一种同步整流控制系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种同步整流控制系统与方法，采样电路用于采集所述变换器的输出电流信号和输出电压信号；根据输出电流信号和输出电压信号计算出变换器中储存的电荷值和负载的阻值；输出电压信号与比较模块内的参考电压进行比较，得到一误差信号；误差信号经过比例

【技术实现步骤摘要】
一种同步整流控制系统与方法


[0001]本专利技术属于集成电路
，涉及一种同步整流控制系统与方法。

技术介绍

[0002] LLC谐振变换器可实现全负载范围内的软开关，从而得到高工作效率。而同步整流技术采用MOSFET体二极管代替整流二极管，显著降低了整流电路的整流导通损耗，是实现LLC谐振变换器高效率的最有效方法之一。因此，该技术已成为各类开关电源中DC
‑
DC变换的一个研究热点。
[0003]传统的时域同步整流方法和频域阻抗分析方法算法较为复杂，计算时间更长，并且需要传感器对电压信号和电流信号进行检测，采用传感器进行检测时，若电路中电压变化率过高，将会对同步整流导通时间产生影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种同步整流控制系统与方法，降低了计算同步整流导通时刻的成本，提高了电路的抗干扰能力。
[0005]本专利技术提供一种同步整流控制系统，包括：变换器、采样电路、比较模块和比例
‑
积分控制器；
[0006]所述采样电路用于采集所述变换器的输出电流信号和输出电压信号；
[0007]根据所述输出电流信号和所述输出电压信号计算出所述变换器中储存的电荷值和所述变换器中负载的阻值；
[0008]所述输出电压信号与所述比较模块内的参考电压进行比较，得到一误差信号；
[0009]所述误差信号经过所述比例
‑
积分控制器计算后得到一脉冲频率调制信号；根据所述脉冲频率调制信号、所述电荷值和所述负载的阻值计算出同步整流导通时间。
[0010]进一步的，所述变换器包括原边半桥变换电路、谐振电路和副边全波整流电路；
[0011]所述原边半桥变换电路包括第一开关管和第二开关管，根据所述脉冲频率调制信号控制所述第一开关管和所述第二开关管的开断，将电源电压转化为高频脉冲电压；
[0012]所述谐振电路包括变压器；所述谐振电路对所述高频脉冲电压进行平滑处理后，将所述高频脉冲电压输入至所述变压器进行变压；
[0013]所述副边全波整流电路包括第一同步整流管、第二同步整流管、第三同步整流管和第四同步整流管，所述第一同步整流管、所述第二同步整流管、所述第三同步整流管和所述第四同步整流管分别与所述变压器的副边绕组相连；所述第一同步整流管、所述第二同步整流管、所述第三同步整流管和所述第四同步整流管的集电极和发射极的两端分别并联一MOSFET体二极管，任一所述MOSFET体二极管与一电容器并联；通过控制所述第一同步整流管、所述第二同步整流管、所述第三同步整流管和所述第四同步整流管的开断，对所述变压器的副边输出的输出电压信号进行调节，并将所述输出电压信号和所述输出电流信号输入至所述采样电路进行采样。
[0014]进一步的，所述第一开关管与所述第二开关管皆为GaN器件。
[0015]进一步的，所述同步整流控制系统还包括电压控制振荡器；
[0016]所述电压控制振荡器根据所述比例
‑
积分控制器的计算结果输出所述脉冲频率调制信号。
[0017]进一步的，所述同步整流控制系统还包括隔离驱动电路；
[0018]所述隔离驱动电路用于将所述变换器以及所述比例
‑
积分控制器进行隔离，并根据所述脉冲频率调制信号驱动所述变换器中的同步整流管和开关管。
[0019]根据本专利技术的第二方面，提供一种同步整流控制方法，采用上述的同步整流控制系统，所述方法包括：
[0020]采集变换器的输出电流信号和输出电压信号；
[0021]根据所述输出电流信号和所述输出电压信号计算出所述变换器中储存的电荷值和所述变换器中接入的负载的阻值；
[0022]所述误差信号经计算后得到一脉冲频率调制信号，根据所述脉冲频率调制信号、所述电荷值与所述负载的阻值计算所述同步整流导通时间。
[0023]进一步的，流经所述变换器中的副边全波整流电路的电流波形的计算方式为：；
[0024]其中，i
SR
为同步整流管的输出电流，I
p
为峰值电流，，i0为所述输出电流信号；ω=π/ΔT，ω为频率，ΔT为所述同步整流导通时间；
[0025]每一电容器中储存的电荷的计算方式为：；
[0026]每一电容器中储存的电荷的计算方式还为：；
[0027]可得，；
