一种同步整流控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种同步整流控制电路，在每个开关周期对变换器的消磁时间T和输出电压进行检测，然后将消磁时间T输出至同步整流逻辑电路中，并将输出电压和设定值进行比较的结果输出至同步整流逻辑电路中；同步整流逻辑电路依据消磁时间T以及输出电压和设定值进行比较的结果产生控制同步整流MOS管导通与关断信号，并将该信号输出至驱动电路中，驱动电路依据同步整流MOS管导通与关断信号，驱动同步整流MOS管导通与关断，本实用新型专利技术能实现不同功率等级电源系统在全温度范围内都能正常工作。

A Synchronized Rectifier Control Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种同步整流控制电路
本技术涉及一种同步整流控制电路，特别涉及应用在副边反馈控制场合的同步整流控制电路。
技术介绍
反激式隔离变换器的原边控制方案中，需要将输出电压或电流信息反馈到原边控制器实现闭环控制。常用的反馈技术有副边反馈和原边反馈。其中，副边反馈的任务由器件TL431、光耦及辅助器件组成的隔离放大器来完成。变换器的输出电压与基准电压经过TL431比较放大之后给出误差信号，该误差信号以电流的方式流经光耦的输入端，光耦的输出端从原边控制器FB端口抽取电流产生相应的误差电压，该电压用来调节原边功率管的占空比，从而将变换器的输出电压稳定在设定值。这种反馈技术具有精度高的特点，但是上述TL431、光耦、辅助器件等增加了变换器系统板的空间，而且光耦不能在高温下工作，易于老化。相对而言，原边反馈技术(PSR)没有副边反馈器件，仅通过检测辅助绕组上的电压来获得变换器输出电压的信息。因为辅助绕组上的电压与副边绕组上的电压成比例，具体为绕组的匝比，则可以根据辅助绕组上的电压对功率管的占空比进行调节，使得变换器的输出电压稳定在设定值。然而，原边反馈存在固有的缺陷：①受到整流器件压降的影响，所采辅助绕组上的电压并不是真正意义上的变换器输出电压；②受到辅助绕组和副边绕组匝比的影响，此匝比随生产工艺存在一定程度的变化；③受到原边采样电路的影响，原边控制器并不能精确地采样到辅助绕组的电压。因此，采用原边反馈技术的变换器输出电压精度有限。公开号为CN105610306A的中国专利技术专利申请针对上述反馈技术的不足，提出了一种图1所示的副边反馈控制方法。具体来说，副边控制器采样变换器的输出电压并与基准电压经过比较器进行比较，比较的结果反映了输出电压在基准的下方或上方；副边控制器根据比较的结果选择开关单元的两种不同阻态，从而将反馈信息以变化压降的形式加压到副边绕组上；副边绕组电压反射到辅助绕组，原边控制器检测辅助绕组上的电压变化，来判断变换器输出电压高于基准或低于基准；若变换器输出电压高于基准，则逐周期减小原边开关管的开通占空比，直到检测到输出电压低于基准，反之，则逐周期增加原边开关管的开通占空比，直到检测到输出电压高于基准，如此循环往复，将输出电压稳定在设定值。公开号为CN105610306A的中国专利技术专利申请提出的副边阻态变化即为编码，原边检测电压变化即为解码。编码过程发生在消磁阶段，消磁电流在不同的阻态上产生压降加到副边绕组上，两种阻态的阻抗差别越大，两种压降的差越大，原边控制器越好检测。原边的检测方法是将本周采样的辅助绕组电压与上个周期比较，如果比上个周期大，则说明副边选择了高阻态，反之，则为低阻态。由于专利提出的整个控制方案会使得变换器的输出电压存在一定的低频纹波，则相邻两个周期的输出电压变化达到设置的阈值时，就会在原边造成错误的判断，使得环路失去控制。