CN103259404A - 一种同步直流转换器的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同步直流转换器的控制电路，用以调整同步直流转换器中同步管的关断时刻，使得同步管能够在同步直流转换器中的电感电流等于零时关断，提高同步直流转换器的效率。该控制电路主要包括依次串联的电压调节控制电路、电压调节电路、第一比较器和逻辑电路。

Description

一种同步直流转换器的控制电路

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种同步直流转换器的控制电路。

背景技术

目前，如附图1所示，在传统的同步直流转换器中，采用同步管107(NMOS管)代替了传统的续流二极管，由于同步管107导通阻抗低，因此转换的效率得到了提高，但是同时需要增加相应的电路，使得同步管107能够在适当的时间关断，以防止电感电流反向。图1虚线框所示部分即为防止电感电流反向的第二控制电路101，其作用是使电感112电流等于零时关断同步管107。在图1所示的同步直流转换器中，第一控制电路100根据节点103的电压值，向功率管控制端104输入控制信号，在控制信号为低电平时，PMOS功率管106打开，输入电源102通过PMOS功率管106向电感112充电，电感电流逐渐升高，节点103的电压值也随之升高，在节点103的电压值达到设定值或第一控制电路100的周期限制后，向功率管控制端104输入高电平，PMOS功率管106关断。此时，虚线框中第二控制电路101向同步管控制端105输出高电平信号，NMOS同步管107打开，电感112续流，此时节点108的电压可表示为：-I112×R107，其中，R107为NMOS同步管107的导通电阻，I112为电感112的电流，因此，节点111的电压可表示为：1109×R110-I112×R107，其中，R110为电阻110的阻值，I109为电流源109的输出电流。当节点111的电压等于零值时，即当节点108的电压等于-I109×R110时，经过比较器113和不可控延迟t113后，同步管控制端105输入的信号变为低电平，同步管107关断。该过程中，节点108的电压与电感112的电流之间的对应关系如附图2中t0-t1时间段所示。

图1所示方案的缺点在于，NMOS同步管107是否能在电感112电流等于零时关断，取决于以下多个不可控因素：1)第二控制电路101的不可控延时t113，该延时受制作工艺、温度和电压的影响；2)比较器113的输入失调电压，该电压受制作工艺影响；3)电感112的电感值，该电感值受开关频率、温度和电感品质影响，实际应用中，也可能因其他因素选择与设计值不同的电感；4)节点103的电压值，该电压值受负载的影响。

以下叙述中，若同步管107在电感电流大于零时关断，则称为提前关断，若同步管107在电感电流小于零时关断，则称为延后关断。如附图2中t2-t3时间段所示的节点108的电压与电感112的电流之间的对应关系，在该时间段内，当节点111的电压等于零时，即当节点108的电压等于-I109×R110时，经过比较器113和不可控延时t113后，同步管控制端105的输入信号变为低电平，同步管107关断，此时，由于电感112的电感值变小，使得电感112的电流斜率增大，因此，在同步管107关断时，电感112的电流已经小于零，从而造成输出功率的浪费，降低了直流转换器的效率。

如附图3所示的改进后的同步直流转换器中，相比于传统电路增加了延时调节模块301和比较器302，延时调节模块301在输入控制信号304和输出控制信号305中增加可调节的延时t301，即在输入控制信号304变为高电平后，经过延时t301，输出控制信号305变为高电平。在检测电感112电流过零的过程中，如果延时调节控制信号303落后于输出控制信号305变为高电平，则增加延迟t301的长度，如果延时调节控制信号303超前于输出控制信号305变高，则减小延迟t301的长度，由于延时调节控制信号303的电平高低表示节点108的电压是否大于零(节点108的电压值大于零，则延时调节控制信号303的电平为高，反之为低)，由此，调节延迟t301可保证节点108电压正好在等于零值时关断同步管107，而此时电感112的电流为零。

