一种用于同步整流控制器的相位补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种用于同步整流控制器的相位补偿方法，包括：针对一典型同步整流控制电路，设置一采样回路，所述该采样回路包括：直流电压源VCC、补偿电阻R

【技术实现步骤摘要】
一种用于同步整流控制器的相位补偿方法


[0001]本专利技术涉及功率集成电路
，特别是涉及一种用于同步整流控制器的相位补偿方法。

技术介绍

[0002]随着电动汽车、大数据、人工智能等技术的不断发展，其对功率变换器的要求也在不断提高。目前，对于功率变换器的要求朝着高功率密度的方向不断前进。为了提高功率密度，功率开关的频率被不断提高。当前主流的高频功率变换器的开关频率已经达到1MHz级别，并且还有朝着更高开关频率发展的趋势。同时，在高频功率变换器中，同步整流技术(Synchronous rectification，缩写SR)通常被用来取代传统的二极管整流，以提高整流效率，如图1。
[0003]提高开关频率的难题之一，是绝大多数的传统同步整流控制器通常仅适用于较低开关频率(≤500KHz)。导致传统SR控制器不能用于更高开关频率的原因，是当前SR控制器主要通过采样同步整流功率管S
SR
的漏源电压V
DS
来实现控制，当V
DS
小于开启阈值时开同步整流功率管S
SR
，当VDS大于开启阈值时关断同步整流功率管S
SR
，而这种控制方式会在高频功率变换器中导致提前关断问题。更具体地，更高开关频率意味着更大的电流斜率di/dt，而MOS封装寄生电感和印制电路板(Printed circuit board，PCB)寄生电感L
s
在大的di/dt下会产生V
DS
电压的相位超前，从而导致基于V
>DS
采样的SR控制器过早的触发关断阈值，从而提前关断同步整流功率管S
SR
，如图2所示。用表达式可以表示为：
[0004][0005]其中，i
s
是变压器副边电流，R
DS
是同步整流功率管的导通电阻，L
s
是PCB或功率管的封装寄生电感。可以很容易知道，第一项和第二项在i
s
下降时(负斜率，di
s
/dt<0)符号相反，会导致VDS提前到达设定的关断阈值。
[0006]本专利技术针对传统SR控制器提前关断的问题，提出一种新型的控制方法，有效地解决了同步整流功率管S
SR
提前关断问题，提升了系统工作频率和效率。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于同步整流控制器的相位补偿方法，用以解决
技术介绍
中提及的技术问题，本专利技术可以有效解决提前关断问题，适用于未来更高的开关频率的功率变换器。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种用于同步整流控制器的相位补偿方法，所述方法包括：
[0010]针对一典型同步整流控制电路，其中，该典型同步整流控制电路包括同步整流控制器和同步整流功率管，设置一采样回路，所述该采样回路包括：直流电压源VCC、补偿电阻R
c
、二极管D1、补偿电感L
c
；
[0011]所述直流电压源VCC的负端接同步整流功率管的源端，所述直流电压源VCC的正端接所述补偿电阻R
c
的一端，所述补偿电阻R
c
的另外一端连接所述二极管D1的正端，所述二极管D1的负端连接所述电感L
c
的一端，所述补偿电感L
c
的另外一端连接同步整流功率管的漏端，其中，所述补偿电感L
c
设置在所述同步整流控制器的采样端,所述补偿电阻R
c
设置在同步整流控制器的内部；
[0012]通过调整所述补偿电感L
c
和所述补偿电阻R
c
的时常数，使得其等于该典型同步整流控制电路中的寄生电感L
s
和R
DS
的时常数，用以消除超前相位，其中，R
DS
为同步整流功率管的导通电阻。
[0013]进一步的，所述通过调整所述补偿电感L
c
和所述补偿电阻R
c
的时常数，使得其等于该典型同步整流控制电路中的寄生电感L
s
和R
DS
的时常数，其具体包括：
[0014]当同步整流功率管S