[0028]每一电容器中储存的电荷的计算方式还为：；
[0029]当输入电流信号为理想的三角波信号时，可得；
[0030]其中，C
jep
为每一电容器中的寄生电容值，v0为所述输出电压信号；t
x
为MOSFET体二极管的导通时间；
[0031]由于t
x
<<T
s
，则sin(ω
t
)=ω
t
，可得，其中，T
s
为第一开关管和第二开关管的开关周期；
[0032]则，；
[0033]其中，R0为负载阻值，且R0=v0/i0。
[0034]进一步的，由于；
[0035]由此可得，由此可得，。
[0036]进一步的，使用HRPWM控制和升降时钟模式，对所述脉冲频率调制信号进行控制，所述脉冲频率调制信号调整所述第一开关管与所述第二开关管的开关周期和占空比。
[0037]进一步的，根据所述第一开关管和所述第二开关管的开通时刻计算同步整流开通时刻。
[0038]相比于现有技术，本专利技术至少具有以下技术效果：
[0039]本专利技术通过采样变换器的输出电流信号和输出电压信号，计算变压器中储存的电荷值和变换器中负载的阻值，并通过比例
‑
积分控制器计算后得到一脉冲频率调制信号，根据脉冲频率调制信号、负载的阻值以及电荷值实现同步整流导通时间的计算。算法简单且计算时间更短，缩短了同步整流流过MOSFET二极管的时间，降低了导通损耗，提高了转换器的效率。且本专利技术不需要使用传感器对电压信号和电流信号进行检测，有效避免了电压变化率过高对同步整流导通时间的影响，提升了电路的抗干扰能力。
附图说明
[0040]图1为本专利技术实施例一中同步整流控制系统的结构示意图；
[0041]图2为本专利技术实施例一中LLC变换器的结构示意图；
[0042]图3为本专利技术实施例二中的运行控制波形图；
[0043]图4为本专利技术实施例二中LLC变换器的工作波形图；
[0044]图5为本专利技术实施例二使用HPRWM控制时的驱动信号示意图。
具体实施方式
[0045]下面将结合示意图对本专利技术的一种的同步整流控制系统与方法描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同步整流控制系统，其特征在于，包括：变换器、采样电路、比较模块和比例
‑
积分控制器；所述采样电路用于采集所述变换器的输出电流信号和输出电压信号；根据所述输出电流信号和所述输出电压信号计算出所述变换器中储存的电荷值和所述变换器中负载的阻值；所述输出电压信号与所述比较模块内的参考电压进行比较，得到一误差信号；所述误差信号经过所述比例
‑
积分控制器计算后得到一脉冲频率调制信号；根据所述脉冲频率调制信号、所述电荷值和所述负载的阻值计算出同步整流导通时间。2.如权利要求1所述的同步整流控制系统，其特征在于，所述变换器包括原边半桥变换电路、谐振电路和副边全波整流电路；所述原边半桥变换电路包括第一开关管和第二开关管，根据所述脉冲频率调制信号控制所述第一开关管和所述第二开关管的开断，将电源电压转化为高频脉冲电压；所述谐振电路包括变压器；所述谐振电路对所述高频脉冲电压进行平滑处理后，将所述高频脉冲电压输入至所述变压器进行变压；所述副边全波整流电路包括第一同步整流管、第二同步整流管、第三同步整流管和第四同步整流管，所述第一同步整流管、所述第二同步整流管、所述第三同步整流管和所述第四同步整流管分别与所述变压器的副边绕组相连；所述第一同步整流管、所述第二同步整流管、所述第三同步整流管和所述第四同步整流管的集电极和发射极的两端分别并联一MOSFET体二极管，任一所述MOSFET体二极管与一电容器并联；通过控制所述第一同步整流管、所述第二同步整流管、所述第三同步整流管和所述第四同步整流管的开断，对所述变压器的副边输出的输出电压信号进行调节，并将所述输出电压信号和所述输出电流信号输入至所述采样电路进行采样。3.如权利要求2所述的同步整流控制系统，其特征在于，所述第一开关管与所述第二开关管皆为GaN器件。4.如权利要求1所述的同步整流控制系统，其特征在于，所述同步整流控制系统还包括电压控制振荡器；所述电压控制振荡器根据所述比例
‑
积分控制器的计算结果输出所述脉冲频率调制信号。5.如权利要求4所述的同步整流控制系统，其特征在于，所述同步整流控制系统还包括隔离驱动电路；所述隔离驱动电路用于将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩然，胡存刚，朱文杰，颜娟，储睿，刘碧，唐曦，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：