图3所示方案的缺点在于：1)防止电感电流反向的实现取决于比较器302的输入失调电压以及转换延迟，如果比较器302存在输入失调电压或者有较大的转换延迟，则会对关断同步管107时节点108的电压值是否为零做出错误判断，而实际电路设计中，比较器302的输入失调电压和转换延迟难以同时兼顾；2)延时调节控制信号303为高电平时，延时调节模块301的延时增加，而延时调节控制信号303为低电平时，延时调节模块301的延时减小，延时调节模块301的延时随着延时调节控制信号303的高低电平的变化而不断调整，没有稳定状态，这使得同步管要么提取关断，要么延后关断，电感电流每隔一个周期过冲一次，降低了效率。

发明内容

本发明提供一种同步直流转换器的控制电路，用以调整同步直流转换器中同步管的关断时刻，使得同步管能够在同步直流转换器中的电感电流等于零时关断，提高同步直流转换器的效率。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

一种同步直流转换器的控制电路，所述同步直流转换器包括同步管、功率管和电感，所述同步直流转换器的控制电路包括：依次串联的电压调节控制电路、电压调节电路、第一比较器和逻辑电路；

电压调节控制电路将所述同步管及功率管与所述电感连接处节点的电压值与设定的参考电压值进行比较，根据比较结果调节输出的电压调节控制信号；

电压调节电路根据所述电压调节控制信号设定电压门限值，在所述节点的电压达到设定的所述电压门限值时，向所述第一比较器输出反转控制电压；

第一比较器在所述反转控制电压的控制下反转，输出关断控制信号，所述关断控制信号经逻辑电路输入至所述同步管的控制端，控制所述同步管关断。

基于上述技术方案，本发明实施例中，若与同步管相连接的电感电流不为零，该电感通过功率管或同步管的寄生二极管续流，实时获得同步管与电感连接节点电压，并根据该节点电压实时调整电压门限值，在同步管漏极与电感连接节点电压达到电压门限值时生成关断控制信号，以控制同步管关断，从而只要电感电流不为零，通过检测同步管与电感连接节点电压，即可生成关断控制信号使同步管在适当的时间关断，以调整同步直流转换器中同步管的关断时刻，直至电感电流等于零，使得同步管能够在同步直流转换器中的电感电流等于零时关断，提高同步直流转换器的效率。

附图说明

图1为现有的同步直流转换器的控制电路图；

图2为现有的同步管工作过程示意图；

图3为现有的同步直流转换器的控制电路的改进电路图；

图4a为本发明实施例中同步直流转换器的控制电路示意图；

图4b为本发明实施例中逻辑电路示意图；

图5为本发明实施例中电压调节电路示意图；

图6a为本发明实施例中电压调节控制电路示意图；

图6b为本发明实施例中另一电压调节控制电路示意图；

图6c为本发明实施例中另一电压调节控制电路示意图；

图6d为本发明实施例中另一电压调节控制电路示意图；

图6e为本发明实施例中另一电压调节控制电路示意图；

图7为本发明实施例中电感电流大于零时各信号波形图；

图8为本发明实施例中电感电流小于零时各信号波形图；

图9为本发明实施例中电感电流小于零且接近零时各信号波形图。

具体实施方式

为了调整同步直流转换器中同步管的关断时刻，使得同步管能够在同步直流转换器中的电感电流等于零时关断，提高同步直流转换器的效率，本发明实施例提供了一种同步直流转换器中同步管关断电路。

下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。

如附图4a所示，同步直流转换器中包括同步管107、功率管(106)和电感112，该同步直流转换器的控制电路包括依次串联的电压调节控制电路402、电压调节电路401、第一比较器410和逻辑电路405，其中，

电压调节控制电路402将同步管107与电感112连接处节点108的电压值与设定的参考电压值进行比较，根据比较结果调节输出的电压调节控制信号403；

电压调节电路401根据电压调节控制信号403设定电压门限值，在节点108的电压达到设定的电压门限值时，向第一比较器410输出反转控制电压；

第一比较器410在反转控制电压的控制下反转，输出关断控制信号，关断控制信号经逻辑电路405输入至同步管107的控制端105，控制同步管107关断。

在一个具体的实现中，如附图5所示，电压调节电路401包括译码器501、多个电子开关、电流源500和可变电阻502，其中，可变电阻502的一端串接电流源500，另一端连接节点108，译码器501的输入端连接电压调节控制电路402的输出端，译码器501的每路输出端各连接一电子开关的控制端；电子开关的一端连接电流源500形成输出节点404，另一端连接可变电阻502，各电子开关分别连接可变电阻502不同位置处，输出节点404连接第一比较器410，输出节点404与节点108之间的电压差值为电压门限值。

