍內(nèi)的電容值。
[0057]功率轉(zhuǎn)換器100包含能量傳遞元件112。能量傳遞元件112包含初級繞組114和次級繞組116。能量傳遞元件112被耦合以將電能量從初級繞組114傳遞到次級繞組116。在一個實施例中，能量傳遞元件112可以是耦合電感器。電耦合在輸入端子102與初級繞組114之間的電路可以被稱為功率轉(zhuǎn)換器100的“初級側(cè)”。電耦合在次級繞組116與輸出端子104之間的電路可以被稱為功率轉(zhuǎn)換器100的“次級側(cè)”。能量傳遞元件112在功率轉(zhuǎn)換器100的初級側(cè)上的電路與功率轉(zhuǎn)換器100的次級側(cè)上的電路之間提供電流隔離。據(jù)此，被施加在功率轉(zhuǎn)換器100的初級側(cè)與次級側(cè)之間的dc電壓將產(chǎn)生基本為零的電流。
[0058]功率轉(zhuǎn)換器100包含初級側(cè)控制電路118 (后文稱為“初級控制器118”)、次級側(cè)控制電路120 (后文稱為“次級控制器120”)和功率開關(guān)122。初級控制器118、次級控制器120和功率開關(guān)122被包含在集成電路封裝件124中，集成電路封裝件124在圖1中被例示為盒子。
[0059]在一個實施例中，集成電路封裝件124可以在包封體(encapsulation)內(nèi)包含第一集成電路芯片(die)和第二集成電路芯片。包封體可以指代圍繞或封住一個或更多個集成電路芯片以及一部分引線框架的罩殼(encasing)或塑模(molding)。該第一集成電路芯片可以包含初級控制器118和功率開關(guān)122。該第二集成電路芯片可以包含次級控制器120。在另一個實施例中，集成電路封裝件124可以在包封體內(nèi)包含三個集成電路芯片。例如，集成電路封裝件124可以包含:包含功率開關(guān)122的第一集成電路芯片、包含初級控制器118的第二集成電路芯片和包含次級控制器120的第三集成電路芯片。
[0060]包含初級控制器118的集成電路芯片和包含次級控制器120的集成電路芯片彼此電流隔離。據(jù)此，次級控制器120與初級控制器118和功率開關(guān)122電流隔離。盡管初級控制器118和次級控制器120彼此電流隔離，但初級控制器118和次級控制器120可以彼此通信。在一個實施例中，次級控制器120可以經(jīng)過由集成電路封裝件124的引線框架的隔離導(dǎo)體(isolated conductor)所形成的磁稱合通信鏈路與初級控制器118通信。例如，初級控制器118與次級控制器120之間的通信鏈路可以使用被包含在集成電路封裝件124的引線框架中的電流隔離式傳導(dǎo)環(huán)(galvanically isolated conductive loop)來實施。在這里參照圖6來描述經(jīng)由磁耦合通信鏈路的通信。在另一個實施例中，次級控制器120可以經(jīng)過光耦合通信鏈路與初級控制器118通信。
[0061]盡管初級控制器118、次級控制器120和功率開關(guān)122被例示為被包含在單個集成電路封裝件中，但在其他實施例中，初級控制器118、次級控制器120和功率開關(guān)122中的一個或更多個可以位于所例示的集成電路封裝件之外。例如，功率開關(guān)122可以被包含在一個集成電路封裝件中，該集成電路封裝件與包含初級控制器118和次級控制器120這二者的另一個集成電路封裝件分立。
[0062]集成電路封裝件124外部的電路可以電氣耦合到集成電路封裝件124的封裝件端子 D126-1、S126-2、PBP126-3, FffD 126-4, SR126-5、BP126-6, GND126-7, VOUT126-8 和FB126-9 (統(tǒng)稱為“封裝件端子126”)。集成電路封裝件124的封裝件端子126可以包含傳導(dǎo)引腳(conductive pin)和/或傳導(dǎo)焊盤(conductive pad),用于連接到集成電路封裝件124外部的電路。
[0063]封裝件端子126可以連接到被包含在集成電路封裝件124的包封體內(nèi)的功率開關(guān)122、初級控制器118和次級控制器120的端子(例如集成電路芯片上的端子)。功率開關(guān)122包含端子D128-1和S128-2。初級控制器118包含端子PBP128-3。次級控制器120包含端子 FffD128-4, SR128-5、BP128-6, GND128-7, VOUT128-8 和 FB128-9? 端子 D128-1、S128-2、PBP128-3、FffD128-4, SRl28-5、BP128-6, GND128-7, VOUT128-8 和 FB128-9 可以是被包含在包含功率開關(guān)122、初級控制器118和次級控制器120的集成電路芯片上的傳導(dǎo)連接件(conductive connection)。GND端子128-7被稱合到輸出端子104-2。在一個實施例中，GND端子128-7可以是用于次級控制器120的輸出返回。
[0064]如所示，初級控制器118被耦合到功率轉(zhuǎn)換器100的初級側(cè)的電路部件，諸如功率開關(guān)122、次級控制器120被耦合到功率轉(zhuǎn)換器100的次級側(cè)的電路部件。例如，次級控制器120被耦合到次級繞組116、輸出端子104、旁路電容器130、同步整流電路132，連同其他電路部件。初級控制器118和次級控制器120控制功率轉(zhuǎn)換器100的電路(例如功率開關(guān)122和同步整流電路132)，以控制從輸入端子102到輸出端子104的能量傳遞。
[0065]在運行中，本公開內(nèi)容的次級控制器120接收來自功率轉(zhuǎn)換器100的次級側(cè)的功率。例如，次級控制器120可以接收來自旁路電容器130的功率，旁路電容器130在旁路端子BP128-6處被耦合到次級控制器120。次級控制器120包含控制著旁路電容器130的充電和控制著旁路電容器130兩端的旁路電壓Vbp134的調(diào)整的電路。在一個實施例中，旁路電容器130可以具有在約1-2 μ F范圍內(nèi)的電容值。
[0066]盡管初級控制器118和次級控制器120彼此電流隔離，但次級控制器120可以向初級控制器118傳輸使能信號136。例如，次級控制器120可以經(jīng)由被包含在集成電路封裝件124的引線框架中的電流隔離式傳導(dǎo)環(huán)來傳輸使能信號136。初級控制器118可以響應(yīng)于從次級控制器120接收的使能信號136來控制功率開關(guān)122的狀態(tài)。在這里參照圖6來描述使能信號經(jīng)由電流隔離式傳導(dǎo)環(huán)的傳輸。
[0067]功率開關(guān)122可以是聞電壓功率開關(guān)，它可以具有700-800V范圍內(nèi)的擊穿電壓。在一個實施例中，功率開關(guān)122可以是功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(功率M0SFET)，如圖6中例示的。功率開關(guān)122被耦合到初級繞組114和輸入返回102-2。在功率開關(guān)122是功率MOSFET的實施例中，該功率MOSFET的漏極可以被耦合到漏極端子D128-1(即初級繞組114)，且該功率MOSFET的源極可以被耦合到源極端子S128-2 (即輸入返回102-2)，如圖6中例示的。
[0068]在運行中，初級控制器118控制經(jīng)過功率開關(guān)122和初級繞組114的電流。一般，功率開關(guān)122可以響應(yīng)于由初級控制器118生成的開關(guān)驅(qū)動信號138來處于“通(0N)”狀態(tài)(例如閉合的開關(guān))或“斷(OFF)”狀態(tài)(例如斷開的開關(guān))。當(dāng)功率開關(guān)122處于通狀態(tài)(例如閉合的開關(guān))時，功率開關(guān)122可以傳導(dǎo)電流。當(dāng)功率開關(guān)122處于斷狀態(tài)(例如斷開的開關(guān))時，當(dāng)在功率開關(guān)122兩端施加電壓時，功率開關(guān)122可以不傳導(dǎo)電流。
