CN103475195A - 一种同步整流控制电路及同步整流控制方法 - Google Patents

一种同步整流控制电路及同步整流控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种同步整流控制电路和方法。本发明实施例包括：电流互感器CT、桥式整流器和比较器，电流互感器CT串入副边，对副边的回路电流进行采样，获得电流检测信号，将获取到的电流检测信号输出给桥式整流器，桥式整流器根据该电流检测信号获取副边采样电流，将该副边采样电流输出给比较器，使得比较器产生电压差，比较器的输出信号翻转以控制同步整流管的开关，可以实现高速、高精度的同步整流管控制，控制简单、成本低廉。

Description

一种同步整流控制电路及同步整流控制方法
技术领域
本发明涉及电子领域，尤其涉及一种同步整流控制电路及同步整流控制方法。
背景技术
目前，同步整流技术广泛应用与各类高效电源中，对于电源效率的提升，以及减少热损耗十分关键。但是同步整流电路的控制相对复杂，获得高效率的同时容易带来可靠性风险。
现有技术中，主要是基于原边开关管的时序对同步整流管实施控制，而该基于原边开关管的时序对同步整流管实施控制，首先需要获得原边精准的时序，一般需要数字信号处理器进行处理并且驱动信号传到副边，需要相应的隔离电路，这种控制电路设计复杂、成本高昂。
现有技术中，还会基于同步整流管DS端电压对同步整流管实施控制。基于同步整流管DS端电压对同步整流管实施控制，需要对DS端电压精准的采样，一般需要补偿电路抵消寄生参数的影响，需要用到高速比较器以实现高效地控制，该控制电路设计复杂、成本高昂。
发明内容
本发明实施例提供了一种同步整流控制电路及同步整流控制方法，用于实现高速、高精度的同步整流管控制，控制简单、成本低廉。
本发明第一方面提供了一种同步整流控制电路，可包括：
电流互感器CT、桥式整流器和比较器；其中，电流互感器CT，用于串入副边，并对副边的回路电流进行采样，获得电流检测信号，将获取到的电流检测信号输出给桥式整流器；桥式整流器，用于接收CT输出的电流检测信号，并根据电流检测信号获取副边采样电流，将副边采样电流输出给比较器，使得比较器产生电压差；比较器，用于接收桥式整流器输出的副边采样电流，产生电压差，使得比较器的输出信号翻转，从而控制同步整流管的开关。
在第一种可能的实现方式中，比较器是电流镜比较器；比较器包括第一三极管和第二三极管。
结合第一方面的第一种可能实现方式，在第二种可能的实现方式中，比较器中的第一三极管接收桥式整流器输出的副边采样电流，第二三极管的发射极产生电压差，使得比较器的输出信号翻转。
结合第一方面的第一种可能实现方式，在第三种可能的实现方式中，第一三极管的输入端与第二三极管的输入端连接，并通过二极管与第二三极管的第一输出端连接，并且与第一三极管的第一输出端连接；第一三极管的第一输出端与第二三极管的第一输出端连接，第一三极管的第二输出端与桥式整流器连接；第二三极管的第二输出端与桥式整流器连接。
结合第一方面或第一方面的第一种可能实现方式、第二种可能实现方式、或第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，CT串入副边绕组、副边各组态的中线、上管或下管的电流回路中。
结合第一方面或第一方面的第一种可能实现方式、第二种可能实现方式、或第三种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，桥式整流器包括四个二极管。
本发明第二方面提供了一种同步整流控制方法，可包括：
将电流互感器CT串入副边，由CT对副边电流进行采样，获得电流检测信号，并将电流检测信号输出到桥式整流器；桥式整流器接收电流检测信号，得到副边采样电流，并将副边采样电流输出到比较器；比较器接收副边采样电流，使得比较器产生电压差，促使比较器的输出信号翻转以控制同步整流管的开关。
在第一种可能的实现方式中，比较器是电流镜比较器；比较器包括第一三极管和第二三极管。
结合第一方面的第一种可能实现方式，在第二种可能的实现方式中，比较器中的第一三极管接收桥式整流器输出的副边采样电流，第二三极管的发射极产生电压差，使得比较器的输出信号翻转。