例如，参见附图5，电子开关采用MOS管，译码器501的输入端与电压调节控制电路402的电压调节控制信号403的输出端相连，译码器501的每个输出端各连接一MOS管的栅极，各MOS管的源极分别连接在可变电阻502的不同位置处，各MOS管的漏极作为输出端连接第一比较器410，可变电阻的一端串接电流源500，另一端连接节点108。该实现方式中，译码器501接收控制信号403，译码后控制虚线框内MOS管的开通和关断，从而调节可变电阻502的阻值，电流源500输出的电流流过可变电阻502后到达节点108，在节点404产生一个高于节点108的电压，节点404与节点108的压差受电压调节控制信号403控制。

此处仅为电压调节电路401的一种具体实现方式，实际应用中，还可以有采用多种其它电路形式实现电压调节功能并用于本发明的同步管关断电路，对于其他实现形式本发明也将其包括在内。例如，可以采用固定电阻502，通过调节电流源500实现电压调节功能。

在一具体的实现中，参见附图6a所示，电压调节控制电路402包括加/减计数器600、第二比较器601和第三比较器602，第二比较器601的一个输入端连接第一参考电压608，另一输入端连接节点108，输出端经第一逻辑电路609连接至加/减计数器600的减少计数控制端606，第三比较器602的一个输入端连接第二参考电压610，另一输入端连接节点108，输出端经第二逻辑电路611连接至加/减计数器600的增加计数控制端607；第二比较器601在节点108的电压值低于第一参考电压608的电压值时输出高电平信号，并经第一逻辑电路609使减少计数控制端606为高电平，加/减计数器600在减少计数控制端606输入的高电平信号控制下，使输出的电压调节控制信号403减小预定值；第三比较器602在节点108的电压值高于第二参考电压610的电压值时输出高电平信号，并经第二逻辑电路611使增加计数控制端607为高电平，加/减计数器600在增加计数控制端607输入的高电平信号控制下，使输出的电压调节控制信号403增加预定值。

较佳地，如附图6b所示，电压调节控制电路402还包括第四比较器603和周期计数器604，第四比较器603的一个输入端连接第三参考电压612，另一输入端连接节点108，第四比较器603输出端经第三逻辑电路613连接至周期计数器604的输入端，周期计数器604的输出端连接至加/减计数器600的增加计数控制端607；第四比较器603在节点108的电压值低于第三参考电压612的电压值时，输出高电平计数触发信号，周期计数器604在高电平计数触发信号的控制下增加预定值，并在计数达到设定周期值时输出高电平信号，使增加计数控制端607为高电平，加/减计数器600在增加计数控制端607输入的高电平信号控制下，使得输出的电压调节控制信号403增加预定值。

具体地，如附图6c所示，周期计数器604的输出端经一或门元件连接至加/减计数器600的增加计数控制端607；第三比较器602的输出端经第二逻辑电路连接至或门元件的另一输入端。

其中，如附图6d所示，第一逻辑电路609和第二逻辑电路611均为触发器，第二比较器601的输出端连接至第一逻辑电路的一个输入端，第一逻辑电路的另一输入端连接使能信号(406)，第三比较器602的输出端连接至第二逻辑电路的一个输入端，第二逻辑电路的另一输入端连接使能信号406，该使能信号406为对同步管控制端105的输入信号求反后，与同步直流转换器中的功率管106控制端104的输入信号进行逻辑与后获得，功率端106分别连接输入电源102和节点108。

其中，如附图6e所示，第三逻辑电路(613)为一与门元件，该与门元件的一个输入端连接第四比较器603输出端，另一输入端输入时钟信号(407)，该与门元件的输出端连接至周期计数器604的输入端，该时钟信号407为对同步直流转换器中功率端106控制端104的输入信号求反后获得。

