CN106602881A - 同步整流控制电路、功率变换器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了同步整流控制电路、功率变换器及其控制方法。该同步整流控制电路包括：续流时间检测电路，与同步开关管的功率端耦接，用于获取续流时间信号；整流时间控制电路，与续流时间检测电路耦接，用于根据续流时间信号获得续流时间信息，从而产生整流时间控制信号；以及逻辑门，用于根据续流时间信号和整流时间控制信号产生同步开关管的开关控制信号，其中，整流时间控制电路存储前一开关周期的第一续流时间信息，以及将前一开关周期的第一续流时间信息与当前开关周期的第二续流时间信息进行比较，从而产生整流时间控制信号，以避免所述主开关管和所述同步开关管的同时导通。该同步整流控制电路兼容电流连续模式和电流断续模式。

Description

同步整流控制电路、功率变换器及其控制方法

技术领域

本发明涉及开关电源技术，更具体地，涉及同步整流控制电路、功率变换器及其控制方法。

背景技术

功率变换器是采用开关管控制储能元件的充放电过程实现供电，以及通过控制开关管的导通和断开的时间比以维持输出电压和/或输出电流稳定的电源。在隔离式功率变换器中，采用变压器实现输入端和输出端的隔离，变压器的原边绕组作为储能元件。功率变换器容易形成模块化和小型化的集成电路，已经广泛地用于手机、平板电脑和便携式媒体播放器的各种充电电源，以及用于驱动发光二极管(LED)的供电电源中。

在隔离式功率变换器中，变压器的原边绕组连接有主开关管，副边绕组连接有整流二极管或同步开关管。整流二极管不需要附加的控制电路，因而电路结构简单。整流二极管的缺点是自身的电压降较大，导致功率变换器的功耗增加，特别是在重载大电流输出的情形下，整个功率变换器的功耗显著增加。同步开关管则可以减小在整流元件上的功耗，从而提高功率变换器的效率。

然而，同步开关管需要与主开关管同步工作，才能为负载提供稳定的输出电压。因此需要为同步开关管提供附加的同步整流控制电路。功率变换器可以工作于电流断续模式或电流连续模式。考虑到同步开关管的电流应力，在功率变换器提供大电流和小电压的输出时，功率变换器采用电流连续模式工作。现有的同步整流控制方式仅适用于变换器工作在电流断续模式。在电流连续模式下，由于同步整流控制电路自身的延时，同步开关管的动作也存在不可避免的延时。同步开关管的延时包括导通延时和断开延时。同步开关管的断开延时导致主开关管和同步开关管的同时导通，产生较大的贯通电流(Shoot-throughCurrent)，使功率变换器工作异常，甚至损坏。

因此，现有的同步整流控制方式在应用于电流连续模式时存在着局限性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种同步整流控制电路、功率变换器及其控制方法，其中，根据前一开关周期的续流时间，获得当前的同步开关管续流时间，并预留一定的死区时间，以避免主开关管和同步开关管的同时导通，使得功率变换器可以工作于不同的电流模式。

根据本发明的第一方面，提供一种同步整流控制电路，用于包括主电路的功率变换器，所述主电路包括主开关管和同步开关管，所述同步整流控制电路控制所述同步开关管的导通状态，包括：续流时间检测电路，与所述同步开关管的功率端耦接，用于获取续流时间信号；整流时间控制电路，与所述续流时间检测电路耦接，用于根据所述续流时间信号获得续流时间信息，从而产生整流时间控制信号；以及逻辑门，用于根据所述续流时间信号和所述整流时间控制信号产生同步开关管的开关控制信号，其中，所述整流时间控制电路存储前一开关周期的第一续流时间信息，以及将前一开关周期的第一续流时间信息与当前开关周期的第二续流时间信息进行比较，从而产生所述整流时间控制信号，以避免所述主开关管和所述同步开关管的同时导通。

优选地，所述续流时间检测电路包括：第一参考电压源，用于提供第一参考电压；第一比较器，用于将所述同步开关管的功率端的电压信号与第一参考电压比较，以产生表征同步开关管的导通状态的比较信号；以及整形电路，用于根据所述比较信号整形得到所述续流时间信号，其中，在所述主电路续流期间，所述续流时间检测电路输出的续流时间信号为高电平，反之为低电平。

优选地，所述整流时间控制电路包括：第一参考电流源，用于提供第一参考电流；第一电容，与所述第一参考电流串联连接，用于在所述主电路的续流期间，采用第一参考电流对所述第一电容充电，从而在所述第一电容的第一端和第二端之间产生第一电容电压，用于表征当前开关周期的第二续流时间信息；第二电容，所述第二电容的第一端耦接至所述第一电容的第一端，用于在所述主电路的续流结束后的预定时间段，与所述第一电容进行电荷分配，从而在所述第二电容的第一端和第二端之间产生第二电容电压；第三电容，所述第三电容的第一端经由第二开关耦接至所述第二电容的第一端，用于在所述主电路的续流结束后的预定时间段，与所述第二电容进行电荷分配，从而在所述第三电容的第一端和第二端之间产生第三电容电压，用于表征前一开关周期的第一续流时间信息；第二比较器，所述第二比较器的同相输入端和反相输入端分别接收所述第三电容电压和所述第一电容电压，并且将二者进行比较，以产生所述整流时间控制信号；第二参考电流源和第三开关，串联连接在所述第三电容的第一端和第二端之间，其中，所述第二开关在第一控制信号的控制下闭合和断开，使得所述第二电容与所述第三电容进行电荷分配，所述第三开关在第二控制信号的控制下闭合和断开，使得所述第三电容的电荷经由所述第二参考电流源泄放一部分，以产生死区时间。

优选地，还包括：步长限制电路，与所述续流时间检测电路和所述整流时间控制电路耦接，用于根据所述续流时间信号和所述整流时间控制信号，产生第三控制信号。

优选地，所述步长限制电路包括：第二参考电压源，用于提供第二参考电压；第三参考电流源，用于提供第三参考电流；第四电容，与所述第三参考电流源串联连接；第四开关，与所述第四电容并联连接，所述第四开关的控制端接收所述整流时间控制信号；第三比较器，所述第三比较器的同相输入端和反相输入端分别接收所述第二参考电压和所述第四电容的第一端和第二端之间的电压，从而产生计时信号；以及第四与门，所述第四与门的两个输入端分别接收所述续流时间信号和所述计时信号，并且将二者进行比较，以产生所述第三控制信号，其中，所述第四电容在所述主电路续流期间从零开始充电，在所述主电路续流结束时放电至零。

优选地，所述整流时间控制电路还包括：第五开关，耦接在所述第一电容的第一端和所述第二电容的第一端之间，其中，所述第五开关在第三控制信号的控制下闭合和断开，从而限制所述主电路的续流时间增加的步长。

优选地，所述第五开关实现限制条件下的采样保持，将第一电容的电荷的至少一部分转移至第二电容上，该限制条件包括：如果相邻开关周期的续流时间的变化小于等于预定值，则第二电容电压与当前开关周期的续流时间一致，以及如果相邻开关周期的续流时间的变化大于预定值，则第二电容电压与前一开关周期的续流时间和预定值之和一致。