[0069]當(dāng)功率開關(guān)122處于通狀態(tài)時，經(jīng)過初級繞組114的電流增大，從而將能量存儲在能量傳遞元件112中。附加地，在功率開關(guān)122處于通狀態(tài)時，在初級繞組114兩端形成具有第一極性的初級繞組電壓VP140。在功率開關(guān)122處于通狀態(tài)時，次級繞組116兩端形成與初級繞組電壓VP140具有相反的極性的次級繞組電壓Vs142。箝位電路144被耦合到能量傳遞元件112的輸入繞組114，從而當(dāng)功率開關(guān)122在通狀態(tài)與斷狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變時，限制功率開關(guān)122上的最大電壓。
[0070]當(dāng)功率開關(guān)122處于斷狀態(tài)時，功率開關(guān)122可以充當(dāng)斷開的電路，且基本防止電流經(jīng)過功率開關(guān)122。當(dāng)功率開關(guān)122從通狀態(tài)轉(zhuǎn)變到斷狀態(tài)時，次級繞組電壓％142允許能量被傳遞到輸出電容器110，輸出電容器110向被連接到輸出端子104的電負載提供功率。在一個實施例中，當(dāng)功率開關(guān)122從通狀態(tài)轉(zhuǎn)變到斷狀態(tài)時，次級控制器120可以控制同步整流電路132來充當(dāng)閉合的開關(guān)，以使得輸出電容器110被有效率地充電。例如，同步整流電路132的晶體管可以在輸出電容器110的充電期間充當(dāng)具有低的導(dǎo)通電阻(on-resistance)的閉合的開關(guān)，以使得同步整流電路132兩端的電壓降是低的。在輸出電容器110的充電期間，相對于包含無源部件(例如二極管)而非同步整流電路132的其他轉(zhuǎn)換器的拓撲結(jié)構(gòu)，同步整流電路132兩端的低的電壓降可以提供增大的效率。盡管功率轉(zhuǎn)換器100包含同步整流電路132，但是在一些實施例中，功率轉(zhuǎn)換器100可以包含無源整流部件(諸如二極管)來代替同步整流電路132。
[0071]初級控制器118被耦合到功率開關(guān)122，以控制功率開關(guān)122的狀態(tài)。初級控制器118響應(yīng)于使能信號136來生成開關(guān)驅(qū)動信號138，開關(guān)驅(qū)動信號138驅(qū)動功率開關(guān)122。在功率開關(guān)122是功率MOSFET的一個實施例中，初級控制器118可以被耦合到該功率MOSFET的柵極，如圖6中例示的。在這個實施例中，初級控制器118可以施加比該功率MOSFET的閾電壓大的柵-源電壓，以使該功率MOSFET處于通狀態(tài)。初級控制器118可以施加比該功率MOSFET的閾電壓小的柵-源電壓，以使該功率MOSFET處于斷狀態(tài)。
[0072]在運行中，初級控制器118從輸入端子102和/或初級旁路電容器146接收運行功率。當(dāng)輸入電壓Vin106被提供在輸入端子102處時，初級旁路電容器146可以存儲從輸入端子102接收的能量。存儲在初級旁路電容器146上的能量可以被初級控制器118用作運行功率，例如，以響應(yīng)于從次級控制器120接收的使能信號136來生成開關(guān)驅(qū)動信號138。在一個實施例中，當(dāng)功率開關(guān)122處于斷狀態(tài)時，初級旁路電容器146可以被充電。
[0073]次級控制器120向初級控制器118傳輸使能信號138，以向初級控制器118指示如何切換功率開關(guān)122。具體地，初級控制器118響應(yīng)于從次級控制器120接收的使能信號136來生成開關(guān)驅(qū)動信號138，開關(guān)驅(qū)動信號138控制功率開關(guān)122的狀態(tài)。次級控制器120可以響應(yīng)于所感測的功率轉(zhuǎn)換器100的輸出(例如電流和/或電壓)來生成功率轉(zhuǎn)換器使能信號136。例如，圖1的次級控制器120感測反饋端子FB128-9處的反饋電壓VFB148(例如相對于GND端子128-7)，且響應(yīng)于反饋電壓VFB148來生成使能信號136。在一個實施例中，在反饋端子FB128-9處所感測的反饋電壓Vfb148是被電阻分壓器電路150縮放的經(jīng)縮小的(scaled down)電壓，它代表功率轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓VQUT108。盡管圖1的示例性的次級控制器120響應(yīng)于所感測的功率轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Vtot108來生成使能信號136，但要想到，在一些實施例中，次級控制器120可以響應(yīng)于其他所感測的參數(shù)(諸如功率轉(zhuǎn)換器100的輸出電流1t121和/或輸出電壓Vot108與輸出電流1t121的組合)來生成使能信號。
[0074]在運行中，次級控制器120被耦合以向初級控制器118傳輸使能信號136，從而響應(yīng)于所感測的反饋電壓VFB148來將輸出電壓VottIOS調(diào)整在經(jīng)調(diào)整的輸出電壓值處。如果次級控制器120感測到，輸出電壓VqutIOS已經(jīng)響應(yīng)于反饋電壓Vfb148而降到小于經(jīng)調(diào)整的輸出電壓值的一個值，則次級控制器120可以生成使能信號136，該使能信號136向初級控制器118指示，初級控制器118應(yīng)接通功率開關(guān)122。響應(yīng)于這樣的使能信號136，初級控制器118可以接通功率開關(guān)122，以朝該經(jīng)調(diào)整的輸出電壓值來增大輸出電壓Vqut108。如果輸出電壓VqutIOS大于或等于期望的經(jīng)調(diào)整的輸出電壓值，則次級控制器120可以生成使能信號136，該使能信號136向 初級控制器118指示，初級控制器118應(yīng)斷開功率開關(guān)122。響應(yīng)于這樣的使能信號136，初級控制器118可以斷開功率開關(guān)122，以維持輸出電壓VTOT108。
[0075]在一個實施例中，次級控制器120使用SR端子128-5來控制同步整流電路132的運行，SR端子128-5經(jīng)由封裝件端子SR126-5被連接到同步整流電路132的MOSFET開關(guān)的柵極。在一個實施例中，次級控制器120通過在SR端子128-5處生成控制同步整流電路132的MOSFET開關(guān)的控制電壓來控制同步整流電路132。如上面描述的，在一些實施例中，同步整流電路132可以被替換成無源整流電路。在這些實施例中，SR端子128-5可以被從次級控制器120中移除。
[0076]旁路電容器130被耦合到旁路端子BP128-6和次級控制器120的接地端子GND128-70旁路電容器130被耦合以向次級控制器120的內(nèi)部電路系統(tǒng)供應(yīng)功率。例如，旁路電容器130被耦合到旁路端子BP128-6，以向次級控制器120的電路供應(yīng)功率，該電路控制同步整流電路132、使能信號136響應(yīng)于反饋電壓Vfb148的生成以及后文描述的次級控制器120內(nèi)的其他功能。
[0077]旁路電容器130兩端所形成的電壓在這里被稱為旁路電壓VBP134。次級控制器120包含調(diào)整旁路電壓VBP134的電路，以將旁路電壓VBP134維持在旁路調(diào)整電壓值Vbpkk處。在這里描述的一些實施例中，旁路調(diào)整電壓值Vbp可以是約4.4V。旁路調(diào)整電壓值Vbpkk可以被設(shè)置在大于旁路電壓Vbp134的足以運行次級控制器120的電路的最小值的電壓值處。在一些實施例中，旁路電壓VBP134的足以運行次級控制器120的電路的最小值可以是約3.9V。
[0078]次級控制器120包含電荷傳遞電路152、充電控制電路154和次級切換電路(switching circuit)156。次級切換電路156被稱合以提供針對次級控制器120的多種功能。例如，次級切換電路156可以控制同步整流電路132以及使能信號136響應(yīng)于反饋電壓Vfb148的生成。