结合第一方面或第一方面的第一种可能实现方式或第二种可能实现方式，在第三种可能的实现方式中，CT串入副边绕组、副边各组态的中线、上管或下管的电流回路中。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明包括电流互感器CT、桥式整流器和比较器，电流互感器CT串入副边，对副边的回路电流进行采样，获得电流检测信号，将获取到的电流检测信号输出给桥式整流器，桥式整流器根据电流检测信号获取副边采样电流，将副边采样电流输出给比较器，使得比较器产生电压差，比较器的输出信号翻转以控制同步整流管的开关。本实施例利用副边电流流向与桥式整流器中二极管导通同步的特点来实现对同步整流管的控制，并利用桥式整流器中二极管的压降来实现比较器的高速翻转，只要有微弱的电流就可以实现对同步整流管的控制，可以实现高速、高精度的同步整流管控制，控制电路简单、成本低廉。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中同步整流控制方法的流程图；
图2是本发明实施例中同步整流控制电路的结构图；
图3是本发明实施例中CT串入副边绕组的示意图；
图4是本发明实施例中CT串入副边各组态的中线的示意图
图5是本发明实施例中CT串入副边各组态的上管的示意图；
图6是本发明实施例中CT串入副边各组态的下管的示意图；
图7是本发明实施例中同步整流控制电路的部分控制电路图；
图8是本发明实施例中同步整流控制电路的仿真结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种同步整流控制电路和同步整流控制方法，可以实现高速、高精度的同步整流管控制，控制简单、成本低廉。以下分别详细说明，具体可参阅图1至图8。
实施例一
本发明实施例提供了一种同步整流控制方法，其中，为了描述方便，将以同步整流器的角度进行描述。
一种同步整流控制方法，包括：将电流互感器CT串入副边，由CT对副边电流进行采样，获得电流检测信号，并将电流检测信号输出到桥式整流器；桥式整流器接收电流检测信号，得到副边采样电流，并将副边采样电流输出到比较器，比较器接收副边采样电流，使得比较器产生电压差，促使比较器的输出信号翻转以控制同步整流管的开关。
请参阅图1，具体的控制方法流程可以如下：
101、将CT串入副边；
应当理解的是，电流互感器（CT，Current Transformer），可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等。
本实施例中可以将CT串入功率回路的副边，例如，可以串入副边绕组、副边各组态的中线、上管或下管的电流回路中。具体将在下面实施例中进行详细描述，此处不再赘述。
102、CT对副边电流进行采样，获得电流检测信号，并将电流检测信号输出到桥式整流器；
CT串入副边，会对副边的回路电流进行检测，进而获得隔离的电流检测信号。
103、桥式整流器接收步骤102获得的电流检测信号，得到副边采样电流，并将副边采样电流输出到比较器；
桥式整流器接收CT输出的电流检测信号，会获取到相应的电压，也就是获得了副边采样电流。
获取的这个副边采样电流可以用于实现同步整流管的控制，利用桥式整流器中二极管的导通或截止使得比较器产生电压差，从而导致比较器的输出信号翻转，进而控制同步整流管的开关。
此外，这个副边采样电流也可以将这个副边采样电流可以送入数字信号处理器中，或是其他控制电路中进行输出电流的控制，进行限流、过流及短路保护。
本实施例中的桥式整流器利用二极管的单向导通性进行整流。其中，本实施例中的桥式整流器可以包括四个二极管，分别是D1、D2、D3和D4。例如，给D1、D4加正向电压或电流时，D1、D4导通，给D2、D3加反向电压或电流时，D2、D3截止，反之亦然。
104、比较器接收步骤103得到的副边采样电流；
优选的，本实施例中的比较器可以是电流镜比较器。具体的，该电流镜比较器可以包括两个三极管，为了描述方便，可以将这两个三极管描述为第一三极管和第二三极管。需说明的是，对本实施例中三极管的数量不做限制。
具体的，可以由比较器中的第一三极管接收桥式整流器输出的副边采样电流，第二三极管的发射极产生电压差，使得比较器的输出信号翻转。具体实施将在下面实施例中进行详细说明，此处不再赘述。
