一種同步整流控制方法
【專利摘要】一種同步整流控制方法，包括同步整流的開關(guān)電路，所述開關(guān)電路包括主開關(guān)管和同步整流管，設(shè)定一時(shí)間閾值T1，所述時(shí)間閾值T1是同步整流管關(guān)斷之后，主開關(guān)管開啟之前，同步整流管B體二極管導(dǎo)通時(shí)間的目標(biāo)值，將同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t維持在時(shí)間閾值T1的附近。本發(fā)明的有益效果：不需要主開關(guān)管開關(guān)信號(hào)的情況下，同步整流管可以根據(jù)負(fù)載電流自適應(yīng)工作于連續(xù)電流模式或斷續(xù)電流模式，使得系統(tǒng)效率可以大大提高。
【專利說(shuō)明】一種同步整流控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種可適用于斷續(xù)電流模式和連續(xù)電流模式的同步整流控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為提高開關(guān)電路的效率，采用同步整流MOS管替代二極管。但某些情況下，同步整流MOS管的控制難以獲得主開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)。為避免主開關(guān)管和同步整流管直通，現(xiàn)有無(wú)主開關(guān)管開關(guān)信號(hào)的同步整流管只能工作于斷續(xù)電流模式，影響系統(tǒng)效率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明提供了一種在不需要主開關(guān)管開關(guān)信號(hào)的情況下，既可以工作于斷續(xù)電流模式，也可以工作于連續(xù)電流模式的同步整流控制方法，使得系統(tǒng)效率可以大大提高。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種同步整流控制方法，包括同步整流的開關(guān)電路，所述開關(guān)電路包括主開關(guān)管和同步整流管，其特征在于:設(shè)定一時(shí)間閾值Tl，所述時(shí)間閾值Tl是同步整流管關(guān)斷之后，主開關(guān)管開啟之前，同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間的目標(biāo)值，將同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t維持在時(shí)間閾值Tl的附近。
[0005]進(jìn)一步，所述同步整流管上連接有檢測(cè)其導(dǎo)通期間電流的快速電流比較器，所述快速電流比較器內(nèi)設(shè)有在同步整流管關(guān)斷后檢測(cè)同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t的反饋回路，通過(guò)調(diào)整同步整流管的電流閾值IBT來(lái)調(diào)整同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t，當(dāng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t長(zhǎng)于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則降低同步整流管的電流閾值IBT，從而縮短體二極管導(dǎo)通時(shí)間t ;當(dāng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t短于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則增加同步整流管電流閾值IBT，從而延長(zhǎng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t。
[0006]進(jìn)一步，所述電流閾值IBT設(shè)有一上限值IBTH和一下限值IBTL。
[0007]或者，所述電流閾值IBT是一正值固定值或負(fù)值固定值。
[0008]進(jìn)一步，所述同步整流管的電流IB在同步整流管和主開關(guān)管同時(shí)開通時(shí)，迅速變?yōu)樨?fù)值，所述同步整流管通過(guò)快速電流比較器快速關(guān)斷。
[0009]或者，所述同步整流管上設(shè)置有調(diào)整其導(dǎo)通時(shí)間TBON的反饋回路，通過(guò)調(diào)整同步整流管的導(dǎo)通時(shí)間TBON來(lái)調(diào)整同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t，當(dāng)同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t長(zhǎng)于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則延長(zhǎng)同步整流管的導(dǎo)通時(shí)間ΤΒ0Ν，從而縮短體二極管導(dǎo)通時(shí)間t ;當(dāng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t短于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則縮短同步整流管的導(dǎo)通時(shí)間ΤΒ0Ν，從而延長(zhǎng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t。
