一种同步整流控制电路、控制方法及开关电路技术

公开了一种同步整流控制电路、控制方法及开关电路。在同步整流管关断前，当同步整流开关的漏源电压大于调节阈值时进入调节状态，以调节驱动信号的幅值，并使其下降至预设阈值，同时维持较短的调节时间。其中，驱动信号用于控制同步整流管的工作状态，从而在实现快速关断的同时，减小同步整流管的导通损耗。

A Synchronized Rectifier Control Circuit, Control Method and Switching Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种同步整流控制电路、控制方法及开关电路
本专利技术涉及电力电子变换领域，更具体地，涉及一种同步整流控制电路、控制方法及开关电路。
技术介绍
同步整流是采用通态电阻低的功率MOSFET来取代整流二极管以降低整流损耗的一种方法。功率MOSFET属于电压控制型器件，在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET以进行整流时，栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能。开关电源根据工作模式，可分为断续电流模式(DCM)和连续电流模式(CCM)。同步整流应用在不同工作模式下其工作方式存在差别。以反激电路为例来进行说明。图1为反激电路的示意图，包括：变压器T以实现原副边的隔离，原边主功率管S1、副边同步整流管S2、输入电容C1和输出电容C2。当工作在DCM工作模式时，原边主功率管S1受驱动信号VGATE_PRI控制在副边同步整流电流到零之后才会开通，此时同步整流管S2的驱动信号VGATE_SEC控制其电流为零或者之前关断，从而不会发生两个开关管直通现象。在CCM工作状态时，原边开关管S1在副边同步整流电流到零之前存在导通风险。在定频开关电源中，原边开关管会在固定时刻导通。在变频开关电源中，随着电路外部条件变化(如输入输出电压变化，输出功率变化)，原边开关管导通时刻变化很大，很难预测。图2给出了反激电路在DCM工作状态下相关信号的波形图。图3给出了反激电路在CCM工作状态下相关信号的波形图。图中波形从上至下依次为原边主功率管管S1的驱动信号VGATE_PRI、副边同步整流管S2的驱动信号VGATE_SEC、同步整流电流ISEC以及原边主功率管S1的漏源电压VDS_PRI。当开关电源在定频工作时，由于原边主功率管会在固定时刻导通，因此副边同步整流芯片可以通过检测原边开关频率，使副边同步整流管在原边导通前安全关断。但是因为开关电源的轻载效率要求和尺寸要求，设计上原边控制需要在轻载时进行低频工作来提高轻载效率，在重载时进行高频工作来减小尺寸要求。因此，当负载从轻载变化至重载时，开关频率存在升频动作，此时副边同步整流芯片很难采样或者预测到原边主功率管的导通时刻，从而不能做到安全关断。为保证在CCM时同步整流管能够安全关断，常规的做法如下：常规CCM应用中，有一种原副边功率管工作在微直通的控制方式，即在原边主功率管导通时，副边同步整流管的漏源电压会上升，当副边同步整流管的漏源电压上升到一个固定阈值时，快速关断副边同步整流管。为提高同步整流管的关断速度，可以通过同步整流控制器内部电路优化，减小驱动延迟关断时间，也可以通过增加同步整流控制器的驱动放电能力，减小驱动下降时间。图4给出了现有技术的解决方案的相关波形图。如图4所示，现有技术通过检测同步整流管的漏源电压VDS_SEC来控制调整同步整流管的驱动信号VGATE_SEC。具体地，在t1时刻，同步整流管的漏源电压VDS_SEC下降到开启阈值VON。在t2时，经过内部开通延时时间后，同步整流管的驱动信号VGATE_SEC开始上升。至t3时刻，同步整流管的驱动信号VGATE_SEC上升到最大值，此后维持在最大值。由于同步整流电流ISEC在下降，使得漏源电压VDS_SEC逐渐上升，至t4时刻，同步整流管的漏源电压VDS_SEC上升到固定值VDS_REG。此后，随着流过同步整流管的电流逐渐减小，控制同步整流管的驱动信号减小，从而使同步整流管的导通电阻变大，以保证同步整流管的漏源电压VDS_SEC维持在固定值VDS_REG。在t5时刻之前，流过同步整流管的电流接近于零，此时控制器使驱动信号接近同步整流管的关断电压VOFF1，同步整流管的漏源电压VDS_SEC无法继续维持在固定值VDS_REG，开始上升，在t5时刻上升至同步整流管的关断阈值VOFF，同步整流管的驱动信号VGATE_SEC下降，开始关断，至t6时刻，同步整流驱动关断完成。现有技术通过控制同步整流管的漏源电压在关断前维持在固定值一段时间从而调节驱动信号，以实现快速关断，但在该时间段内驱动信号减小，使得同步整流管的导通电阻变大，增大了导通损耗。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术公开了一种同步整流控制电路、控制方法及开关电路。在同步整流管关断前，当同步整流管的漏源电压大于调节阈值时进入调节状态，以调节驱动信号的幅值，并使其下降至预设阈值，同时维持较短的调节时间。其中，驱动信号用于控制同步整流管的工作状态，从而在实现快速关断的同时，减小同步整流管的导通损耗。根据本专利技术的第一方便，提供了一种同步整流控制电路，用于控制包括同步整流管的开关电路。所述控制电路包括：驱动电路，被配置为输出驱动信号以控制所述同步整流管的工作状态；电压调节电路，被配置为在所述同步整流管关断前，当所述同步整流管的漏源电压大于调节阈值时进入调节状态，以控制所述驱动电路调节所述驱动信号的幅值，并使所述驱动信号的幅值下降至预设阈值，其中，所述电压调节电路处于所述调节状态的时间记为调节时间。优选地，所述调节时间随着所述调节阈值的变化而自适应调节。优选地，所述阈值调节电路被配置为根据上一周期的所述调节时间和预设时间调节所述调节阈值，以使得所述调节时间等于所述预设时间优选地，所述电压调节电路包括阈值调节电路，所述阈值调节电路被配置为根据之前周期的所述调节时间和预设时间调节所述调节阈值，以使得所述调节时间等于所述预设时间。优选地，当所述调节时间大于所述预设时间时，增大所述调节阈值；当所述调节时间小于所述预设时间时，减小所述调节阈值。优选地，所述电压调节电路包括计时电路，所述计时电路用于获取所述调节时间。优选地，所述阈值调节电路还包括：第一跨导放大器，其输入端接收所述调节时间与所述预设时间，输出端与第一电容连接，用以给所述第一电容充放电以形成参考电压；以及第二跨导放大器，第一输入端接收所述参考电压，第二输入端连接至参考地，输出端与第一电阻连接，以在所述第一电阻上产生所述调节阈值。优选地，所述电压调节电路还包括幅值调节电路，所述幅值调节电路被配置为根据所述调节阈值、所述漏源电压、所述预设阈值以及所述驱动信号来调节所述驱动信号，以使得所述驱动信号的幅值在所述预设时间内维持在所述预设阈值。优选地，所述幅值调节电路包括：第一比较器，其输入端接收所述漏源电压和所述调节阈值，并在所述漏源电压大于所述调节阈值时，产生第一控制信号，以下拉所述驱动信号；第二比较器，输入端接收所述驱动信号和所述预设阈值，并在所述驱动信号小于所述预设阈值，产生第二控制信号，以控制所述驱动信号维持在所述预设阈值，其中所述第一控制信号和所述第二控制信号共同产生驱动控制信号。优选地，所述驱动电路包括：脉冲驱动电路，用以根据所述漏源电压生成具有上升沿和下降沿的脉冲驱动信号；以及下拉电路，接收所述脉冲驱动信号，并受控于所述驱动控制信号，以调节并输出所述驱动信号。优选地，所述脉冲驱动信号在所述漏源电压小于开启阈值，上升并维持至第一电压；在所述漏源电压上升至大于所述关断阈值时，下降至第二电压。根据本专利技术的第二方面，提供了一种同步整流电路的控制方法，用于控制包括同步整流管的开关电路，所述控制方法包括：检测所述同步整流管的漏源电压；在所述同步整流管关断前，比较所述漏源电压与调节阈值，当所述漏源电压大于所述调节阈值时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步整流控制电路，用于控制包括同步整流管的开关电路，其特征在于，所述控制电路包括：驱动电路，被配置为输出驱动信号以控制所述同步整流管的工作状态；电压调节电路，被配置为在所述同步整流管关断前，当所述同步整流管的漏源电压大于调节阈值时进入调节状态，以控制所述驱动电路调节所述驱动信号的幅值，并使所述驱动信号的幅值下降至预设阈值，其中，所述电压调节电路处于所述调节状态的时间记为调节时间。

