一种同步整流BUCK电路及其控制方法技术

一种同步整流BUCK电路，包括控制器，控制器的输入端连接有比较器，控制器的输出端连接有主功率单元，比较器的输入端连接有同步整流器电流采样单元和阈值设定单元，同步整流器电流采样单元采集主功率单元的参数信息，阈值设定单元内设有不同运行参数的阈值范围。本发明专利技术的同步整流器电流采样单元采集同步整流器的电流信号，阈值设定单元根据具体需求设置阈值，比较器比较电流信号与阈值的大小，同步整流器的电流小于等于阈值则关闭同步整流器的驱动，通过增加的同步整流器电流采样单元和比较器，解耦了同步整流器控制与输出电流之间的关系，大幅简化了控制算法，且同步整流器在DCM模式下仍可使能工作，轻载效率得到提升。轻载效率得到提升。轻载效率得到提升。

【技术实现步骤摘要】
一种同步整流BUCK电路及其控制方法


[0001]本专利技术涉及基本控制电路
，尤其是一种同步整流BUCK电路。

技术介绍

[0002]BUCK电路为降压式变换电路，其由主功率和控制器两部分组成，如图1所示，其中主功率部分包括MOS管Q1、二极管D1、输出电感L1和输出电容C1，控制器部分采集电路的相关信息，如输出电压V
O
或输出电流I
O
等，计算得到MOS管Q1的开通和关断时间，并驱动MOS管Q1工作，依据输出电感L1的电流是否连续，BUCK电路的工作模态可划分为重载下的CCM模式、CRM模式和轻载下的DCM模式，三种模式的电感电流的波形图如图2所示，CCM模式即电流连续模式，其电感电流始终大于0A，CRM模式即电流临界模式，其电感电流下降为0A后立即上升，DCM模式即电流断续模式，其电感电流下降为0A后先延时再上升。
[0003]为提高效率，通常将二极管D1更换为同步整流器(SR)，如图3所示，将二极管D1替换为MOS管Q2，得到同步整流BUCK电路，一般的，DCM模式下，同步整流器不使能，由其自身的二极管完成续流，CCM模式下，同步整流器使能，因此，CRM模式是同步整流器控制的分界，CRM模式下的输出电流的计算公式为：式中，V
in
为输入电压，V
o
为输出电压，F为开关频率，L为电感感量。
[0004]由上式可知，现有的同步整流BUCK电路中，不同的输出电压对应的CRM点各异，即不同的输出电压的同步整流器的控制点各不相同，其控制方法复杂，再者，同步整流器仅在CCM模式下使能，故仅能提升重载效率，并未改善轻载下的效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以提升轻载效率的同步整流BUCK电路以及整流控制方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0007]一种同步整流BUCK电路，包括控制器，所述控制器的输入端连接有比较器，所述控制器的输出端连接有主功率单元，所述比较器的输入端连接有同步整流器电流采样单元和阈值设定单元，所述同步整流器电流采样单元采集主功率单元的参数信息，所述阈值设定单元内设有不同运行参数的阈值范围；
[0008]所述主功率单元包括MOS管Q1、同步整流器、输出电感L1和输出电容C1，所述控制器连接MOS管Q1的栅极和同步整流器，所述MOS管Q1的漏极连接输入电压V
in
，所述MOS管Q1的源极连接所述输出电感L1的一端，所述输出电感L1的另一端连接输出电压V
o
，所述同步整流器的一端连接所述控制器，一端接地，一端连接在MOS管Q1和输出电感L1的传输支路上，所述输出电容C1连接在输出电压V
o
和地间，所述同步整流器电流采样单元的采集点设在输出电感L1到输出电压V
o
之间的支路上；
[0009]所述比较器将同步整流器电流采样单元采集的参数信息和阈值设定单元内设的
阈值范围作比较，并将比较结果传输至所述控制器中，所述控制器根据比较结果控制MOS管Q1和同步整流器的开通或关断。
[0010]优选的，所述同步整流器为MOS管Q2，所述MOS管Q2的栅极连接所述控制器，源极接地，漏极连接所述MOS管Q1和输出电感L1的传输支路上。
[0011]优选的，所述同步整流器电流采样单元包括电流采样芯片，所述电流采样芯片与所述输出电感L1串联，所述电流采样芯片的一端连接所述输出电感L1，一端连接输出电压V
o
，一端连接在所述比较器的输入端。
[0012]优选的，所述电流采样芯片为霍尔采样芯片。
[0013]优选的，所述同步整流器电流采样单元包括电流互感器CT和整流电路D2，所述电流互感器CT与所述MOS管Q2的漏极串联，所述整流电路D2连接所述电流互感器CT和比较器。
[0014]优选的，所述同步整流器电流采样单元包括电阻RES，所述电阻RES与所述MOS管Q2的源极串联，所述电阻RES连接所述比较器。