[0010]本發(fā)明的原理:在同步整流管側(cè)加入一個(gè)快速電流比較器，在同步整流管導(dǎo)通期間，檢測(cè)流經(jīng)同步整流管的電流IB。當(dāng)IB低于其電流閾值IBT時(shí)，同步整流管關(guān)斷，其中VGB為同步整流管的開通信號(hào)，VGA為主開關(guān)管的開通信號(hào)。電流IB通過(guò)同步整流管的體二極管(body d1de)續(xù)流，同步整流管的漏端相對(duì)源端的電壓VDS會(huì)有一個(gè)跌落。直到主開關(guān)管導(dǎo)通(或IB為零或?yàn)樨?fù))時(shí)，VDS才變成正值。同步整流管關(guān)斷之后，VDS跌落的時(shí)間t為同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間?？焖匐娏鞅容^器有一個(gè)反饋回路檢測(cè)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t，當(dāng)t長(zhǎng)于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則降低電流閾值IBT，從而縮短t ;當(dāng)t短于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則增加電流閾值IBT，從而延長(zhǎng)t。通過(guò)這個(gè)反饋回路，使得同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t維持在其閾值Tl附近。這樣就確保當(dāng)系統(tǒng)處于連續(xù)電流模式時(shí)，在主開關(guān)管導(dǎo)通之前同步整流管已經(jīng)OFF，靠其體二極管續(xù)流，從而避免主開關(guān)管和同步整流管直通，使得同步整流的開關(guān)電路可以工作于連續(xù)電流模式。
[0011]本發(fā)明所述的控制方法也同樣適用于電路工作于斷續(xù)電流模式。同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間反饋回路自動(dòng)調(diào)整IBT使得體二極管在同步整流管關(guān)斷之后的續(xù)流時(shí)間在時(shí)間閾值Tl附近，從而保證同步整流管在電流為零附近關(guān)斷。通過(guò)這種控制方法，在不需要主開關(guān)管開關(guān)信號(hào)的情況下，同步整流管就可以根據(jù)負(fù)載電流自適應(yīng)工作于連續(xù)電流模式或斷續(xù)電流模式。
[0012]當(dāng)主開關(guān)管在同步整流管關(guān)斷之前開通，同步整流管電流IB會(huì)迅速減小，低于電流閾值IBT，同步整流管通過(guò)快速電流比較器做出判斷，快速關(guān)斷。在這種情況下，同步整流管電流比較器的速度至關(guān)重要，足夠快的電流比較器，可以減小主開關(guān)管和同步整流管直通的時(shí)間，從而減小主開關(guān)管和同步整流管直通的損耗。這種情況下，同步整流管的體二極管不導(dǎo)通，可以消除同步整流管的體二極管的導(dǎo)通損耗和反向恢復(fù)損耗。
[0013]本發(fā)明通過(guò)一個(gè)反饋回路控制同步整流管體二極管導(dǎo)通時(shí)間t的方法還可以是通過(guò)調(diào)整同步整流管的導(dǎo)通時(shí)間TBON實(shí)現(xiàn)。當(dāng)同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t長(zhǎng)于某時(shí)間閾值Tl時(shí)，則延長(zhǎng)同步整流管的導(dǎo)通時(shí)間ΤΒ0Ν，從而縮短t ;當(dāng)t短于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則縮短同步整流管的導(dǎo)通時(shí)間ΤΒ0Ν，從而延長(zhǎng)t。通過(guò)這個(gè)反饋回路，使得同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t維持在其閾值Tl附近。
[0014]本發(fā)明的有益效果:不需要主開關(guān)管開關(guān)信號(hào)的情況下，同步整流管可以根據(jù)負(fù)載電流自適應(yīng)工作于連續(xù)電流模式或斷續(xù)電流模式，使得系統(tǒng)效率可以大大提高。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的同步整流的反激電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例一的一種情況原理圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的實(shí)施例一的另一種情況原理圖。
[0018]圖4是本發(fā)明的實(shí)施例一的另一種情況原理圖。
[0019]圖5是本發(fā)明的實(shí)施例二的原理圖。
[0020]圖6是本發(fā)明應(yīng)用于非隔離降壓電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖7是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但并不將本發(fā)明局限于這些【具體實(shí)施方式】。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明涵蓋了權(quán)利要求書范圍內(nèi)所可能包括的所有備選方案、改進(jìn)方案和等效方案。
[0023]實(shí)施例一參照?qǐng)D1、圖2，一種同步整流控制方法，包括同步整流的開關(guān)電路，所述開關(guān)電路上包括主開關(guān)管A和同步整流管B，設(shè)定一時(shí)間閾值Tl，所述時(shí)間閾值Tl是同步整流管B關(guān)斷之后，主開關(guān)管A開啟之前，同步整流管B體二極管導(dǎo)通時(shí)間的目標(biāo)值，將同步整流管B的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t維持在時(shí)間閾值Tl的附近。
[0024]本實(shí)施例中的所述同步整流管B上連接有檢測(cè)其導(dǎo)通期間電流的快速電流比較器，所述快速電流比較器內(nèi)設(shè)有在同步整流管B關(guān)斷后檢測(cè)同步整流管B的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t的反饋回路，通過(guò)調(diào)整同步整流管B的電流閾值IBT來(lái)調(diào)整同步整流管B的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t，當(dāng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t長(zhǎng)于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則降低同步整流管B的電流閾值IBT，從而縮短體二極管導(dǎo)通時(shí)間t ;當(dāng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t短于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則增加同步整流管B電流閾值IBT，從而延長(zhǎng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t。通過(guò)這個(gè)反饋回路，使得同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t維持在其閾值Tl附近。
