專利名稱：一種同步整流控制方法及其同步整流控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及使用功率變壓器的開關(guān)電源中的同步整流器的同步整流控制方法以及同步整流控制電路。
背景技術(shù)：
常規(guī)的隔離式電源包括一個或多個原邊開關(guān)，至少一個變壓器和位于副邊上的一個或者多個整流器。變壓器用于提供相對較大的電壓變換比，對輸入源實(shí)行更可靠的短路保護(hù)，并實(shí)現(xiàn)滿足安規(guī)要求的原邊與副邊間的隔離。整流器用于對變壓器副邊繞組的交流電壓或者電流整流而產(chǎn)生輸出負(fù)載所需的直流電壓或者電流。常見的基于變壓器的開 關(guān)電源拓?fù)溆蟹醇な剑な?，推挽式，半橋，全橋變換器等類型。為了減少整流器的導(dǎo)通損耗，可以用導(dǎo)通電阻相對較低的金屬氧化物半導(dǎo)體(簡稱M0S)晶體管作為同步整流器。選擇這種低導(dǎo)通電阻Rdsqn的MOS晶體管，整流器的導(dǎo)通壓降可以降至約O. IV以下。以這種方式，電源轉(zhuǎn)換效率可大幅度提高。參考圖1A，100A所示為一反激式開關(guān)電源的原理框圖。反激式變換器是具有由感應(yīng)線圈組成的變壓器的buck-boost變換器，因此既能實(shí)現(xiàn)隔離也可實(shí)現(xiàn)電壓比值轉(zhuǎn)換。在該實(shí)施例中，NMOS晶體管S2作為同步整流器。S2的漏極“D”接到變壓器Tl的副邊繞組上，源極“S”接到輸出地端?？刂齐娐?02用來驅(qū)動和控制柵極“G”。在運(yùn)行時，原邊晶體管S1和同步整流器S2周期性的開啟和關(guān)閉以用來調(diào)節(jié)輸出電壓Vrat或者輸出電流，從而達(dá)到輸出恒定電壓或者恒定電流的要求。當(dāng)原邊晶體管S1關(guān)斷時，位于變壓器Tl的副邊側(cè)的同步整流器S2開通；當(dāng)副邊繞組電流Is衰減為約OmA或原邊晶體管S1再次被開通時，同步整流器S2關(guān)斷。理想狀況下，同步整流器的開通和關(guān)斷由漏極電流或漏源電壓決定。例如，如果用N型MOS晶體管作為同步整流器，當(dāng)漏源電壓變負(fù)時或電流開始從源極流向漏極時，MOS晶體管被開通。當(dāng)漏源電壓為正或電流開始從漏極流向源極時，MOS晶體管被關(guān)斷。然而，在某些情況下，很難精確控制開通和關(guān)斷時間，原因可能是(1)實(shí)際中用來檢測電壓或電流零交叉點(diǎn)的比較器有輸入失調(diào)和速度有限的問題；(2)從比較器輸出到驅(qū)動級輸出，以及從MOS晶體管柵極端的電壓改變到MOS晶體管的實(shí)際開通/關(guān)斷存在固有的延時；(3)M0S晶體管封裝內(nèi)和印刷電路板(PCB)上的寄生電感和寄生電容使檢測信號失真。為了盡量減少導(dǎo)通損耗，選擇導(dǎo)通電阻Rdsm低的MOS晶體管可以盡可能減小導(dǎo)通損耗，但是同時較低的導(dǎo)通電阻的MOS晶體管也會使得解決精確控制開通和關(guān)斷時間的問題更加困難。參考圖1B，100B所示為圖IA所示的反激式開關(guān)電源的同步整流器S2的工作波形圖。由于電路結(jié)構(gòu)固有的延時，使得同步整流器S2延時開通,如圖所示的由h時刻延時至t2時刻?；蛘撸趯?shí)際應(yīng)用中，通常需要一 RC濾波電路對漏源電壓Vds進(jìn)行濾波整理后，再進(jìn)行漏源電壓Vds的檢測以來判斷何時開通同步整流器。但是采用這種檢測方法，RC濾波電路固有的延時，進(jìn)一步的增加了同步整流器S2的延時開通。如圖IB中以虛線所示的部分波形，同步整流器S2的開通時刻由h時刻延時至t3時刻，導(dǎo)致功率損耗增加。另外，如波形IOOB所示，在原邊晶體管S1關(guān)斷后，同步整流器S2的漏源電壓Vds快速下降，然后振蕩，為了避免在振蕩時間區(qū)間內(nèi)的同步整流器的頻繁關(guān)斷和導(dǎo)通，通常設(shè)置一最小導(dǎo)通時間來屏蔽該段振蕩時間區(qū)間，以避免時序混亂，以及維持輕載時對負(fù)載的調(diào)節(jié)，保證同步整流器的正常工作。但是，也由于最小導(dǎo)通時間的存在，如果在輕載狀態(tài)時，原邊晶體管S1的導(dǎo)通時間較短，原邊電流峰值較小，因此，在最小導(dǎo)通時間內(nèi)(如時刻t4)副邊電流已經(jīng)下降至零，在剩余的導(dǎo)通時間內(nèi)，副邊電流由零值繼續(xù)下降，直至最小導(dǎo)通時間結(jié)束(如時刻&)。負(fù)電流將會引起同步整流器S2的漏源電壓Vds的劇烈變化，并且需要較長的時間才能進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)?？梢?，現(xiàn)有的同步整流控制方法不僅延遲了導(dǎo)通時間，造成了功率損耗，并且，無法規(guī)避在輕載時，由最小導(dǎo)通時間引起的負(fù)電流問題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的同步整流控制電路和同步整流控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，功率損耗大，效率低，同步整流器的開關(guān)時間控制不精確的問題以及輕載狀態(tài)時的負(fù)電流問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的應(yīng)用于一隔離式開關(guān)電源中的同步整流控制方法包括接收所述隔離式開關(guān)電源中的同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓；根據(jù)接收到的所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓產(chǎn)生一斜坡電壓；監(jiān)測所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓的變化趨勢，判斷所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓是否開始下降；當(dāng)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓處于上升狀態(tài)時，所述斜坡電壓持續(xù)上升；當(dāng)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降時，判斷所述斜坡電壓是否大于一電壓閾值；所述電壓閾值與表征所述同步整流器的最小導(dǎo)通時間相匹配；當(dāng)所述斜坡電壓小于所述電壓閾值時，減小所述斜坡電壓，控制所述同步整流器處于關(guān)斷狀態(tài)；當(dāng)所述斜坡電壓大于所述電壓閾值，減小所述斜坡電壓，并且控制所述同步整流器導(dǎo)通。其中，所述斜坡電壓的產(chǎn)生方法包括產(chǎn)生一與所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓相關(guān)的充電電流；利用所述充電電流對一電容進(jìn)行充電，所述電容兩端的電壓作為所述斜坡電壓。而所述充電電流與所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓成正比例關(guān)系，或者與所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓和所述隔離式開關(guān)電源的輸出電壓的差值成正比例關(guān)系。所述電壓閾值與所述隔離式開關(guān)電源的輸出電壓、所述同步整流器的最小導(dǎo)通時間成正比例關(guān)系，與所述電容的電容值成反比例關(guān)系。所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓的變化趨勢的監(jiān)測包括以下步驟采樣并保持所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓；當(dāng)通過保持操作得到的所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓大于當(dāng)前采樣得到的所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓時，判定此刻所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓處于開始下降狀態(tài)。所述的同步整流控制方法還包括當(dāng)檢測到所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降時，產(chǎn)生一具有固定時間的跌落信號；所述跌落信號控制所述電容進(jìn)行放電，從而所述斜坡電壓快速下降至零。另外，所述的同步整流控制方法，還包括在所述同步整流器導(dǎo)通一定時間后，根據(jù)一關(guān)斷信號來關(guān)斷所述同步整流器。依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的應(yīng)用于一隔離式開關(guān)電源中的一種同步整流控制電路，包括，一電壓判斷電路，一斜坡電壓發(fā)生電路和一導(dǎo)通信號發(fā)生電路；其中，所述電壓判斷電路接收所述隔離式開關(guān)電源中的同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓；當(dāng)監(jiān)測到所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降的時
亥Ij，產(chǎn)生一跌落信號； 所述斜坡電壓發(fā)生電路與所述電壓判斷電路連接，當(dāng)所述電壓判斷電路沒有產(chǎn)生所述跌落信號時，所述斜坡電壓發(fā)生電路根據(jù)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓產(chǎn)生一持續(xù)上升的斜坡電壓；當(dāng)所述電壓判斷電路產(chǎn)生所述跌落信號時，減小所述斜坡電壓；所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路接收所述斜坡電壓、一電壓閾值以及所述電壓判斷電路的輸出信號；其中，所述電壓閾值與所述同步整流器的最小導(dǎo)通時間相匹配；當(dāng)所述斜坡電壓大于所述電壓閾值時，并且，所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降時，所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路產(chǎn)生一導(dǎo)通信號，以來導(dǎo)通所述同步整流器。所述的同步整流控制電路還包括一邏輯電路，所述邏輯電路分別接收所述導(dǎo)通信號和一關(guān)斷信號，以產(chǎn)生一定的控制信號來控制所述同步整流器的工作狀態(tài)。