基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)及方法，所述控制系統(tǒng)包括：消磁檢狀態(tài)檢測模塊、原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊、時域乘法器模塊、死區(qū)控制模塊、PWM邏輯控制模塊、RS鎖存器、驅(qū)動模塊、時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊。本發(fā)明提出的基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)及方法，既可以保證同步整流控制的安全性，又可以實現(xiàn)理論上最大的同步整流MOS管的開通時間，從而將同步整流技術(shù)的效率最大化，相對目前使用的控制技術(shù)優(yōu)勢非常明顯并具有很強的實用性。
【專利說明】基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種同步整流控制系統(tǒng)，尤其涉及一種基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)；同時，本發(fā)明還涉及一種基于時域乘法器的同步整流控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們生產(chǎn)生活對電力的需求不管提高，而國內(nèi)外的能源供應(yīng)并沒有相應(yīng)等比例提升，因而造成能源短缺日益嚴(yán)重。電能作為能源的重要組成部分，相應(yīng)對電能使用效率的要求也越來越嚴(yán)格。目前電力供電主要通過高壓交流方式，一般在IlOV?220V范圍，而普通家用電器通常使用直流電源，這樣就需要將AC高壓電源通過適配器轉(zhuǎn)換成低壓直流電源，由于低壓直流負(fù)載眾多對電力供應(yīng)的占比較大，每個國家均出臺相關(guān)法規(guī)對適配器的轉(zhuǎn)換效率作嚴(yán)格要求。美國出臺的六級能效標(biāo)準(zhǔn)(EPS6)和歐洲出臺的電源能效行為準(zhǔn)則C0CV5，均對適配器的轉(zhuǎn)換效率提出嚴(yán)格要求，很多適配器由于達(dá)不到相應(yīng)的能源標(biāo)準(zhǔn)只能淘汰。
[0003]同步整流技術(shù)是將整流二極管的壓降通過低Rdson來降低，普通功率管的壓降在
0.7V?IV，即使是低降壓的肖特基二極管在大電流通過時壓降也會超過0.5V ;同步整流技術(shù)采用低Rdson的MOS來代替整流二極管，將壓降控制IOOmV甚至更小，顯著地將整流二極管的損耗降低到20%以內(nèi)。低電壓大電流應(yīng)用中整流二極管的壓降對能量傳輸?shù)膿p耗更為嚴(yán)重，因此，同步整流技術(shù)越來越多的應(yīng)用到低電壓直流電源適配器中，相應(yīng)的效率提升亦最為明顯。
[0004]目前，在Drac(直流轉(zhuǎn)直流)開關(guān)電源應(yīng)用領(lǐng)域，同步整流控制模塊通常和開關(guān)控制模塊是一個控制器，這樣的好處在于同步整流不存在誤開啟和誤關(guān)斷問題，效率和安全可以兼顧。而在ACDC(交流轉(zhuǎn)直流)開關(guān)電源應(yīng)用領(lǐng)域，為了使用安全考慮通常使用變壓器將原邊和次邊隔離，這樣即成生產(chǎn)同步整流控制和原邊主功率開關(guān)控制通信的問題，同步整流芯片需要在變壓器或者電感消磁的時候盡快開啟，而在消磁結(jié)束時立即關(guān)閉，同步整流功率MOS管提前開啟或者滯后關(guān)閉會引起電流灌通而導(dǎo)致電源損壞；而滯后開啟或提前關(guān)斷又會將同步整流轉(zhuǎn)化成體二極管或者外部二極管整流，進(jìn)而降低能量傳輸效率。所以，在保證同步整流功率MOS管處于安全開關(guān)狀態(tài)下，盡可能地增加變壓器或電感在消磁時同步整流功率MOS管開通時間成為同步整流的核心技術(shù)。
[0005]同步整流技術(shù)的開啟均通過同步整流功率MOS管漏端的消磁檢測來實現(xiàn)，當(dāng)同步整流控制系統(tǒng)檢測到同步整流功率MOS管處于消磁狀態(tài)即開啟輸出。而控制如何確定同步整流功率MOS管關(guān)閉成為同步整流控制的關(guān)鍵核心技術(shù)。
[0006]目前，同步整流的關(guān)閉通常采用如下幾種方式來控制:
[0007]一、檢測同步整流功率MOS管的源漏端壓降(Vsd)來實現(xiàn)。即當(dāng)變壓器或電感電流消磁快結(jié)束時，通過同步整流功率MOS管的電流會逐漸下降，相應(yīng)產(chǎn)生的壓降也會下降，當(dāng)該電壓下降到一定值時即判定消磁接近完成而關(guān)閉同步整流輸出。[0008]這種方法有明顯的缺陷，通常情況下會將同步整流功率MOS的導(dǎo)通壓降Vsd控制在-80mV?-1OOmV,而同步整流功率MOS管的關(guān)閉閾值常設(shè)計在_20mV?-30mV，由于內(nèi)部比較器具有一定的失調(diào)而無法將該閾值設(shè)計在OmV，為了防止同步整流功率MOS管滯后關(guān)閉造成損壞而留有較大空間，這樣的結(jié)果是同步整流控制的安全性得到了保證，但是消磁狀態(tài)有很大一部分是通過MOS管的體二極管或者外部二極管來實現(xiàn)，這樣即導(dǎo)致效率低下，在很大程度上失去了同步整流的優(yōu)勢。
[0009]二、通過伏秒平衡來實現(xiàn)。該想法基于電感電流的伏秒平衡原理，即在穩(wěn)定狀態(tài)下電感增加的電流和減少的電流必然相等。
[0010](Vin/L)*Tonp = (Vout/L)*Tdem
[0011]上式中，Vin為原邊功率開關(guān)開啟時加到電感L的電壓；Tonp為原邊功率開關(guān)的開啟時間；Vout為電感消磁電壓；Tdem即通過伏秒平衡原理計算得到的同步整流功率MOS管的開通時間。
[0012]該方法理論上可以讓同步整流功率MOS管在消磁時完全處于開啟狀態(tài)，但是，實際應(yīng)用中由于元器件參數(shù)離散性、溫度變化、效率損失等原因造成消磁時間小于計算值，為了安全考慮必須要加入一個固定的死區(qū)防止同步整流功率MOS管滯后開啟而造成損壞，由于潛在的變化量較多，死區(qū)通常設(shè)計的非常大，這樣不可避免的降低了同步整流的效率。
[0013]三、通過鎖相環(huán)(PhaseLocked Loop, PLL)控制。