[0015]优选的，上述的实施例中的所述阈值设定单元可采用直流电源。
[0016]优选的，所述控制器可与所述阈值设定单元、比较器进行结合，将所述阈值设定单元和比较器集成在所述控制器中，成为具有比较功能的控制器。
[0017]一种同步整流BUCK电路的控制方法，包括如下步骤：
[0018]S1、在控制器中预设时间阈值TQ1和T
‑
TQ1，同步整流器电流采样单元采集输出电压V
o
，控制器驱动MOS管Q1开启；
[0019]S2、控制器判断MOS管Q1的开通时间是否到达TQ1，若否，则继续开启MOS管Q1，若是，则控制器驱动MOS管Q1关断，并驱动同步整流器开启；
[0020]S3、控制器判断同步整流器的开通时间是否到达T
‑
TQ1，若否，进行第四步，若是，则进行第五步；
[0021]S4、比较器采集同步整流器电流采样单元和阈值设定单元的数据参数，若同步整流器的电流小于等于阈值设定单元的内设阈值，则将信号传输至控制器中，若大于阈值，则不动作，控制器判断是否接收到比较器的信号，若否，则返回第三步，若是，则进行第五步；
[0022]S5、控制器驱动同步整流器关断，并返回第一步。
[0023]本专利技术的优点和积极效果是：
[0024]本专利技术的同步整流BUCK电路包括BUCK主功率单元、控制器、比较器、同步整流器电流采样单元和阈值设定单元，其中，同步整流器电流采样单元采集同步整流器的电流信号，阈值设定单元根据具体需求设置阈值，比较器比较电流信号与阈值的大小，同步整流BUCK电路工作于DCM模式或CRM模式时，同步整流器的电流小于等于阈值则关闭同步整流器的驱动，通过增加的同步整流器电流采样单元和比较器，解耦了同步整流器控制与输出电流之间的关系，大幅简化了控制算法，且同步整流器在DCM模式下仍可使能工作，轻载效率得到提升。
附图说明
[0025]图1是现有的基本BUCK电路的组成结构示意图；
[0026]图2是现有的BUCK电路的三种不同工作模态下的电感电流波形图；
[0027]图3是现有的同步整流BUCK电路的组成结构示意图；
[0028]图4是现有的同步整流BUCK电路的控制方法的流程图；
[0029]图5是本专利技术的同步整流电路结构示意图；
[0030]图6是本专利技术的同步整流BUCK电路的控制方法流程图；
[0031]图7是本专利技术的结构组成示意框图；
[0032]图8是本专利技术的第一实施例的结构图；
[0033]图9是本专利技术的第二实施例的结构图；
[0034]图10是本专利技术的第三实施例的结构图；
[0035]图11是本专利技术的第三实施例的电路图的另一种组成方式。
具体实施方式
[0036]下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同步整流BUCK电路，其特征在于：包括控制器，所述控制器的输入端连接有比较器，所述控制器的输出端连接有主功率单元，所述比较器的输入端连接有同步整流器电流采样单元和阈值设定单元，所述同步整流器电流采样单元采集主功率单元的参数信息，所述阈值设定单元内设有不同运行参数的阈值范围；所述主功率单元包括MOS管Q1、同步整流器、输出电感L1和输出电容C1，所述控制器连接MOS管Q1的栅极和同步整流器，所述MOS管Q1的漏极连接输入电压V
in
，所述MOS管Q1的源极连接所述输出电感L1的一端，所述输出电感L1的另一端连接输出电压V
o
，所述同步整流器的一端连接所述控制器，一端接地，一端连接在MOS管Q1和输出电感L1的传输支路上，所述输出电容C1连接在输出电压V
o
和地间，所述同步整流器电流采样单元的采集点设在输出电感L1到输出电压V
o
之间的支路上；所述比较器将同步整流器电流采样单元采集的参数信息和阈值设定单元内设的阈值范围作比较，并将比较结果传输至所述控制器中，所述控制器根据比较结果控制MOS管Q1和同步整流器的开通或关断。2.根据权利要求1所述的一种同步整流BUCK电路，其特征在于：所述同步整流器为MOS管Q2，所述MOS管Q2的栅极连接所述控制器，源极接地，漏极连接所述MOS管Q1和输出电感L1的传输支路上。3.根据权利要求2所述的一种同步整流BUCK电路，其特征在于：所述同步整流器电流采样单元包括电流采样芯片，所述电流采样芯片与所述输出电感L1串联，所述电流采样芯片的一端连接所述输出电感L1，一端连接输出电压V
o
，一端连接在所述比较器的输入端。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹延松，徐博峰，陈刚，陈铁，尹国栋，
申请(专利权)人：杭州铂科电子有限公司，
类型：发明
国别省市：