所述電壓判斷電路包括一采樣和保持電路、一第一比較器以及一單脈沖發(fā)生電路，其中，所述采樣和保持電路接收所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓；所述第一比較器的兩個輸入端分別接收所述采樣和保持電路的輸出信號和所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓；所述單脈沖發(fā)生電路接收所述第一比較器的輸出端的輸出信號；當(dāng)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降時，，所述第一比較器的輸出端的輸出信號為有效狀態(tài)，所述單脈沖發(fā)生電路根據(jù)接收到所述第一比較器的輸出端的輸出信號產(chǎn)生所述跌落信號。所述跌落信號發(fā)生電路包括一單脈沖信號發(fā)生電路。所述斜坡電壓發(fā)生電路包括一電流發(fā)生電路，一電容以及一控制開關(guān)；其中，所述電流發(fā)生電路用以根據(jù)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓產(chǎn)生一充電電流；所述電容與所述電流發(fā)生電路串聯(lián)連接，所述電容兩端的電壓作為所述斜坡電壓；所述控制開關(guān)與所述電容并聯(lián)連接；并且，所述控制開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)由所述電壓判斷電路的輸出信號進(jìn)行控制；當(dāng)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓不處于下降狀態(tài)時，所 述控制開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，所述充電電流對電容進(jìn)行充電，所述斜坡電壓持續(xù)上升；當(dāng)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降時，所述控制開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，所述斜坡電壓減小至零。所述充電電流與所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓成正比例關(guān)系，或者與所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓和所述隔離式開關(guān)電源的輸出電壓的差值成正比例關(guān)系。所述電壓閾值與所述隔離式開關(guān)電源的輸出電壓、所述同步整流器的最小導(dǎo)通時間成正比例關(guān)系，與所述電容的電容值成反比例關(guān)系。所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路包括第二比較器和一與門；其中，所述第二比較器的兩個輸入端分別接收所述斜坡電壓和所述電壓閾值；所述與門兩個輸入端分別接收所述電壓判斷電路的輸出信號和所述第二比較器的輸出端的輸出信號。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的同步整流控制方法和同步整流控制電路在隔離式開關(guān)電源的原邊側(cè)的主功率器件關(guān)斷后，即同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降時刻，立刻開通副邊側(cè)的同步整流器，盡可能的減小主功率器件的關(guān)斷時刻和同步整流器的開通時刻之間的間隔時間，來減小功率損耗，保證獲得最大的工作效率。另一方面，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的同步整流控制方法和同步整流控制電路在輕載狀態(tài)時，在最小導(dǎo)通時間內(nèi)保證同步整流器不開通，避免了可能會出現(xiàn)的負(fù)電流，進(jìn)一步提高了工作效率，以及系統(tǒng)穩(wěn)定性。


圖IA所示為采用現(xiàn)有技術(shù)的反激式變換器的原理框圖；圖IB所示為圖IA所示的反激式變換器的同步整流器的工作波形圖；圖2所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的同步整流控制方法的流程圖；圖3所示為圖2所示的依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的同步整流控制方法的工作波形圖；圖4所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的同步整流控制電路的原理框圖；圖5所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的同步整流控制電路的原理框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的幾個優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。參考圖2，所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的應(yīng)用于一隔離式開關(guān)電源中的同步整流控制方法的流程圖。在該實(shí)施例中，所述同步整流控制方法包括以下步驟S201 :接收所述隔離式開關(guān)電源中的同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓；S202:根據(jù)接收到的所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓產(chǎn)生一斜坡電壓；S203 :監(jiān)測所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓的變化趨勢， 判斷所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓是否開始下降；S204:當(dāng)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓處于上升狀態(tài)時，重復(fù)步驟S202，所述斜坡電壓持續(xù)上升；S205:當(dāng)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降時，判斷所述斜坡電壓是否大于一電壓閾值；所述電壓閾值表征與所述同步整流器的最小導(dǎo)通時間相匹配；S206:當(dāng)所述斜坡電壓小于所述電壓閾值時，減小所述斜坡電壓，控制所述同步整流器處于關(guān)斷狀態(tài)；S207:當(dāng)所述斜坡電壓大于所述電壓閾值，減小所述斜坡電壓，并且控制所述同步