【技术特征摘要】
2018.12.21 CN 20181157281281.一种同步整流控制电路，用于控制包括同步整流管的开关电路，其特征在于，所述控制电路包括：驱动电路，被配置为输出驱动信号以控制所述同步整流管的工作状态；电压调节电路，被配置为在所述同步整流管关断前，当所述同步整流管的漏源电压大于调节阈值时进入调节状态，以控制所述驱动电路调节所述驱动信号的幅值，并使所述驱动信号的幅值下降至预设阈值，其中，所述电压调节电路处于所述调节状态的时间记为调节时间。2.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述调节时间随着所述调节阈值的变化而自适应调节。3.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述电压调节电路包括阈值调节电路，所述阈值调节电路被配置为根据之前周期的所述调节时间和预设时间调节所述调节阈值，以使得所述调节时间等于所述预设时间。4.根据权利要求3所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述阈值调节电路被配置为根据上一周期的所述调节时间和预设时间调节所述调节阈值，以使得所述调节时间等于所述预设时间。5.根据权利要求4所述的同步整流控制电路，其特征在于，当所述调节时间大于所述预设时间时，增大所述调节阈值；当所述调节时间小于所述预设时间时，减小所述调节阈值。6.根据权利要求2所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述电压调节电路包括计时电路，所述计时电路用于获取所述调节时间。7.根据权利要求4所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述阈值调节电路还包括：第一跨导放大器，其输入端接收所述调节时间与所述预设时间，输出端与第一电容连接，用以给所述第一电容充放电以形成参考电压；以及第二跨导放大器，第一输入端接收所述参考电压，第二输入端连接至参考地，输出端与第一电阻连接，以在所述第一电阻上产生所述调节阈值。8.根据权利要求4所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述电压调节电路还包括幅值调节电路，所述幅值调节电路被配置为根据所述调节阈值、所述漏源电压、所述预设阈值以及所述驱动信号来调节所述驱动信号，以使得所述驱动信号的幅值在所述预设时间内维持在所述预设阈值。9.根据权利要求8所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述幅值调节电路包括：第一比较器，其输入端接收所述漏源电压和所述调节阈值，并在所述漏源电压大于所述调节阈值时，产生第一控制信号，以下拉所述驱动信号；第二比较器，输入端接收所述驱动信号和所述预设阈值，并在所述驱动信号小于所述预设阈值，产生第二控制信号，以控制所述驱动信号维持在所述预设阈值，其中所述第一控制信号和所述第二控制信号共同产生驱动控制信号。10.根据权利要求9所述的同步整流控制电路，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新磊，
申请(专利权)人：西安矽力杰半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61