[0079]從圖1中省略了次級控制器120內(nèi)的一些連接和部件。例如，次級切換電路156可以接收反饋電壓VFB148，且響應(yīng)于反饋電壓VFB148來生成使能信號136。附加地，次級切換電路156可以被耦合到SR端子128-5，以控制同步整流電路132。在一些實施例中，次級控制器120可以包含從正向端子(forward terminal)FWD128_4使旁路電容器130充電(例如在啟動期間)的電路。在一些實施例中，正向端子FWD128-4也可以被耦合到次級切換電路156，以向次級切換電路156提供功率。
[0080]次級控制器120被耦合以經(jīng)由電荷傳遞電路152從輸出電壓端子V0UT128-8使旁路電容器130充電。在圖1中，輸出電壓端子V0UT128-8被耦合到功率轉(zhuǎn)換器100的輸出端子104-1，輸出端子104-1供應(yīng)經(jīng)調(diào)整的輸出電壓Vqut108。據(jù)此，圖1的示例性的次級控制器120被耦合以從功率轉(zhuǎn)換器100的次級側(cè)的節(jié)點104-1使旁路電容器130充電。盡管在圖1中輸出電壓端子V0UT128-8被連接到節(jié)點104-1，但要想到，輸出電壓端子V0UT128-8可以被連接到功率轉(zhuǎn)換器100的其他節(jié)點。據(jù)此，要想到，在一些實施例中，次級控制器120可以從該次級側(cè)上的不同于節(jié)點104-1的節(jié)點使旁路電容器130充電。
[0081]電荷傳遞電路152被耦合以將電荷從輸出電壓端子V0UT128-8傳遞到旁路端子BP128-6，用于使旁路電容器130充電。換言之，電荷傳遞電路152可以是如下電路，經(jīng)過它，電荷從輸出電壓端子V0UT128-8被傳遞到旁路電容器130。電荷傳遞電路152被耦合以運行在使能狀態(tài)或禁用狀態(tài)之一中。當(dāng)電荷傳遞電路152被使能時，電荷傳遞電路152將電荷從輸出電壓端子VOUT128-8傳遞到旁路端子BP128-6。電荷傳遞電路152可以使輸出電壓端子V0UT128-8與旁路端子BP128-6脫離，以使得當(dāng)電荷傳遞電路152被禁用時基本沒有電荷從輸出電壓端子VOUT128-8被傳遞到旁路端子BP128-6。
[0082]充電控制電路154控制電荷傳遞電路152的狀態(tài)，以控制從輸出電壓端子VOUT128-8到旁路端子BP128-6的電荷傳遞。充電控制電路154可以響應(yīng)于多種條件來控制(即使能/禁用)電荷傳遞電路152。一般，充電控制電路154響應(yīng)于輸出電壓Vqut108和旁路電壓VBP134來控制電荷傳遞電路152。在一個實施例中，當(dāng)輸出電壓Vtot108的幅度足以使旁路電容器130充電且旁路電壓VbpI34小于該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk時，充電控制電路154使能電荷傳遞電路152。例如，當(dāng)輸出電壓Vqut108比旁路電壓Vbp134大一個閾電壓(在這里被稱為“閾電壓VTH”)且旁路電壓Vbp134小于該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk時，充電控制電路154可以使能電荷傳遞電路152。當(dāng)電荷傳遞電路152被使能時，旁路電容器130可以被充電，以使得旁路電壓Vbp134增大到等于或大于旁路調(diào)整電壓值Vbpkk的一個值。
[0083]該閾電壓Vth可以被選擇為如下的電壓量，當(dāng)電荷傳遞電路152被使能時，預(yù)期電荷傳遞電路152兩端的電壓被降低的量。例如，該閾電壓Vth可以是當(dāng)電荷傳遞電路152被使能來使旁路電容器130充電時，輸出電壓Vqut108與旁路電壓Vbp134之間的預(yù)期差異。在這里描述的一些實施例中，該閾電壓Vth可以是約0.2-0.4V。據(jù)此，在一些實施例中，當(dāng)充電控制電路154正在控制電荷傳遞電路152來將旁路電壓VbpI34調(diào)整到該旁路調(diào)整電壓值Vbpeeg (例如4.4V)時，當(dāng)輸出電壓Vtot108已經(jīng)達到該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk加上該閾電壓Vth的一個值(例如4.6-4.8V或更大)時，輸出電壓端子V0UT128-8可以變得能夠足以使旁路電容器130充電。
[0084]當(dāng)旁路電壓Vbp134大于或等于該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk時，充電控制電路154可以禁用電荷傳遞電路152。作為一個附加的實施例，當(dāng)輸出電壓Vot108在旁路電壓Vbp134的閾電壓Vth內(nèi)或小于旁路電壓VbpI34時，充電控制電路154可以禁用電荷傳遞電路152。如這里描述的，電荷傳遞電路152可以包含阻塞輸出電壓端子VOUT128-8和旁路端子BP128_6之間的電荷傳遞的電路部件(例如體二極管272、280 )。
[0085]如圖1中例示的，充電控制電路154被耦合以生成第一控制信號US1158和第二控制信號US2160，它們使能/禁用電荷傳遞電路152。關(guān)于由充電控制電路154生成控制信號Usi158和US2160以及電荷傳遞電路152對控制信號US1158和US2160的響應(yīng)的細節(jié)，在后文關(guān)于圖2-3更詳細地描述。
[0086]現(xiàn)在關(guān)于圖2-6來更詳細地描述次級控制器120中所包含的電路的運行。圖2示出了耦合到充電控制電路154的示例性的電荷傳遞電路252。電荷傳遞電路252被耦合到輸出電壓端子V0UT128-8和旁路端子BP128-6。盡管圖2中沒有例示，但輸出電壓端子VOUT128-8和旁路端子BP128-6可以分別被耦合到封裝件端子V0UT126-8和BP126-6。據(jù)此，電荷傳遞電路252和充電控制電路154的描述可以在后文中參考圖1的功率轉(zhuǎn)換器100的部件。
[0087]如上面描述的，充電控制電路154可以控制電荷傳遞電路252的狀態(tài)。例如，充電控制電路154可以將電荷傳遞電路252設(shè)置成使能狀態(tài)或禁用狀態(tài)之一。在處于使能狀態(tài)時，電荷傳遞電路252可以將電荷從輸出電壓端子V0UT128-8傳遞到旁路端子BP128-6。在處于禁用狀態(tài)時，電荷傳遞電路252可以使輸出電壓端子V0UT128-8與旁路端子BP128-6脫離，以使得基本沒有電荷從輸出電壓端子VOUT128-8被傳遞到旁路端子BP128-6。
[0088]示例性的電荷傳遞電路252包含第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264。第一 pMOS晶體管262包含第一源極端子266、第一漏極端子268、第一柵極端子270和第一體二極管272(被標示為DB1)。第二 pMOS晶體管264包含第二漏極端子274、第二源極端子276、第二柵極端子278和第二體二極管280 (被標示為DB2)。
[0089]第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264可以按如下方式被耦合在一起。第一源極端子266被耦合到輸出電壓端子V0UT128-8。第一漏極端子268被耦合到第二漏端子274。第二源極端子276被耦合到旁路端子BP128-6。換言之，圖2的第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264被串聯(lián)耦合在旁路端子BP128-6與輸出電壓端子V0UT128-8之間，以使得當(dāng)?shù)谝?PMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264每個都處于通狀態(tài)時，電荷可以經(jīng)過第一 PMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264從輸出電壓端子V0UT128-8被傳遞到旁路端子BP128-6。
[0090]第一體二極管272被耦合在第一源極端子266與第一漏極端子268之間。第一體二極管272的陰極282被耦合到第一源極端子266。第一體二極管272的陽極284被耦合到第一漏極端子268。第二體二極管280被耦合在第二漏極端子274與第二源極端子276之間。第二體二極管280的陰極286被耦合到第二源極端子276，且第二體二極管280的陽極288被耦合到第二漏極端子274。