其中，加/减计数器600的时钟信号输入端输入时钟信号407，时钟信号407为对同步直流转换器中功率管106控制端的104输入信号求反后获得。

具体地，参见附图4a所示，同步直流转换器中包括功率管106和同步管107，功率管106的源极和同步管107的漏极相连接，且连接至电感112的同一端，其中，同步管107具有寄生二极管408，功率管106具有寄生二极管409，电压调节控制电路402在使能信号406和时钟信号407的控制下，将同步直流转换器中同步管漏极所在节点108的电压值与设定的参考电压进行比较，生成电压调节控制信号403并输出至电压调节电路401，电压调节电路401对电压调节控制电路402输入的电压调节控制信号403进行译码后，根据译码后的数据调节节点108与电压调节电路401输出端(即节点404)之间的电压差值，即电压门限值，使得节点108的电压达到该电压门限值时，节点404的电压满足第一比较器410的反转条件。第一比较器410，将节点404的电压值与零值进行比较，在节点108的电压达到门限值时，节点404的电压满足第一比较器410反转条件，第一比较器410反转且输出关断控制信号，并通过关断控制信号控制同步管关断，节点404的电压随着节点108电压的变化而变化。

参见附图6b至图6e，其中，第二比较器601在节点108的电压值低于零值第一预定阈值时输出高电平信号，并经逻辑电路使减少计数控制端606为高电平，加/减计数器600在减少计数控制端606的高电平信号和时钟信号的控制下，使得输出的电压调节控制信号403减小预定值；第三比较器602在节点108的电压值高于输入电源102的电压值第二预定阈值时输出高电平信号，并经逻辑电路使增加计数控制端607为高电平，加/减计数器600在增加计数控制端607的高电平信号和时钟信号407的控制下，使得输出的电压调节控制信号403增加预定值；第四比较器603在节点108的电压值低于零值第三预定阈值时，输出计数触发信号605；周期计数器604在计数触发信号605和时钟信号407的控制下增加预定值，并在计数达到周期值时输出高电平信号，经逻辑电路后使增加计数控制端607为高电平，加/减计数器600在增加计数控制端607的高电平信号和时钟信号407的控制下，使得输出的电压调节控制信号403增加预定值。

其中，第二比较器601输出的高电平信号，在使能信号406为高电平时，经逻辑电路使减少计数控制端606为高电平；第三比较器602输出的高电平信号，在使能信号406为高电平时，经逻辑电路使增加计数控制端607为高电平；周期计数器604计数达到周期值输出的高电平信号，在使能信号406为高电平时，经逻辑电路使增加计数控制端607为高电平。

其中，若与节点108连接的电感112的电流大于零，电感112通过同步管107的寄生二极管408续流，使节点108的电压值为同步管107寄生二极管408的寄生电压值，第二比较器601通过比较得出节点108的电压值低于零值电压第一预定阈值，输出高电平信号使减少计数控制端为高电平，减少计数控制端控制加/减计数器600输出的电压调节控制信号403减小预定值。

若与节点108连接的电感112的电流小于零，电感112通过功率管106的寄生二极管409续流，使节点108的电压值为功率管106寄生二极管409的寄生电压值，第三比较器602通过比较得出节点108的电压值大于等于输入电源电压的电压值第二预定阈值，输出高电平信号使增加计数控制端607为高电平，增加计数控制端607控制加/减计数器600输出的电压调节控制信号403增加预定值。

本发明实施例中，关断控制信号经逻辑电路405后控制同步管关断。具体地，逻辑电路405的具体结构参见附图4b所示，逻辑电路(405)包括一与门、一反相器和一触发器，与门的输出端连接触发器的一个输入端，反相器的输出端连接触发器的另一输入端，与门的一个输入端连接第一比较器的输出端，与门的另一输入端连接功率管(106)的控制端(104)，反相器的输入端连接功率管(106)的控制端(104)；关断控制信号经一与门输入至逻辑电路(405)包含的触发器，与门的另一输入端连接同步直流转换器中功率管106的控制端，且功率管106控制端的输入信号经一反相器后输出至逻辑电路(405)包含的触发器的另一输入端，逻辑电路(405)包含的触发器的输出端连接至同步管107的控制端105，以控制同步管107关断。