SR
开启时，二极管D1导通，此时有电流流过二极管D1，获得该时刻采样得到的V
DS
为：
[0015][0016]公式(1)中，R
c
是补偿电阻，L
c
是补偿电感，i
s
(s)表示流过同步整流功率管的电流，其中，s表示为复频域；
[0017]将公式(2)转化为：
[0018][0019]通过观察该公式(2)，通过保证其中的L
s
/R
DS
＝L
c
/R
c
，用以补偿由于PCB和功率管封装的寄生电感L
s
的影响。
[0020]进一步的，所述同步整流控制器中还设置有控制器供电电路，其中该控制器供电电路包括：高压功率管S1、二极管D2、电阻R1和R2、电容C1、误差放大器EA、基准电压VBGR；
[0021]所述高压功率管S1漏端接所述同步整流功率管的漏端，所述高压功率管S1的源端接所述二极管D2的正端，所述二极管D2的负端接所述电容C1的正端，所述电容C1的负端接所述同步整流功率管的源端，所述电阻R1和R2构成采样电路，该采样电路的输入接所述电容C1的正端，该采样电路的输出接所述误差放大器EA的负输入端，该误差放大器EA的正输入端接所述基准电压VBGR，该误差放大器EA的输出接所述高压功率管S1的栅极。
[0022]其中，在同步整流功率管开启时，所述高压功率管S1，以隔离高压，在同步整流功率管关断时，所述高压功率管S1对电容C1充电，产生直流电压源VCC。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024]1、由于传统SR控制器是基于V
DS
采样的控制方式，应用场合的开关频率不是很高，因此提前关断和开启延时问题并不突出。当传统SR控制器用于较高开关频率(≥500KHz)时，提前关断问题已经不可忽视，并且极大的影响功率变换器的效率。针对提前关断问题，已有相应控制技术被提出。外置RC补偿网络采样V
DS
，通过R、C时常数和L
s
、R
DS
时常数相等，补偿寄生电感的影响。这种方式需要外置电容C能够承受较大的耐压，对电容要求较高。本专利技术提出的方法可以结合集成电路的设计，使得流过补偿电感的电流很小，对电感的要求不
高，普通的贴片电感即可。
[0025]2、本专利技术结构不需要高压电容，可有效降低系统成本。并且本专利技术采用外置补偿电感加集成控制器的控制方案，可应用于当前的高频变换器以及未来更高频的功率变换器。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于同步整流控制器的相位补偿方法，其特征在于，所述方法包括：针对一典型同步整流控制电路，其中，该典型同步整流控制电路包括同步整流控制器和同步整流功率管，设置一采样回路，所述该采样回路包括：直流电压源VCC、补偿电阻R
c
、二极管D1、补偿电感L
c
；所述直流电压源VCC的负端接同步整流功率管的源端，所述直流电压源VCC的正端接所述补偿电阻R
c
的一端，所述补偿电阻R
c
的另外一端连接所述二极管D1的正端，所述二极管D1的负端连接所述电感L
c
的一端，所述补偿电感L
c
的另外一端连接同步整流功率管的漏端，其中，所述补偿电感L
c
设置在所述同步整流控制器的采样端,所述补偿电阻R
c
设置在同步整流控制器的内部；通过调整所述补偿电感L
c
和所述补偿电阻R
c
的时常数，使得其等于该典型同步整流控制电路中的寄生电感L
s
和R
DS
的时常数，用以消除超前相位，其中，R
DS
为同步整流功率管的导通电阻。2.根据权利要求1所述的一种用于同步整流控制器的相位补偿方法，其特征在于，所述通过调整所述补偿电感L
c
和所述补偿电阻R
c
的时常数，使得其等于该典型同步整流控制电路中的寄生电感L
s
和R
DS
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐申，陈明刚，施嘉伟，李辉，李泳佳，孙伟锋，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学—无锡集成电路技术研究所，
类型：发明
国别省市：