[0091]充電控制電路154被耦合以控制第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264的狀態(tài)，從而控制電荷傳遞電路252的狀態(tài)。充電控制電路154可以將第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264 二者都設(shè)置成通狀態(tài)，以使能電荷傳遞電路252來使旁路電容器130充電。充電控制電路154可以將第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264之一或二者都設(shè)置成斷狀態(tài)，以禁用電荷傳遞電路252，從而使得基本沒有電荷從輸出電壓端子VOUT128-8被傳遞到旁路端子BP128-6。
[0092]充電控制電路154被耦合到第一柵極端子270和第二柵極端子278。充電控制電路154生成控制第一 pMOS晶體管262的狀態(tài)的第一控制信號Usi 158。充電控制電路154生成控制第二 PMOS晶體管264的狀態(tài)的第二控制信號US2160。第一控制信號US1158和第二控制信號US2160可以是分別由第一柵極端子270和第二柵極端子278接收的數(shù)字控制信號(例如數(shù)字電壓值)。據(jù)此，充電控制電路154可以在第一柵極端子270和第二柵極端子278處生成控制第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264的狀態(tài)的柵極電壓。
[0093]充電控制電路154可以生成邏輯高的或邏輯低的US1158。相似地，充電控制電路154可以生成邏輯高的或邏輯低的US2160。充電控制電路154可以生成邏輯低的US1158和邏輯低的US2160，以將第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264設(shè)置成通狀態(tài)，從而使旁路電容器130充電。充電控制電路154可以生成邏輯高的Usi158和/或邏輯高的Us2160，以禁止使旁路電容器130充電。
[0094]充電控制電路154被耦合到旁路端子BP128-6和輸出電壓端子V0UT128-8，以感測旁路電壓Vbp134和輸出電壓Vqut108。充電控制電路154可以響應(yīng)于旁路電壓VBP134和輸出電壓Vqut108來控制第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264的狀態(tài)。例如，充電控制電路154可以感測旁路電壓Vbp134和輸出電壓VQUT108，且響應(yīng)于所感測的旁路電壓VBP134和所感測的輸出電壓Vqut108來生成控制信號US1158和US2160。
[0095]關(guān)于控制信號US2160，充電控制電路154感測輸出電壓V.108和旁路電壓VBP134，且響應(yīng)于輸出電壓Vqut108的幅度相對于旁路電壓Vbp134的幅度來生成控制信號US2160。當(dāng)輸出電壓Vqut 108處于足以使旁路電容器130充電的水平時，充電控制電路154可以生成邏輯低的US2160，以將第二 pMOS晶體管264設(shè)置成通狀態(tài)。例如，當(dāng)輸出電壓VQUT108比旁路電壓VbpI34大一個閾電壓Vth時，充電控制電路154可以生成邏輯低的Us2160。當(dāng)輸出電壓Vout108小于旁路電壓Vbp134與該閾電壓Vth的總和時，充電控制電路154可以生成邏輯高的Us2160,以將第二 pMOS晶體管264設(shè)置成斷狀態(tài)。當(dāng)?shù)诙?pMOS晶體管264處于斷狀態(tài)時，第二體二極管280可以阻塞從旁路電容器130到輸出電壓端子V0UT128-8的電荷傳遞。換言之，當(dāng)?shù)诙?pMOS晶體管264處于斷狀態(tài)時，第二體二極管280可以被定向為阻塞從旁路端子BP128-6到輸出電壓端子V0UT128-8的電流傳導(dǎo)。
[0096]關(guān)于控制信號US1158，充電控制電路154感測VBP134，且響應(yīng)于旁路電壓VBP134相對于旁路調(diào)整電壓值Vbpkk的值來生成控制信號US1158。當(dāng)旁路電壓Vbp134小于旁路調(diào)整電壓值Vbpkk時，充電控制電路154可以生成邏輯低的US1158，以將第一 pMOS晶體管262設(shè)置成通狀態(tài)。當(dāng)旁路電壓Vbp134大于或等于旁路調(diào)整電壓值Vbpkk時，充電控制電路154可以生成邏輯高的US1158，以將第一 pMOS晶體管262設(shè)置成斷狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝?pMOS晶體管262處于斷狀態(tài)時，第一體二極管272可以被定向為阻塞從輸出電壓端子V0UT128-8到旁路電容器130的電荷傳遞。換言之，當(dāng)?shù)谝?pMOS晶體管262處于斷狀態(tài)時，第一體二極管272可以被定向為阻塞從輸出電壓端子V0UT128-8到旁路端子BP128-6的電流傳導(dǎo)。
[0097]總之，當(dāng)輸出電壓VtotIOS處于足以使旁路電容器130充電的水平且當(dāng)旁路電壓Vbp134小于該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk時，充電控制電路154可以將第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264這二者設(shè)置成通狀態(tài)，以使旁路電容器130充電。否則，充電控制電路154可以將第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264中的至少一個設(shè)置成斷狀態(tài)，以禁止使旁路電容器130充電。例如，當(dāng)輸出電壓Vqut108不足以使旁路電容器130充電和/或當(dāng)旁路電壓Vbp134大于或等于該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk時，充電控制電路154可以禁止使旁路電容器130充電。
[0098]圖3示出了示例性的充電控制電路354的功能框圖。充電控制電路354包含輸出電壓比較電路390和旁路電壓比較電路391。充電控制電路354接收輸出電壓VQUT108和旁路電壓Vbp134。充電控制電路354輸出數(shù)字控制信號US1158和US2160，它們分別控制第一pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264的狀態(tài)。
[0099]旁路電壓比較電路391接收旁路電壓VBP134，且輸出控制信號US1158，該控制信號Usi158指不芳路電壓VbpI34相對于該芳路調(diào)整電壓值Vbprk的幅度。如果芳路電壓VbpI34小于該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk,則比較器392輸出邏輯低的US1158，該邏輯低的US1158將第一PMOS晶體管262設(shè)置成通狀態(tài)。如果旁路電壓Vbp134大于該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk,則比較器392輸出邏輯高的US1158，該邏輯高的US1158將第一 pMOS晶體管262設(shè)置成斷狀態(tài)。
[0100]輸出電壓比較電路390接收輸出電壓Vqut108和旁路電壓VBP134，且輸出控制信號US2160，該控制信號US2160指示輸出電壓Vqut108是否處于足以使旁路電容器130充電的水平。如果輸出電壓Vot108小于旁路電壓Vbp134與該閾電壓Vth的總和，則比較器393輸出邏輯高的US2160，該邏輯高的US2160將第二 pMOS晶體管264設(shè)置成斷狀態(tài)。如果輸出電壓Vout108大于旁路電壓Vbp134與閾電壓Vth的總和，則比較器393輸出邏輯低的US2160，該邏輯低的US2160將第二 pMOS晶體管264設(shè)置成通狀態(tài)。