优选地，所述整流时间控制电路还包括：第一非门，用于将所述续流时间信号反相；以及第一开关，与所述第一电容并联连接，所述第一开关的控制端与所述第一非门的输出端耦接，其中，所述第一开关在所述主电路续流期间断开，使得第一参考电流源对所述第一电容充电，在所述主电路续流结束时闭合，使得所述第一电容放电至零。

优选地，还包括：延时控制电路，与所述续流时间检测电路耦接，用于根据所述续流时间信号产生所述第一控制信号和所述第二控制信号。

优选地，所述延时控制电路包括：第二非门，用于将所述续流时间信号反相；第一延时电路，与所述第二非门耦接，用于将所述续流时间信号的反相信号进行延时，从而产生第一延时信号；第二延时电路，与所述第二非门耦接，用于将所述续流时间信号的反相信号进行延时，从而产生第二延时信号；第三非门，与所述第一延时电路耦接，用于将所述第一延时信号反相；第二与门，所述第二与门的两个输入端分别与所述第二延时电路和所述第三非门耦接，用于根据所述第一延时信号的反相信号和所述第二延时信号产生所述第一控制信号；第三非门，用于将所述第一控制信号反相；第三延时电路，与所述第三非门耦接，用于将所述第一控制信号的反相信号进行延时，从而产生第三延时信号；第四延时电路，与所述第三非门耦接，用于将所述第一控制信号的反相信号进行延时，从而产生第四延时信号；第四非门，与所述第三延时电路耦接，用于将所述第三延时信号反相；第三与门，所述第三与门的两个输入端分别与所述第三延时电路和所述第四非门耦接，用于根据所述第三延时信号的反相信号和所述第四延时信号产生所述第二控制信号。

优选地，还包括：开关驱动电路，用于根据所述开关控制信号产生开关驱动信号。

根据本发明的第二方面，提供一种同步整流控制电路，用于包括主电路的功率变换器，所述主电路包括主开关管、第一同步开关管和第二同步开关管，所述同步整流控制电路控制所述第一同步开关管和所述第二同步开关管的导通状态，包括：第一续流时间检测电路，与所述第一同步开关管的功率端耦接，用于获取当前开关周期的第一续流时间信号；第一整流时间控制电路，与所述第一续流时间检测电路耦接，用于根据所述续流时间信号，产生第一整流时间控制信号；第一逻辑门，用于根据所述第一续流时间信号和所述第一整流时间控制信号产生第一同步开关管的开关控制信号；第二续流时间检测电路，与所述第二同步开关管的功率端耦接，用于获取当前开关周期的第二续流时间信号；第二整流时间控制电路，与所述第二续流时间检测电路耦接，用于根据所述第二续流时间信号，产生第二整流时间控制信号；以及第二逻辑门，用于根据所述第二续流时间信号和所述第二整流时间控制信号产生第二同步开关管的开关控制信号，其中，所述第一整流时间控制电路存储前一开关周期的第一续流时间信息，以及将所述第一同步开关管在前一开关周期的第一续流时间信息与所述第一同步开关管在当前开关周期的第二续流时间信息进行比较，从而产生所述第一整流时间控制信号，以避免所述主开关管和所述第一同步开关管的同时导通，所述第二整流时间控制电路将所述第一同步开关管在前一开关周期的第一续流时间信息与所述第二同步开关管在当前开关周期的第三续流时间信息进行比较，从而产生所述第二整流时间控制信号，以避免所述主开关管和所述第二同步开关管的同时导通。

优选地，所述第二整流时间控制电路包括：第四参考电流源，用于提供第四参考电流；第五电容，与所述第四参考电流串联连接；第六开关，与所述第五电容并联连接，并且在所述第二续流时间信号的反相信号的控制下闭合和断开，使得在所述主电路的续流期间，采用第四参考电流对所述第五电容充电，从而在所述第五电容的第一端和第二端之间产生第五电容电压，用于表征当前开关周期的第三续流时间信息；第四比较器，所述第四比较器的同相输入端和反相输入端分别接收所述第二整流时间控制信号和所述第五电容电压，并且将二者进行比较，以产生所述第二整流时间控制信号。

优选地，所述第二整流时间控制电路包括：第五非门，所述第五非门的输入端接收所述第二续流时间信号，输出端连接至所述第六开关的控制端，用于控制所述第二续流时间信号的反相信号。

根据本发明的第三方面，提供一种功率变换器，包括：主电路，所述主电路包括主开关管和至少一个同步开关管；以及根据权利要求至中任一项所述的同步整流控制电路，其中，所述同步整流控制电路从所述主电路的同步开关管获取端电压，以及向所述同步开关管提供开关驱动信号以控制其导通和断开。

优选地，所述主电路的拓扑包括选自Buck拓扑、Boost拓扑、Buck-Boost拓扑、反激拓扑和LLC拓扑中的至少一种。。

优选地，所述主电路工作于以下模式中的任一种：电流临界连续模式、电流断续模式及电流连续模式。

优选地，所述至少一个同步开关管包括第一同步开关管和第二同步开关管，所述同步整流控制电路包括：第一续流时间检测电路，与所述第一同步开关管的功率端耦接，用于获取当前开关周期的第一续流时间信号；第一整流时间控制电路，与所述第一续流时间检测电路耦接，用于根据所述续流时间信号，产生第一整流时间控制信号；第一逻辑门，用于根据所述第一续流时间信号和所述第一整流时间控制信号产生第一同步开关管的开关控制信号；第二续流时间检测电路，与所述第二同步开关管的功率端耦接，用于获取当前开关周期的第二续流时间信号；第二整流时间控制电路，与所述第二续流时间检测电路耦接，用于根据所述第二续流时间信号，产生第二整流时间控制信号；以及第二逻辑门，用于根据所述第二续流时间信号和所述第二整流时间控制信号产生第二同步开关管的开关控制信号，其中，所述第一整流时间控制电路存储前一开关周期的第一续流时间信息，以及将所述第一同步开关管在前一开关周期的第一续流时间信息与所述第一同步开关管在当前开关周期的第二续流时间信息进行比较，从而产生所述第一整流时间控制信号，以避免所述主开关管和所述第一同步开关管的同时导通，所述第二整流时间控制电路将所述第一同步开关管在前一开关周期的第一续流时间信息与所述第二同步开关管在当前开关周期的第三续流时间信息进行比较，从而产生所述第二整流时间控制信号，以避免所述主开关管和所述第二同步开关管的同时导通。

根据本发明的第四方面，提供一种功率变换器，包括：主电路，所述主电路包括主开关管、第一同步开关管和第二同步开关管；以及根据权利要求12至14中任一项所述的同步整流控制电路，其中，所述同步整流控制电路从所述主电路的第一同步开关管和第二同步开关管获取端电压，以及向第一同步开关管和第二同步开关管提供开关驱动信号以控制其导通和断开。

优选地，所述主电路的拓扑包括选自Buck拓扑、Boost拓扑、Buck-Boost拓扑、反激拓扑和LLC拓扑中的至少一种。

优选地，所述主电路工作于以下模式中的任一种：电流临界连续模式、电流断续模式及电流连续模式。

根据本发明的第五方面，提供一种用于功率变换器的同步整流控制方法，所述功率变换器包括主电路，所述主电路包括主开关管和同步开关管，所述方法包括：根据所述同步开关管的端电压，获取续流时间信号；根据续流时间信号，获取续流时间信息；存储前一开关周期的第一续流时间信息；将前一开关周期的第一续流时间信息与当前开关周期的第二续流时间信息进行比较，从而产生整流时间控制信号；以及根据所述续流时间信号和所述整流时间控制信号产生同步开关管的开关控制信号，以避免所述主开关管和所述同步开关管的同时导通。