[0014]該技術(shù)的核心是在消磁結(jié)束時檢測同步整流GATE驅(qū)動信號的下降沿與同步整流功率MOS管漏端的波形振鈴之間的時間差，該時間差經(jīng)過PLL不斷矯正最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，在穩(wěn)定狀態(tài)時同步整流功率MOS管開啟時間達(dá)到該技術(shù)可以實現(xiàn)的最大值。
[0015]這種控制方法必須要考慮兩點可能造成損壞的因素，一是開關(guān)電源的噪聲非常大，會使得每個周期消磁的時間有一定的波動性；二是頻率抖動，為了改善EMI開關(guān)電源芯片常會添加頻率抖動功能，頻率抖動會造成消磁結(jié)束點隨機(jī)變化，而為了防止同步整流功率MOS管滯后關(guān)閉必須添加足夠大的死區(qū)，該死區(qū)即導(dǎo)致同步整流功率MOS管的開啟時間受到限制，隨即限制了該控制方法的效率。
[0016]有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計一種新的同步整流控制系統(tǒng)，以便克服現(xiàn)有方式的上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)，既可以保證同步整流控制的安全性，又可以實現(xiàn)理論上最大的同步整流MOS管的開通時間，從而將同步整流技術(shù)的效率最大化，相對目前使用的控制技術(shù)優(yōu)勢非常明顯并具有很強的實用性。
[0018]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0019]一種基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括:同步整流功率MOS管Q0、與同步整流功率MOS管并聯(lián)的二極管D0、儲能變壓器T0、連接同步整流功率MOS管漏端的第一消磁檢測分壓電阻RO和第二消磁檢測分壓電阻R1、外部環(huán)路積分電容Ccomp,以及基于時域乘法器的同步整流控制模塊UO ；
[0020]所述同步整流控制模塊UO包括消磁檢狀態(tài)檢測模塊、原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊、時域乘法器模塊、死區(qū)控制模塊、PWM邏輯控制模塊、RS鎖存器、驅(qū)動模塊、時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊；
[0021]消磁狀態(tài)檢測模塊，用以通過DEM引腳來檢測變壓器或電感的消磁起始點和消磁持續(xù)時間Tdem,記錄上一周期的消磁持續(xù)時間為TdemO ；
[0022]原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊，用以通過DEM引腳來檢測和判定原邊功率開關(guān)的開啟和關(guān)閉的時間點，并記錄上一周期原邊功率開關(guān)的開啟時間為TonsO ；
[0023]死區(qū)控制模塊，用以控制同步整流功率MOS管關(guān)閉到消磁結(jié)束之間留有一定的死區(qū)，用來防止滯后關(guān)斷而引起損壞，Tdead = Tdem-Tgate ;其中Tdem為變壓器或電感的消磁時間；Tdead為死區(qū)時間；Tgate即經(jīng)過死區(qū)處理的消磁理論時間；
[0024]PWM控制邏輯控制模塊，用以通過處理內(nèi)部信號在消磁起始點時發(fā)出開啟的信號;
[0025]RS觸發(fā)器，用以觸發(fā)鎖存GATE的控制狀態(tài)；
[0026]時域乘法器，用以通過將原邊開啟時間Tonp與COMP電壓值相乘求積，計算得到的乘積即同步整流開通時間；Tons = Tonp*Vcomp ;其中，Tonp為原邊功率開關(guān)的開通時間；Vcomp是COMP積分電容的電壓；Tons即控制系統(tǒng)計算得到的同步整流開通時間；
[0027]驅(qū)動模塊，用以將內(nèi)部PWM信號的驅(qū)動能力增強，以達(dá)到可以驅(qū)動外部同步整流MOS的能力；
[0028]時間比較器模塊，用以通過判斷Tons和經(jīng)過死區(qū)模塊處理的Tgate信號的時間長短，對環(huán)路積分控制模塊發(fā)出控制信號，當(dāng)Tons較Tdem信號時間短，即對外部環(huán)路積分電容Ccomp ( S卩COMP電容)進(jìn)行充電操作；相反，當(dāng)Tons較Tdem信號時間長，即對COMP電容進(jìn)行放電操作；
[0029]上述所有模塊通過判斷消磁理論時間Tgate和同步整流功率MOS管開通時間Tons,由時間比較器來控制環(huán)路積分控制模塊對COMP進(jìn)行積分處理，環(huán)路經(jīng)過不斷運行最終Tons和Tgate相等時環(huán)路穩(wěn)定，由于同步整流功率MOS管開啟時間Tons為COMP電壓Vcomp和原邊功率開關(guān)的開啟時間積，即保證同步整流功率MOS管的開啟時間不受開關(guān)噪聲和頻率抖動影響，同步整流功率MOS管的開啟時間必然和原邊功率開關(guān)的開啟時間成正比；
[0030]原邊功率開關(guān)Ql開啟時輸入電壓Vin對變壓器充電儲能，同步整流功率MOS管漏端由于變壓器感應(yīng)停止諧振并達(dá)到最高電壓；原邊功率開關(guān)Ql關(guān)斷后變壓器反激，通過同步整流功率MOS管QO的體二極管或者外部二極管DO續(xù)流對輸出進(jìn)行消磁放電，此時續(xù)流作用將同步整流功率MOS管漏端電壓鉗位在-0.5V?-1V ;消磁完成后，變壓器原邊主感和原邊功率開關(guān)Ql的寄生電容產(chǎn)生諧振，此諧振通過變壓器引起同步整流功率MOS管漏端諧振；
[0031]同步整流控制模塊UO根據(jù)DEM引腳波形經(jīng)過內(nèi)部處理，分別得到表示原邊功率開關(guān)開啟狀態(tài)的Tons和消磁狀態(tài)Tdem，其中DEM引腳是同步整流功率MOS管漏端通過分壓電阻RO和Rl分壓得到；
[0032]同步整流控制模塊通過時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊，不斷比較同步整流功率MOS管開啟信號Tons和消磁狀態(tài)信號Tgate的下降沿，通過負(fù)反饋環(huán)路對COMP電容積分，最終使得Tons和Tgate完全同步，控制模塊再通過死區(qū)控制模塊保證同步整流功率MOS管開啟的時間和次邊消磁電流留有一定的死區(qū)Tdead，確保同步整流功率MOS管不會形成電流灌通而造成損壞。
