CN105680707A - 隔离型同步整流控制电路的同步整流芯片保护方法和同步整流芯片 - Google Patents

隔离型同步整流控制电路的同步整流芯片保护方法和同步整流芯片 Download PDF

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吴寿化
刘准
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Abstract

本发明提供一种隔离型同步整流控制电路的同步整流芯片保护方法，包括：同步整流芯片中设置一个同步整流芯片最大导通时间Tmax；在同步整流芯片中的同步整流管Q103导通后，如果超过了设定的最大导通时间Tmax，检测到的同步整流管Q103中的电流仍然没有变为零，则通过一个最大导通时间产生电路产生一个最大导通时间信号Toff的脉冲，通知驱动逻辑电路，通过驱动逻辑电路去关断同步整流管Q103。本发明的优点在于：能够避免同步整流芯片GND端会出现的负向尖峰脉冲，防止同步整流芯片被烧毁，提高了同步整流芯片的可靠性。

Description

隔离型同步整流控制电路的同步整流芯片保护方法和同步整流芯片
技术领域
本发明涉及一种同步整流控制电路，尤其是同步整流控制电路中同步整流芯片的保护方法。
背景技术
图1是现有同步整流芯片的应用框图，构成隔离型同步整流控制电路；图1中变压器T1原边的电路没有画出，为常规的现有技术，在T1的原边电路中设有原边开关管；图1中变压器T1的副边电感L303的反相端接同步整流芯片301的GND端，同步整流芯片301的SW端接隔离型同步整流控制电路的Vout输出端；
图2为现有同步整流芯片301内部关键部分电路图，驱动逻辑电路102的输出端接同步整流管Q103的栅极；同步整流管Q103为含体二极管D104的NMOS管；同步整流管Q103的源极接体二极管D103的阳极作为同步整流芯片301的GND端；同步整流管Q103的漏极接体二极管D103的阴极作为同步整流芯片301的SW端；同步整流芯片301的内部供电等其它部分不在本发明的讨论范围之内；
传统同步整流芯片301的原理是检测同步整流芯片301内部的同步整流管Q103中的电流，在原边开关管刚关断的时候，同步整流芯片301控制的同步整流管Q103导通，副边电感L303中的电流通过导通的同步整流管Q103流入到Vout端，等到副边电感L303中的电流变为零时，同步整流管Q103关断，等待下一个开关周期。但是在同步整流芯片301输出端短路等异常情况下，输出电压Vout很低，副边电感L303电流IL下降很慢，有可能在芯片下一次开通之前，副边电感L303的电流IL一直大于零，同步整流管Q103一直没有关断，这样会导致下一个周期原边开关管开通的瞬间，芯片GND端的电压出现较高的负向尖峰，这种情况下会有可能导致同步整流管Q103两端压降过大，超过其耐压，会有烧毁的风险，图3的波形是这种情况的示意图。其中IL是副边电感L303中的电流波形，PWM为flyback系统（反激式变换器）原边开关管的控制信号波形图，DRV信号是同步整流管Q103的栅极控制信号，由驱动逻辑电路102输出。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种隔离型同步整流控制电路的同步整流芯片保护方法，以及隔离型同步整流控制电路的同步整流芯片，能够显著提高同步整流芯片的可靠性。本发明采用的技术方案是：
一种隔离型同步整流控制电路的同步整流芯片，包括：
最大导通时间产生电路、逻辑驱动电路、同步整流管Q103、同步整流管Q103为含体二极管D104的NMOS管；同步整流管Q103的源极接体二极管D103的阳极作为同步整流芯片的GND端；同步整流管Q103的漏极接体二极管D103的阴极作为同步整流芯片的SW端；
最大导通时间产生电路用于产生一个最大导通时间信号Toff，并传至逻辑驱动电路；
逻辑驱动电路用于输出同步整流管Q103的控制信号DRV，控制信号DRV接至同步整流管Q103的栅极。
具体地，最大导通时间产生电路包括电流源I1，电容C1，比较器CMP1，开关管MN1，反相器INV1；开关管MN1为NMOS管；