优选地，获取续流时间信息的步骤包括：在所述主电路的续流期间，采用第一参考电流对第一电容充电，从而在所述第一电容的第一端和第二端之间产生第一电容电压，用于表征当前开关周期的第二续流时间信息。

优选地，存储前一开关周期的续流时间信息的步骤包括：在所述主电路的续流结束后的预定时间段，将所述第一电容的电荷分配至第二电容，从而在所述第二电容的第一端和第二端之间产生第二电容电压；以及将所述第二电容的电荷分配至第三电容，从而在所述第三电容的第一端和第二端之间产生第三电容电压，用于表征前一开关周期的第一续流时间信息。

优选地，还包括：将所述第三电容的电荷经由参考电流源泄放一部分，以产生死区时间。

优选地，存储前一开关周期的第一续流时间信息包括：根据相邻开关周期的续流时间的变化，控制第二电容电压的数值。

优选地，在存储步骤中，采用限制条件下的采样保持，将第一电容的电荷的至少一部分转移至第二电容上，该限制条件包括：如果相邻开关周期的续流时间的变化小于等于预定值，则第二电容电压与当前开关周期的续流时间一致，以及如果相邻开关周期的续流时间的变化大于预定值，则第二电容电压与前一开关周期的续流时间和预定值之和一致。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：根据前一开关周期的续流时间，获得当前的同步开关管续流时间，并预留一定的死区时间，达到在续流结束前即断开同步开关管的目的，防止发生同时导通。与现有技术相比，本发明的有益效果是：可实现电流连续模式下的同步整流功能，并同时兼容电流临界模式和电流断续模式，有助于大电流、小电压输出的开关电源的设计。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出功率变换器的示意性电路图。

图2和3分别示出在根据现有技术的开关电源中采用的原边控制器和副边绕组控制器的示意性电路图。

图4示出现有的同步整流控制电路用于电流连续模式时导致同时导通的工作波形图。

图5示出根据本发明实施例的同步整流控制电路的示意性框图。

图6示出在图5所示的同步整流控制电路中采用的续流时间检测电路的示意性电路图。

图7示出在图5所示的同步整流控制电路中采用的步长限制电路的示意性电路图。

图8示出在图5所示的同步整流控制电路中采用的延时控制电路的示意性电路图。

图9示出在图5所示的同步整流控制电路中采用的整流时间控制电路的示意性电路图。

图10示出根据本发明实施例的功率变换器在未限制同步整流时间增大步长情形下的工作波形图。

图11示出根据本发明实施例的功率变换器在限制同步整流时间增大步长情形下的工作波形图。

图12示出根据本发明实施例的Buck型功率变换器的示意性电路图。

图13示出根据本发明实施例的Boost型功率变换器的示意性电路图。

图14示出根据本发明实施例的LLC谐振变换器的一个实例的示意性电路图。

图15示出根据本发明实施例的LLC谐振变换器的另一个实例的示意性电路图。

图16示出在图15示出的LLC谐振变换器中使用的同步整流控制电路的示意性框图。

图17示出在图16所示的同步整流控制电路中采用的第一整流时间控制电路的示意性电路图。

图18示出在图16所示的同步整流控制电路中采用的第二整流时间控制电路的示意性电路图。

图19示出了根据本发明实施例的兼容电流断续模式和电流连续模式的同步整流控制方法的流程图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

在本申请中，术语“耦接”表示两个模块或元件之间的直接连接或间接连接。在间接连接的情形下，两个模块或元件之间可以包括一个或多个中间模块或元件。术语“功率端”表示开关管的电流端，在开关管的导通状态，电流从开关管的第一功率端流至第二功率端，例如，场效应晶体管的功率端为源极和漏极，双极型晶体管的功率端为发射极和集电极。术语“端电压”表示同步开关管功率端的电压。

本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1示出功率变换器的示意性电路图。该功率变换器100包括变压器T1，位于变压器T1的原边的主开关管Q1、电流采样电阻Rs、电压反馈电路、主控制电路110，位于变压器T1的副边绕组的同步开关管Q2、输出电容C1、同步整流控制电路120。

在变压器T1的原边，变压器T1的原边绕组、主开关管Q1和电流采样电阻Rs依次连接在功率变换器的输入端VI和GND之间。在主开关管Q1和电流采样电阻Rs之间的中间节点获得流经主开关管Q1的电流的电流采样信号VS。变压器T1的辅助绕组与电压反馈电路相连接，在该实例中，电压反馈电路包括由电阻R1和R2构成的分压网络。在电阻R1和R2之间的中间节点获得变压器T1的副边绕组电压的反馈信号VFB。主控制电路110的两个输入端分别接收电流采样信号VS和电压反馈信号VFB，并且在输出端提供主开关管Q1的驱动信号VG1。

在变压器T1的副边绕组，变压器T1的副边绕组与输出电容C1并联连接，在变压器T1的副边绕组与输出电容C1之间，连接有同步开关管Q2。输出电容C1的一端连接至高电位输出端VOUT，另一端接地。同步整流控制电路120从副边绕组接收端电压VD，并且在输出端提供同步开关管Q2的驱动信号VG2。

在功率变换器的工作期间，主控制电路110根据电流采样信号VS控制主开关管Q1的断开时刻，根据电压反馈信号VFB控制主开关管Q1的开关周期，从而实现恒流和/或恒压输出。同步整流控制电路120根据端电压VD控制同步开关管Q2的启动和断开时刻，使得在主开关管Q1的断开期间的至少一部分时间，同步开关管Q2导通。主开关管Q1和同步开关管Q2的开关周期相同。

在主开关管Q1的导通期间，变压器T1的原边绕组流过的原边电流IP在变压器T1的副边绕组中感应出副边绕组电流ID。副边绕组电流ID流过同步开关管Q2后，一部分电流对输出电容C1充电产生输出电压VOUT，另外一部分电流作为输出电流IO。

图2和3分别示出在根据现有技术的功率变换器中采用的原边控制器和副边绕组控制器的示意性电路图，其中，主控制电路110和同步整流控制电路120例如用于图1所示的功率变换器中。

主控制电路110具有两个输入端，分别接收电压反馈信号VFB和电流采样信号VS，以及输出端，用于提供主开关管的驱动信号VG1。进一步地，主控制电路110包括第一比较器112、误差放大器113、输出线损补偿模块114、恒流环路控制模块115、恒压环路控制模块116、第二比较器117、逻辑控制电路118和开关驱动电路119。

第一比较器112的同相输入端接收电压反馈信号VFB，反相输入端接收参考电压VREF1。第一比较器112检测电压反馈信号VFB的高电平期间，从而获得副边绕组的放电时间信号TD。第一比较器112的输出端提供所述放电时间信号TD。

误差放大器113的同相输入端接收电压反馈信号VFB，反相输入端接收参考电压VREF2。该参考电压VREF2由输出线损补偿模块114根据输出负载的大小而调节。误差放大器113的输出端提供误差信号EAOUT。