优选地，本发明实施例中周期计数器604为32周期计数器。其中，第一预定阈值和第二预定阈值的绝对值小于寄生二级管压降的绝对值，第三预定阈值接近零值。例如，第一预定阈值为300毫伏，第二预定阈值为300毫伏，第三预定阈值为30毫伏，即第一参考电压为-300毫伏，第二参考电压为输入电源102的电压值与300毫伏电压值之和，第三参考电压为-30毫伏。

以下结合附图7-9中所示的上述具体实现电路中各主要控制信号和节点的波形，对其具体工作过程进行详细说明。

附图7所示为针对上述最优的实现方式，同步管107从电感112电流在大于零时关断(即提前关断)到纠正至正好在电感112电流等于零时关断的过程。t700时刻，电压调节控制信号403的十六进制表示为F，此时电压调节电路401将节点404和节点108的电压差值调整为V700(初始值)。t700-t701时间段，控制信号104为低电平，功率管106导通。t701时刻，第一控制电路100输出的控制信号104为高电平，功率管106关断，同时同步管控制端105变为高电平，同步管107打开。t702时刻，节点108电压为-V700，受电压调节电路401调节，节点404电压为零，此时第一比较器410反转，经由第一比较器和/或逻辑电路造成的不可控延迟td713后，同步管控制端105变为低电平，同步管107关断。此时电感112的电流大于零，通过同步管107的寄生二极管408续流，节点108的电压因寄生二极管的压降变为-700mv(即二极管的导通压降)。第二比较器601检测到节点108电压小于-300mv后，使减少计数控制端606变为高电平。在t704时刻，时钟信号407变为高电平，加/减计数器600受减少计数控制端606输入的高电平信号控制，使电压调节控制信号403减1，变为十六进制E，电压调节电路401也使节点108和节点404的电压差值减小为V701(小于V700)。系统从t704开始进入下一周期。在t706时刻，节点108的电压为-V701，而节点404电压为零，此时第一比较器410反转，同步管107再次关断，由于电感112电流还是大于零，仍然通过同步管107的寄生二极管408续流，节点108电压因寄生二极管压降变为-700mv，使减少计数控制端606变为高电平。在t708时刻，电压调节控制信号403减1，变为十六进制D。根据上述流程可知，只要同步管107在电感112电流大于零时关断，都会使得节点108电压变为-700mv，第二比较器601都会检测到节点108的电压小于-300mv，从而使得电压调节控制信号403减1，进而减小节点108和节点404之间的电压差值，从而延后同步管107的关断时间，直至在电感112电流等于零时关断。在t708-t709时间段重复上述过程，在t709时刻，电压调节控制信号403变为十六进制A，节点108和节点404的电压差值变为V702(小于V701)。假设在节点404的电压为零值时第一比较器410反转，则在节点108的电压等于-V702后，节点404电压为零，则第一比较器410反转，经由第一比较器和/或逻辑电路造成的不可控延时td713后，同步管107正好在电感112电流等于零时关断。

附图8所示为针对上述最优的实现方式，同步管107从电感112电流在小于零时关断(即延后关断)到纠正至正好在电感112电流等于零时关断的过程。在t800-t802时间段，电路工作过程同附图7所示。假设在附图8所示的工作流程中，电压调节控制信号403初始值为4，在t802时刻，节点108电压为V800，经电压调节电路401调节，节点404电压为零，此时第一比较器410反转，经逻辑电路造成的不可控延时后，同步管107关断。此时电感112电流已经小于零，说明此关断时间相对于正常关断时间延后。电感112电流小于零且同步管107关断后，电感112电流通过功率管106的寄生二极管409续流，由于寄生二极管压降，节点108电压会高于输入电源102电压约700mv(即寄生二极管的压降)，第三比较器602检测到节点108电压输入电源102的电压300mv后，增加计数控制端607变为高电平。在t704时刻，时钟信号407为高电平，加/减计数器600受增加计数控制端607的高电平信号控制，使得电压调节控制信号403增加1，变为十六进制5，电压调节电路401也使节点108和节点404的电压差值增加为V801，系统从t804时刻进入下一周期。同样，只要同步管107在电感112电流小于零时关断，都会使得节点108电压变为高于输入电源102电压700mv，因此，第三比较器602都会检测到节点108高于输入电源102电压300mv，从而使电压调节控制信号403增加1，并增大节点108和节点404之间的电压差值，使节点108的电压经过短时间变化后，即可使得节点404的电压满足第一比较器410的反转条件，从而提前同步管107的关断时间。在t810时刻，电压调节控制信号403变为十六进制9后，节点108和节点404的电压差值变为V802，节点108电压等于-V802后，第一比较器410反转，经逻辑电路的不可控延时td815后，同步管107正好在电感112等于零时关断，从而完成调整同步管107关断时刻的过程。

