一种同步整流的开关电源电路及其控制方法技术

公开了同步整流的开关电源电路及其控制方法。开关电源电路具有储能元件、耦接至储能元件副边的整流开关和副边控制电路。副边控制电路提供驱动信号以控制整流开关，当整流开关两端的漏源极电压小于第一阈值时，在预测时长内副边控制电路控制驱动信号保持最大电压以控制整流开关完全导通，以及在整流开关导通预测时长之后，副边控制电路根据整流开关两端的漏源极电压和第二阈值调节驱动信号的电压，从而既保证了整流开关具有较高的效率，又保证了整流开关在预测时长之后可以实现快速关断。

【技术实现步骤摘要】
一种同步整流的开关电源电路及其控制方法
本专利技术的实施例涉及一种电子电路，更具体地说，尤其涉及一种同步整流的开关电源电路及其控制方法。
技术介绍
反激式开关电源的副边整流方案目前有两种类型，一种是非整流，即使用二极管(如图1A所示)，另一种是整流(如图1B所示)。整流使用门极驱动信号控制整流管SR2的导通和关断来实现整流。图2曲线示出了二极管和整流管的功耗特性。在实际应用中，低功率反激式开关电源工作区间处于阴影范围内。在该区间，整流管功耗特性曲线12位于二极管功耗特性曲线11下方，即整流管的功耗低于二极管的功耗。因此，使用整流管功耗较小，从而具有更高的转换效率。低功耗产生的热量比较少，因此使用整流管其温度特性也更优越。副边整流方案由于其较高的转换效率而应用于笔记本电源适配器、无线通信设备、液晶屏电源管理、以太网电源等对转换效率要求较高的场合。随着电子技术的发展，需要提出一种副边整流方案，同时具有较高的效率和较强的鲁棒性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种同步整流的开关电源电路及其控制方法。根据本专利技术的实施例，提出了一种同步整流的开关电源电路，具有储能元件、耦接至储能元件原边的原边开关和耦接至储能元件副边的整流开关，所述开关电源电路在储能元件的原边接收输入电压，在储能元件的副边提供输出电压，所述开关电源电路包括：副边控制电路，具有第一输入端和输出端，其中所述第一输入端接收整流开关两端的漏源极电压，所述输出端提供驱动信号以控制整流开关；其中当整流开关两端的漏源极电压小于第一阈值时，副边控制电路控制整流开关导通，并且在一预测时长内控制驱动信号保持最大电压以保持整流开关完全导通，所述预测时长根据原边开关的导通时长、输入电压、以及输出电压产生；以及在整流开关导通所述预测时长之后，副边控制电路根据整流开关两端的漏源极电压和第二阈值调节驱动信号的电压，第二阈值小于第一阈值。根据本专利技术的实施例，还提出了一种同步整流的开关电源电路的控制方法，所述开关电源电路包括储能元件、耦接至储能元件原边的原边开关、和耦接至储能元件副边的整流开关，并在所述储能元件的副边提供输出电压，所述控制方法包括：根据整流开关两端的漏源极电压提供驱动信号以控制整流开关；在整流开关两端的漏源极电压小于第一阈值时，控制整流开关导通，并在一预测时长内控制驱动信号保持最大电压；在整流开关导通时长达到所述预测时长后，根据整流开关两端的漏源极电压和第二阈值调节驱动信号的电压，其中第二阈值小于第一阈值；以及当整流开关两端的漏源极电压大于关断阈值时控制整流开关关断，关断阈值大于第二阈值。根据本专利技术的实施例，还提出了一种同步整流的开关电源电路，包括：储能元件，具有耦接至原边开关的原边和提供输出电压的副边；耦接至储能元件副边的整流开关；副边控制电路，根据整流开关两端的漏源极电压、第一阈值、第二阈值、以及关断阈值，提供驱动信号以控制整流开关；其中当整流开关两端的漏源极电压小于第一阈值时，副边控制电路控制整流开关在一预测时长内完全导通；在所述预测时长之后，副边控制电路根据整流开关两端的漏源极电压和第二阈值控制驱动信号的大小，其中第二阈值小于第一阈值；以及当整流开关两端的漏源极电压大于关断阈值时，副边控制电路控制整流开关关断。根据本专利技术实施例提供的同步整流的开关电源电路及其控制方法，具有高效率的同时，可以实现快速关断，具有较强的鲁棒性。