其中，比较器接收到桥式整流器输出的副边采样电流后，会产生一定的电压差，从而利用该电压差实现对同步整流管开关的控制。
105、比较器受副边采样电流影响，产生电压差，使得比较器的输出信号翻转，从而控制同步整流管的开关。
桥式整流器输出的副边采样电流输入比较器，利用桥式整流器二级管的导通或截止，比较器中的三极管的发射极受副边采样电流影响会产生电压差，此时，比较器的输出信号翻转，从而控制同步整流管的开关。
需说明的是，只要有微弱的电流经过桥式整流器中的二极管，桥式整流器中二极管的导通压降会造成比较器的高速翻转，从而控制同步整流管的开关。
需说明的是，同步整流控制器的具体实施可参见下面实施例，本实施例不再进行赘述。
由上可知，本发明采用先将电流互感器CT串入副边，由CT对副边电流进行采样，获得电流检测信号，并将电流检测信号输出到桥式整流器，得到副边采样电流，并将这个副边采样电流输出到比较器中，使得比较器产生电压差，促使比较器的输出信号翻转以控制同步整流管的开关。本实施例利用副边电流流向与桥式整流器中二极管导通同步的特点来实现对同步整流管的控制，并利用桥式整流器中二极管的压降来实现比较器的高速翻转，只要有微弱的电流就可以实现对整流管的控制，可以实现高速、高精度的同步整流管控制，控制电路简单、成本低廉。
实施例二
为了更好的实施上述方案，本实施例还提供了一种同步整流控制电路，该同步整流控制电路具体可以包括电流互感器（CT，current transformer）201、桥式整流器202和比较器203，具体可参阅图2，图2是同步整流控制电路的结构图：
其中，电流互感器201，用于串入副边，对副边的回路电流进行采样，获得电流检测信号，将获取到的电流检测信号输出给桥式整流器202；
桥式整流器202，用于接收电流互感器201输出的电流检测信号，并根据该电流检测信号获得副边采样电流，将副边采样电流输出到比较器203使得比较器203产生电压差；
比较器203，用于接收桥式整流器202输出的副边采样电流，产生电压差使得比较器203的输出信号翻转，从而控制同步整流管的开关。
本实施例中的CT可以串入副边绕组、副边各组态的中线、上管或下管的电流回路中。具体可参阅图3至图6，图3是CT串入副边绕组的示意图，图4是CT串入副边各组态的中线的示意图，图5是CT串入副边各组态的上管的示意图，图6是CT串入副边各组态的下管的示意图。
应当理解的是，本实施中图3至图6中电流互感器的同名端，以及控制信号的逻辑可根据实际需求进行配置，具体不做限制。
优选的，本实施例中的比较器可以是电流镜比较器。具体的，该电流镜比较器可以包括第一三极管和第二三极管，其中，为了描述方便，可以用Q1表示第一三极管，Q2表示第二三极管。比较器受采样电流影响，电流镜比较器中的三极管的发射极会产生电压差，使得比较器的输出信号翻转，从而控制同步整流管的开关。
需说明的是，只要有微弱的电流经过桥式整流器中的二极管，桥式整流器中二极管的导通压降会造成比较器的高速翻转，从而控制同步整流管的开关。
具体可参阅图7，图7是本实施例中同步整流控制电路的部分控制电路图。由图可知，Q1的输入端与Q2的输入端连接，并通过一个二极管D5与Q2的第一输出端连接，并且与Q1的第一输出端连接；Q1的第一输出端与Q2的第一输出端连接，Q1的第二输出端与桥式整流器连接；Q2的第二输出端与桥式整流器连接。比较器中Q1接收桥式整流器输出的副边采样电流，桥式整流器中二极管的导通压降会造成比较器的高速翻转，从三极管Q2中获取到控制信号，使得Q2的发射极产生电压差，使得比较器的输出信号翻转来控制同步整流管的开关。
其中，Q1的输入端与Q1的第一输出端连接，具体可以是Q1的基极和集电极级连接。
其中，还可以在Q2的第一输出端连接一个电压表，通过该电压表与桥式整流器连接。
本实施例中的桥式整流器可以包括四个二极管，这四个二极管可以分别是D1、D2、D3和D4。D1、D2、D3和D4构成桥式整流器，CT串入同步整流控制电路的副边，并检测副边的回路电流，获得一个电流检测信号，并将该电流检测信号输入桥式整流器，从而得到一个采样电流，该采样电流输出到比较器中的三极管Q1，桥式整流器中二极管的导通压降会造成比较器的高速翻转，从三极管Q2中获取到控制信号，从而通过三极管Q2的集电极电位的高低来控制同步整流管的开关。