[0033]一種基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括:消磁檢狀態(tài)檢測模塊、原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊、時域乘法器模塊、死區(qū)控制模塊、PWM邏輯控制模塊、RS鎖存器、驅(qū)動模塊、時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊；
[0034]消磁狀態(tài)檢測模塊，用以檢測變壓器或電感的消磁起始點和消磁持續(xù)時間Tdem，記錄上一周期的消磁持續(xù)時間為TdemO ；
[0035]原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊，用以檢測和判定原邊功率開關(guān)的開啟和關(guān)閉的時間點，并記錄上一周期原邊功率開關(guān)的開啟時間為TonsO ；
[0036]死區(qū)控制模塊，用以控制同步整流功率MOS管關(guān)閉到消磁結(jié)束之間留有設(shè)定的死區(qū)；
[0037]PWM控制邏輯控制模塊，用以通過處理內(nèi)部信號在消磁起始點時發(fā)出開啟的信號;
[0038]RS觸發(fā)器，用以觸發(fā)鎖存GATE的控制狀態(tài)；
[0039]時域乘法器，用以通過將原邊開啟時間Tonp與COMP電壓值相乘求積，計算得到的乘積即同步整流開通時間；Tons = Tonp*Vcomp ;其中，Tonp為原邊功率開關(guān)的開通時間；Vcomp是COMP積分電容的電壓；Tons即控制系統(tǒng)計算得到的同步整流開通時間；
[0040]驅(qū)動模塊，用以將內(nèi)部PWM信號的驅(qū)動能力增強，以達(dá)到可以驅(qū)動外部同步整流MOS的能力；
[0041]時間比較器模塊，用以通過判斷Tons和經(jīng)過死區(qū)模塊處理的Tgate信號的時間長短，對環(huán)路積分控制模塊發(fā)出控制信號，當(dāng)Tons較Tdem信號時間短，即對COMP電容進(jìn)行充電操作；相反，當(dāng)Tons較Tdem信號時間長，即對COMP電容進(jìn)行放電操作。
[0042]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，上述所有模塊通過判斷消磁理論時間Tgate和同步整流功率MOS管開通時間Tons，由時間比較器來控制環(huán)路積分控制模塊對COMP進(jìn)行積分處理，環(huán)路經(jīng)過不斷運行最終Tons和Tgate相等時環(huán)路穩(wěn)定，由于同步整流功率MOS管開啟時間Tons為COMP電壓Vcomp和原邊功率開關(guān)的開啟時間積，即保證同步整流功率MOS管的開啟時間不受開關(guān)噪聲和頻率抖動影響，同步整流功率MOS管的開啟時間必然和原邊功率開關(guān)的開啟時間成正比。
[0043]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述控制系統(tǒng)包括同步整流功率MOS管Q0、與同步整流功率MOS管并聯(lián)的二極管DO、儲能變壓器TO、連接同步整流功率MOS管漏端的第一消磁檢測分壓電阻RO和第二消磁檢測分壓電阻R1、外部環(huán)路積分電容Ccomp，以及基于時域乘法器的同步整流控制模塊UO ；
[0044]所述同步整流控制模塊UO包括上述消磁檢狀態(tài)檢測模塊、原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊、時域乘法器模塊、死區(qū)控制模塊、PWM邏輯控制模塊、RS鎖存器、驅(qū)動模塊、時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊。
[0045]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，原邊功率開關(guān)Ql開啟時輸入電壓Vin對變壓器充電儲能，同步整流功率MOS管漏端由于變壓器感應(yīng)停止諧振并達(dá)到最高電壓；原邊功率開關(guān)Ql關(guān)斷后變壓器反激，通過同步整流功率MOS管QO的體二極管或者外部二極管DO續(xù)流對輸出進(jìn)行消磁放電，此時續(xù)流作用將同步整流功率MOS管漏端電壓鉗位在-0.5V?-1V ;消磁完成后，變壓器原邊主感和原邊功率開關(guān)Ql的寄生電容產(chǎn)生諧振，此諧振通過變壓器引起同步整流功率MOS管漏端諧振；
[0046]同步整流控制模塊UO根據(jù)DEM引腳波形經(jīng)過內(nèi)部處理，分別得到表示原邊功率開關(guān)開啟狀態(tài)的Tons和消磁狀態(tài)Tdem，其中DEM引腳是同步整流功率MOS管漏端通過分壓電阻RO和Rl分壓得到；
[0047]同步整流控制模塊通過時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊，不斷比較同步整流功率MOS管開啟信號Tons和消磁狀態(tài)信號Tgate的下降沿，通過負(fù)反饋環(huán)路對COMP電容積分，最終使得Tons和Tgate完全同步，控制模塊再通過死區(qū)控制模塊保證同步整流功率MOS管開啟的時間和次邊消磁電流留有一定的死區(qū)Tdead，確保同步整流功率MOS管不會形成電流灌通而造成損壞。
[0048]一種上述同步整流控制系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括如下步驟:
[0049]消磁狀態(tài)檢測模塊檢測變壓器或電感的消磁起始點和消磁持續(xù)時間Tdem，記錄上一周期的消磁持續(xù)時間為TdemO ；
[0050]原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊檢測和判定原邊功率開關(guān)的開啟和關(guān)閉的時間點，并記錄上一周期原邊功率開關(guān)的開啟時間為TonsO ；
[0051]死區(qū)控制模塊控制同步整流功率MOS管關(guān)閉到消磁結(jié)束之間留有設(shè)定的死區(qū)；
[0052]PWM控制邏輯控制模塊通過處理內(nèi)部信號在消磁起始點時發(fā)出開啟的信號；
[0053]RS觸發(fā)器觸發(fā)鎖存GATE的控制狀態(tài)；
[0054]時域乘法器通過將原邊開啟時間Tonp與COMP電壓值相乘求積，計算得到的乘積即同步整流開通時間；Tons = Tonp*Vcomp ;其中，Tonp為原邊功率開關(guān)的開通時間；Vcomp是COMP積分電容的電壓；Tons即控制系統(tǒng)計算得到的同步整流開通時間；
