一种DC/DC变换器及其同步整流控制方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种DC/DC变换器及其同步整流控制方法和装置，该方法和装置应用于DC/DC变换器。具体为在DC/DC变换器工作时，向主功率电路输出第一控制信号；同步整流电路可以根据输出电感的负向电流状态工作在深度轻载，轻载和重载状态，这三种状态分别对应同步整流电路的整流开关管工作在完全二极管，部分二极管和开关管状态，使得输出电感电流在整个开关周期内无负向回流电流，避免了电路内部消耗，又能够避免输出大电流时，因整流二极管导通压降产生的功率损耗，从而解决了DC/DC变换器在轻载时输出效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种DC/DC变换器及其同步整流控制方法和装置
本申请涉及电源
，更具体地说，涉及一种DC/DC变换器及其同步整流控制方法和装置。
技术介绍
在低压大电流DC/DC变换器中，采用传统的二极管或肖特基二极管整流方式，会由于正向导通的压降大，导致整流损耗大，从而使变换效率较低。而功率MOSFET器件因为导通电阻较低、开关时间较短、输入阻抗较高等特性，成为目前低压大电流DC/DC变换器的首选整流器件。本申请的专利技术人在实践中发现，由于功率MOSFET器件的双向导通特性，使得DC/DC变换器在轻载时的电感电流不再是断续模式，而是能够反向继续流通。这种反向续流电流还被称为环流，环流的能量全部消耗在内部电路上，因此成为纯粹的内部消耗，导致DC/DC变换器在轻载时输出效率较低。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种DC/DC变换器及其同步整流控制方法和装置，兼顾了因电感电流反向续流和二极管整流的正向导通压降带来的输出损耗增加，解决了DC/DC变换器在轻载时同步整流输出效率低的问题。为了实现上述目的，现提出的方案如下：一种同步整流控制方法，应用于DC/DC变换器，所述DC/DC变换器至少包括通过变压器连接的主功率电路和同步整流电路，所述同步整流控制方法包括步骤：在所述DC/DC变换器工作时，向所述主功率电路输出第一控制信号；判断所述DC/DC变换器的负载状态是否处于深度轻载状态；如果所述负载状态为深度轻载状态，即当输出电感电流只有小部分供给负载，远小于输出电感反向续流电流时，向所述同步整流电路输出低电平控制信号，以使所述同步整流电路的所有整流开关管工作在完全二极管状态；如果所述负载状态不是所述深度轻载状态，向所述同步整流电路输出所述第一控制信号或第二控制信号，所述第二控制信用与所述第一控制信号为互补关系。可选的，所述向所述同步整流电路输出所述第一控制信号或第二控制信号，包括步骤：如果所述负载状态为轻载状态，即输出电感电流仍有反向续流电流，但因整流二极管的正向导通压降导致的输出损耗更多时，向所述同步整流电路输出所述第一控制信号；如果所述负载状态为重载状态，即在一个开关周期内，电感电流始终正向输出时，向所述同步整流电路输出所述第二控制信号。一种同步整流控制装置，应用于DC/DC变换器，所述DC/DC变换器至少包括通过变压器连接的主功率电路和同步整流电路，所述同步整流控制装置包括数字控制器和同步整流控制电路，其中：所述数字控制器用于向所述主功率电路输出第一控制信号，还向所述同步整流控制电路输出所述第一控制信号和第二控制信号，并根据所述DC/DC变换器的负载状态向所述同步整流控制电路输出切换信号，所述负载状态为深度轻载状态、轻载状态或重载状态；所述同步整流控制电路用于在所述负载状态为所述深度轻载状态时基于所述切换信号向所述同步整流电路输出低电平控制信号，所述低电平控制信号用于控制所述同步整流电路的所有整流开关管按二极管状态工作；所述同步整流控制电路还用于在所述负载状态为所述轻载状态或所述重载状态时基于所述切换信号向所述同步整流电路输出所述第一控制信号或所述第二控制信号。