整流器導(dǎo)通。在所述同步整流器導(dǎo)通一定時間后，關(guān)斷所述同步整流器，然后再次重復(fù)步驟S201至步驟S207，從而準(zhǔn)確控制所述同步整流器的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)，獲得較好的工作效率。上述圖2所示的依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的同步整流控制方法，通過對同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓的實(shí)時監(jiān)測，能夠準(zhǔn)確判斷隔離式開關(guān)電源的原邊功率器件的關(guān)斷時刻，從而在原邊功率器件關(guān)斷后，立刻開通位于副邊側(cè)的同步整流器，盡可能的減小主功率器件的關(guān)斷時刻和同步整流器的開通時刻之間的間隔時間，來減小功率損耗，保證獲得最大的工作效率。另一方面，通過一能夠表征原邊功率器件導(dǎo)通時間的斜坡電壓與一表征同步整流器的最小導(dǎo)通時間的電壓閾值之間的比較，實(shí)現(xiàn)了在最小導(dǎo)通時間內(nèi)保證同步整流器不開通，避免了可能會出現(xiàn)的負(fù)電流，進(jìn)一步提高了工作效率，以及系統(tǒng)穩(wěn)定性。其中，所述斜坡電壓的產(chǎn)生方法包括以下步驟產(chǎn)生一與所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓相關(guān)的充電電流；利用所述充電電流對一電容進(jìn)行充電，所述電容兩端的電壓作為所述斜坡電壓。進(jìn)一步的，所述斜坡電壓的產(chǎn)生方法還包括當(dāng)檢測到所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降時，產(chǎn)生一具有所述固定時間的單脈沖信號；
所述單脈沖信號控制所述電容進(jìn)行放電，從而所述斜坡電壓快速下降至零。在一實(shí)施例中，所述充電電流與所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓成正比例關(guān)系。在另一實(shí)施例中，所述充電電流與所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓和所述隔離式開關(guān)電源的輸出電壓的差值成正比例關(guān)系。在此情況下，所述電壓閾值與所述隔離式開關(guān)電源的輸出電壓、所述同步整流器的最小導(dǎo)通時間成正比例關(guān)系，與所述電容的電容值成反比例關(guān)系。其中，所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓的變化趨勢的監(jiān)測包括以下步驟采樣并保持所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓；
當(dāng)通過保持操作得到的所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓大于當(dāng)前采樣得到的所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓時，判定此刻所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓處于開始下降狀態(tài)。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的上述同步整流控制方法中，同步整流器可以為不同的功率器件，例如N型MOS晶體管，P型MOS晶體管或者雙極結(jié)型晶體管(BJT )等。具體的，當(dāng)同步整流器選擇為N型MOS晶體管時，第一功率端對應(yīng)為N型MOS晶體管的漏極，第二功率端對應(yīng)為N型MOS晶體管的源極，控制端對應(yīng)為N型MOS晶體管的柵極；所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓對應(yīng)為N型MOS晶體管的漏源電壓。并且，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的上述同步整流控制方法可以適用于任何基于變壓器的隔離式開關(guān)電源的同步整流器。以下以同步整流器為N型MOS晶體管，以及隔離式開關(guān)電源為反激式開關(guān)電源為例，來詳細(xì)說明隔離式開關(guān)電源的同步整流控制方法。參考圖3，所示為圖2所示的依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用于隔離式開關(guān)電源中的同步整流控制方法的工作波形圖。