其中，上述仿真结果具体可参阅图8，图8是本发明实施例中同步整流控制电路的仿真结构示意图。其中，横坐标表示的是时间，纵坐标表示的是电流采样及同步整流管控制信号。图8中有四条不同的曲线，其中，曲线a和曲线b表示的是同步整流管控信号，曲线c表示的是副边电流，曲线d表示的是整流后的电流采样信号。
由上可知，本发明包括电流互感器CT、桥式整流器和比较器，电流互感器CT串入副边，对副边的回路电流进行采样，获得电流检测信号，将获取到的电流检测信号输出给桥式整流器，桥式整流器根据电流检测信号获取副边采样电流，将副边采样电流输出给比较器，使得比较器产生电压差，比较器的输出信号翻转以控制同步整流管的开关。本实施例利用副边电流流向与桥式整流器中二极管导通同步的特点来实现对同步整流管的控制，并利用桥式整流器中二极管的压降来实现比较器的高速翻转，只要有微弱的电流就可以实现对同步整流管的控制，可以实现高速、高精度的同步整流管控制，控制电路简单、成本低廉。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上对本发明所提供的一种同步整流控制电路及同步整流控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种同步整流控制电路，其特征在于，包括：
电流互感器CT、桥式整流器和比较器；
电流互感器CT，用于串入副边，并对副边的回路电流进行采样，获得电流检测信号，将获取到的电流检测信号输出给桥式整流器；
桥式整流器，用于接收CT输出的电流检测信号，并根据所述电流检测信号获取副边采样电流，将所述副边采样电流输出给所述比较器，使得所述比较器产生电压差；
比较器，用于接收桥式整流器输出的副边采样电流，产生电压差，使得所述比较器的输出信号翻转，从而控制同步整流管的开关。
2.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其特征在于，
所述比较器是电流镜比较器；所述比较器包括第一三极管和第二三极管。
3.根据权利要求2所述的同步整流控制电路，其特征在于，
所述比较器中的第一三极管接收桥式整流器输出的副边采样电流，所述第二三极管的发射极产生电压差，使得所述比较器的输出信号翻转。
4.根据权利要求2所述的同步整流控制电路，其特征在于，
所述第一三极管的输入端与第二三极管的输入端连接，并通过二极管与所述第二三极管的第一输出端连接，并且与第一三极管的第一输出端连接；
所述第一三极管的第一输出端与第二三极管的第一输出端连接，所述第一三极管的第二输出端与所述桥式整流器连接；
所述第二三极管的第二输出端与所述桥式整流器连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的同步整流控制电路，其特征在于，
所述CT串入副边绕组、副边各组态的中线、上管或下管的电流回路中。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的同步整流控制电路，其特征在于，
所述桥式整流器包括四个二极管。
7.一种同步整流控制方法，其特征在于，包括：
将电流互感器CT串入副边，由所述CT对副边电流进行采样，获得电流检测信号，并将所述电流检测信号输出到桥式整流器；
所述桥式整流器接收所述电流检测信号，得到副边采样电流，并将所述副边采样电流输出到比较器；
所述比较器接收所述副边采样电流，使得所述比较器产生电压差，促使所述比较器的输出信号翻转以控制同步整流管的开关。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述比较器是电流镜比较器；
所述比较器包括第一三极管和第二三极管。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述比较器中的第一三极管接收桥式整流器输出的副边采样电流，所述第二三极管的发射极产生电压差，使得所述比较器的输出信号翻转。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，
所述CT串入副边绕组、副边各组态的中线、上管或下管的电流回路中。
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