恒流环路控制模块115根据放电时间信号TD获得第一导通信号ONC，恒压环路控制模块根据误差信号EAOUT获得第二导通信号ONV。第二比较器117的同相输入端接收参考电压VREF3，反相输入端接收电流采样信号VS，并且在输出端提供断开信号OFF。

逻辑控制电路118接收上述的第一导通信号ONC、第二导通信号ONV和断开信号OFF，经过处理之后生成脉宽调制信号PWM1。开关驱动电路119进一步提升驱动能力以产生主开关管Q1的驱动信号VG1。

在功率变换器100的工作期间，主控制电路110在系统上电时控制主开关管Q1导通，使得流经主开关管Q1的原边电流IP逐渐增大。相应地，电流采样电阻RS上的电压降，即电流采样信号VS的电平随之升高。主控制电路110中的第二比较器117将电流采样信号VS与参考电压VREF3相比较。当电流采样信号达到参考电压VREF3时，第二比较器117的输出端的断开信号OFF有效，使得逻辑控制电路118的脉宽调制信号PWM1的电平翻转为低电平，开关驱动电路119产生的驱动信号VG1使得主开关管Q1断开。

进一步地，主控制电路110中的第一比较器112获得副边绕组的放电时间信号TD，误差放大器113获得输出电压的误差信号EAOUT。然后，恒流环路控制模块115根据放电时间信号TD产生第一导通信号ONC，恒压环路控制模块116根据误差信号EAOUT产生第二导通信号ONV。当第一导通信号ONC和第二导通信号ONV中的至少一个有效时，逻辑控制电路118的脉宽调制信号PWM1的电平翻转为高电平，开关驱动电路119产生的驱动信号VG1使得主开关管Q1重新导通。

在主开关管Q1的每个开关周期中，主开关管Q1导通一段时间之后断开。在功率变换器100的工作期间，主开关管Q1在连续的多个开关周期中交替导通和断开，从而控制输出电流和/或电压达到稳定的预定值。当输出电压VOUT增大，第一导通信号ONC和第二导通信号ONV会推迟，从而调节输出的平均功率，反之亦然。通过控制主开关管Q1的开关周期和占空比，使得功率变换器的输出电压VOUT稳定在设定值。

同步整流控制电路120具有输入端，用于接收端电压VD，以及输出端，用于提供同步开关管Q2的驱动信号VG2。进一步地，同步整流控制电路120包括第三比较器123、第四比较器124、逻辑控制电路125、开关驱动电路127。

第三比较器123的同相输入端接收端电压VD，反相输入端接收参考电压VREF4。第三比较器123将端电压VD与参考电压VREF4相比较，并且在输出端提供导通信号ON2。

第四比较器124的同相输入端接收端电压VD，反相输入端接收参考电压VREF5。该参考电压VREF5大于上述的参考电压VREF4。第四比较器124将端电压VD与参考电压VREF5相比较，并且在输出端提供断开信号OFF2。

逻辑控制电路125接收上述的导通信号ON2和断开信号OFF2，经过处理之后生成脉宽调制信号PWM2。开关驱动电路127进一步提升驱动能力以产生同步开关管Q2的驱动信号VG2。

在同步开关管Q2的每个开关周期中，同步开关管Q2导通一段时间之后断开。同步开关管Q2的开关周期与主开关管Q1的开关周期相同，从而在每个开关周期中同步完成一次输出整流。

图4示出现有的同步整流控制电路用于电流连续模式时导致同时导通从而产生较大续流二极管反向电流的工作波形图。

如图4所示，同步整流控制电路的一个开关周期包括从时刻t0至t4的多个阶段。

在时刻t0，主开关管Q1断开，能量从变压器T1的原边绕组转移到副边绕组，端电压VD变成负电压。在主开关管Q1断开的初始阶段，即时间段t0至t1，同步开关管Q2仍然处于断开状态，同步开关管Q2的体二极管导通续流，该时间段为导通延时Td1。在导通延时Td1期间，同步整流控制电路120检测端电压VD，当端电压VD小于设定的参考电压VREF4时，在经过同步整流控制电路120自身的延时之前，同步开关管Q2维持断开状态。

在时刻t1，同步开关管Q2导通，端电压VD变成负电压升高。

在时刻t2，主开关管Q1重新导通，电流流经变压器T1的原边绕组从而储能，同步开关管Q2的漏极的端电压VD从负电压升高至正电压。在主开关管Q1重新导通的初始阶段，即时间段t2至t3，同步开关管Q2仍然处于导通状态，该时间段为断开延时Td2。在断开延时Td2期间，同步整流控制电路120检测端电压VD，当端电压VD大于设定的参考电压VREF5时，在经过同步整流控制电路120自身的延时之前，同步开关管Q2维持导通状态。

在时刻t3，同步开关管Q2断开，端电压VD减小然后维持基本稳定的正电压。

在时刻t4，主开关管Q1重新断开，从而开始下一个开关周期。在现有的同步整流控制电路中，在上述的断开延时Td2期间，同步开关管的断开延时导致主开关管和同步开关管的同时导通，产生较大的贯通电流，使功率变换器工作异常，甚至损坏。

图5示出根据本发明实施例的同步整流控制电路的示意性框图。

该同步整流控制电路220具有输入端，用于接收端电压VD，以及输出端，用于提供同步开关管Q2的驱动信号VG2。

进一步地，同步整流控制电路220还包括续流时间检测电路211、步长限制电路212、延时控制电路213、整流时间控制电路214、与门215、开关驱动电路216。该同步整流控制电路220可以具有单独的参考地。

续流时间检测电路211根据端电压VD获得同步开关管的续流状态，进一步产生同步开关管Q2在当前周期的续流时间信号。

步长限制电路212根据续流时间信号启动计时，获得控制信号Vctr1。

延时控制电路213根据续流时间信号产生控制信号Vctrl2和控制信号Vctr3。

整流时间控制电路214根据控制信号Vctr1、控制信号Vctrl2和控制信号Vctr3，获得同步开关管Q2的整流时间控制信号TF2。

与门215的两个输入端分别接收所述续流时间检测电路211输出的续流时间信号及所述整流时间控制电路214输出的整流时间控制信号TF2，相与后输出开关控制信号。

开关驱动电路216接收所述与门215输出的开关控制信号，进一步提升驱动能力以产生同步开关管Q2的驱动信号VG2。

在同步整流控制电路220的工作期间，在同步开关管Q2的每个开关周期中，同步开关管Q2导通一段时间之后断开。同步开关管Q2的开关周期与主开关管Q1的开关周期相同，从而在每个开关周期中同步完成一次输出整流。

图6示出在图5所示的同步整流控制电路中采用的续流时间检测电路211的示意性电路图。

续流时间检测电路211包括比较器207、整形电路208及参考电压源Vref1。所述比较器207的正输入端和负输入端分别连接所述参考电压源Vref1和端电压VD，该端电压VD是表征同步开关管续流状态的电压信号。所述比较器207将端电压VD与参考电压源Vref1相比较，输出表征同步开关管续流状态的比较信号。所述端电压VD可以但不限于同步开关管的导通状态的漏源极两端电压信号。所述整形电路208接收所述比较器207输出的所述表征同步开关管续流状态的比较信号，整形输出续流时间信号。