其中，波形301表示同步整流器的漏源電壓Vds ；波形302的實(shí)線部分表示隔離式開關(guān)電源的副邊繞組上的電感電流L ;對應(yīng)的虛線部分表示原邊繞組上的電感電流；波形303表示斜坡電壓Vmp ；波形304表示單脈沖信號Vpulse ；波形305表示同步整流器的導(dǎo)通信號Sm ；波形306表示同步整流器的控制信號Vetrt。從波形301可以看出，由于在同步整流器和原邊功率器件均處于關(guān)斷狀態(tài)的時間區(qū)間內(nèi)，隔離式開關(guān)電源的原邊繞組的電感和原邊功率器件的輸出電容可能會發(fā)生諧振，同步整流器的漏源電壓表現(xiàn)為類似正弦波形狀。因此，在諧振時間區(qū)間內(nèi)，漏源電壓會出現(xiàn)多次下降狀態(tài)，如圖示的時刻沁124446和t9。因此，為了獲得較高的工作效率，希望在原邊功率器件關(guān)斷后立刻開通副邊側(cè)的同步整流器(如時刻t4和時刻t9)。因此，本發(fā)明的實(shí)施例采用了一種新型的同步整流控制方法，僅通過對同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓的檢測，獲得精確的同步整流器的開通時刻，避免同步整流器的誤開通。具體同步整流控制原理如下在同步整流器關(guān)斷后，接收同步整流器的漏源電壓Vds，以根據(jù)所述漏源電壓Vds生成一斜坡電壓Vraiip ；監(jiān)測漏源電壓Vds的變化趨勢；并將斜坡電壓Vmp與一電壓閾值Vth進(jìn)行比較；這里，電壓閾值Vth根據(jù)所述同步整流器的最小導(dǎo)通時間進(jìn)行設(shè)置。由于諧振階段的正弦波的時間區(qū)間(時刻h至?xí)r刻t2或者時刻t5至?xí)r刻t6)很短，并且，該時間區(qū)間內(nèi)的漏源電壓Vds的平均數(shù)值相對較小一些，因此斜坡電壓Vramp的峰值較小，并不會達(dá)到電壓閾值Vth。
相反，在經(jīng)過諧振階段后，進(jìn)入主功率晶體管的導(dǎo)通時間區(qū)間(時刻t3至?xí)r刻t4);由于時間區(qū)間(時刻t2至?xí)r刻t4)相對于諧振階段的正弦波的時間區(qū)間要長一些，并且此時間區(qū)間內(nèi)的漏源電壓Vds的平均數(shù)值也相對較大一些，因此，在漏源電壓Vds剛開始下降的一較短的時間區(qū)間內(nèi)，斜坡電壓Vmp的峰值已經(jīng)達(dá)到電壓閾值Vth，此時產(chǎn)生一導(dǎo)通信號Sm(如波形305所示)來導(dǎo)通同步整流器，同時將斜坡電壓Vmp快速減小至零。其中，所述斜坡電壓的產(chǎn)生可以采用電容充電的方法獲得。具體的，根據(jù)所述漏源電壓Vds產(chǎn)生一成比例的充電電流；利用所述充電電流對一電容進(jìn)行充電；在所述漏源電壓Vds上升時間區(qū)間內(nèi)，所述電容兩端的電壓由零值持續(xù)上升，以作為所述斜坡電壓VMmp。在所述漏源電壓Vds開始下降的時刻，生成一單脈沖信號(如波形304所示);然后，利用所述單脈沖信號控制所述電容在此時刻進(jìn)行放電操作，因此，斜坡電壓Vramp快速下降至零值。在經(jīng)過一定的導(dǎo)通時間后，關(guān)斷所述同步整流器。同步整流器的關(guān)斷信號可以通過任何合適形式的關(guān)斷信號控制方法獲得。例如，當(dāng)漏源電壓到達(dá)一預(yù)設(shè)負(fù)值時，關(guān)斷同步整流器。在該實(shí)施例中，在時刻t3至?xí)r刻t4，原邊功率器件導(dǎo)通，原邊繞組的電感電流持續(xù)上升；在時刻t4至?xí)r刻t5，同步整流器導(dǎo)通，副邊繞組的電流由最大值持續(xù)下降，波形圖如圖302所示。其中，電壓閾值Vth可以根據(jù)所述隔離式開關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和所述電容的電容值進(jìn)行設(shè)置。以下以反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為例，詳細(xì)說明依據(jù)一實(shí)施例的電壓閾值的設(shè)置方法。根據(jù)反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特性，我們可以推導(dǎo)出 ^xIf = JVx^fx Ton_p = /s = ^LxTOJV_s, ⑴
LpL'、其中，N表示反激式開關(guān)電源的變壓器的原邊繞組和副邊繞組的匝數(shù)比；IP表示原邊繞組的峰值電流；vin表示反激式開關(guān)電源的輸入電壓；LP表示原邊繞組的電感值；!* P表示位于變壓器的原邊側(cè)的原邊功率器件的導(dǎo)通時間山表示副邊繞組的峰值電流；^_表示反激式開關(guān)電源的輸出電壓；LS表示副邊繞組的電感值；TW s表示位于變壓器的副邊側(cè)的同步整流器的導(dǎo)通時間。由公式(I)可以推導(dǎo)出rm F = ^x^x^-xTOJV ,=^xJVxTojv s ⑵
■ K LS N— Vi ■由于變壓器的原邊繞組的電感值Lp與副邊繞組的電感值Ls之間的比值為匝數(shù)比的平方(N2)，因此可以得出公式(2)中的關(guān)系式。相應(yīng)的，從公式(2)可以推導(dǎo)出
權(quán)利要求