[0055]時間比較器模塊通過判斷Tons和經(jīng)過死區(qū)模塊處理的Tgate信號的時間長短，對環(huán)路積分控制模塊發(fā)出控制信號，當(dāng)Tons較Tdem信號時間短，即對COMP電容進(jìn)行充電操作；相反，當(dāng)Tons較Tdem信號時間長，即對COMP電容進(jìn)行放電操作。
[0056]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，通過判斷消磁理論時間Tgate和同步整流功率MOS管開通時間Tons，由時間比較器來控制環(huán)路積分控制模塊對COMP進(jìn)行積分處理，環(huán)路經(jīng)過不斷運打最終Tons和Tgate相等時環(huán)路穩(wěn)定；
[0057]由于同步整流功率MOS管開啟時間Tons為COMP電壓Vcomp和原邊功率開關(guān)的開啟時間積，即保證同步整流功率MOS管的開啟時間不受開關(guān)噪聲和頻率抖動影響，同步整流功率MOS管的開啟時間必然和原邊功率開關(guān)的開啟時間成正比。
[0058]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述控制系統(tǒng)包括同步整流功率MOS管Q0、與同步整流功率MOS管并聯(lián)的二極管DO、儲能變壓器TO、連接同步整流功率MOS管漏端的第一消磁檢測分壓電阻RO和第二消磁檢測分壓電阻R1、外部環(huán)路積分電容Ccomp，以及基于時域乘法器的同步整流控制模塊UO ；
[0059]所述同步整流控制模塊UO包括上述消磁檢狀態(tài)檢測模塊、原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊、時域乘法器模塊、死區(qū)控制模塊、PWM邏輯控制模塊、RS鎖存器、驅(qū)動模塊、時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊；
[0060]原邊功率開關(guān)Ql開啟時輸入電壓Vin對變壓器充電儲能，同步整流功率MOS管漏端由于變壓器感應(yīng)停止諧振并達(dá)到最高電壓；原邊功率開關(guān)Ql關(guān)斷后變壓器反激，通過同步整流功率MOS管QO的體二極管或者外部二極管DO續(xù)流對輸出進(jìn)行消磁放電，此時續(xù)流作用將同步整流功率MOS管漏端電壓鉗位在-0.5V?-1V ;消磁完成后，變壓器原邊主感和原邊功率開關(guān)Ql的寄生電容產(chǎn)生諧振，此諧振通過變壓器引起同步整流功率MOS管漏端諧振；
[0061]同步整流控制模塊UO根據(jù)DEM引腳波形經(jīng)過內(nèi)部處理，分別得到表示原邊功率開關(guān)開啟狀態(tài)的Tons和消磁狀態(tài)Tdem，其中DEM引腳是同步整流功率MOS管漏端通過分壓電阻RO和Rl分壓得到；
[0062]同步整流控制模塊通過時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊，不斷比較同步整流功率MOS管開啟信號Tons和消磁狀態(tài)信號Tgate的下降沿，通過負(fù)反饋環(huán)路對COMP電容積分，最終使得Tons和Tgate完全同步，控制模塊再通過死區(qū)控制模塊保證同步整流功率MOS管開啟的時間和次邊消磁電流留有一定的死區(qū)Tdead，確保同步整流功率MOS管不會形成電流灌通而造成損壞。
[0063]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提出的基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)及方法，既可以保證同步整流控制的安全性，又可以實現(xiàn)理論上最大的同步整流MOS管的開通時間，從而將同步整流技術(shù)的效率最大化，相對目前使用的控制技術(shù)優(yōu)勢非常明顯并具有很強的實用性。
[0064]本發(fā)明僅需要添加適當(dāng)?shù)乃绤^(qū)時間保證同步整流MOS不會滯后關(guān)斷即可，可以有效地避免因為開關(guān)噪聲、元件參數(shù)漂移、溫度變化和頻率抖動造成死區(qū)設(shè)計過大問題，COMP電壓完全由環(huán)路決定，和外圍器件參數(shù)無關(guān)，在有效最大化同步整流開啟時間的同時降低了系統(tǒng)元器件成本。
[0065]本發(fā)明的一個特點是必然具有一個時域乘法器，通過時域乘法器保證同步整流MOS的開通時間逐周期正比于原邊功率開關(guān)的開啟時間，即可以最大化同步整流MOS的開通時間而不引起滯后關(guān)斷而造成的安全問題，進(jìn)而將整流造成的損耗最小化，最大化提升能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效率，尤其適合于DCM和CRM系統(tǒng)的開關(guān)電源系統(tǒng)應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0066]圖1為本發(fā)明同步整流控制系統(tǒng)應(yīng)用于反激架構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0067]圖2為本發(fā)明同步整流控制系統(tǒng)的組成示意圖。
[0068]圖3反激應(yīng)用中次邊同步整流MOS漏端與原邊功率開關(guān)波形圖。
[0069]圖4控制模塊通過DEM波形得到的Tons和Tdem的示意圖。
[0070]圖5同步整流MOS開啟信號Tgate和次邊消磁電流的示意圖。
[0071]圖6同步整流MOS的開啟時間隨消磁時間變化的示意圖。
【具體實施方式】
[0072]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0073]實施例一
[0074]請參閱圖1，本發(fā)明揭示了一種新穎的同步整流控制系統(tǒng)，圖1是在反激系統(tǒng)中依據(jù)本發(fā)明提出的一種具體實施例，以下將結(jié)合圖片說明本發(fā)明的思想和方法。
[0075]參見圖1，所述基于本發(fā)明的同步整流控制應(yīng)用系統(tǒng)包括:同步整流功率MOS管QO、和同步整流功率MOS并聯(lián)的二極管DO、儲能變壓器TO、連接同步整流功率MOS管漏端的消磁檢測分壓電阻RO和R1，外部環(huán)路積分電容Ccomp，以及基于時域乘法器的同步整流控制模塊UO。
[0076]控制模塊UO的內(nèi)部模塊可以參見圖2。所述同步整流控制模塊UO包括消磁檢狀態(tài)檢測模塊、原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊、時域乘法器模塊、死區(qū)控制模塊、PWM邏輯控制模塊、RS鎖存器、驅(qū)動模塊、時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊。