图7示出在图5所示的同步整流控制电路中采用的步长限制电路212的示意性电路图。

步长限制电路212包括参考电压源Vref2、参考电流源Iref1、电容C1、开关S1、比较器219及与门220。所述比较器219的正输入端和负输入端分别连接所述参考电压源Vref2的正端和所述电容C1的第一端，所述比较器219将所述电容C1的电压和所述参考电压源Vref2作比较，输出计时信号。所述参考电压源Vref2的负端和所述电容C1的第二端接地。所述参考电流源Iref1的正端连接所述电容C1的第一端，所述参考电流源Iref1的负端接地。所述开关S1与电容C1并联，所述开关S1的控制端接收整流时间控制电路214产生的整流时间控制信号TF2。所述与门220将所述续流时间信号和所述计时信号相与，输出所述控制信号Vctr1。其中，当整流时间控制信号TF2翻转为低电平后，所述参考电流源Iref1对所述电容C1充电，当所述电容C1的电压高于所述参考电压源Vref2时，所述比较器219输出的计时信号翻转为低电平，进而使所述与门220输出的控制信号Vctr1翻转为低电平，控制所述开关S3断开，达到限制整流时间增大步长的作用。

图8示出在图5所示的同步整流控制电路中采用的延时控制电路213的示意性电路图。

延时控制电路213包括非门209、延时电路2130、延时电路2131、非门2132、与门2133、非门2134、延时电路2135、延时电路2136、非门2137及与门2138。所述非门209接收续流时间检测电路2131输出的续流时间信号，并取反输出。所述延时电路2130和延时电路2131接收非门209输出的续流时间信号的取反信号，并分别延时后输出。所述非门2132接收所述延时电路2130的输出信号，并取反输出。所述与门2133接收所述非门2132及所述延时电路2131的输出，相与后输出控制信号Vctr2。所述非门2134接收所述控制信号，并取反输出。所述延时电路2135和延时电路2136接收非门2134的输出，并分别延时后输出。所述非门2137接收所述延时电路2135的输出信号，并取反输出。所述与门2138接收所述非门2137及所述延时电路2136的输出，相与后输出控制信号Vctr3。

图9示出在图5所示的同步整流控制电路中采用的整流时间控制电路214的示意性电路图。

整流时间控制电路214包括非门221、参考电流源Iref2、参考电流源Iref3、开关S2至S5、电容C2至C4及比较器222。所述非门221接收所述续流时间信号，并取反输出。所述参考电流源Iref2的正极与所述电容C2的第一端相连，所述参考电流源Iref1的负极与所述电容C1的第二端接地。所述开关S2配置为与所述电容C1并联，所述开关S1的控制端连接所述非门221的输出。所述开关S3的第一端与所述电容C2的第一端相连，所述开关S3的第二端与所述电容C3的第一端相连，所述开关S3的控制端接收所述控制信号Vctr1。所述电容C3的第二端接地。所述开关S4的第一端与所述电容C3的第一端相连，所述开关S4的第二端与所述电容C4的第一端相连，所述开关S4的控制端接收所述控制信号Vctr2。所述电容C4的第二端接地。所述参考电流源Iref3的负极与所述电容C4的第一端相连，所述参考电流源Iref3的正极与所述开关S5的第一端相连，所述开关S5的第二端接地。所述开关S5的控制端接收所述控制信号Vctr3。所述比较器222的正输入端连接所述电容C4的第一端，所述比较器219的负输入端连接所述电容C2的第一端。所述比较器219将所述电容C2及所述电容C4的电平作比较，输出整流时间控制信号TF2。

图10和11分别示出根据本发明实施例的功率变换器在同步整流时间增大步长未受限制和受到限制两种情形下的工作波形图。在该实施例中，该同步整流控制电路220用于图1所示的功率变换器中，用于替代其中的同步整流控制电路120。在此，对功率变换器的细节不再详述，仅描述该功率变换器的工作过程。

在图10和11中，VD表示端电压，TF1表示同步开关管Q2的续流时间信号，VC2、VC3和VC4分别表示所述电容C2、C3和C4的电压波形，VG2表示同步开关管Q2的驱动信号，Vctr1表示用于开关S3的控制信号。

下文将参考图10描述该功率变换器的工作过程和原理。在该实施例中，同步整流控制电路220的作用是为了产生主电路100中的同步整流开关管Q2的驱动信号VG2，通过调节驱动信号VG2的高电平时间以调节同步开关管Q2的工作时间。在同步开关管Q2的导通期间，当同步开关管Q2的驱动信号VG2为低电平时，同步开关管Q2的体二极管流过续流电流。

同步开关管Q2的驱动信号VG2是由与门215产生的周期信号得到的。在系统稳定工作后，当主电路100中的原边主开关管Q1断开时，副边绕组的同步开关管Q2通过其体二极管开始续流。当续流时间检测电路211检测到副边绕组开始续流时，续流时间检测电路211产生的续流时间信号为高电平，使得所述与门215输出高电平信号，经开关驱动电路216产生驱动信号VG2，控制同步开关管Q2导通。

当续流时间检测电路211产生的续流时间信号为高电平时，所述开关S2、S4、S5断开，开关S3闭合，所述参考电流源Iref2给所述电容C2充电。当VC2高于VC4时，所述比较器222输出翻转为低电平，使得所述与门215输出低电平信号，经开关驱动电路216，控制同步开关管Q2在续流结束前提前断开。

当续流结束时，所述续流时间检测电路211产生的续流时间信号为低电平，所述开关S3断开，开关S2闭合，电容C2放电到零。所述延时控制电路213依次产生所述控制信号Vctr2和控制信号Vctr3。所述控制信号Vctr2控制开关S4闭合一段时间，使所述电容C3和电容C4均压，即将上一周期的续流时间信息通过电容C3传给电容C4，为本周期的同步整流控制做准备。所述控制信号Vctr3控制开关S5闭合一段时间，使电容C4的电荷泄放一部分，以确保本周期同步开关管Q2能够在副边绕组续流结束前提前于续流时间结束之前断开，即产生一死区时间。

在该实施例的功率变换器中，由于将所述续流时间信号TF1与整流时间控制信号TF2相与后产生的信号作为开关控制信号，该同步整流控制电路220可以有效减小整流时间控制信号TF2控制同步开关管断开不及时带来的同时导通风险。

下文将参考图11描述功率变换器的工作过程和原理，其中对同步整流时间增大步长进行限制。

当本周期VG2的驱动信号从高电平变为低电平使得同步开关管Q2断开之后，在步长限制电路212中，电容C1开始充电，根据相邻两个开关周期续流时间的变化情况，出现下述两种情况：

第一种情况，相邻两个开关周期续流时间小于等于预定值dTd，使得电容C1的电压达不到参考电压源Vref2，这种情况下，控制信号Vctr1的脉宽与续流时间信号TF1一致。当续流时间信号TF1翻转为低电平，控制信号Vctr1信号也相应变为低电平，控制开关S3断开，VC3保持的电压幅值与VC2的峰值一致。

第二种情况，相邻两个开关周期续流时间变化大于预定值dTd，使得电容C1的电压能达到甚至超过参考电压源Vref2。当电容C1的电压达到参考电压源Vref2时，所述控制信号Vctr1翻转为低电平，控制开关S3断开，使电容C3的电压VC3保持在开关S3断开时刻的电压，因此，尽管VC2电压继续增长，由于VC3的电压被限制住，相应传到VC4的电压也被限制住，从而达到限制同步整流时间步长增大过多的作用。步长限制电路212的主要作用是避免当主电路续流时间发生较大正向波动(增加)时出现同步开关管Q2和开关管Q1的同时导通情况。