可选的，所述数字控制器设置有第一控制输出端、第二控制输出端、第三控制输出端、第四控制输出端、第一切换信号输出端和第二切换信号输出端，其中：所述第一控制输出端和所述第二控制输出端用于输出所述第一控制信号；所述第三控制输出端和所述第四控制输出端用于输出所述第二控制信号；所述第一切换信号输出端用于输出第一切换信号，所述第一切换信号用于在所述负载状态为所述深度轻载状态时控制所述同步整流控制电路向所述同步整流电路输出所述低电平控制信号；所述第二切换信号输出端用于输出第二切换信号，所述第二切换信号用于在所述负载状态为所述轻载状态或所述重载状态时，控制所述同步整流控制电路向所述同步整流电路输出所述第一控制信号或所述第二控制信号。可选的，所述同步整流控制电路包括第一切换电路和第二切换电路，其中：所述第二切换电路设置第一控制输入端、第二控制输入端、第三控制输入端、第四控制输入端、第一切换信号输入端、第二切换信号输入端、第五控制输出端和第六控制输出端；所述第一控制输入端和所述第二控制输入端用于接收所述数字控制器输出的所述第一控制信号；所述第三控制输入端和所述第四控制输入端用于接收所述数字控制器输出的所述第二控制信号；所述第二切换信号输入端用于接收所述第二切换信号；所述第五控制输出端和所述第六控制输出端用于在所述负载状态为所述轻载状态或所述重载状态时基于所述第二切换信号输出所述第一控制信号或所述第二控制信号；所述第一切换电路设置有第一切换信号输入端、第一控制端和第二控制端；所述第一切换信号输入端用于接收所述数字控制器输出的第一切换信号；所述第一控制端与所述第五控制输出端连接，用于在所述负载状态为所述深度轻载状态时基于所述第一切换信号将所述第五控制输出端拉低为低电平；所述第二控制端与所述第六控制输出端连接，用于在所述负载状态为所述深度轻载状态时基于所述第一切换信号将所述第六控制输出端拉低为低电平。可选的，所述第一切换电路包括输入电阻、第一开关管、第一二极管和第二二极管，其中：所述输入电阻的一端用于作为所述第一切换信号输入端、另一端与所述第一开关管的栅极连接；所述第一开关管的源极接地，所述第三开关管的漏极分别于所述第一二极管的负极、所述第二二极管的负极连接；所述第一二极管的正极用于作为所述第一控制端，所述第二二极管的正极用于作为所述第二控制端。可选的，所述第二切换电路包括第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一输出电阻、第二输出电阻和切换控制电路，其中：所述第三二极管的正极用于作为所述第一控制输入端、负极与所述第一输出电阻的一端连接，所述第一输出电阻的另一端用于作为所述第五控制输出端；所述第四二极管的正极为所述第三控制输入端、负极与所述第三二极管的负极连接；所述第五二极管的正极为所述第二控制输入端、负极与所述第二输出电阻的一端连接，所述第二输出电阻的另一端用于作为所述第六控制输出端；所述第六二极管的正极用于作为所述第四控制输入端、负极与所述第五二极管的负极连接；所述切换控制电路的输入端为所述第二切换信号输入端，所述切换控制信号用于基于所述第二切换信号的电平控制所述第五控制输出端和所述第六控制输出端输出所述第一控制信号或所述第二控制信号。可选的，所述切换控制控制电路包括第一输入电阻、第二输入电阻、反相器、第二开关管和第三开关管，其中：所述第一输入电阻的一端用于作为所述第二切换信号输入端、且与所述第二输入电阻的一端连接，所述第二输入电阻的另一端与所述第三开关管的门极连接；所述第一输入电阻的另一端与所述反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与所述第二开关管的栅极连接；...