[0077]消磁狀態(tài)檢測模塊用以通過DEM引腳來檢測變壓器或電感的消磁起始點和消磁持續(xù)時間Tdem,記錄上一周期的消磁持續(xù)時間為TdemO。
[0078]原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊用以通過DEM引腳來檢測和判定原邊功率開關(guān)的開啟和關(guān)閉的時間點，并記錄上一周期原邊功率開關(guān)的開啟時間為TonsO。
[0079]死區(qū)控制模塊用以控制同步整流功率MOS管關(guān)閉到消磁結(jié)束之間留有一定的死區(qū)，用來防止滯后關(guān)斷而引起損壞，Tdead = Tdem-Tgate ;其中Tdem為變壓器或電感的消磁時間；Tdead為死區(qū)時間；Tgate即經(jīng)過死區(qū)處理的消磁理論時間。
[0080]PWM控制邏輯控制模塊用以通過處理內(nèi)部信號在消磁起始點時發(fā)出開啟的信號。
[0081]RS觸發(fā)器用以觸發(fā)鎖存GATE的控制狀態(tài)。
[0082]時域乘法器用以通過將原邊開啟時間Tonp與COMP電壓值相乘求積，計算得到的乘積即同步整流開通時間；Tons = Tonp*Vcomp ;其中，Tonp為原邊功率開關(guān)的開通時間；Vcomp是COMP積分電容的電壓；Tons即控制系統(tǒng)計算得到的同步整流開通時間。
[0083]由于同步整流MOS需要極低的導(dǎo)通阻抗，而低導(dǎo)通阻抗的GATE寄生電荷很大，需要極強的驅(qū)動能力，驅(qū)動模塊將內(nèi)部PWM信號的驅(qū)動能力增強，以達(dá)到可以驅(qū)動外部同步整流MOS的能力。
[0084]時間比較器模塊用以通過判斷Tons和經(jīng)過死區(qū)模塊處理的Tgate信號的時間長短，對環(huán)路積分控制模塊發(fā)出控制信號，當(dāng)Tons較Tdem信號時間短，即對COMP電容進(jìn)行充電操作；相反，當(dāng)Tons較Tdem信號時間長，即對COMP電容進(jìn)行放電操作。
[0085]上述所有模塊通過判斷消磁理論時間Tgate和同步整流功率MOS管開通時間Tons,由時間比較器來控制環(huán)路積分控制模塊對COMP進(jìn)行積分處理，環(huán)路經(jīng)過不斷運行最終Tons和Tgate相等時環(huán)路穩(wěn)定，由于同步整流功率MOS管開啟時間Tons為COMP電壓Vcomp和原邊功率開關(guān)的開啟時間積，即保證同步整流功率MOS管的開啟時間不受開關(guān)噪聲和頻率抖動影響，同步整流功率MOS管的開啟時間必然和原邊功率開關(guān)的開啟時間成正比。
[0086]原邊功率開關(guān)Ql開啟時輸入電壓Vin對變壓器充電儲能，同步整流MOS漏端由于變壓器感應(yīng)停止諧振并達(dá)到最高電壓；Q1關(guān)斷后變壓器反激，通過QO的體二極管或者外部二極管DO續(xù)流對輸出進(jìn)行消磁放電，此時續(xù)流作用將同步整流MOS漏端電壓鉗位在-0.5V?-1V ;消磁完成后，變壓器原邊主感和功率開關(guān)Ql的寄生電容產(chǎn)生諧振，此諧振通過變壓器引起同步整流MOS管漏端諧振。相應(yīng)的波形可參見圖3。
[0087]同步整流控制模塊UO根據(jù)DEM引腳波形經(jīng)過內(nèi)部處理，分別得到表示原邊功率開關(guān)開啟狀態(tài)的Tons和消磁狀態(tài)Tdem，其中DEM引腳是同步整流MOS管漏端通過分壓電阻RO和Rl分壓得到，具體波形如圖4所示。
[0088]請參閱圖5，同步整流控制模塊通過時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊，不斷比較同步整流MOS開啟信號Tons和消磁狀態(tài)信號Tgate的下降沿，通過負(fù)反饋環(huán)路對COMP電容積分，最終使得Tons和Tgate完全同步，控制模塊再通過死區(qū)控制模塊保證同步整流MOS管開啟的時間和次邊消磁電流留有一定的死區(qū)Tdead，確保同步整流MOS管不會形成電流灌通而造成損壞。
[0089]本發(fā)明基于時域乘法器來控制同步整流開關(guān)的好處在于，可以通過時域乘法器對原邊功率管開啟時間Tons進(jìn)行檢測，將Tons和COMP電壓Vcomp相乘，同步整流MOS的開啟時間始終可以和變壓器的消磁時間Tdem相匹配，即Tons與Tdem始終只有約一個死區(qū)Tdead的安全時間差，Tons會逐周期隨Tdem變大或變小，這樣可以有效地將同步整流MOS的開啟時間最大化而不引起安全問題。見圖6中綠色標(biāo)記即開關(guān)電源受噪聲或頻率抖動引起的消磁時間的變化。
[0090]上面的實例將本發(fā)明應(yīng)用于反激架構(gòu)次邊同步整流控制，但是應(yīng)該認(rèn)識到本發(fā)明不局限于反激架構(gòu)應(yīng)用，在開關(guān)電源的其他拓?fù)渲斜景l(fā)明同樣可以有效應(yīng)用；本專利亦可不局限于開關(guān)電源應(yīng)用范疇，在涉及到時域乘法器，或者用其他形式相關(guān)器件實現(xiàn)時域乘法器思維的應(yīng)用均屬于本發(fā)明范疇。
[0091]實施例二
[0092]本實施例揭示一種實施例一中所述同步整流控制系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括如下步驟:
[0093]消磁狀態(tài)檢測模塊檢測變壓器或電感的消磁起始點和消磁持續(xù)時間Tdem，記錄上一周期的消磁持續(xù)時間為TdemO ；
[0094]原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊檢測和判定原邊功率開關(guān)的開啟和關(guān)閉的時間點，并記錄上一周期原邊功率開關(guān)的開啟時間為TonsO ；
[0095]死區(qū)控制模塊控制同步整流功率MOS管關(guān)閉到消磁結(jié)束之間留有設(shè)定的死區(qū)；
[0096]PWM控制邏輯控制模塊通過處理內(nèi)部信號在消磁起始點時發(fā)出開啟的信號；
[0097]RS觸發(fā)器觸發(fā)鎖存GATE的控制狀態(tài)；
[0098]時域乘法器通過將原邊開啟時間Tonp與COMP電壓值相乘求積，計算得到的乘積即同步整流開通時間；Tons = Tonp*Vcomp ;其中，Tonp為原邊功率開關(guān)的開通時間；Vcomp是COMP積分電容的電壓；Tons即控制系統(tǒng)計算得到的同步整流開通時間；