图12示出根据本发明实施例的Buck型功率变换器的示意性电路图。

该Buck型功率变换器包括主电路230以及如图5所示的同步整流控制电路220。主电路230包括输入源Vin、主开关管Q1、电感L1、同步开关管Q2及输出电容Co。

所述主开关管Q1的第一功率端与Vin的正端相连接，所述主开关管Q1的第二功率端与所述同步开关管Q2的第一端相连接，同步开关管Q2的第二端和Vin的负端接地。所述同步开关管Q2在驱动信号VG2的控制下导通或断开。

所述电感L1的第一端连接主开关管Q1的第二功率端，即同步开关管Q2的第一端，电感L1的第二端连接至所述输出电容Co的正端，输出电容Co的负端接地。

同步整流控制电路220的输入端连接至同步开关管Q2的第一端，接收同步开关管Q2的续流信号。同时，同步整流控制电路220的输出端连接至同步开关管Q2的栅极，向其提供驱动信号VG2。

在图12所示的Buck型功率变换器中，同步整流控制电路220的控制方式与图5所示同步整流控制电路220应用于反激变换器中时的控制方式相同，此处不再赘述。

图13示出根据本发明实施例的Boost型功率变换器的示意性电路图。

该Boost型功率变换器包括主电路330以及如图5所示的同步整流控制电路220。主电路330包括输入源Vin、主开关管Q1、电感L1、同步开关管Q2及输出电容Co。

所述电感L1的第一端与Vin的正端相连接，第二端与所述主开关管Q1的第一功率端相连接，所述主开关管Q1的第二功率端接地。

所述同步开关管Q2的第二端连接所述电感L1的第二端，及主开关管Q1的第一功率端，同步开关管Q2的第一功率端连接输出电容Co的正端，输出电容Co的负端接地。所述同步开关管Q2在驱动信号VG2的控制下

同步整流控制电路220的输入端连接至同步开关管Q2的第一端，接收同步开关管Q2的续流信号。同时，同步整流控制电路220的输出端连接至同步开关管Q2的栅极，向其提供驱动信号VG2。

图14示出根据本发明实施例的LLC谐振变换器的一个实例的示意性电路图。

该LLC谐振变换器包括主电路430以及分别如图5至9所示的第一同步整流控制电路2201和第二同步整流控制电路2202。主电路430包括输入源Vin和变压器T，以及位于变压器T的原边的主开关管Q1和Q2、谐振电感Lr、谐振电容Cr，位于变压器T的副边的同步开关管Q3和Q4及输出电容Co。在该实施例中，LLC谐振变换器为全波整流输出的半桥型结构。

输入源Vin的正端接主开关管Q1的第一功率端，主开关管Q1的第二功率端接第二开关管Q2的第一功率端和谐振电感Lr的第一端，第二开关管Q2的第二功率端接原边地，谐振电感Lr的第二端接谐振电容Cr的第一端，谐振电容Cr的第二端接变压器T原边绕组的同名端，变压器T原边绕组的同名端异名端接地，变压器T的第一副边绕组的异名端接第一同步开关管Q3的第一功率端，第一同步开关管Q3的第二功率端接输出电容Co的负端，即副边地，变压器T的第一副边绕组的同名端和变压器T的第二副边绕组的异名端相连并接到输出电容的正端，变压器T的第二副边绕组的同名端接第二同步开关管Q4的第一功率端，第二同步开关管Q4的第二功率端接副边地，第一同步整流控制电路2001的VD端接第一同步开关管Q3的第一功率端、VG端接第一同步开关管Q3的门极、GND端接副边地，第二同步整流控制电路2002的VD端接第二同步开关管Q4的第一功率端、VG端接第二同步开关管Q4的门极、GND端接副边地。

第一同步整流控制电路2201和第二同步整流控制电路2202分别根据采集同步开关管Q3和Q4中上一周期续流电流时间信息来确定本周期同步开关管Q3和Q4的导通时刻，其基本原理与图5至9所示的同步整流控制电路220相同，此处不再赘述。第一同步整流控制电路2201和第二同步整流控制电路2202分别控制同步开关管Q3和Q4的导通状态。

图15示出根据本发明实施例的LLC谐振变换器的另一个实例的示意性电路图。

该LLC谐振变换器包括主电路430以及同步整流控制电路2204。主电路430包括输入源Vin和变压器T，以及位于变压器T的原边的主开关管Q1和Q2、谐振电感Lr、谐振电容Cr，位于变压器T的副边的同步开关管Q3和Q4及输出电容Co。在该实施例中，LLC谐振变换器为全波整流输出的半桥型结构。

在该实施例的LLC谐振变换中，主电路430与图14所示的LLC谐振变换器的主电路相同，此处不再赘述。同步整流控制电路2204是在同步整流控制电路220的基础上的改进版本，可以输出两路同步整流驱动信号去分别控制LLC谐振变换器的同步开关管Q3和Q4。如图15所示，同步整流控制电路2204分别获取同步开关管Q3的第一端电压VD1和同步开关管Q4的第二端电压VD2，并且相应地分别产生同步开关管Q3的第一栅极驱动信号VG3和同步开关管Q3的第二栅极驱动信号VG4。与图14所示的LLC谐振变换器相比，该实施例可以采用单个同步整流控制电路2204控制两个同步开关管Q3和Q4，从而可以简化电路结构。

图16示出在图15示出的LLC谐振变换器中使用的同步整流控制电路的示意性框图。

该同步整流控制电路2204具有两个输入端，分别用于接收第一端电压VD1和第二端电压VD2，以及两个输出端，分别用于提供同步开关管Q3的第一驱动信号VG3和同步开关管Q4的第二驱动信号VG4。

进一步地，同步整流控制电路2204还包括第一续流时间检测电路211、第二续流时间检测电路212、步长限制电路212、延时控制电路213、第一整流时间控制电路2241、第二整流时间控制电路2242、第一与门215、第二与门225、第一开关驱动电路216、第二开关驱动电路226。该同步整流控制电路2204可以具有单独的参考地。

第一续流时间检测电路211根据第一端电压VD1获得同步开关管Q3的续流状态，进一步产生同步开关管Q3的续流时间信号TF11。

第二续流时间检测电路221根据第二端电压VD2获得同步开关管Q4的续流状态，进一步产生同步开关管Q4在的续流时间信号TF12。

步长限制电路212根据续流时间信号启动计时，获得控制信号Vctr1。

延时控制电路213根据续流时间信号产生控制信号Vctrl2和控制信号Vctr3。

第一整流时间控制电路2241根据控制信号Vctr1、控制信号Vctrl2和控制信号Vctr3，获得同步开关管Q3的整流时间控制信号TF21。进一步地，第一整流时间控制电路2241提供控制信号Vctr4。

第一与门215的两个输入端分别接收所述第一续流时间检测电路211输出的续流时间信号及所述第一整流时间控制电路2241输出的整流时间控制信号TF21，相与后输出开关控制信号。