[0025]可以在本發(fā)明所述的控制方法中對(duì)電流閾值IBT的調(diào)整范圍加入上限或下限的限定，所述電流閾值IBT設(shè)有一上限值IBTH和一下限值IBTL，IBT最高不能超過(guò)某一個(gè)上限值IBTH ;或IBT最低不能低于某一個(gè)下限值IBTL。
[0026]也可以設(shè)定一個(gè)固定的電流閾值IBT。IBT可以為正值，也可以為負(fù)值。
[0027]當(dāng)主開關(guān)管在同步整流管關(guān)斷之前開通，所述同步整流管B的電流IB會(huì)迅速減小，低于電流閾值IBT，所述同步整流管B通過(guò)快速電流比較器快速關(guān)斷。
[0028]本發(fā)明的原理:在同步整流管B側(cè)加入一個(gè)快速電流比較器，在同步整流管B導(dǎo)通期間，檢測(cè)流經(jīng)同步整流管B的電流IB。當(dāng)IB低于其電流閾值IBT時(shí)，同步整流管B關(guān)斷，如圖2所示，其中VGB為同步整流管B的開通信號(hào)，VGA為主開關(guān)管A的開通信號(hào)。當(dāng)同步整流管的電流IB為正值，同步整流管關(guān)斷后，電流IB通過(guò)同步整流管B的體二極管(bodyd1de)續(xù)流，同步整流管B的漏端D相對(duì)源端S的電壓VDS會(huì)有一個(gè)跌落。直到主開關(guān)管A導(dǎo)通(或IB為零或?yàn)樨?fù))時(shí)，VDS才變成正值。從同步整流管B關(guān)斷之后VDS跌落的時(shí)間t為同步整流管B的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t?？焖匐娏鞅容^器有一個(gè)反饋回路檢測(cè)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t，當(dāng)t長(zhǎng)于時(shí)間閾值Tl時(shí)，該時(shí)間閾值Tl是同步整流管關(guān)斷之后，主開關(guān)開啟之前，同步整流管體二極管導(dǎo)通時(shí)間的目標(biāo)值，則降低電流閾值IBT，從而縮短t ;當(dāng)t短于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則增加電流閾值IBT，從而延長(zhǎng)t。通過(guò)這個(gè)反饋回路，使得同步整流管B的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t維持在其閾值Tl附近。當(dāng)負(fù)載比較大，系統(tǒng)處于連續(xù)電流模式的情況，這種控制方法可以確保在主開關(guān)管A導(dǎo)通之前同步整流管已經(jīng)0FF，靠其體二極管續(xù)流，從而避免主開關(guān)管A和同步整流管B直通，使得同步整流的開關(guān)電路可以工作于連續(xù)電流模式，如圖2所示。
[0029]本發(fā)明所述的控制方法也同樣適用于電路工作于斷續(xù)電流模式。當(dāng)負(fù)載比較小，系統(tǒng)處于斷續(xù)電流模式的情況，同步整流管B的體二極管導(dǎo)通時(shí)間反饋回路自動(dòng)調(diào)整IBT使得體二極管在同步整流管B關(guān)斷之后的續(xù)流時(shí)間在時(shí)間閾值Tl附近，從而保證同步整流管B在電流為零附近關(guān)斷，如圖3所示。
[0030]對(duì)于IBTH比較低，或固定IBT的情況，當(dāng)同步整流管B電流的最小值為正值且低于IBT的情況，其工作波形與圖2相同。當(dāng)同步整流管B電流IB的最小值高于IBT的情況，主開關(guān)管A會(huì)在同步整流管B關(guān)斷之前開通，同步整流管B的電流IB會(huì)迅速減小，低于IBT，通過(guò)快速電流比較器做出判斷，快速關(guān)斷，其工作波形如圖4。在這種情況下，同步整流管B電流比較器的速度至關(guān)重要，足夠快的電流比較器，可以減小主開關(guān)管A和同步整流管B直通的時(shí)間，從而減小主開關(guān)管A和同步整流管B直通的損耗。這種情況下，同步整流管B的體二極管不導(dǎo)通，可以消除同步整流管的體二極管的導(dǎo)通損耗和反向恢復(fù)損耗。
[0031]實(shí)施例二
參照?qǐng)D5，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于所述同步整流管B上設(shè)置有調(diào)整其導(dǎo)通時(shí)間TBON的反饋回路，通過(guò)調(diào)整同步整流管B的導(dǎo)通時(shí)間TBON來(lái)調(diào)整同步整流管B的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t，當(dāng)同步整流管B的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t長(zhǎng)于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則延長(zhǎng)同步整流管B的導(dǎo)通時(shí)間ΤΒ0Ν，從而縮短體二極管導(dǎo)通時(shí)間t ;當(dāng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t短于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則縮短同步整流管B的導(dǎo)通時(shí)間ΤΒ0Ν，從而延長(zhǎng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t。
[0032]本實(shí)施例通過(guò)一個(gè)反饋回路控制同步整流管B體二極管導(dǎo)通時(shí)間t的方法還可以是通過(guò)調(diào)整同步整流管B的導(dǎo)通時(shí)間TBON實(shí)現(xiàn)。當(dāng)同步整流管B的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t長(zhǎng)于某時(shí)間閾值Tl時(shí)，則延長(zhǎng)同步整流管B的導(dǎo)通時(shí)間ΤΒ0Ν，從而縮短t ;當(dāng)t短于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則縮短同步整流管B的導(dǎo)通時(shí)間ΤΒ0Ν，從而延長(zhǎng)t。通過(guò)這個(gè)反饋回路，使得同步整流管B的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t維持在其閾值Tl附近。