1.一種同步整流控制方法，應(yīng)用于一隔離式開關(guān)電源中，其特征在于，包括 接收所述隔離式開關(guān)電源中的同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓； 根據(jù)接收到的所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓產(chǎn)生一斜坡電壓； 監(jiān)測所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓的變化趨勢，判斷所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓是否開始下降； 當(dāng)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓處于上升狀態(tài)時，所述斜坡電壓持續(xù)上升； 當(dāng)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降時，判斷所述斜坡電壓是否大于一電壓閾值；所述電壓閾值與表征所述同步整流器的最小導(dǎo)通時間相匹配；當(dāng)所述斜坡電壓小于所述電壓閾值時，減小所述斜坡電壓，控制所述同步整流器處于關(guān)斷狀態(tài)； 當(dāng)所述斜坡電壓大于所述電壓閾值，減小所述斜坡電壓，并且控制所述同步整流器導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同步整流控制方法，其特征在于，所述斜坡電壓的產(chǎn)生方法包括以下步驟 產(chǎn)生一與所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓相關(guān)的充電電流； 利用所述充電電流對一電容進(jìn)行充電，所述電容兩端的電壓作為所述斜坡電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步整流控制方法，其特征在于，還包括 當(dāng)檢測到所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降時，產(chǎn)生一具有固定時間的跌落信號； 所述跌落信號控制所述電容進(jìn)行放電，從而所述斜坡電壓快速下降至零。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步整流控制方法，其特征在于，所述充電電流與所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓成正比例關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步整流控制方法，其特征在于，所述充電電流與所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓和所述隔離式開關(guān)電源的輸出電壓的差值成正比例關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的同步整流控制方法，其特征在于，所述電壓閾值與所述隔離式開關(guān)電源的輸出電壓、所述同步整流器的最小導(dǎo)通時間成正比例關(guān)系，與所述電容的電容值成反比例關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同步整流控制方法，其特征在于，所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓的變化趨勢的監(jiān)測包括以下步驟 采樣并保持所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓； 當(dāng)通過保持操作得到的所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓大于當(dāng)前采樣得到的所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓時，判定此刻所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓處于開始下降狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同步整流控制方法，其特征在于，還包括在所述同步整流器導(dǎo)通一定時間后，根據(jù)一關(guān)斷信號來關(guān)斷所述同步整流器。
9.一種同步整流控制電路，應(yīng)用于一隔離式開關(guān)電源中，其特征在于，包括，一電壓判斷電路，一斜坡電壓發(fā)生電路和一導(dǎo)通信號發(fā)生電路；其中， 所述電壓判斷電路接收所述隔離式開關(guān)電源中的同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓； 當(dāng)監(jiān)測到所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降的時刻，產(chǎn)生一跌落信號； 所述斜坡電壓發(fā)生電路與所述電壓判斷電路連接，當(dāng)所述電壓判斷電路沒有產(chǎn)生所述跌落信號時，所述斜坡電壓發(fā)生電路根據(jù)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓產(chǎn)生一持續(xù)上升的斜坡電壓；當(dāng)所述電壓判斷電路產(chǎn)生所述跌落信號時，減小所述斜坡電壓； 所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路接收所述斜坡電壓、一電壓閾值以及所述電壓判斷電路的輸出信號；其中，所述電壓閾值與所述同步整流器的最小導(dǎo)通時間相匹配； 