第一开关驱动电路216接收所述第一与门215输出的开关控制信号，进一步提升驱动能力以产生同步开关管Q3的第一驱动信号VG3。

第二整流时间控制电路2242根据控制信号Vctr4，获得同步开关管Q4的整流时间控制信号TF22。

第二与门225的两个输入端分别接收所述第二续流时间检测电路221输出的续流时间信号TF12及所述第二整流时间控制电路2242输出的整流时间控制信号TF22，相与后输出开关控制信号。

第二开关驱动电路226接收所述第一与门225输出的开关控制信号，进一步提升驱动能力以产生同步开关管Q4的第二驱动信号VG4。

在同步整流控制电路2204的工作期间，在每个开关周期中，同步开关管Q3和Q4分别导通一段时间之后断开。同步开关管Q3和Q4的开关周期与主开关管Q1和Q2的开关周期相同，从而在每个开关周期中同步完成一次输出整流。

该同步整流控制电路2204的工作原理是基于LLC谐振变换器的输出整流电路具有对称性，因此，第一驱动信号VG3和第二驱动信号VG4是一个开关周期内的两个相邻的信号。

图17示出在图16所示的同步整流控制电路中采用的第一整流时间控制电路的示意性电路图。

第一整流时间电路2241的电路结构与图9所示的整流时间控制电路214基本相同。进一步地，第一整流时间电路2241还包括用于提供控制信号Vctr4的输出端。该控制信号Vctr4是电容C4两端的电压，用于表征前一周期的续流时间信息。在该实施例中，该输出端连接至电容C4的第一端。在此，第一整流时间电路2241的其他方面不再赘述。

图18示出在图16所示的同步整流控制电路中采用的第二整流时间控制电路的示意性电路图。

第二整流时间控制电路2242包括非门421、参考电流源Iref4、开关S6、电容C5及比较器422。所述非门421接收所述续流时间信号，并取反输出。所述参考电流源Iref4的正极与所述电容C5的第一端相连。所述开关S6配置为与所述电容C5并联，所述开关S6的控制端连接所述非门421的输出。所述比较器422的负输入端连接所述电容C5的第一端，所述比较器422的正输入端接收第一整流时间控制电路2241提供的控制信号Vctr4。所述比较器422将所述电容C5的电平与控制信号Vctr4作比较，输出整流时间控制信号TF22。

该同步整流控制电路2204的工作原理是基于LLC谐振变换器的输出整流电路具有对称性。第一驱动信号VG3和第二驱动信号VG4是一个开关周期内的两个相邻的信号，因此从第一端电压VD1上获取的同步开关管Q3的电流续流时间反映到第三电容电压VC4之后的信息，可以用于产生第二驱动信号VG4。电容C5两端的三角波产生机理与电容C2两端的第一电容电压VC2近似，因此不再赘述。

图19示出了根据本发明实施例的兼容电流断续模式和电流连续模式的同步整流控制方法的流程图。该同步整流控制方法用于包括主电路的功率变换器，所述主电路包括主开关管和同步开关管。同步整流控制电路控制同步开关管的导通状态。以下结合图5至9所示的同步整流控制电路进一步说明该实施例的同步整流控制方法。

在步骤S01中，根据所述同步开关管的端电压，获取续流时间信号TF1。

在步骤S02中，根据续流时间信号TF1，获取续流时间信息。在该实施例中，续流时间信息例如是电容C2两端的第一电容电压VC2。

例如，该步骤包括：在所述主电路的续流期间，采用第一参考电流对第一电容C2充电，从而在所述第一电容C2的第一端和第二端之间产生第一电容电压VC2，用于表征当前开关周期的第二续流时间信息VC2。

在步骤S03中，存储前一开关周期的第一续流时间信息VC4。在该实施例中，第一续流时间信息VC4例如是电容C4两端的电压。

例如，该步骤包括：在所述主电路的续流结束后的预定时间段，将所述第一电容C2的电荷分配至第二电容C3，从而在所述第二电容C3的第一端和第二端之间产生第二电容电压VC3；以及将所述第二电容C3的电荷分配至第三电容C4，从而在所述第三电容C4的第一端和第二端之间产生第三电容电压VC4，用于表征前一开关周期的第一续流时间信息VC4。

该预定时间段由控制信号Vctr1控制开关S3的导通状态来实现，所述电荷分配包括将在步骤S02中获取的第一电容电压VC2进行有限制条件的采样保持。以当前开关周期的第一续流时间信号TF1的上升沿作为参考原点，如果当前开关周期的第一续流时间信号的脉宽大于整流时间控制信号TF2加上一预设值ΔT，则以在T2的下降沿延时ΔT处对第一电容电压VC2进行采样保持。反之，如果当前开关周期的第一续流时间信号的脉宽不大于整流时间控制信号TF2加上一预设值ΔT，则在下降沿处对第一电容电压VC2进行采样保持。

优选地，将所述第三电容C4的电荷经由参考电流源Iref3泄放一部分，以产生死区时间。也即，将采样保持的VC4电压减掉一预设固定电压值并进行存储作为前一开关周期的续流时间信息VC4。

在步骤S04中，将前一开关周期的第一续流时间信息VC4与当前开关周期的第二续流时间信息VC2进行比较，从而产生整流时间控制信号TF2。

然后，根据所述续流时间信号TF1和所述整流时间控制信号TF2产生同步开关管的开关控制信号，以避免所述主开关管和所述同步开关管的同时导通。

例如，该步骤包括：利用步骤S02获取的续流时间信号TF1与步骤S04中获取的整流时间控制信号TF2进行相与，从而得到同步开关管的开关控制信号VG2。

该同步整流控制方法通过控制电容C2和C3的电荷分配，即在控制条件下对第一电容电压VC2进行采样保持，从而可以避免同步开关管断开不及时产生的贯通电流。在步骤S05中，相邻开关周期的续流时间的变化小于等于预定值，则第二电容电压VC3与当前开关周期的续流时间一致。在步骤S06中，相邻开关周期的续流时间的变化大于预定值，则第二电容电压VC3与前一开关周期的续流时间和预定值之和一致。

进一步地，该同步整流控制方法根据所述续流时间信号TF1和所述整流时间控制信号TF2产生同步开关管的开关控制信号，从而可以避免所述主开关管和所述同步开关管的同时导通。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明。本发明的同步整流控制电路的控制模式还可以是连续电流模式或者是断续电流模式。本发明的同步整流驱动装置的主电路结构可以是Buck-Boost拓扑、Buck拓扑、Boost拓扑、LLC拓扑以及反激拓扑等。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (26)

1.一种同步整流控制电路，用于包括主电路的功率变换器，所述主电路包括主开关管和同步开关管，所述同步整流控制电路控制所述同步开关管的导通状态，包括：

续流时间检测电路，与所述同步开关管的功率端耦接，用于获取续流时间信号；

整流时间控制电路，与所述续流时间检测电路耦接，用于根据所述续流时间信号获得续流时间信息，从而产生整流时间控制信号；以及

逻辑门，用于根据所述续流时间信号和所述整流时间控制信号产生同步开关管的开关控制信号，

其中，所述整流时间控制电路存储前一开关周期的第一续流时间信息，以及将前一开关周期的第一续流时间信息与当前开关周期的第二续流时间信息进行比较，从而产生所述整流时间控制信号，以避免所述主开关管和所述同步开关管的同时导通。