附图说明为了更好的理解本专利技术，将根据以下附图对本专利技术进行详细描述：图1A示出了非整流的反激式变换器的电路结构示意图；图1B示出了整流的反激式变换器的电路结构示意图；图2示出了二极管和整流管的电阻特性；图3示出了根据本专利技术一实施例的开关电源电路300的电路结构示意图；图4示出了根据本专利技术一实施例的图3所示开关电源电路300的波形图；图5示出了根据本专利技术一实施例的开关电源电路300的状态流程图；图6示出了根据本专利技术一实施例的副边控制电路400的电路结构示意图；图7示出了根据本专利技术一实施例的预测时长产生电路41的电路结构图；图8示出了根据本发另一实施例的开关电源电路300的状态流程图；以及图9示出了根据本专利技术另一实施例的副边控制电路400的电路结构示意图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。针对
技术介绍
中提出的问题，本专利技术的实施例提出了一种同步整流的开关电源电路及其控制方法。开关电源电路具有储能元件、耦接至储能元件原边的原边开关、耦接至储能元件副边的整流开关、和副边控制电路。副边控制电路提供驱动信号以控制整流开关，当整流开关两端的漏源极电压小于第一阈值时，副边控制电路控制整流开关导通，并且在预测时长内控制驱动信号保持最大电压以保持整流开关完全导通，以及在整流开关导通预测时长之后，副边控制电路根据整流开关两端的漏源极电压和第二阈值调节驱动信号的电压。从而既保证了整流开关在全负载范围内具有较高的效率，又保证了整流开关在预测时长之后可以实现快速关断，防止整流开关和原边开关之间发生直通。图3示出了根据本专利技术一实施例的开关电源电路300的电路结构示意图。开关电源电路300包括储能元件T1、耦接至储能元件T1原边的原边开关M1、控制原边开关M1的原边控制电路301、耦接至储能元件T1副边的整流开关SR以及控制整流开关SR的副边控制电路400。在一个实施例中，整流开关SR包括寄生体二极管。开关电源电路300在储能元件T1的原边接收输入电压Vin，在储能元件T1的副边提供输出电压Vo。在一个实施例中，副边控制电路400为集成电路(IC)，具有引脚P1～P4，其中引脚P1、P2、P4为副边控制电路400的输入端，引脚P3为副边控制电路400的输出端。引脚P1耦接至整流开关SR的漏极以接收整流开关SR的漏极电压Vd，引脚P4耦接至整流开关SR的源极以接收整流开关SR的源极电压Vs，引脚P4同时耦接至副边地SGND。在图3所示的实施例中，引脚P1处的电压也是整流开关SR两端的漏源极电压Vds。引脚P2接收输出电压Vo。引脚P3耦接至整流开关SR的门极，并输出驱动信号Vdrv以控制整流开关SR。在一个实施例中，副边控制电路400在一预测时长内控制驱动信号Vdrv保持最大电压以控制整流开关SR完全导通，整流开关SR本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步整流的开关电源电路，具有储能元件、耦接至储能元件原边的原边开关和耦接至储能元件副边的整流开关，所述开关电源电路在储能元件的原边接收输入电压，在储能元件的副边提供输出电压，所述开关电源电路包括：副边控制电路，具有第一输入端和输出端，其中所述第一输入端接收整流开关两端的漏源极电压，所述输出端提供驱动信号以控制整流开关；其中当整流开关两端的漏源极电压小于第一阈值时，副边控制电路控制整流开关导通，并且在一预测时长内控制驱动信号保持最大电压以保持整流开关完全导通，所述预测时长根据原边开关的导通时长、输入电压、以及输出电压产生；以及在整流开关导通所述预测时长之后，副边控制电路根据整流开关两端的漏源极电压和第二阈值调节驱动信号的电压，第二阈值小于第一阈值。

【技术特征摘要】