【技术保护点】
1.一种同步整流控制方法，应用于DC/DC变换器，所述DC/DC变换器至少包括通过变压器连接的主功率电路和同步整流电路，其特征在于，所述同步整流控制方法包括步骤：/n在所述DC/DC变换器工作时，向所述主功率电路输出第一控制信号；/n判断所述DC/DC变换器的负载状态是否处于深度轻载状态；/n如果所述负载状态为所述深度轻载状态，向所述同步整流电路输出低电平控制信号，以使所述同步整流电路的所有整流开关管工作在完全二极管状态；/n如果所述负载状态不是所述深度轻载状态，根据输出电感电流是否有负向电流向所述同步整流电路输出所述第一控制信号或第二控制信号，所述第二控制信用与所述第一控制信号为互补关系。/n

【技术特征摘要】
1.一种同步整流控制方法，应用于DC/DC变换器，所述DC/DC变换器至少包括通过变压器连接的主功率电路和同步整流电路，其特征在于，所述同步整流控制方法包括步骤：
在所述DC/DC变换器工作时，向所述主功率电路输出第一控制信号；
判断所述DC/DC变换器的负载状态是否处于深度轻载状态；
如果所述负载状态为所述深度轻载状态，向所述同步整流电路输出低电平控制信号，以使所述同步整流电路的所有整流开关管工作在完全二极管状态；
如果所述负载状态不是所述深度轻载状态，根据输出电感电流是否有负向电流向所述同步整流电路输出所述第一控制信号或第二控制信号，所述第二控制信用与所述第一控制信号为互补关系。


2.如权利要求1所述的同步整流控制方法，其特征在于，所述向所述同步整流电路输出所述第一控制信号或第二控制信号，包括步骤：
如果所述负载状态为轻载状态，向所述同步整流电路输出所述第一控制信号；
如果所述负载状态为重载状态，向所述同步整流电路输出所述第二控制信号。


3.一种同步整流控制装置，应用于DC/DC变换器，所述DC/DC变换器至少包括通过变压器连接的主功率电路和同步整流电路，其特征在于，所述同步整流控制装置包括数字控制器和同步整流控制电路，其中：
所述数字控制器用于向所述主功率电路输出第一控制信号，还向所述同步整流控制电路输出所述第一控制信号和第二控制信号，并根据所述DC/DC变换器的负载状态向所述同步整流控制电路输出切换信号，所述负载状态为深度轻载状态、轻载状态或重载状态；
所述同步整流控制电路用于在所述负载状态为所述深度轻载状态时基于所述切换信号向所述同步整流电路输出低电平控制信号，所述低电平控制信号用于控制所述同步整流电路的所有整流开关管按二极管状态工作；
所述同步整流控制电路还用于在所述负载状态为所述轻载状态或所述重载状态时基于所述切换信号向所述同步整流电路输出所述第一控制信号或所述第二控制信号。


4.如权利要求3所述的同步整流控制装置，其特征在于，所述数字控制器设置有第一控制输出端、第二控制输出端、第三控制输出端、第四控制输出端、第一切换信号输出端和第二切换信号输出端，其中：
所述第一控制输出端和所述第二控制输出端用于输出所述第一控制信号；
所述第三控制输出端和所述第四控制输出端用于输出所述第二控制信号；
所述第一切换信号输出端用于输出第一切换信号，所述第一切换信号用于在所述负载状态为所述深度轻载状态时控制所述同步整流控制电路向所述同步整流电路输出所述低电平控制信号；
所述第二切换信号输出端用于输出第二切换信号，所述第二切换信号用于在所述负载状态为所述轻载状态或所述重载状态时，控制所述同步整流控制电路向所述同步整流电路输出所述第一控制信号或所述第二控制信号。


5.如权利要求3所述的同步整流控制装置，其特征在于，所述同步整流控制电路包括第一切换电路和第二切换电路，其中：
所述第二切换电路设置第一控制输入端、第二控制输入端、第三控制输入端、第四控制输入端、第一切换信号输入端、第二切换信号输入端、第五控制输出端和第六控制输出端；
所述第一控制输入端和所述第二控制输入端用于接收所...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊亮亮，
申请(专利权)人：北京新雷能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11