[0099]由于同步整流MOS需要極低的導(dǎo)通阻抗，而低導(dǎo)通阻抗的GATE寄生電荷很大，需要極強的驅(qū)動能力，驅(qū)動模塊將內(nèi)部PWM信號的驅(qū)動能力增強，以達(dá)到可以驅(qū)動外部同步整流MOS的能力。
[0100]時間比較器模塊通過判斷Tons和經(jīng)過死區(qū)模塊處理的Tgate信號的時間長短，對環(huán)路積分控制模塊發(fā)出控制信號，當(dāng)Tons較Tdem信號時間短，即對COMP電容進(jìn)行充電操作；相反，當(dāng)Tons較Tdem信號時間長，即對COMP電容進(jìn)行放電操作。
[0101]本發(fā)明方法中，通過判斷消磁理論時間Tgate和同步整流功率MOS管開通時間Tons,由時間比較器來控制環(huán)路積分控制模塊對COMP進(jìn)行積分處理，環(huán)路經(jīng)過不斷運行最終Tons和Tgate相等時環(huán)路穩(wěn)定。由于同步整流功率MOS管開啟時間Tons為COMP電壓Vcomp和原邊功率開關(guān)的開啟時間積，即保證同步整流功率MOS管的開啟時間不受開關(guān)噪聲和頻率抖動影響，同步整流功率MOS管的開啟時間必然和原邊功率開關(guān)的開啟時間成正比。[0102]所述控制系統(tǒng)包括同步整流功率MOS管Q0、與同步整流功率MOS管并聯(lián)的二極管D0、儲能變壓器T0、連接同步整流功率MOS管漏端的第一消磁檢測分壓電阻RO和第二消磁檢測分壓電阻RU外部環(huán)路積分電容Ccomp，以及基于時域乘法器的同步整流控制模塊W。
[0103]所述同步整流控制模塊UO包括上述消磁檢狀態(tài)檢測模塊、原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊、時域乘法器模塊、死區(qū)控制模塊、PWM邏輯控制模塊、RS鎖存器、驅(qū)動模塊、時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊。
[0104]原邊功率開關(guān)Ql開啟時輸入電壓Vin對變壓器充電儲能，同步整流功率MOS管漏端由于變壓器感應(yīng)停止諧振并達(dá)到最高電壓；原邊功率開關(guān)Ql關(guān)斷后變壓器反激，通過同步整流功率MOS管QO的體二極管或者外部二極管DO續(xù)流對輸出進(jìn)行消磁放電，此時續(xù)流作用將同步整流功率MOS管漏端電壓鉗位在-0.5V?-1V ;消磁完成后，變壓器原邊主感和原邊功率開關(guān)Ql的寄生電容產(chǎn)生諧振，此諧振通過變壓器引起同步整流功率MOS管漏端諧振。
[0105]同步整流控制模塊UO根據(jù)DEM引腳波形經(jīng)過內(nèi)部處理，分別得到表示原邊功率開關(guān)開啟狀態(tài)的Tons和消磁狀態(tài)Tdem，其中DEM引腳是同步整流功率MOS管漏端通過分壓電阻RO和Rl分壓得到。
[0106]同步整流控制模塊通過時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊，不斷比較同步整流功率MOS管開啟信號Tons和消磁狀態(tài)信號Tgate的下降沿，通過負(fù)反饋環(huán)路對COMP電容積分，最終使得Tons和Tgate完全同步，控制模塊再通過死區(qū)控制模塊保證同步整流功率MOS管開啟的時間和次邊消磁電流留有一定的死區(qū)Tdead，確保同步整流功率MOS管不會形成電流灌通而造成損壞。
[0107]綜上所述，本發(fā)明提出的基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)及方法，既可以保證同步整流控制的安全性，又可以實現(xiàn)理論上最大的同步整流MOS管的開通時間，從而將同步整流技術(shù)的效率最大化，相對目前使用的控制技術(shù)優(yōu)勢非常明顯并具有很強的實用性。
[0108]本發(fā)明僅需要添加適當(dāng)?shù)乃绤^(qū)時間保證同步整流MOS不會滯后關(guān)斷即可，可以有效地避免因為開關(guān)噪聲、元件參數(shù)漂移、溫度變化和頻率抖動造成死區(qū)設(shè)計過大問題，COMP電壓完全由環(huán)路決定，和外圍器件參數(shù)無關(guān)，在有效最大化同步整流開啟時間的同時降低了系統(tǒng)元器件成本。
[0109]本發(fā)明的一個特點是必然具有一個時域乘法器，通過時域乘法器保證同步整流MOS的開通時間逐周期正比于原邊功率開關(guān)的開啟時間，即可以最大化同步整流MOS的開通時間而不引起滯后關(guān)斷而造成的安全問題，進(jìn)而將整流造成的損耗最小化，最大化提升能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效率，尤其適合于DCM和CRM系統(tǒng)的開關(guān)電源系統(tǒng)應(yīng)用。
[0110]這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進(jìn)行其它變形和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括:同步整流功率MOS管Q0、與同步整流功率MOS管并聯(lián)的二極管DO、儲能變壓器TO、連接同步整流功率MOS管漏端的第一消磁檢測分壓電阻RO和第二消磁檢測分壓電阻R1、外部環(huán)路積分電容Ccomp，以及基于時域乘法器的同步整流控制模塊UO ； 所述同步整流控制模塊UO包括消磁檢狀態(tài)檢測模塊、原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊、時域乘法器模塊、死區(qū)控制模塊、PWM邏輯控制模塊、RS鎖存器、驅(qū)動模塊、時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊； 消磁狀態(tài)檢測模塊，用以通過DEM引腳來檢測變壓器或電感的消磁起始點和消磁持續(xù)時間Tdem,記錄上一周期的消磁持續(xù)時間為TdemO ； 原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊，用以通過DEM引腳來檢測和判定原邊功率開關(guān)的開啟和關(guān)閉的時間點，并記錄上一周期原邊功率開關(guān)的開啟時間為TonsO ； 死區(qū)控制模塊，用以控制同步整流功率MOS管關(guān)閉到消磁結(jié)束之間留有一定的死區(qū)，用來防止滯后關(guān)斷而引起損壞，Tdead = Tdem-Tgate ;其中Tdem為變壓器或電感的消磁時間；Tdead為死區(qū)時間；Tgate即經(jīng)過死區(qū)處理的消磁理論時間； PWM控制邏輯控制模塊，用以通過處理內(nèi)部信號在消磁起始點時發(fā)出開啟的信號； RS觸發(fā)器，用以觸發(fā)鎖存GATE的控制狀態(tài)； 時域乘法器， 用以通過將原邊開啟時間Tonp與COMP電壓值相乘求積，計算得到的乘積即同步整流開通時間；Tons = Tonp*Vcomp ;其中，Tonp為原邊功率開關(guān)的開通時間；Vcomp是COMP積分電容的電壓；Tons即控制系統(tǒng)計算得到的同步整流開通時間； 驅(qū)動模塊，用以將內(nèi)部PWM信號的驅(qū)動能力增強，以達(dá)到可以驅(qū)動外部同步整流MOS的能力； 時間比較器模塊，用以通過判斷Tons和經(jīng)過死區(qū)模塊處理的Tgate信號的時間長短，對環(huán)路積分控制模塊發(fā)出控制信號，當(dāng)Tons較Tdem信號時間短，即對外部環(huán)路積分電容Ccomp進(jìn)行充電操作；相反，當(dāng)Tons較Tdem信號時間長，即對外部環(huán)路積分電容Ccomp進(jìn)行放電操作； 上述所有模塊通過判斷消磁理論時間Tgate和同步整流功率MOS管開通時間Tons，由時間比較器來控制環(huán)路積分控制模塊對COMP進(jìn)行積分處理，環(huán)路經(jīng)過不斷運行最終Tons和Tgate相等時環(huán)路穩(wěn)定，由于同步整流功率MOS管開啟時間Tons為COMP電壓Vcomp和原邊功率開關(guān)的開啟時間積，即保證同步整流功率MOS管的開啟時間不受開關(guān)噪聲和頻率抖動影響，同步整流功率MOS管的開啟時間必然和原邊功率開關(guān)的開啟時間成正比； 原邊功率開關(guān)Ql開啟時輸入電壓Vin對變壓器充電儲能，同步整流功率MOS管漏端由于變壓器感應(yīng)停止諧振并達(dá)到最高電壓；原邊功率開關(guān)Ql關(guān)斷后變壓器反激，通過同步整流功率MOS管QO的體二極管或者外部二極管DO續(xù)流對輸出進(jìn)行消磁放電，此時續(xù)流作用將同步整流功率MOS管漏端電壓鉗位在-0.5V~-1V ;消磁完成后，變壓器原邊主感和原邊功率開關(guān)Ql的寄生電容產(chǎn)生諧振，此諧振通過變壓器引起同步整流功率MOS管漏端諧振；同步整流控制模塊UO根據(jù)DEM引腳波形經(jīng)過內(nèi)部處理，分別得到表示原邊功率開關(guān)開啟狀態(tài)的Tons和消磁狀態(tài)Tdem，其中DEM引腳是同步整流功率MOS管漏端通過分壓電阻RO和Rl分壓得到； 同步整流控制模塊通過時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊，不斷比較同步整流功率MOS管開啟信號Tons和消磁狀態(tài)信號Tgate的下降沿，通過負(fù)反饋環(huán)路對外部環(huán)路積分電容Ccomp積分,最終使得Tons和Tgate完全同步,控制模塊再通過死區(qū)控制模塊保證同步整流功率MOS管開啟的時間和次邊消磁電流留有一定的死區(qū)Tdead，確保同步整流功率MOS管不會形成電流灌通而造成損壞。
2.一種基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括:消磁檢狀態(tài)檢測模塊、原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊、時域乘法器模塊、死區(qū)控制模塊、PWM邏輯控制模塊、RS鎖存器、 驅(qū)動模塊、時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊； 消磁狀態(tài)檢測模塊，用以檢測變壓器或電感的消磁起始點和消磁持續(xù)時間Tdem，記錄上一周期的消磁持續(xù)時間為TdemO ； 原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊，用以檢測和判定原邊功率開關(guān)的開啟和關(guān)閉的時間點，并記錄上一周期原邊功率開關(guān)的開啟時間為TonsO ； 死區(qū)控制模塊，用以控制同步整流功率MOS管關(guān)閉到消磁結(jié)束之間留有設(shè)定的死區(qū)； PWM控制邏輯控制模塊，用以通過處理內(nèi)部信號在消磁起始點時發(fā)出開啟的信號； RS觸發(fā)器，用以觸發(fā)鎖存GATE的控制狀態(tài)； 時域乘法器，用以通過將原邊開啟時間Tonp與COMP電壓值相乘求積，計算得到的乘積即同步整流開通時間；Tons = Tonp*Vcomp ;其中，Tonp為原邊功率開關(guān)的開通時間；Vcomp是COMP積分電容的電壓；Tons即控制系統(tǒng)計算得到的同步整流開通時間； 驅(qū)動模塊，用以將內(nèi)部PWM信號的驅(qū)動能力增強，以達(dá)到能驅(qū)動外部同步整流MOS的能力； 時間比較器模塊，用以通過判斷Tons和經(jīng)過死區(qū)模塊處理的Tgate信號的時間長短，對環(huán)路積分控制模塊發(fā)出控制信號，當(dāng)Tons較Tdem信號時間短，即對外部環(huán)路積分電容Ccomp進(jìn)行充電操作；相反，當(dāng)Tons較Tdem信號時間長，即對外部環(huán)路積分電容Ccomp進(jìn)行放電操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)，其特征在于: 上述所有模塊通過判斷消磁理論時間Tgate和同步整流功率MOS管開通時間Tons，由時間比較器來控制環(huán)路積分控制模塊對COMP進(jìn)行積分處理，環(huán)路經(jīng)過不斷運行最終Tons和Tgate相等時環(huán)路穩(wěn)定，由于同步整流功率MOS管開啟時間Tons為COMP電壓Vcomp和原邊功率開關(guān)的開啟時間積，即保證同步整流功率MOS管的開啟時間不受開關(guān)噪聲和頻率抖動影響，同步整流功率MOS管的開啟時間必然和原邊功率開關(guān)的開啟時間成正比。