为了提高原边检测的可靠性，在专利技术专利申请CN105610306A的基础上，产生了一个公开号为CN107612334A的中国专利技术专利申请，它通过检测同一个周期内，辅助绕组分压后的电压FA在消磁时间段内是否有一个电压上升斜率来判断输出电压是否偏高或者偏低，如图2所示，该方法可以用于专利技术专利CN105610306A中的实施例二和四，但是对于实施例三是无效的，因为每一个周期都会出现至少一次的上升斜率，在实际应用中，实施例二是通过在输出电压偏高的时候不开通同步整流MOS管，只通过外接的二极管来整流，这样有一个明显的缺点是成本高和效率低，实施例四是通过串联一个二极管来实现，同样是效率低，成本高，所以实际使用中只会使用到实施例三的方式，这种方式是不需要外接任何额外的整流器件，只需要一个同步整流MOS管就可以实现的方案，通过同步整流MOS管在不同的电流点关断实现副边反馈信号的产生，然后通过变压器传输过来在辅助绕组上面反映，最终由原边芯片接收，但是该方案在专利技术专利申请公开号为CN105610306A和CN107612334A的中国专利技术中都没有一个能够很好的实现副边控制的原边检测方案。为了把副边反馈控制方案以最优的方式实现出来，需要配合合适的原边信号检测电路，因此在专利技术专利申请公开号为CN105610306A和CN107612334A的中国专利技术的基础上，专利技术专利申请号为201811065698.X提出一种新的原边检测电路，如图3所示，对专利技术的具体应用进行延伸，专利技术专利申请号为201811065698.X的具体原理为：当副边反馈控制电路中的输出电压高于设定值的时候，被检测出来输出电压偏高以后副边的控制电路会控制同步整流MOS管在副边绕组电流较大的时候就关断MOS管，剩余电流经过同步整流MOS管的体二极管，因为二极管的压降比Rds(on)引起的压降大，所以会使副边绕组电压升高，出现一个上升斜率，副边绕组电压通过变压器的耦合按照匝比反映到辅助绕组，然后经过分压电阻分压后输入采样延时电路，当此上升斜率来到的时候已经结束了采样屏蔽时间，所以上升沿和下降沿判断电路已经就位，上升沿判断电路会检测到一个上升沿产生，并且所述的上升沿判断电路还需要检测幅值，当电压变化幅度达到设定值VT1则输出一个高电平控制信号Vctrl-1，时间检测电路接收到高电平控制信号Vctrl-1后开始计时，若电压变化幅值达不到VT1，则不计时，计时时间记为Tx，此时Tx为0，当副边消磁结束后，副边绕组电压开始下掉，出现下降沿，同样经过变压器匝比转换和分压电阻分压后被下降沿判断电路检测到，并且所述的下降沿判断短路还需要检测幅值，当电压变化幅度达到设定值VT2时，输出高电平控制信号Vctr-2，时间检测电路接收到高电平Vctr-2信号后停止计时，此计时时间记为Tx，然后该计时时间和时间检测电路内部的一个固定时间进行比较，固定时间为Tc，如果Tx＞Tc，则判定输出电压偏高，时间检测电路输出控制信号Vctrl为高电平，记为状态1，原边控制IC就会减小原边驱动占空比和工作频率，使输出电压降低，如果Tx＜Tc，则判定输出电压偏低，时间检测电路输出控制信号Vctrl为低电平，记为状态0，因为此时输出同步整流是在副边较高的电流下关断的，所以Tx会比Tc长，因此原边可以可靠检测到输出电压偏高。当输出电压偏低的时候，副边控制IC检测到输出电压低于设定值，控制同步整流MOS管在副边绕组电流较小的时候关断，同样经过变压器匝比转换和辅助绕组分压电阻分压后输入采样延时电路，当此上升斜率来到的时候已经结束了采样屏蔽时间，所以上升沿和下降沿判断电路已经就位，上升沿判断电路会检测到一个上升沿产生，并且所述的上升沿判断电路还需要检测幅值，当电压变化幅度达到设定值VT1则输出一个高电平控制信号Vctrl-1，时间检测电路接收到控制信号到电平Vctrl-1后开始计时，若幅值VT1不能达到则控制信号保持低电平，不进行计时，则计时时间Tx为0。当副边消磁结束后，副边绕组电压开始下掉，出现下降沿，同样经过变压器匝比转换和分压电阻分压后被下降沿判断电路检测到，并且所述的下降沿判断电路还需要检测幅值，当电压变化幅度达到设定值VT2(消磁结束时的幅值一定会很大，所以一定能够达到设定值VT2)则输出高电平控制信号Vctr-2，时间检测电路接收到高电平Vctr-2信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步整流控制电路，应用于原边控制副边反馈的变换器，其特征在于：包括电源模块、消磁时间检测电路、输出电压检测电路、同步整流逻辑电路、驱动电路、VD引脚、GT引脚、FB引脚和VSS引脚；所述的VD引脚用于连接同步整流MOS管的漏端，所述的GT引脚用于连接同步整流MOS管的栅端，所述的VSS引脚用于连接同步整流MOS管的源端，所