[0101]圖4A-4D例示了在不同情形中第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264的狀態(tài)。在圖4A-4D中，通狀態(tài)和斷狀態(tài)分別被例示為閉合的開關(guān)和斷開的開關(guān)。圖4A-4B示出了在輸出電壓VQUT108足以使旁路電容器130充電的情形中的第一 pMOS晶體管262和第二PMOS晶體管264。一般，在功率轉(zhuǎn)換器100的運行期間，輸出電壓VQUT108可以被維持在足以使旁路電容器130充電的經(jīng)調(diào)整的輸出電壓值處。然而，在一些情形中，輸出電壓VQUT108可以下降到不足以使旁路電容器130充電的水平，例如，因為輸出端子104處的過度的負載。圖4C-4D示出了在輸出電壓VqutIOS已經(jīng)下降到不足以使旁路電容器130充電的水平的情形中的第一 PMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264。現(xiàn)在依次描述圖4A-4D。
[0102]圖4A示出了在輸出電壓VQUT108足以使旁路電容器130充電且旁路電壓VBP134已經(jīng)處于大于或等于該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk的一個值的情形中的第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264。換言之，在圖4A中，旁路電壓VBP134大于該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk，且輸出電壓Vqut108大于旁路電壓Vbp134與閾電壓Vth的總和。據(jù)此,第二 pMOS晶體管264處于通狀態(tài)(例如閉合的開關(guān))且第一 PMOS晶體管262處于斷狀態(tài)(例如斷開的開關(guān))。在這種情形中，第二 PMOS晶體管264可以充當(dāng)可以傳遞電荷的閉合的開關(guān)。然而，第一 pMOS晶體管262可以充當(dāng)阻塞電荷傳遞的斷開的開關(guān)。第一體二極管272被定向為如下方向，該方向阻塞從輸出電壓端子V0UT128-8到旁路端子BP128-6的電荷傳遞。換言之，第一體二極管272被定向為防止從輸出電壓端子V0UT128-8朝旁路端子BP128-6的電流傳導(dǎo)。
[0103]圖4B示出了在輸出電壓VQUT108足以使旁路電容器130充電且旁路電壓VBP134小于該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk的情形中的第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264。換言之，在圖4B中，芳路電壓Vbp134小于該芳路調(diào)整電壓值Vbprk,且輸出電壓Vqut108大于芳路電壓Vbp134與閾電壓Vth的總和。據(jù)此，第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264 二者都處于通狀態(tài)。在這種情形中，第一 PMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264可以充當(dāng)閉合的開關(guān)，它們從輸出電壓端子V0UT128-8向旁路端子BP128-6傳遞電荷(即傳導(dǎo)電流)，以使旁路電容器130朝該旁路調(diào)整電壓值Vbp充電。
[0104]第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264中的每一個的兩端的電壓降可以是約0.1-0.2V，依賴于第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264的制造工藝變化和在運行期間的溫度變化。例如，當(dāng)?shù)谝?PMOS晶體管262處于通狀態(tài)時，第一源極端子266與第一漏極端子268之間的電壓降可以是約0.1-0.2V。相似地，當(dāng)?shù)诙?pMOS晶體管264處于通狀態(tài)時，第二漏極端子274與第二源極端子276之間的電壓降可以是約0.1-0.2V。據(jù)此，當(dāng)?shù)谝?pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264 二者都處于通狀態(tài)時，串聯(lián)連接的第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264兩端的總電壓降可以是約0.2-0.4V。換言之，當(dāng)?shù)谝籔MOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264 二者都處于通狀態(tài)時，第一源極端子266與第二源極端子276之間的總電壓降(例如Vqut108減去Vbp134)可以是約0.2-0.4V。
[0105]依賴于功率轉(zhuǎn)換器100的配置，輸出電壓VQUT108可以被調(diào)整在約5-12V的一個值處。輸出電壓端子V0UT128-8與旁路端子BP128-6之間的0.2-0.4V的低的電壓降可以允許旁路電容器130被充電到在輸出電壓Vqut108的0.2-0.4V內(nèi)的旁路電壓VBP。在輸出電壓Vout108被調(diào)整在約5V (例如在4.8-5.1V范圍內(nèi))處的實施例中，旁路電壓VBP134可以被可靠地調(diào)整在約4.4V處，因為電荷傳遞電路252在運行期間可以下降約0.2-0.4V。
[0106]圖4C示出了在輸出電壓Vqut108不足以使旁路電容器130充電且旁路電壓VBP134處于大于或等于旁路調(diào)整電壓值Vbpkk的一個值的情形中的第一 pMOS晶體管262和第二PMOS晶體管264。換言之，在圖4C中，旁路電壓VBP134大于或等于該旁路調(diào)整電壓值乂胃^；，且輸出電壓Vqut108小于旁路電壓VBP134與閾電壓Vth的總和。據(jù)此,第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264 二者都處于斷狀態(tài)。在這種情形中，第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264可以充當(dāng)斷開的開關(guān)，它們阻塞輸出電壓端子V0UT128-8到旁路端子BP128-6之間的電荷傳遞。如這里描述的，第一體二極管272和第二體二極管280被定向為阻塞旁路端子BP128-6與輸出電壓端子V0UT128-8之間的電荷傳遞(即電流傳導(dǎo))。
[0107]圖4D示出了在輸出電壓Vqut108不足以使旁路電容器130充電且旁路電壓VBP134小于該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk的情形中的第一 pMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264。換目之，在圖4D中，芳路電壓VbpI34小于該芳路調(diào)整電壓值VBPREe,且輸出電壓Vqut108小于芳路電壓Vbp134與閾電壓Vth的總和。據(jù)此，第一 pMOS晶體管262處于通狀態(tài)，且第二 pMOS晶體管264處于斷狀態(tài)。在這種情形中，第一 pMOS晶體管262充當(dāng)閉合的開關(guān)，且第二pMOS晶體管264充當(dāng)斷開的開關(guān)。第二體二極管280被定向為如下方向，該方向在輸出電壓VqutIOS已經(jīng)下降到可以經(jīng)由第一 pMOS晶體管262使旁路電容器130放電的水平的情況下，阻塞從旁路端子BP128-6到輸出電壓端子V0UT128-8的電荷傳遞(即電流傳導(dǎo))。盡管在一些電路實施方式中，可以使用PMOS晶體管外部的二極管來防止旁路電容器130的放電，但這樣的二極管的使用會呈現(xiàn)正向電壓降，該正向電壓降會大于由這里描述的電荷傳遞電路252的串聯(lián)pMOS晶體管配置提供的電壓降。