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述控制系統(tǒng)包括同步整流功率MOS管Q0、與同步整流功率MOS管并聯(lián)的二極管DO、儲能變壓器TO、連接同步整流功率MOS管漏端的第一消磁檢測分壓電阻RO和第二消磁檢測分壓電阻R1、外部環(huán)路積分電容Ccomp，以及基于時域乘法器的同步整流控制模塊UO ； 所述同步整流控制模塊UO包括上述消磁檢狀態(tài)檢測模塊、原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊、時域乘法器模塊、死區(qū)控制模塊、PWM邏輯控制模塊、RS鎖存器、驅(qū)動模塊、時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于時域乘法器的同步整流控制系統(tǒng)，其特征在于: 原邊功率開關(guān)Ql開啟時輸入電壓Vin對變壓器充電儲能，同步整流功率MOS管漏端由于變壓器感應(yīng)停止諧振并達(dá)到最高電壓；原邊功率開關(guān)Ql關(guān)斷后變壓器反激，通過同步整流功率MOS管QO的體二極管或者外部二極管DO續(xù)流對輸出進(jìn)行消磁放電，此時續(xù)流作用將同步整流功率MOS管漏端電壓鉗位在-0.5V~-1V ;消磁完成后，變壓器原邊主感和原邊功率開關(guān)Ql的寄生電容產(chǎn)生諧振，此諧振通過變壓器引起同步整流功率MOS管漏端諧振；同步整流控制模塊UO根據(jù)DEM引腳波形經(jīng)過內(nèi)部處理，分別得到表示原邊功率開關(guān)開啟狀態(tài)的Tons和消磁狀態(tài)Tdem，其中DEM引腳是同步整流功率MOS管漏端通過分壓電阻RO和Rl分壓得到； 同步整流控制模塊通過時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊，不斷比較同步整流功率MOS管開啟信號Tons和消磁狀態(tài)信號Tgate的下降沿，通過負(fù)反饋環(huán)路對外部環(huán)路積分電容Ccomp積分，最終使得Tons和Tgate完全同步,控制模塊再通過死區(qū)控制模塊保證同步整流功率MOS管開啟的時間和次邊消磁電流留有一定的死區(qū)Tdead，確保同步整流功率MOS管不會形成電流灌通而造成損壞。
6.一種權(quán)利要求1至5之一所述同步整流控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步驟: 消磁狀態(tài)檢測模塊檢測變壓器或電感的消磁起始點和消磁持續(xù)時間Tdem，記錄上一周期的消磁持續(xù)時間為TdemO ； 原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊檢測和判定原邊功率開關(guān)的開啟和關(guān)閉的時間點，并記錄上一周期原邊功率開關(guān)的開啟時間為TonsO ； 死區(qū)控制模塊控制同步整流功率MOS管關(guān)閉到消磁結(jié)束之間留有設(shè)定的死區(qū)； PWM控制邏輯控制模塊通過處理內(nèi)部信號在消磁起始點時發(fā)出開啟的信號； RS觸發(fā)器觸發(fā)鎖存GATE的控制狀態(tài)； 時域乘法器通過將原邊開啟時間Tonp與COMP電壓值相乘求積，計算得到的乘積即同步整流開通時間；Tons = Tonp*Vcomp ;其中，Tonp為原邊功率開關(guān)的開通時間；Vcomp是外部環(huán)路積分電容Ccomp的電壓；Tons即控制系統(tǒng)計算得到的同步整流開通時間； 時間比較器模塊通過判斷Tons和經(jīng)過死區(qū)模塊處理的Tgate信號的時間長短，對環(huán)路積分控制模塊發(fā)出控制信號，當(dāng)Tons較Tdem信號時間短，即對外部環(huán)路積分電容Ccomp進(jìn)行充電操作；相反，當(dāng)Tons較Tdem信號時間長，即對外部環(huán)路積分電容Ccomp進(jìn)行放電操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于: 通過判斷消磁理論時間Tgate和同步整流功率MOS管開通時間Tons，由時間比較器來控制環(huán)路積分控制模塊對COMP進(jìn)行積分處理，環(huán)路經(jīng)過不斷運行最終Tons和Tgate相等時環(huán)路穩(wěn)定； 由于同步整流功率MOS管開啟時間Tons為COMP電壓Vcomp和原邊功率開關(guān)的開啟時間積，即保證同步整流功率MOS管的開啟時間不受開關(guān)噪聲和頻率抖動影響，同步整流功率MOS管的開啟時間必然和原邊功率開關(guān)的開啟時間成正比。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于: 所述控制系統(tǒng)包括同步整流功率MOS管Q0、與同步整流功率MOS管并聯(lián)的二極管DO、儲能變壓器TO、連接同步整流功率MOS管漏端的第一消磁檢測分壓電阻RO和第二消磁檢測分壓電阻R1、外部環(huán)路積分電容Ccomp，以及基于時域乘法器的同步整流控制模塊UO ； 所述同步整流控制模塊UO包括上述消磁檢狀態(tài)檢測模塊、原邊功率開關(guān)開啟時間檢測模塊、時域乘法器模塊、死區(qū)控制模塊、PWM邏輯控制模塊、RS鎖存器、驅(qū)動模塊、時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊； 原邊功率開關(guān)Ql開啟時輸入電壓Vin對變壓器充電儲能，同步整流功率MOS管漏端由于變壓器感應(yīng)停止諧振并達(dá)到最高電壓；原邊功率開關(guān)Ql關(guān)斷后變壓器反激，通過同步整流功率MOS管QO的體二極管或者外部二極管DO續(xù)流對輸出進(jìn)行消磁放電，此時續(xù)流作用將同步整流功率MOS管漏端電壓鉗位在-0.5V~-1V ;消磁完成后，變壓器原邊主感和原邊功率開關(guān)Ql的寄生電容產(chǎn)生諧振，此諧振通過變壓器引起同步整流功率MOS管漏端諧振；同步整流控制模塊UO根據(jù)DEM引腳波形經(jīng)過內(nèi)部處理，分別得到表示原邊功率開關(guān)開啟狀態(tài)的Tons和消磁狀態(tài)Tdem，其中DEM引腳是同步整流功率MOS管漏端通過分壓電阻RO和Rl分壓得到； 同步整流控制模塊通過時間比較器模塊和環(huán)路積分控制模塊，不斷比較同步整流功率MOS管開啟信號Tons和消磁狀態(tài)信號Tgate的下降沿，通過負(fù)反饋環(huán)路對外部環(huán)路積分電容Ccomp積分,最終使得Tons和Tgate完全同步,控制模塊再通過死區(qū)控制模塊保證同步整流功率MOS管開啟的時間和次邊消磁電流留有一定的死區(qū)Tdead，確保同步整流功率MOS管不會形成電流 灌通而造成損壞。
【文檔編號】H02M7/217GK104009655SQ201410264281
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】職春星, 林凱, 楊展悌, 葉俊 申請人:佛山市南海賽威科技技術(shù)有限公司