述的FB引脚用于连接变换器的电压输出端；所述的电源模块通过同步整流控制电路的FB引脚产生电源VCC为同步整流控制电路中其他模块供电；所述的消磁时间检测电路用于在每个开关周期产生变换器消磁时间信号并输出至同步整流逻辑电路中；所述的输出电压检测电路用于在每个开关周期采样变换器的输出电压，将该输出电压与设定值进行比较，并将比较结果输出至同步整流逻辑电路中；所述的同步整流逻辑电路接收消磁时间检测电路输出的消磁时间信号和输出电压检测电路输出的比较结果，用以产生控制同步整流MOS管导通与关断信号并输出至驱动电路中；所述的驱动电路接收同步整流逻辑电路输出的控制同步整流MOS管导通与关断信号，驱动同步整流MOS管导通与关断。

【技术特征摘要】
1.一种同步整流控制电路，应用于原边控制副边反馈的变换器，其特征在于：包括电源模块、消磁时间检测电路、输出电压检测电路、同步整流逻辑电路、驱动电路、VD引脚、GT引脚、FB引脚和VSS引脚；所述的VD引脚用于连接同步整流MOS管的漏端，所述的GT引脚用于连接同步整流MOS管的栅端，所述的VSS引脚用于连接同步整流MOS管的源端，所述的FB引脚用于连接变换器的电压输出端；所述的电源模块通过同步整流控制电路的FB引脚产生电源VCC为同步整流控制电路中其他模块供电；所述的消磁时间检测电路用于在每个开关周期产生变换器消磁时间信号并输出至同步整流逻辑电路中；所述的输出电压检测电路用于在每个开关周期采样变换器的输出电压，将该输出电压与设定值进行比较，并将比较结果输出至同步整流逻辑电路中；所述的同步整流逻辑电路接收消磁时间检测电路输出的消磁时间信号和输出电压检测电路输出的比较结果，用以产生控制同步整流MOS管导通与关断信号并输出至驱动电路中；所述的驱动电路接收同步整流逻辑电路输出的控制同步整流MOS管导通与关断信号，驱动同步整流MOS管导通与关断。2.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其特征在于：同步整流逻辑电路接收消磁时间检测电路输出的消磁时间信号和输出电压检测电路输出的比较结果来自同一周期。3.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其特征在于：变换器原边控制芯片内设一固定时间Tc，若当前开关周期变换器的输出电压低于设定值时，同步整流逻辑电路输出控制同步整流MOS管导通时间为TON1的驱动信号至驱动电路，驱动电路驱动同步整流MOS管导通时间为TON1，且确保0＜T-TON1＜Tc，同步整流MOS管在T-TON1时间内关断，剩余的消磁电流流经同步整流MOS管的体二极管；若当前开关周期输出电压高于变换器的设定值时，同步整流逻辑电路输出控制同步整流MOS管导通时间为TON2的驱动信号至驱动电路，驱动电路驱动同步整流MOS管导通时间为TON2，且确保T-TON2＞Tc，同步整流MOS管在T-TON2时间内关断，剩余的消磁电流流经同步整流管的体二极管。4.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其特征在于：消磁时间检测电路包括比较器CMP1，比较器CMP1的同相输入端连接VD引脚，比较器CMP1的反相输入端连接VSS引脚，比较器CMP1的输出端输出消磁时间信号。5.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其特征在于：输出电压检测电路包括比较器CMP3，比较器CMP3的同相输入端连接FB引脚，比较器CMP3的反相输入端输入设定值，比较器CMP3的输出端输出所述的比较结果。6.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其特征在于：同步整流逻辑电路包括电流源I1、开关S1、开关S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖华，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，深圳南云微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44