[0108]如上面描述的，在功率轉(zhuǎn)換器100的典型運行期間，輸出電壓VqutIOS可以被維持在足以使旁路電容器130充電的經(jīng)調(diào)整的輸出電壓值處。據(jù)此，在典型運行期間，充電控制電路154可以將第二 pMOS晶體管264設(shè)置成通狀態(tài),且依賴于旁路電壓VBP134相對于該旁路調(diào)整電壓值Vbpkk的值來轉(zhuǎn)換(toggle)第一 pMOS晶體管262的狀態(tài)。然而，在輸出電壓VoutIOS下降到不足以使旁路電容器130充電的水平(例如因為過度的負載)的情形中，充電控制電路154可以將第二 pMOS晶體管264設(shè)置成斷狀態(tài)，如圖4C-4D中例示的。在這種情形中，輸出電壓VqutIOS可以在一段時間之后返回到足以使旁路電容器130充電的水平。在輸出電壓VQUT108返回到足以使旁路電容器130充電的水平之后，充電控制電路154可以返回到控制第一 PMOS晶體管262和第二 pMOS晶體管264，如圖4A-4B中例示的。
[0109]圖5示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的用于控制隔離式功率轉(zhuǎn)換器的一種示例性的方法500。在框502中，輸出電壓Vqut108已經(jīng)達到大于旁路電壓VBP134與閾電壓Vth的總和的一個值。在框504中，充電控制電路154將第二 pMOS晶體管264設(shè)置成通狀態(tài)。
[0110]在框506中，充電控制電路154確定旁路電壓VBP134是否小于旁路調(diào)整電壓值VBPKE(；。如果旁路電壓Vbp134小于旁路調(diào)整電壓值Vb.，則在框508中，充電控制電路154將第一 pMOS晶體管262設(shè)置成通狀態(tài)，以使旁路電容器130充電。如果旁路電壓VBP134大于或等于旁路調(diào)整電壓值Vbpkk,則在框510中，充電控制電路154將第一 pMOS晶體管262設(shè)置成斷狀態(tài)，以防止旁路電容器130的充電。
[0111]在框512中，充電控制電路154確定輸出電壓VQUT108是否處于足以使旁路電容器130充電的水平。如果輸出電壓Vqut108比旁路電壓Vbp134大該閾電壓VTH，則方法500在框504中繼續(xù)，其中充電控制電路154將第二 pMOS晶體管264設(shè)置或維持在通狀態(tài)。如果輸出電壓Vtot108不大于旁路電壓Vbp134與閾電壓Vth的總和，則在框514中，充電控制電路154將第二 pMOS晶體管264設(shè)置成斷狀態(tài)，以防止旁路電容器130的充電/放電。
[0112]圖6示出了包含磁耦合通信鏈路的示例性的集成電路封裝件624。集成電路封裝件624包含功率開關(guān)622 (例如功率M0SFET622)、示例性的初級控制器618和示例性的次級控制器620。功率開關(guān)622、初級控制器618和次級控制器620可以與上面描述的功率開關(guān)122、初級控制器118和次級控制器120具有相似的功能性。
[0113]集成電路封裝件624外部的電路可以被電耦合到集成電路封裝件624的封裝件端子 D626-1、S626-2、PBP626-3、FWD626-4、SR626-5、BP626-6、GND626-7、V0UT626-8 和FB626-9 (統(tǒng)稱為“封裝件端子626”)。封裝件端子626可以連接到被包含在集成電路封裝件624內(nèi)部的功率開關(guān)622、初級控制器618和次級控制器620上的端子(例如在集成電路芯片上的端子)。集成電路封裝件624內(nèi)部的端子可以包含端子D628-l、S628-2、PBP628-3、FWD628-4、SR628-5、BP628-6、GND628-7、V0UT628-8 和 FB628-9 (統(tǒng)稱為“端子 628”)。端子628可以是包含在被包含在集成電路封裝件624中的集成電路芯片上的傳導(dǎo)連接件。封裝件端子626可以以與圖1中例示的相似的方式被連接到功率轉(zhuǎn)換器。據(jù)此，后文對集成電路封裝件624的描述可以參考對圖1的功率轉(zhuǎn)換器100的部件的描述。
[0114]次級控制器620包含電荷傳遞電路652和充電控制電路654。電荷傳遞電路652可以以與上面描述的電荷傳遞電152、252相似的方式運行。充電控制電路654可以以與上面描述的充電控制電路154、354相似的方式運行。
[0115]次級控制器620包含正向功率電路(forward power circuit) 694。在一些實施例中，正向功率電路694可以從正向端子FWD628-4使旁路電容器130充電，例如在啟動期間。在一些實施例中，正向端子FWD628-4也可以被耦合到次級切換電路656，以向次級切換電路656提供功率。
[0116]次級切換電路656可以以與上面描述的次級切換電路156相似的方式運行。例如，次級切換電路656可以被耦合到端子SR628-5，以控制同步整流電路132。次級切換電路656也可以接收反饋信號Ufb648，且響應(yīng)于反饋信號Ufb648來生成使能信號UEN636。
[0117]集成電路封裝件624包含初級傳導(dǎo)環(huán)695、次級傳導(dǎo)環(huán)696、驅(qū)動器晶體管697和通信控制電路698，它們可以實施磁耦合通信鏈路。初級傳導(dǎo)環(huán)695和次級傳導(dǎo)環(huán)696可以是集成電路封裝件624的引線框架的隔離導(dǎo)體。換言之，初級傳導(dǎo)環(huán)695和次級傳導(dǎo)環(huán)696可以被包含在集成電路封裝件624的引線框架中。通過將初級傳導(dǎo)環(huán)695和次級傳導(dǎo)環(huán)696集成在集成電路封裝件624的引線框架中，功率轉(zhuǎn)換器100的初級側(cè)與次級側(cè)之間的通信鏈路可以以較少的成本被添加到集成電路封裝件624。
[0118]初級傳導(dǎo)環(huán)695可以在功率轉(zhuǎn)換器100的初級側(cè)上被耦合到初級控制器618。次級傳導(dǎo)環(huán)696可以在功率轉(zhuǎn)換器100的次級側(cè)上被耦合到次級控制器620。據(jù)此，初級傳導(dǎo)環(huán)695和次級傳導(dǎo)環(huán)696可以彼此電流隔尚。
[0119]盡管初級傳導(dǎo)環(huán)695和次級傳導(dǎo)環(huán)696彼此電流隔離，但初級傳導(dǎo)環(huán)695和次級傳導(dǎo)環(huán)696可以磁耦合，以使得經(jīng)過次級傳導(dǎo)環(huán)696的電流可以在初級傳導(dǎo)環(huán)695中感生電壓/電流。如后文描述的，次級控制器620可以通過生成經(jīng)過次級傳導(dǎo)環(huán)696的電流與初級控制器618通信，該電流在初級傳導(dǎo)環(huán)695中感生電壓/電流。例如，次級控制器620可以經(jīng)由次級傳導(dǎo)環(huán)696和初級傳導(dǎo)環(huán)695向初級控制器618傳輸使能信號UEN636。
[0120]一般，次級切換電路656可以被耦合，以經(jīng)由初級傳導(dǎo)環(huán)695和次級傳導(dǎo)環(huán)696來向初級控制器618傳輸使能信號Uen636，從而將輸出電壓Vot108調(diào)整在經(jīng)調(diào)整的輸出電壓值處。次級切換電路656可以響應(yīng)于所感測的反饋信號Ufb648來生成使能信號Uen636。反饋信號UFB648可以代表功率轉(zhuǎn)換器100的輸出參數(shù)(例如電壓和/或電流)。在一個實施例中，反饋信號Ufb648是反饋電壓。
[0121]初級控制器618被耦合以經(jīng)由初級傳導(dǎo)環(huán)695來接收使能信號Uen636。初級控制器618被耦合以響應(yīng)于使能信號Uen636來控制功率開關(guān)622，從而調(diào)整輸出電壓VQUT108。例如，初級控制器618可以檢測在初級傳導(dǎo)環(huán)695中所感生的電壓/電流，且響應(yīng)于所檢測的電壓/電流來生成驅(qū)動信號Udkive638。驅(qū)動信號Udkive638控制功率開關(guān)622的狀態(tài)，以控制經(jīng)過功率開關(guān)622的電流。