當(dāng)所述斜坡電壓大于所述電壓閾值時，并且，所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降時，所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路產(chǎn)生一導(dǎo)通信號，以來導(dǎo)通所述同步整流器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的同步整流控制電路，其特征在于，還包括一邏輯電路，所述邏輯電路分別接收所述導(dǎo)通信號和一關(guān)斷信號，以產(chǎn)生一定的控制信號來控制所述同步整流器的工作狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的同步整流控制電路，其特征在于，所述電壓判斷電路包括一采樣和保持電路、一第一比較器以及一單脈沖發(fā)生電路，其中， 所述采樣和保持電路接收所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓；所述第一比較器的兩個輸入端分別接收所述采樣和保持電路的輸出信號和所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓； 所述單脈沖發(fā)生電路接收所述第一比較器的輸出端的輸出信號； 當(dāng)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降時，，所述第一比較器的輸出端的輸出信號為有效狀態(tài)，所述單脈沖發(fā)生電路根據(jù)接收到所述第一比較器的輸出端的輸出信號產(chǎn)生所述跌落信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的同步整流控制電路，其特征在于，所述跌落信號發(fā)生電路包括一單脈沖信號發(fā)生電路。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的同步整流控制電路，其特征在于，所述斜坡電壓發(fā)生電路包括一電流發(fā)生電路，一電容以及一控制開關(guān)；其中， 所述電流發(fā)生電路用以根據(jù)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓產(chǎn)生一充電電流； 所述電容與所述電流發(fā)生電路串聯(lián)連接，所述電容兩端的電壓作為所述斜坡電壓； 所述控制開關(guān)與所述電容并聯(lián)連接；并且，所述控制開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)由所述電壓判斷電路的輸出信號進(jìn)行控制； 當(dāng)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓不處于下降狀態(tài)時，所述控制開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，所述充電電流對電容進(jìn)行充電，所述斜坡電壓持續(xù)上升； 當(dāng)所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓開始下降時，所述控制開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，所述斜坡電壓減小至零。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的同步整流控制電路，其特征在于，所述充電電流與所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓成正比例關(guān)系。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的同步整流控制電路，其特征在于，所述充電電流與所述同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓和所述隔離式開關(guān)電源的輸出電壓的差值成正比例關(guān)系。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的同步整流控制電路，其特征在于，所述電壓閾值與所述隔離式開關(guān)電源的輸出電壓、所述同步整流器的最小導(dǎo)通時間成正比例關(guān)系，與所述電容的電容值成反比例關(guān)系。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的同步整流控制電路，其特征在于，所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路包括第二比較器和一與門；其中， 所述第二比較器的兩個輸入端分別接收所述斜坡電壓和所述電壓閾值； 所述與門兩個輸入端分別接收所述電壓判斷電路的輸出信號和所述第二比較器的輸出端的輸出信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了應(yīng)用于隔離式開關(guān)電源中的同步整流控制方法以及同步整流控制電路。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的同步整流控制方法通過一基于同步整流器的第一功率端和第二功率端之間的電壓的斜坡電壓的峰值來準(zhǔn)確判斷原邊側(cè)的主功率器件關(guān)斷時刻，來及時開啟所述同步整流器，盡可能的減小主功率器件的關(guān)斷時刻和同步整流器的開通時刻之間的間隔時間，來減小功率損耗，保證獲得最大的工作效率。
文檔編號H02M3/335GK102882377SQ201210353150
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者姚杰, 趙晨 申請人:矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司