在附图8所示的电路工作流程中，通过调整节点108和节点404之间的电压差值，使得节点108电压在达到一定的门限值时，节点404满足第一比较器410的反转条件，才能调整同步管107的关断时刻，使其正好在电感112电流等于零时关断。实际应用中，如果电压调节电路401设定的电压差值较小，可能出现节点108电压还未达到该设定的电压差值时，同步管控制端104输入信号就已经变为低电平，而此时，即使电感112电流小于零，由于功率管106已经导通，节点108电压不会大于输入电源102电压700mv，同步管的关断时刻也不能做相应调节。附图6b-附图6e中所示的32周期计数器604和第四比较器603组成的电路可以避免该情况的发生。第四比较器603每次在同步管107关断时，比较节点108电压是否低于地第三预定阈值，这里取第三设定阈值为30mv，即比较节点108电压是否小于-30mv，第三设定阈值在实际设计中是根据同步管107的导通阻抗或电感112的值设定，并非特定值。如果节点108电压小于-30mv，32周期计数器604计数值不变，否则，说明节点108的电压在同步管107关断时已经接近零值，即表明电感112电流在该时刻接近或者小于零，此时32周期计数器计数值加1。在32周期计数器604达到周期值32后，使增加计数控制端607为高电平，在时钟信号407到来时，使电压调节控制信号403加1，通过电压调节电路401使节点404和节点108的压差增大，使节点108的电压经过短时间变化后，即可使得节点404的电压满足第一比较器410的反转条件，提前同步管107的关断时刻，附图9所示为该部分电路的具体工作过程。

在附图9所示的电路工作过程中，t900-t903为一个周期，该周期中电压调节电路401使节点404和节点108的压差为V900，虽然第一比较器410在t902时刻已经输出高电平，但由于不可控延迟，该输出需要在t904时刻才能使同步端控制端105变为低电平。而在t903时刻，第一控制电路100已经输出控制信号104使同步管107关闭，同时功率管106打开。但是，在t903时刻，电感112电流是小于零的，第四比较器603在t903时刻判断节点108电压不小于-30mv，32周期计数器604加1。在重复32次后，32周期计数器604输出高电平，并使增加计数控制端607为高电平，加/减计数器600使电压调节控制信号403加1，电压调节电路401使节点404和节点108的电压差增大为V901。重复上述过程，直到t917时刻，电压调节控制信号403变为8，节点404和节点108的电压差值增大为V902，第一比较器410的反转点提前到足够补偿不可控延时的影响，使同步管107关断后功率管106还未打开，如t921时刻所示，由于寄生二极管409的作用，节点108电压变为超过输入电源102电压700mv，进入图8所示的工作状态。

上述电路结构的设计思路如下，直流转换器中功率管的源极和同步管的漏极相连接，且连接至电感的同一端，上一周期中同步管关断时，若与同步管漏极相连接的电感电流不为零，该电感通过功率管或同步管的寄生二极管续流，使得同步管漏极所在节点电压为寄生二极管的压降，实时获得同步管漏极所在节点电压，并在该节点电压达到设定门限值时生成关断控制信号，控制同步管关断。

其中，若与同步管漏极相连接的电感电流大于零，电感通过同步管的寄生二极管续流，实时获得同步管漏极所在节点电压后，将该节点电压的电压值与第一预定阈值进行比较，若小于等于第一预定阈值，则设定第一门限值，并在同步管漏极所在节点电压达到第一门限值时，生成关断控制信号，第一预定阈值大于同步管的寄生二极管的压降。