反相器INV1的输入端接逻辑驱动电路输出的同步整流管Q103的控制信号DRV；反相器INV1的输出端接开关管MN1的栅极，开关管MN1的源极和电容C1的一端接地，开关管MN1的漏极和电容C1的另一端接电流源I1的输出端，以及比较器CMP1的同相输入端；比较器CMP1的反相输入端接参考电压Vref1；比较器CMP1的输出端输出最大导通时间信号Toff。
一种隔离型同步整流控制电路的同步整流芯片保护方法，包括：
同步整流芯片中设置一个同步整流芯片最大导通时间Tmax；
在同步整流芯片中的同步整流管Q103导通后，如果超过了设定的最大导通时间Tmax，检测到的同步整流管Q103中的电流仍然没有变为零，
则通过一个最大导通时间产生电路产生一个最大导通时间信号Toff的脉冲，通知驱动逻辑电路，通过驱动逻辑电路去关断同步整流管Q103。
本发明的优点在于：能够避免同步整流芯片GND端会出现的负向尖峰脉冲，防止同步整流芯片被烧毁，提高了同步整流芯片的可靠性。
附图说明
图1为现有的隔离型同步整流控制电路原理示意图。
图2为现有隔离型同步整流控制电路中同步整流芯片主要内电路示意图。
图3为现有的隔离型同步整流控制电路工作波形图。
图4为本发明的同步整流芯片主要内电路示意图。
图5为本发明的隔离型同步整流控制电路工作波形图。
图6为本发明中最大导通时间产生电路的原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明中隔离型同步整流控制电路的同步整流芯片301，主要部分如图4所示，包括：最大导通时间产生电路101、逻辑驱动电路102、同步整流管Q103、同步整流管Q103为含体二极管D104的NMOS管；同步整流管Q103的源极接体二极管D103的阳极作为同步整流芯片301的GND端；同步整流管Q103的漏极接体二极管D103的阴极作为同步整流芯片301的SW端；
最大导通时间产生电路101用于产生一个最大导通时间信号Toff，并传至逻辑驱动电路102；
逻辑驱动电路102用于输出同步整流管Q103的控制信号DRV；控制信号DRV接至同步整流管Q103的栅极。
在本发明设计的同步整流芯片301中，芯片301会设置一个同步整流芯片最大导通时间Tmax；在同步整流芯片301中的同步整流管Q103导通后，如果超过了设定的最大导通时间Tmax，检测到的同步整流管Q103中的电流仍然没有变为零，则通过一个最大导通时间产生电路101产生一个最大导通时间信号Toff的脉冲，通知驱动逻辑电路102,通过驱动逻辑电路102去关断同步整流管Q103。同步整流管Q103为NMOS管，其控制端即NMOS管的栅极。
这时候图1中，副边电感L303中的电流会通过同步整流管Q103的体二极管D104流入同步整流控制电路的Vout输出端；，体二极管D104两端的压降会加快副边电感电流L303的退磁，使它能很快减小到零。从而保证在下一周期原边开通时，副边电感L303中没有了电流。从而避免了同步整流芯片301的GND端会出现的负向尖峰脉冲，提高了同步整流芯片301的可靠性。图5的波形是本发明改进后的各点波形示意图。
最大导通时间产生电路101如图6所示，包括电流源I1，电容C1，比较器CMP1，开关管MN1，反相器INV1；开关管MN1为NMOS管；
反相器INV1的输入端接逻辑驱动电路102输出的同步整流管Q103的控制信号DRV；反相器INV1的输出端接开关管MN1的栅极，开关管MN1的源极和电容C1的一端接地，开关管MN1的漏极和电容C1的另一端接电流源I1的输出端，以及比较器CMP1的同相输入端；比较器CMP1的反相输入端接参考电压Vref1；比较器CMP1的输出端输出最大导通时间信号Toff；
同步整流管Q103的控制信号DRV为高时，开关管MN1关断，电容C1被电流源I1充电，电容C1的容量大小会影响充电时间，充电时间长短决定了同步整流芯片最大导通时间Tmax的长短；电容C1上端即比较器CMP1的同相输入端电压开始上升，到上升至Vref1时，比较器CMP1翻转，比较器CMP1输出的最大导通时间信号Toff就出现一个高电平脉冲，即产生了一个通知驱动逻辑电路102去关断同步整流管Q103的关断信号，驱动逻辑电路102输出的同步整流管Q103的控制信号DRV即刻变低，同步整流管Q103被关断；而DRV信号变低后开关管MN1导通，将电容C1上端的电压拉低。