[0122]圖6例示了次級切換電路656的經(jīng)由次級傳導(dǎo)環(huán)696來生成使能信號UEN636的部件。例如，次級切換電路656包含通信控制電路698和驅(qū)動器晶體管697，它們運行以控制經(jīng)過次級傳導(dǎo)環(huán)696的電流，從而生成使能信號Uen636。通信控制電路698可以控制驅(qū)動器晶體管697來驅(qū)動電流經(jīng)過次級傳導(dǎo)環(huán)696，以在初級傳導(dǎo)環(huán)695中感生電壓/電流。例如，通信控制電路698可以控制驅(qū)動器晶體管697，以響應(yīng)于所感測的反饋信號Ufb648來生成使能信號Uen636。[0123]通信控制電路698可以通過控制驅(qū)動器晶體管697的柵極電壓來控制驅(qū)動器晶體管697的狀態(tài)。例如，通信控制電路698可以生成邏輯高的柵極電壓，以將驅(qū)動器晶體管697設(shè)置成通狀態(tài)(例如閉合的開關(guān))，從而驅(qū)動電流經(jīng)過次級傳導(dǎo)環(huán)696。通信控制電路698可以生成邏輯低的柵極電壓，以將驅(qū)動器晶體管697設(shè)置成斷狀態(tài)(例如斷開的開關(guān))，以切斷經(jīng)過次級傳導(dǎo)環(huán)696的電流。
[0124]如圖6中例示的，驅(qū)動晶體管697和通信控制電路698可以被耦合到旁路端子BP628-6，以接收旁路電壓Vbp134。當(dāng)驅(qū)動器晶體管697處于通狀態(tài)時，驅(qū)動器晶體管697可以充當(dāng)傳導(dǎo)電流的閉合的開關(guān)。當(dāng)驅(qū)動器晶體管697處于通狀態(tài)時，被傳導(dǎo)經(jīng)過驅(qū)動器晶體管697的電流的量可以依賴于由通信控制電路698生成的柵極電壓。一般，被施加到驅(qū)動器晶體管697的柵極電壓的增大可以導(dǎo)致被傳導(dǎo)經(jīng)過驅(qū)動器晶體管697和次級傳導(dǎo)環(huán)696的電流的量的增大。進而，經(jīng)過次級傳導(dǎo)環(huán)696的電流的量的增大可以導(dǎo)致使能信號Uen636向初級傳導(dǎo)環(huán)695的更強的傳輸。
[0125]如上面描述的，電荷傳遞電路652可以允許旁路電壓Vbp被充電到接近(例如在
0.2-0.4V內(nèi))輸出電壓VQUT108的一個值。通信控制電路698 (它接收旁路電壓VBP134)可以生成柵極電壓，該柵極電壓具有與旁路電壓VBP134相似的幅度。例如，在一些實施例中，通信控制電路698可以生成在輸出電壓Vqut108的0.2-0.4V內(nèi)的柵極電壓。在旁路電壓VBP134可以被充電到約4.4V的情形中，通信控制電路698在驅(qū)動器晶體管697的柵極處生成約4.4V的柵極電壓。
[0126]由于被施加到驅(qū)動器晶體管697的柵極電壓的幅度可以控制經(jīng)過處于通狀態(tài)的驅(qū)動器晶體管697的電流的量，所以由通信控制電路698所生成的高的柵極電壓可以生成經(jīng)過次級傳導(dǎo)環(huán)696的相對大的電流。經(jīng)過次級傳導(dǎo)環(huán)696的相對大的電流可以在初級傳導(dǎo)環(huán)695中感生可被初級控制器618可靠地檢測的電壓/電流。據(jù)此，通過使用本公開內(nèi)容的電荷傳遞電路652可實現(xiàn)的相對高的旁路電壓VBP134可以被用來提供更可靠的磁耦合通信鏈路。
[0127]上面對本發(fā)明的所例示的實施例的描述，包含在摘要中描述的內(nèi)容，不旨在是窮舉性的或是對所公開的精確形式的限制。盡管本發(fā)明的具體實施方案和針對本發(fā)明的實施例在這里是為了例示而被描述的，但在不脫離本發(fā)明的較寬泛的精神和范圍的前提下，多種等同變體是可能的。其實，應(yīng)意識到，具體示例性的電壓、電流、時間等是為了解釋而被提供的，且根據(jù)本公開內(nèi)容的教導(dǎo)，在其他實施方案和實施例中也可以采用其他值。
【權(quán)利要求】
1.一種控制器，包括: 第一控制器端子，待被耦合到旁路電容器，該旁路電容器被耦合到一個隔離式功率轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)； 第二控制器端子，待被耦合到該次級側(cè)的輸出節(jié)點，其中該輸出節(jié)點傳送經(jīng)調(diào)整的輸出電壓； 第一 P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(PMOS晶體管)，包括第一源極端子、第一漏極端子、第一柵極端子和第一體二極管，其中該第一體二極管的陰極被耦合到該第一源極端子，其中該第一體二極管的陽極被耦合到該第一漏極端子，并且其中該第一源極端子被耦合到該第二控制器端子；以及 第二 pMOS晶體管，包括第二源極端子、第二漏極端子、第二柵極端子和第二體二極管，其中該第二漏極端子被耦合到該第一漏極端子，其中該第二源極端子被耦合到該第一控制器端子，其中該第二體二極管的陰極被耦合到該第二源極端子，并且其中該第二體二極管的陽極被耦合到該第二漏極端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，還包括充電控制電路，該充電控制電路被耦合到該第一柵極端子和該第二柵極端子，其中該充電控制電路被耦合以: 感測該第二控制器端子處的輸出 電壓； 感測在該第一控制器端子處所形成的旁路電壓；以及 響應(yīng)于該輸出電壓和該旁路電壓中的至少一個而在該第一柵極端子和該第二柵極端子處分別生成第一柵極電壓和第二柵極電壓，其中該第一柵極電壓和該第二柵極電壓分別控制該第一 PMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其中該充電控制電路被耦合以: 將該旁路電壓與調(diào)整電壓值進行比較；以及 響應(yīng)于該旁路電壓與該調(diào)整電壓值的比較來生成該第一柵極電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制器，其中該充電控制電路被耦合以: 生成該第一柵極電壓，從而當(dāng)該旁路電壓小于該調(diào)整電壓值時，將該第一 PMOS晶體管設(shè)置成通狀態(tài)；以及 生成該第一柵極電壓，從而當(dāng)該旁路電壓大于或等于該調(diào)整電壓值時，將該第一 PMOS晶體管設(shè)置成斷狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制器，其中當(dāng)該第一pMOS晶體管處于斷狀態(tài)時，該第一體二極管被定向為阻塞從該第二控制器端子到該第一控制器端子的電流傳導(dǎo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其中該充電控制電路被耦合以: 將該輸出電壓與該旁路電壓進行比較；以及 響應(yīng)于該輸出電壓與該旁路電壓的比較來生成該第二柵極電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制器，其中該充電控制電路被耦合以: 生成該第二柵極電壓，從而當(dāng)該輸出電壓大于該旁路電壓與一個閾電壓值的總和時，將該第二 PMOS晶體管設(shè)置成通狀態(tài)；以及 生成該第二柵極電壓，從而當(dāng)該輸出電壓小于該旁路電壓與該閾電壓值的該總和時，將該第二 PMOS晶體管設(shè)置成斷狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制器，其中當(dāng)該第二pMOS晶體管處于斷狀態(tài)時，該第二體二極管被定向為阻塞從該第一控制器端子到該第二控制器端子的電流傳導(dǎo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其中該充電控制電路被耦合以: 生成該第一柵極電壓，從而當(dāng)該旁路電壓小于一個調(diào)整電壓值時，將該第一 PMOS晶體管設(shè)置成通狀態(tài)；以及 生成該第二柵極電壓，從而當(dāng)該輸出電壓大于該旁路電壓與一個閾電壓值的總和時，將該第二 PMOS晶體管設(shè)置成通狀態(tài)，其中當(dāng)該第一 pMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管都處于通狀態(tài)時，電荷從該第二控制器端子被傳遞到該第一控制器端子，用于存儲在該旁通電容器上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制器，其中當(dāng)該第一pMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管都處于通狀態(tài)時，該第一控制器端子與該第二控制器端子之間的電壓差小于0.4V。