其中，在同步管关断时，若与同步管漏极相连接的电感电流小于零，电感通过功率管的寄生二极管续流，实时获得同步管漏极所在节点电压后，将该节点电压的电压值与输入电压进行比较，若大于等于输入电压第二预定阈值，则设定第二门限值，并在同步管漏极所在节点电压达到第二门限值时，生成关断控制信号，第二预定阈值小于功率管的寄生二极管的压降。

并且，在同步管关断时，若与同步管漏极相连接的电感电流小于零，在实时获得同步管漏极所在节点电压后，将该节点的电压值与第三预定阈值进行比较，若小于等于第三预定阈值，则设定第三门限值，并在同步管漏极所在节点电压达到第三门限值时，生成关断控制信号，第三设定阈值小于第二设定阈值。

基于上述技术方案，本发明实施例中，若与同步管相连接的电感电流不为零，该电感通过功率管或同步管的寄生二极管续流，实时获得同步管与电感连接节点电压，并根据该节点电压实时调整电压门限值，在同步管漏极与电感连接节点电压达到电压门限值时生成关断控制信号，以控制同步管关断，从而只要电感电流不为零，通过检测同步管与电感连接节点电压，即可生成关断控制信号使同步管在适当的时间关断，以调整同步直流转换器中同步管的关断时刻，直至电感电流等于零，使得同步管能够在同步直流转换器中的电感电流等于零时关断，提高同步直流转换器的效率。

并且，本发明实施例所提供的同步管关断电路对电感参数、输入电压、输出电压、同步管导通电阻等外围参数、工艺参数及应用环境不敏感，能够实现自动调节，直至电感电流等于零时关断同步管。同时，该关断电路对比较器的输入失调、转换延时等均可通过自动调节进行补偿。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种同步直流转换器的控制电路，所述同步直流转换器包括同步管(107)、功率管(106)和电感(112)，其特征在于，所述同步直流转换器的控制电路包括：依次串联的电压调节控制电路(402)、电压调节电路(401)、第一比较器(410)和逻辑电路(405)；

电压调节控制电路(402)将所述同步管(107)及功率管(106)与所述电感(112)连接处节点(108)的电压值与设定的参考电压值进行比较，根据比较结果调节输出的电压调节控制信号(403)；

电压调节电路(401)根据所述电压调节控制信号(403)设定电压门限值，在所述节点(108)的电压达到设定的所述电压门限值时，向所述第一比较器(410)输出反转控制电压；

第一比较器(410)在所述反转控制电压的控制下反转，输出关断控制信号，所述关断控制信号经逻辑电路(405)输入至所述同步管(107)的控制端(105)，控制所述同步管(107)关断。

2.如权利要求1所述的同步直流转换器的控制电路，其特征在于，所述电压调节控制电路(402)包括加/减计数器(600)、第二比较器(601)和第三比较器(602)；

所述第二比较器(601)的一个输入端连接第一参考电压(608)，另一输入端连接所述节点(108)，输出端经第一逻辑电路(609)连接至所述加/减计数器(600)的减少计数控制端(606)；所述第三比较器(602)的一个输入端连接第二参考电压(610)，另一输入端连接所述节点(108)，输出端经第二逻辑电路(611)连接至所述加/减计数器(600)的增加计数控制端(607)；

所述第二比较器(601)在所述节点(108)的电压值低于第一参考电压(608)的电压值时输出高电平信号，并经第一逻辑电路(609)使减少计数控制端(606)为高电平，所述加/减计数器(600)在所述减少计数控制端(606)输入的高电平信号控制下，使输出的电压调节控制信号(403)减小预定值；

所述第三比较器(602)在所述节点(108)的电压值高于第二参考电压(610)的电压值时输出高电平信号，并经第二逻辑电路(611)使增加计数控制端(607)为高电平，所述加/减计数器(600)在所述增加计数控制端(607)输入的高电平信号控制下，使输出的电压调节控制信号(403)增加预定值。

3.如权利要求2所述的同步直流转换器的控制电路，其特征在于，所述电压调节控制电路(402)还包括第四比较器(603)和周期计数器(604)，所述第四比较器(603)的一个输入端连接第三参考电压(612)，另一输入端连接所述节点(108)，所述第四比较器(603)输出端经第三逻辑电路(613)连接至所述周期计数器(604)的输入端，所述周期计数器(604)的输出端连接至所述加/减计数器(600)的增加计数控制端(607)；