Claims (5)

1.一种隔离型同步整流控制电路的同步整流芯片，其特征在于，包括：
最大导通时间产生电路(101)、逻辑驱动电路(102)、同步整流管Q103、同步整流管Q103为含体二极管D104的NMOS管；同步整流管Q103的源极接体二极管D103的阳极作为同步整流芯片(301)的GND端；同步整流管Q103的漏极接体二极管D103的阴极作为同步整流芯片(301)的SW端；
最大导通时间产生电路(101)用于产生一个最大导通时间信号Toff，并传至逻辑驱动电路(102)；
逻辑驱动电路(102)用于输出同步整流管Q103的控制信号DRV，控制信号DRV接至同步整流管Q103的栅极。
2.如权利要求1所述的隔离型同步整流控制电路的同步整流芯片，其特征在于：
最大导通时间产生电路(101)包括电流源I1，电容C1，比较器CMP1，开关管MN1，反相器INV1；开关管MN1为NMOS管；
反相器INV1的输入端接逻辑驱动电路(102)输出的同步整流管Q103的控制信号DRV；反相器INV1的输出端接开关管MN1的栅极，开关管MN1的源极和电容C1的一端接地，开关管MN1的漏极和电容C1的另一端接电流源I1的输出端，以及比较器CMP1的同相输入端；比较器CMP1的反相输入端接参考电压Vref1；比较器CMP1的输出端输出最大导通时间信号Toff。
3.一种隔离型同步整流控制电路的同步整流芯片保护方法，其特征在于：
同步整流芯片(301)中设置一个同步整流芯片最大导通时间Tmax；
在同步整流芯片(301)中的同步整流管Q103导通后，如果超过了设定的最大导通时间Tmax，检测到的同步整流管Q103中的电流仍然没有变为零，
则通过一个最大导通时间产生电路(101)产生一个最大导通时间信号Toff的脉冲，通知驱动逻辑电路(102)，通过驱动逻辑电路(102)去关断同步整流管Q103。
4.如权利要求3所述的隔离型同步整流控制电路的同步整流芯片保护方法，其特征在于：
最大导通时间产生电路(101)包括电流源I1，电容C1，比较器CMP1，开关管MN1，反相器INV1；开关管MN1为NMOS管；
反相器INV1的输入端接逻辑驱动电路(102)输出的同步整流管Q103的控制信号DRV；反相器INV1的输出端接开关管MN1的栅极，开关管MN1的源极和电容C1的一端接地，开关管MN1的漏极和电容C1的另一端接电流源I1的输出端，以及比较器CMP1的同相输入端；比较器CMP1的反相输入端接参考电压Vref1；比较器CMP1的输出端输出最大导通时间信号Toff。
5.如权利要求3所述的隔离型同步整流控制电路的同步整流芯片保护方法，其特征在于：
同步整流管Q103为含体二极管D104的NMOS管；同步整流管Q103的源极接体二极管D103的阳极作为同步整流芯片(301)的GND端；同步整流管Q103的漏极接体二极管D103的阴极作为同步整流芯片(301)的SW端。
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