[0033]圖1以反激電路為例描述本發(fā)明，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于反激電路以外的其他隔離或非隔離電路的同步整流管控制。圖6所示的同步整流非隔離降壓電路，其中的同步整流管B，也可以采用本發(fā)明，在不需要主開關(guān)管開關(guān)信號(hào)的情況下，同步整流管可以自適應(yīng)工作于連續(xù)電流模式或斷續(xù)電流模式。
[0034]圖7所示的是本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)電路，比較器Kl通過(guò)比較同步整流管B兩端的電壓，在同步整流管B關(guān)斷之后，獲得同步整流管體二極管的導(dǎo)通信號(hào)SI，脈寬為t。K3根據(jù)SI產(chǎn)生一個(gè)上升沿和SI同步，脈寬固定為Tl的信號(hào)S2。K4是相位比較器，比較S1，S2的下降沿，產(chǎn)生一個(gè)濾波的電壓信號(hào)VI。Vl控制一個(gè)壓控電流源II。Il的電流經(jīng)過(guò)一個(gè)阻值和同步整流管B的導(dǎo)通電阻Rdson成正比的電阻R1，電阻Rl的另一端接同步整流管的漏極。電流比較器K2通過(guò)比較電阻Rl的一端和同步整流管的源極，產(chǎn)生RST信號(hào)用于關(guān)斷同步整流管。壓控電流源Il和電阻Rl調(diào)整了同步整流管的關(guān)斷閾值IBT。通過(guò)這個(gè)反饋回路，可以使得同步整流管體B的二極管導(dǎo)通脈寬t接近于信號(hào)S2的固定脈寬Tl，從而達(dá)到同步整流管B的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t維持在其閾值Tl附近的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種同步整流控制方法，包括同步整流的開關(guān)電路，所述開關(guān)電路包括主開關(guān)管和同步整流管，其特征在于:設(shè)定一時(shí)間閾值Tl，所述時(shí)間閾值Tl是同步整流管關(guān)斷之后，主開關(guān)管開啟之前，同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間的目標(biāo)值，將同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t維持在時(shí)間閾值Tl的附近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步整流控制方法，其特征在于:所述同步整流管上連接有檢測(cè)其導(dǎo)通期間電流的快速電流比較器，所述快速電流比較器內(nèi)設(shè)有在同步整流管關(guān)斷后檢測(cè)同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t的反饋回路，通過(guò)調(diào)整同步整流管的電流閾值IBT來(lái)調(diào)整同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t，當(dāng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t長(zhǎng)于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則降低同步整流管的電流閾值IBT，從而縮短體二極管導(dǎo)通時(shí)間t ;當(dāng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t短于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則增加同步整流管電流閾值IBT，從而延長(zhǎng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步整流控制方法，其特征在于:所述電流閾值IBT設(shè)有一上限值IBTH和一下限值IBTL。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步整流控制方法，其特征在于:所述電流閾值IBT是一正值固定值或負(fù)值固定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2?4之一所述的同步整流控制方法，其特征在于:所述同步整流管的電流IB在同步整流管和主開關(guān)管同時(shí)開通時(shí)，迅速變?yōu)樨?fù)值，所述同步整流管通過(guò)快速電流比較器快速關(guān)斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步整流控制方法，其特征在于:所述同步整流管上設(shè)置有調(diào)整其導(dǎo)通時(shí)間TBON的反饋回路，通過(guò)調(diào)整同步整流管的導(dǎo)通時(shí)間TBON來(lái)調(diào)整同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t，當(dāng)同步整流管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間t長(zhǎng)于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則延長(zhǎng)同步整流管的導(dǎo)通時(shí)間ΤΒ0Ν，從而縮短體二極管導(dǎo)通時(shí)間t ;當(dāng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t短于時(shí)間閾值Tl時(shí)，則縮短同步整流管的導(dǎo)通時(shí)間ΤΒ0Ν，從而延長(zhǎng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間t。
【文檔編號(hào)】H02M7/12GK104079190SQ201410215819
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】黃必亮, 任遠(yuǎn)程, 周遜偉 申請(qǐng)人:杰華特微電子（杭州）有限公司