所述第四比较器(603)在所述节点(108)的电压值低于第三参考电压(612)的电压值时，输出高电平计数触发信号，所述周期计数器(604)在所述高电平计数触发信号的控制下增加预定值，并在计数达到设定周期值时输出高电平信号，使所述增加计数控制端(607)为高电平，所述加/减计数器(600)在所述增加计数控制端(607)输入的高电平信号控制下，使得输出的电压调节控制信号(403)增加预定值。

4.如权利要求3所述的同步直流转换器的控制电路，其特征在于，所述周期计数器(604)为32周期计数器。

5.如权利要求3所述的同步直流转换器的控制电路，其特征在于，所述周期计数器(604)的输出端经一或门元件连接至所述加/减计数器(600)的增加计数控制端(607)；

所述第三比较器(602)的输出端经第二逻辑电路(611)连接至所述或门元件的另一输入端。

6.如权利要求2所述的同步直流转换器的控制电路，其特征在于，所述第一逻辑电路和所述第二逻辑电路均为触发器，所述第二比较器(601)的输出端连接至所述第一逻辑电路的一个输入端，所述第一逻辑电路的另一输入端连接使能信号(406)；所述第三比较器(602)的输出端连接至所述第二逻辑电路的一个输入端，所述第二逻辑电路的另一输入端连接使能信号(406)；

所述使能信号(406)为对所述同步管控制端(105)的输入信号求反后，与所述同步直流转换器中的功率管(106)控制端(104)的输入信号进行逻辑与后获得，所述功率管(106)分别连接输入电源(102)和所述节点(108)。

7.如权利要求3所述的同步直流转换器的控制电路，其特征在于，所述第三逻辑电路(613)为一与门元件；

所述与门元件的一个输入端连接所述第四比较器(603)输出端，另一输入端输入时钟信号(407)，所述与门元件的输出端连接至所述周期计数器(604)的输入端；

所述时钟信号(407)为对所述同步直流转换器中功率端(106)控制端(104)的输入信号求反后获得。

8.如权利要求2-7任一项所述的同步直流转换器的控制电路，其特征在于，所述加/减计数器(600)的时钟信号输入端输入时钟信号(407)，所述时钟信号(407)为对所述同步直流转换器中功率管(106)控制端(104)的输入信号求反后获得。

9.如权利要求1所述的同步直流转换器的控制电路，其特征在于，所述电压调节电路(401)包括译码器(501)、一个以上电子开关、电流源(500)和可变电阻(502)；

所述可变电阻的一端串接电流源(500)，另一端连接所述节点(108)；

所述译码器(501)的输入端连接所述电压调节控制电路(402)的输出端，所述译码器(501)的每路输出端各连接一电子开关的控制端；

所述电子开关的一端连接所述电流源(500)形成输出节点(404)，另一端连接所述可变电阻(502)，各电子开关分别连接所述可变电阻(502)不同位置处，所述输出节点(404)连接所述第一比较器(410)，所述输出节点(404)与所述节点(108)之间的电压差值为所述电压门限值。

10.如权利要求1所述的同步直流转换器的控制电路，其特征在于，所述逻辑电路(405)包括一与门、一反相器和一触发器，所述与门的输出端连接所述触发器的一个输入端，所述反相器的输出端连接所述触发器的另一输入端，所述与门的一个输入端连接所述第一比较器的输出端，所述与门的另一输入端连接所述功率管(106)的控制端(104)，所述反相器的输入端连接所述功率管(106)的控制端(104)；

所述关断控制信号经一与门输入至逻辑电路(405)包含的触发器，所述与门的另一输入端连接所述同步直流转换器中功率管(106)的控制端(104)，且所述功率管(106)控制端(104)的输入信号经一反相器后输出至所述逻辑电路(405)包含的触发器的另一输入端，所述逻辑电路(405)包含的触发器的输出端连接至所述同步管(107)的控制端(105)，以控制所述同步管(107)关断。

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