一种同步整流控制电路及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种同步整流控制电路及其控制方法，包括阈值检测电路、阈值生成电路、输出电压检测电路和逻辑控制电路、软关电路和信号放大电路。阈值检测电路采样同步整流MOS管漏源极两端电压并和内部设定的阈值做比较后输出相应的控制信号给逻辑控制电路；输出电压检测电路检测输出电压并判定输出电压是否超过预设的基准电压，并输出信号给逻辑控制电路；逻辑控制电路处理阈值检测电路和输出电压检测电路输出的信号，输出控制信号给信号放大电路，信号放大电路将控制信号放大后输出同步整流驱动信号；所述的软关断电路实现软关断功能。本发明专利技术能使原边检测电路更容易判断，提高可靠性；通过软关断减少副边电流经过体二极管的时间，提高同步整流效率。

A Synchronized Rectifier Control Circuit and Its Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种同步整流控制电路及其控制方法
本专利技术涉及一种同步整流控制电路及其控制方法，特别涉及应用在副边反馈控制的同步整流控制电路及其控制方法。
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期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。由于上述专利文献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，由于该方案在具体实施的时候有局限性，提出了申请公布号为CN109298224A的中国专利技术专利，公开号为CN107612334A的中国专利技术专利具体局限内容可以参考申请公布号为CN109298224A的中国专利技术专利
技术介绍
中描述，申请公布号为CN109298224A的中国专利技术专利中使用辅助绕组分压后FA电压VA的一个上升斜率、一个下降斜率和上升斜率与下降斜率之间的持续时间三个信号共同判断是否产生了有效的输出电压偏高信号，该原边信号检测方法可以实现该种副边控制方案，但是有一个缺点，同步整流就是用来减小副边整流的损耗的，因此同步整流MOS管选型时导通内阻越小越好，由于芯片内部关断阈值是固定的，因此选择使用内阻相对比较小的同步整流MOS管的时候，不管输出电压是偏高还是偏低，同步整流关断点对应的电流还比较大，同步整流MOS管两端在关断时刻都会产生一个比较大的斜率使两端的电压升高，判断为上升斜率都有效，同时因为关断点对应的电流比较大，关断后继续消磁的时间都比较长，都大于检测时间，消磁结束都会产生一个下降斜率，所以不管输出是偏高还是偏低都会达到上升斜率、下降斜率及上升斜率和下降斜率之间的保持时间三个条件，因此引发误判现象。
技术实现思路
为了能够让副边反馈控制方案能够应用在任何规格下的同步整流MOS管内阻下，需要优化副边控制同步整流驱动电路的方案，因此在专利技术专利申请公开号为CN105610306A和CN107612334A的中国专利技术专利，以及申请公布号为CN109298224A的中国专利技术专利的基础上，本专利技术提出一种新的副边反馈同步整流控制方案，对专利技术的具体应用进行延伸。申请公布号为CN109298224A的中国专利技术专利中原边采样电路采样辅助绕组经过采样电阻分压后的电压，经过采样延时电路延时后，首先检测一个上升沿，当上升沿的幅度和斜率达到要求后开始计时，在消磁结束的时候检测一个下降沿，检测到下降沿后计时时间Tx如果大于Tc，那么判定为输出电压偏高(状态1)，基于这种原边信号采样方式，提出的方案如下：一种同步整流控制方法，适用于副边反馈控制方式的电路中，副边反馈控制方式的电路至少包括变压器、同步整流控制电路、同步整流MOS管和检测及解码电路；同步整流控制电路内部设定开通阈值、第一关断阈值、第二关断阈值和第三关断阈值；在消磁阶段，变压器的副边绕组有电流流过，同步整流MOS管漏源极电压变化，当同步整流MOS管漏极和源极电压达到开通阈值时发出高电平驱动信号，同步整流MOS管漏源极电压随着消磁电流变化，达到第一关断阈值后，如果输出电压偏高，则快速关断同步整流MOS管，变压器原边绕组产生一个较大的上升斜率，检测及解码电路检测到上升斜率后开始计时，当消磁结束检测到下降沿后结束计时，计时时间超过设定值，因此判定输出电压偏高，减小占空比；如果输出电压偏低，则同步整流MOS管达到第一关断阈值时不关断同步整流MOS管，同步整流驱动信号继续保持高电平，当消磁电流减小到同步整流MOS管漏源极电压达到第二阈值的时候，同步整流驱动驱动信号开始缓慢下降，消磁电流继续减小，此时变压器原边绕组上产生一个较小的上升斜率，检测及解码电路无法检测到，消磁电流继续减小让同步整流MOS管漏源极电压达到第三关断阈值的时候，快速拉低同步整流驱动信号，同步整流控制电路判断输出电压偏低，因此增加占空比。