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其中該充電控制電路被耦合以: 生成該第一柵極電壓，從而當(dāng)該旁路電壓大于或等于一個調(diào)整電壓值時，將該第一PMOS晶體管設(shè)置成斷狀態(tài)；以及 生成該第二柵極電壓，從而當(dāng)該輸出電壓小于該旁路電壓與一個閾電壓值的總和時，將該第二 PMOS晶體管設(shè)置成斷狀態(tài)，其中當(dāng)該第一 pMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管都處于斷狀態(tài)時，該第一控制器端子與該第二控制器端子脫離。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其中該充電控制電路被耦合以: 生成該第一柵極電壓，從而當(dāng)該旁路電壓小于一個調(diào)整電壓值時，將該第一 PMOS晶體管設(shè)置成通狀態(tài)；以及 生成該第二柵極電壓，從而當(dāng)該輸出電壓小于該旁路電壓與一個閾電壓值的總和時，將該第二 PMOS晶體管設(shè)置成斷狀態(tài)，其中當(dāng)該第一 pMOS晶體管處于通狀態(tài)且該第二 pMOS晶體管處于斷狀態(tài)時，該第一控制器端子與該第二控制器端子脫離，并且當(dāng)該第二 PMOS晶體管處于斷狀態(tài)時，該第二體二極管被定向為阻塞從該第一控制器端子到該第二控制器端子的電流傳導(dǎo)。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其中該充電控制電路被耦合以: 生成該第一柵極電壓，從而當(dāng)該旁路電壓大于或等于一個調(diào)整電壓值時，將該第一PMOS晶體管設(shè)置成斷狀態(tài)；以及 生成該第二柵極電壓，從而當(dāng)該輸出電壓大于該旁路電壓與一個閾電壓值的總和時，將該第二 PMOS晶體管設(shè)置成通狀態(tài)，其中當(dāng)該第一 pMOS晶體管處于斷狀態(tài)且該第二 pMOS晶體管處于通狀態(tài)時，該第一控制器端子與該第二控制器端子脫離，并且其中當(dāng)該第一PMOS晶體管處于斷狀態(tài)時，該第一體二極管被定向為阻塞從該第二控制器端子到該第一控制器端子的電流傳導(dǎo)。
14.一種集成電路封裝件，包括: 次級控制器，包括: 第一控制器端子，待被耦合到一個隔離式功率轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)的第一節(jié)點； 第二控制器端子，待被耦合到該次級側(cè)的第二節(jié)點； 第一 P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(PM0S晶體管)，包含第一體二極管； 第二 pMOS晶體管，包含第二體二極管，其中該第一 pMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管被串聯(lián)耦合在該第一控制器端子與該第二控制器端子之間，從而當(dāng)該第一 PMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管都處于通狀態(tài)時，將電流從該第二控制器端子傳導(dǎo)到該第一控制器端子，并且其中當(dāng)該第二 pMOS晶體管處于斷狀態(tài)時，該第二體二極管被定向為阻塞從該第一控制器端子到該第二控制器端子的電流傳導(dǎo)；以及 次級切換電路，被耦合以向該隔離式功率轉(zhuǎn)換器的初級側(cè)傳輸信號； 初級控制器，被耦合以接收所傳輸?shù)男盘柌㈨憫?yīng)于所傳輸?shù)男盘杹砜刂乒β书_關(guān)；以及 包封體，其中該初級控制器和該次級控制器被布置在該包封體內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的集成電路封裝件，其中當(dāng)該第一pMOS晶體管處于斷狀態(tài)時，該第一體二極管被定向為阻塞從該第二控制器端子到該第一控制器端子的電流傳導(dǎo)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的集成電路封裝件，其中該初級控制器和該次級控制器彼此電流隔離。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的集成電路封裝件，還包括該功率開關(guān)，其中該功率開關(guān)被布置在該包封體內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的集成電路封裝件，還包括引線框架，其中該次級切換電路被耦合以經(jīng)由該 引線框架將該信號傳輸?shù)皆摮跫壙刂破鳌?br> 19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的集成電路封裝件，其中該引線框架包括初級傳導(dǎo)環(huán)和次級傳導(dǎo)環(huán)，所述初級傳導(dǎo)環(huán)和次級傳導(dǎo)環(huán)彼此電流隔離，其中該初級傳導(dǎo)環(huán)被耦合到該初級控制器，其中該次級傳導(dǎo)環(huán)被耦合到該次級切換電路，其中該次級切換電路被耦合以經(jīng)由該次級傳導(dǎo)環(huán)傳輸該信號，并且其中該初級控制器被耦合以經(jīng)由該初級傳導(dǎo)環(huán)接收所傳輸?shù)男盘枴?br> 20.—種功率轉(zhuǎn)換器，包括: 能量傳遞元件，包括在該功率轉(zhuǎn)換器的初級側(cè)上的初級繞組，以及在該功率轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)上的次級繞組； 旁路電容器，被耦合到該功率轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)； 功率開關(guān)，被耦合到該初級繞組； 次級控制器，包括: 第一 P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(pMOS晶體管)，包含第一體二極管； 第二 pMOS晶體管，包含第二體二極管，其中該第一 pMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管被串聯(lián)耦合在該次級側(cè)的輸出節(jié)點和該旁路電容器之間，從而當(dāng)該第一 PMOS晶體管和該第二 pMOS晶體管都處于通狀態(tài)時，將電荷從該輸出節(jié)點傳遞到該旁路電容器，并且其中當(dāng)該第二 pMOS晶體管處于斷狀態(tài)時，該第二體二極管被定向為阻塞從該旁路電容器到該輸出節(jié)點的電流傳導(dǎo)；以及 次級切換電路，被耦合以向該隔離式功率轉(zhuǎn)換器的初級側(cè)傳輸信號；以及初級控制器，被耦合以接收所傳輸?shù)男盘?，并響?yīng)于所傳輸?shù)男盘杹砜刂圃摴β书_關(guān)的狀態(tài)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中當(dāng)該第一pMOS晶體管處于斷狀態(tài)時，該第一體二極管被定向為阻塞從該輸出節(jié)點到該旁路電容器的電流傳導(dǎo)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中該次級側(cè)的輸出節(jié)點是該功率轉(zhuǎn)換器的輸出節(jié)點，該功率轉(zhuǎn)換器的輸出節(jié)點被耦合以傳送已調(diào)整的輸出電壓。
【文檔編號】H02M3/335GK103944362SQ201410030938
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月22日
【發(fā)明者】A·B·詹格里安, D·龔, S·劉 申請人:電力集成公司