CN101297466A - 带同步整流器的开关模式电源 - Google Patents

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Abstract

在用于控制同步整流开关(S2)的控制器(CC2)中包括：感测电路(SRL)，用于感测在消隐时间结束之时所述同步整流开关(S2)的输出(D2)，以获得一感测信号(Q)；以及控制信号产生电路(AND1)，用于根据所述感测信号(Q)来产生用于同步整流开关(S2)的控制信号(G2)。

Description

带同步整流器的开关模式电源
技术领域
本发明涉及一种带有同步整流器的开关模式电源。
背景技术
ST微电子应用说明书AN1804描述了在反激拓扑式开关模式电源中用作次级同步整流器驱动装置的STSR30器件的功能性和操作。IC由在绝缘变压器次级线圈侧取出的同步时钟输入产生相对于初级侧PWM信号而言的具有设置的停滞时间的驱动信号。当初级开关被切断时，通常在其漏极会有尖峰脉冲和振铃出现。被反映到次级侧的这种电压决定了在INHIBIT的引脚中会造成不连续模式的错误检测的噪声。为了避免这种现象，在INHIBIT比较器中出现了一段消隐时间。一旦检测到了时钟的降落门限，该INHIBIT比较器就被禁动700纳秒，以避免由于开关噪声引起的任何误触发。如果禁止引脚上的噪声持续了大于700纳秒，则可以通过添加与禁止电阻并联的微分电路来增加该消隐时间。一个电容和一个电阻决定了这段消隐时间值。该消隐时间必须要持续足够长，以便能覆盖由于初级开关切断而引起的振铃。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进的带有同步整流器的开关模式电源。本发明由独立的权利要求所限定。从属权利要求限定了本发明的优选实施例。
在根据本发明一个方案的用于控制同步整流开关的控制器中，该控制器包括：感测电路，用于感测在一消隐时间结束时的同步整流开关的输出，以获得一感测信号；和控制信号产生电路，用于依照该感测信号而产生用于该同步整流开关的控制信号。
本发明的获得是基于以下考虑。由延长消隐时间超过700纳秒而带来的问题是该消隐时间可能会变得过长。过长的消隐时间会在能量被送回转换器输入端的同时引起能量损失。因为能量从转换器的输入送出并被送回该转换器，由于能量的传输效率不可能是100％而造成了一些能量损失。
依照本发明的一个实施例，有可能在不造成这种能量损失的情况下实现较长的消隐时间。实质是该电路检测该消隐时间是否太长，如果是，则切断该同步整流器。更明确地讲，在同步开关的导通时间小于该消隐时间时，同步整流器就被禁动。由于执行同步整流器禁动的时间总小于消隐时间，所以几乎不会影响转换器的效率。由此，本发明提供了一种不受振铃干扰而同时保持高效率的系统。
在本发明的一个实施例中，通过消隐时间来限定同步整流开关的最小导通时间。一旦所需的导通时间小于消隐时间，该同步整流器将会被禁动。通过取样恰在消隐时间后的同步整流开关的漏极信号，就能产生一个使得同步整流器启动或者禁动的信号。这将在所有情况下确保适当的开关切换并且使得效率达到最高。
从下面参考实施例而作的阐述中，本发明的这些和其它方面将是显见的。
附图说明
在附图中：
图1示出具有同步整流器的开关模式电源的实施例；
图2示出在图1电路中使用的次级控制器的实施例；
图3-图6解释了同步整流器被启动和禁动方式。
具体实施方式
图1示出了具有同步整流器的开关模式电源的实施例。变压器T1的初级线圈与初级开关S1的串联被连接在电压源Vin的两端之间。初级控制器IC CC1接收初级开关S1的漏极电压D1并控制初级开关S1的栅极电压G1。变压器T1的次级线圈和次级开关S2的串联被连接在输出电容C1的两端之间，能够从输出电容C1获得输出电压Vout。次级控制器IC CC2接收次级开关S2的漏极电压D2，并控制次级开关S2的栅极电压G2。
图2示出了使用在图1的电路中的次级控制器CC2。比较器Comp1输出指示正或负漏极电压D2的一个电压。一旦漏极电压D2下降到0伏以下，比较器Comp1的输出则变为高电平并启动定时器Tim1。或电路OR1随后会输出高电平信号，并且当同步整流闭锁SRL被启动时，与电路AND1将会输出高电平信号。在消隐时间(Tim1)的下降沿，比较器Comp1的输出电压由闭锁器SRL采样。至此，定时器Tim1的输出被接到闭锁器SRL的时钟输入Clk，并且比较器Comp1的输出被接到闭锁器SRL的D输入端。当漏极电压D2在消隐时间之后为低电平时，将置位闭锁器SRL。当漏极电压D2在消隐时间之后为高电平时，将复位闭锁器SRL。闭锁器SRL以此来感测在消隐时间结束之时的同步整流开关S2的输出电压D2，以便获得闭锁器SRL的输出端Q的感测信号，并且与电路AND1根据在输出端Q的感测信号来产生用于同步整流开关S2控制信号G2。
图3-图6解释了同步整流器被启动和禁动的方式。在这些图中的D2代表构成次级开关S2的场效应晶体管的漏极电压，BS代表定时器Tim1输出端的消隐信号，SRL代表SR启动锁存器SRL的输出，SR-En表明同步整流器被启动，SR-Dis表明同步整流器被禁动，而G2代表在开关S2的栅极G2上的同步整流开关驱动信号。
图3表示在消隐时间结束时对漏极电压D2进行采样。当漏极电压D2为负时，启动同步整流器。图4表示当漏极电压D2为正时，禁动同步整流器。图5和图6显示了当同步整流器被启动和禁动时用于同步整流开关S2的驱动信号。图5显示出只要在消隐时间结束时漏极信号电压为负，则启动同步整流器。图6显示出只要在消隐时间结束时漏极信号为正，则禁动同步整流器。由构成次级开关S2的MOSFET的实体二极管完成对输出电流的整流。
应该指出，上述实施例是说明本发明而并非限制本发明。本领域的技术人员可以在不脱离本发明所附权利要求精神的情况下设计许多本发明的可选实施例。虽然在本发明描述的实施例中感测的是场效应晶体管的漏极电压D2，但是在一可选实施方式中可以通过感测从该漏极电压产生的电流或者构思其他方式来获得定时信号。如果场效应晶体管的源极电压D2不是零，则可以测量的漏极-源极电压、或者可以设计其他方式来补偿该非零的源极电压。在权利要求中，不应将圆括号中的参考符号解释为对本发明的限制。“包含”一词不排除存在有权利要求所列举元件之外的元件以及操作步骤。在名词前的“一个”的限定并不排除有多个该元件存在。本发明可以通过由若干分离部分组成的硬件实现，并/或可以通过适当的已编程的处理器来实现。在列举若干装置的器件权利要求中，这些装置中的几个可以由同一种硬件部件实现。事实上，在互不相同的从属权利要求中引用的确定手段并不意味着不能将它们组合使用而带来好处。