1.一种同步整流的开关电源电路，具有储能元件、耦接至储能元件原边的原边开关和耦接至储能元件副边的整流开关，所述开关电源电路在储能元件的原边接收输入电压，在储能元件的副边提供输出电压，所述开关电源电路包括：副边控制电路，具有第一输入端和输出端，其中所述第一输入端接收整流开关两端的漏源极电压，所述输出端提供驱动信号以控制整流开关；其中当整流开关两端的漏源极电压小于第一阈值时，副边控制电路控制整流开关导通，并且在一预测时长内控制驱动信号保持最大电压以保持整流开关完全导通，所述预测时长根据原边开关的导通时长、输入电压、以及输出电压产生；以及在整流开关导通所述预测时长之后，副边控制电路根据整流开关两端的漏源极电压和第二阈值调节驱动信号的电压，第二阈值小于第一阈值。2.如权利要求1所述的开关电源电路，其中控制驱动信号保持最大电压包括：根据整流开关两端的漏源极电压和第一阈值调节驱动信号，其中所述第一阈值等于零或接近于零。3.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述副边控制电路进一步包括接收时长调节电压的第二输入端，副边控制电路进一步根据时长调节电压调整预测时长。4.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述副边控制电路进一步包括：阈值选择电路，接收第一阈值、第二阈值，并提供导通阈值，当整流开关的导通时长在预测时长内时，所述阈值选择电路根据第一阈值提供导通阈值，以及当整流开关的导通时长达到预测时长后，所述阈值选择电路根据第二阈值提供导通阈值；以及门极逻辑电路，提供驱动信号，所述门极逻辑电路根据整流开关两端的漏源极电压和第一阈值的比较结果，通过驱动信号控制整流开关的导通时刻，以及根据整流开关两端的漏源极电压和导通阈值之间的差值调节驱动信号的大小。5.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述副边控制电路进一步包括：阈值选择电路，接收第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值，并提供导通阈值和关断阈值，当整流开关的导通时长在预测时长内时，所述阈值选择电路根据第一阈值提供导通阈值，根据第三阈值提供关断阈值，以及当整流开关的导通时长达到预测时长后，所述阈值选择电路根据第二阈值提供导通阈值，根据第四阈值提供关断阈值，其中第四阈值小于第三阈值，并且第四阈值大于第二阈值；以及门极逻辑电路，提供驱动信号，所述门极逻辑电路根据整流开关两端的漏源极电压和第一阈值的比较结果，通过驱动信号控制整流开关的导通时刻，根据整流开关两端的漏源极电压和导通阈值之间的差值调节驱动信号的大小，以及根据整流开关两端的漏源极电压和关断阈值的比较结果，通过驱动信号控制整流开关的关断时刻。6.如权利要求5所述的开关电源电路，所述阈值选择电路进一步接收第五阈值，所述第五阈值大于第三阈值，所述开关电源电路还包括：最小导通时长电路，所述最小导通时长电路提供最小导通时长，其中当整流开关的导通时长未达到最小导通时长时，阈值选择电路根据第五阈值提供关断阈值，所述最小导通时长小于预测时长。7.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述副边控制电路进一步包括：第一比较电路，接收整流开关两端的漏源极电压和第一阈值，并根据整流开关两端的漏源极电压和第一阈值的比较结果提供第一比较信号；第二比较电路，接收整流开关两端的漏源极电压和关断阈值，并根据整流开关两端的漏源极电压和关断阈值的比较结果提供第二比较信号；以及放大电路，接收整流开关两端的漏源极电压和导通阈值，其中当整流开关的导通时长在预测时长内时，放大电路根据整流开关两端的漏源极电压和第一阈值之间的差值提供放大信号，以及当整流开关的导通时长达到预测时长后，放大电路根据整流开关两端的漏源极电压和第二阈值之间的差值提供放大信号；其中所述副边控制电路根据第一比较信号、第二比较信号和放大信号产生驱动信号。8.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述副边控制电路进一步包括：预测时长产生电路，接收整流开关两端的漏源极电压、输出电压、以及驱动信号，输出代表了预测时长的预测时长信号。9.如权利要求8所述的开关电源电路，所述预测时长产生电路进一步包括：电容；第一电流源，为所述电容提供充电电流，所述充电电流和整流开关两端的漏源极电压成正比，其中当原边开关导通时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斯然，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51