一种同步整流控制电路，应用于上述同步整流控制方法，包括检测及编码电路、同步整流驱动电路，其中检测及编码电路包括阈值检测电路、阈值生成电路、输出电压检测电路和逻辑控制电路，同步整流驱动电路包括软关电路和信号放大电路。所述的阈值检测电路采样同步整流MOS管漏源极两端电压并和内部设定的阈值做比较后输出相应的控制信号给逻辑控制电路，所述的阈值生成电路生成开通阈值、第一关断阈值、第二关断阈值、第三关断阈值；所述的输出电压检测电路检测输出电压并判定输出电压是否超过预设的基准电压，并输出信号给逻辑控制电路；所述的逻辑控制电路处理阈值检测电路和输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步整流控制方法，适用于副边反馈控制方式的电路中，副边反馈控制方式的电路至少包括变压器、同步整流控制电路、同步整流MOS管和检测及解码电路；同步整流控制电路内部设定开通阈值、第一关断阈值、第二关断阈值和第三关断阈值；其特征在于：在消磁阶段，变压器的副边绕组有电流流过，同步整流MOS管漏源极电压变化，当同步整流MOS管漏极和源极电压达到开通阈值时发出高电平驱动信号，同步整流MOS管漏源极电压随着消磁电流变化，达到第一关断阈值后，如果输出电压偏高，则快速关断同步整流MOS管，变压器原边绕组产生一个较大的上升斜率，检测及解码电路检测到上升斜率后开始计时，当消磁结束检测到下降沿后结束计时，计时时间超过设定值，因此判定输出电压偏高，减小占空比；如果输出电压偏低，则同步整流MOS管达到第一关断阈值时不关断同步整流MOS管，同步整流驱动信号继续保持高电平，当消磁电流减小到同步整流MOS管漏源极电压达到第二阈值的时候，同步整流驱动驱动信号开始缓慢下降，消磁电流继续减小，此时变压器原边绕组上产生一个较小的上升斜率，检测及解码电路无法检测到，消磁电流继续减小让同步整流MOS管漏源极电压达到第三关断阈值的时候，快速拉低同步整流驱动信号，同步整流控制电路判断输出电压偏低，因此增加占空比。...

【技术特征摘要】
1.一种同步整流控制方法，适用于副边反馈控制方式的电路中，副边反馈控制方式的电路至少包括变压器、同步整流控制电路、同步整流MOS管和检测及解码电路；同步整流控制电路内部设定开通阈值、第一关断阈值、第二关断阈值和第三关断阈值；其特征在于：在消磁阶段，变压器的副边绕组有电流流过，同步整流MOS管漏源极电压变化，当同步整流MOS管漏极和源极电压达到开通阈值时发出高电平驱动信号，同步整流MOS管漏源极电压随着消磁电流变化，达到第一关断阈值后，如果输出电压偏高，则快速关断同步整流MOS管，变压器原边绕组产生一个较大的上升斜率，检测及解码电路检测到上升斜率后开始计时，当消磁结束检测到下降沿后结束计时，计时时间超过设定值，因此判定输出电压偏高，减小占空比；如果输出电压偏低，则同步整流MOS管达到第一关断阈值时不关断同步整流MOS管，同步整流驱动信号继续保持高电平，当消磁电流减小到同步整流MOS管漏源极电压达到第二阈值的时候，同步整流驱动驱动信号开始缓慢下降，消磁电流继续减小，此时变压器原边绕组上产生一个较小的上升斜率，检测及解码电路无法检测到，消磁电流继续减小让同步整流MOS管漏源极电压达到第三关断阈值的时候，快速拉低同步整流驱动信号，同步整流控制电路判断输出电压偏低，因此增加占空比。2.一种同步整流控制电路，应用于上述同步整流控制方法中，其特征在于：包括检测及编码电路、同步整流驱动电路，其中检测及编码电路包括阈值检测电路、阈值生成电路、输出电压检测电路和逻辑控制电路，同步整流驱动电路包括软关电路和信号放大电路；所述的阈值检测电路采样同步整流MOS管漏源极两端电压并和内部设定的阈值做比较后输出相应的控制信号给逻辑控制电路，所述的阈值生成电路生成开通阈值、第一关断阈值、第二关断阈值、第三关断阈值；所述的输出电压检测电路检测输出电压并判定输出电压是否超过预设的基准电压，并输出信号给逻辑控制电路；所述的逻辑控制电路处理阈值检测电路和输出电压检测电路输出的信号，输出一个控制信号VGSR给信号放大电路，信号放大电路将控制信号VGSR放大后输出同步整流驱动信号GATE_SR；所述的软关断电路的第一输入端连接检测及编码电路，软关断电路的第二输入端通过软关电阻Rsoft连接同步整流驱动信号GATE_SR，用来实现软关断功能。3.根据权利要求2所述的同步...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永宁，肖华，汪志远，
申请(专利权)人：深圳南云微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44