Claims (5)

1.一种控制器(CC2)，用于控制同步整流开关(S2)，所述控制器(CC2)包括：
感测电路(SRL)，用于感测在消隐时间结束之时所述同步整流开关(S2)的输出(D2)，以获得感测信号(Q)；以及
控制信号产生电路(AND1)，用于根据所述感测信号(Q)来产生用于同步整流开关(S2)的控制信号(G2)。
2.如权利要求1所述的控制器，其中所述输出是构成同步整流开关(S2)的场效应晶体管的漏极电压(D2)，并且如果在所述消隐时间结束之时所述漏极电压为负值，则启动同步整流器。
3.如权利要求2所述的控制器，进一步包含一个定时器(Tim1)，用于指示作为在漏极电压(D2)下降到低于0伏之后的一固定时段的消隐时间的结束。
4.一种开关模式电源电路，包含：
变压器(T1)，其具有初级线圈和次级线圈；
初级开关(S1)，其与所述初级线圈串联；
初级控制器(CC1)，其用于控制所述初级开关(S1)；
同步整流开关(S2)，其与次级线圈串联；以及
如权利要求1中所述的次级控制器(CC2)，其用于控制所述同步整流开关(S2)。
5.一种控制同步整流开关(S2)的方法，所述方法包括步骤：
在消隐时间结束之时感测(SRL)所述同步整流开关(S2)的输出(D2)，以便获得感测信号(Q)；和
根据所述感测信号(Q)，产生(AND1)用于所述同步整流开关(S2)的控制信号(G2)。
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