2.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其中，所述续流时间检测电路包括：

第一参考电压源，用于提供第一参考电压；

第一比较器，用于将所述同步开关管的功率端的电压信号与第一参考电压比较，以产生表征同步开关管的导通状态的比较信号；以及

整形电路，用于根据所述比较信号整形得到所述续流时间信号，

其中，在所述主电路续流期间，所述续流时间检测电路输出的续流时间信号为高电平，反之为低电平。

3.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其中，所述整流时间控制电路包括：

第一参考电流源，用于提供第一参考电流；

第一电容，与所述第一参考电流串联连接，用于在所述主电路的续流期间，采用第一参考电流对所述第一电容充电，从而在所述第一电容的第一端和第二端之间产生第一电容电压，用于表征当前开关周期的第二续流时间信息；

第二电容，所述第二电容的第一端耦接至所述第一电容的第一端，用于在所述主电路的续流结束后的预定时间段，与所述第一电容进行电荷分配，从而在所述第二电容的第一端和第二端之间产生第二电容电压；

第三电容，所述第三电容的第一端经由第二开关耦接至所述第二电容的第一端，用于在所述主电路的续流结束后的预定时间段，与所述第二电容进行电荷分配，从而在所述第三电容的第一端和第二端之间产生第三电容电压，用于表征前一开关周期的第一续流时间信息；

第二比较器，所述第二比较器的同相输入端和反相输入端分别接收所述第三电容电压和所述第一电容电压，并且将二者进行比较，以产生所述整流时间控制信号；

第二参考电流源和第三开关，串联连接在所述第三电容的第一端和第二端之间，

其中，所述第二开关在第一控制信号的控制下闭合和断开，使得所述第二电容与所述第三电容进行电荷分配，

所述第三开关在第二控制信号的控制下闭合和断开，使得所述第三电容的电荷经由所述第二参考电流源泄放一部分，以产生死区时间。

4.根据权利要求3所述的同步整流控制电路，还包括：

步长限制电路，与所述续流时间检测电路和所述整流时间控制电路耦接，用于根据所述续流时间信号和所述整流时间控制信号，产生第三控制信号。

5.根据权利要求4所述的同步整流控制电路，所述步长限制电路包括：

第二参考电压源，用于提供第二参考电压；

第三参考电流源，用于提供第三参考电流；

第四电容，与所述第三参考电流源串联连接；

第四开关，与所述第四电容并联连接，所述第四开关的控制端接收所述整流时间控制信号；

第三比较器，所述第三比较器的同相输入端和反相输入端分别接收所述第二参考电压和所述第四电容的第一端和第二端之间的电压，从而产生计时信号；以及

第四与门，所述第四与门的两个输入端分别接收所述续流时间信号和所述计时信号，并且将二者进行比较，以产生所述第三控制信号，

其中，所述第四电容在所述主电路续流期间从零开始充电，在所述主电路续流结束时放电至零。

6.根据权利要求4所述的同步整流控制电路，所述整流时间控制电路还包括：

第五开关，耦接在所述第一电容的第一端和所述第二电容的第一端之间，

其中，所述第五开关在第三控制信号的控制下闭合和断开，从而限制所述主电路的续流时间增加的步长。

7.根据权利要求6所述的同步整流控制电路，其中，所述第五开关实现限制条件下的采样保持，将第一电容的电荷的至少一部分转移至第二电容上，该限制条件包括：

如果相邻开关周期的续流时间的变化小于等于预定值，则第二电容电压与当前开关周期的续流时间一致，以及

如果相邻开关周期的续流时间的变化大于预定值，则第二电容电压与前一开关周期的续流时间和预定值之和一致。

8.根据权利要求3所述的同步整流控制电路，其中，所述整流时间控制电路还包括：

第一非门，用于将所述续流时间信号反相；以及

第一开关，与所述第一电容并联连接，所述第一开关的控制端与所述第一非门的输出端耦接，

其中，所述第一开关在所述主电路续流期间断开，使得第一参考电流源对所述第一电容充电，在所述主电路续流结束时闭合，使得所述第一电容放电至零。

9.根据权利要求3所述的同步整流控制电路，还包括：

延时控制电路，与所述续流时间检测电路耦接，用于根据所述续流时间信号产生所述第一控制信号和所述第二控制信号。

10.根据权利要求9所述的同步整流控制电路，其中，所述延时控制电路包括：

第二非门，用于将所述续流时间信号反相；

第一延时电路，与所述第二非门耦接，用于将所述续流时间信号的反相信号进行延时，从而产生第一延时信号；

第二延时电路，与所述第二非门耦接，用于将所述续流时间信号的反相信号进行延时，从而产生第二延时信号；

第三非门，与所述第一延时电路耦接，用于将所述第一延时信号反相；

第二与门，所述第二与门的两个输入端分别与所述第二延时电路和所述第三非门耦接，用于根据所述第一延时信号的反相信号和所述第二延时信号产生所述第一控制信号；

第三非门，用于将所述第一控制信号反相；

第三延时电路，与所述第三非门耦接，用于将所述第一控制信号的反相信号进行延时，从而产生第三延时信号；

第四延时电路，与所述第三非门耦接，用于将所述第一控制信号的反相信号进行延时，从而产生第四延时信号；

第四非门，与所述第三延时电路耦接，用于将所述第三延时信号反相；

第三与门，所述第三与门的两个输入端分别与所述第三延时电路和所述第四非门耦接，用于根据所述第三延时信号的反相信号和所述第四延时信号产生所述第二控制信号。

11.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，还包括：

开关驱动电路，用于根据所述开关控制信号产生开关驱动信号。

12.一种同步整流控制电路，用于包括主电路的功率变换器，所述主电路包括主开关管、第一同步开关管和第二同步开关管，所述同步整流控制电路控制所述第一同步开关管和所述第二同步开关管的导通状态，包括：

第一续流时间检测电路，与所述第一同步开关管的功率端耦接，用于获取当前开关周期的第一续流时间信号；

第一整流时间控制电路，与所述第一续流时间检测电路耦接，用于根据所述续流时间信号，产生第一整流时间控制信号；

第一逻辑门，用于根据所述第一续流时间信号和所述第一整流时间控制信号产生第一同步开关管的开关控制信号；

第二续流时间检测电路，与所述第二同步开关管的功率端耦接，用于获取当前开关周期的第二续流时间信号；

第二整流时间控制电路，与所述第二续流时间检测电路耦接，用于根据所述第二续流时间信号，产生第二整流时间控制信号；以及

第二逻辑门，用于根据所述第二续流时间信号和所述第二整流时间控制信号产生第二同步开关管的开关控制信号，

其中，所述第一整流时间控制电路存储前一开关周期的第一续流时间信息，以及将所述第一同步开关管在前一开关周期的第一续流时间信息与所述第一同步开关管在当前开关周期的第二续流时间信息进行比较，从而产生所述第一整流时间控制信号，以避免所述主开关管和所述第一同步开关管的同时导通，

所述第二整流时间控制电路将所述第一同步开关管在前一开关周期的第一续流时间信息与所述第二同步开关管在当前开关周期的第三续流时间信息进行比较，从而产生所述第二整流时间控制信号，以避免所述主开关管和所述第二同步开关管的同时导通。

13.根据权利要求12所述的功率变换器，其中，所述第二整流时间控制电路包括：

第四参考电流源，用于提供第四参考电流；

第五电容，与所述第四参考电流串联连接；

第六开关，与所述第五电容并联连接，并且在所述第二续流时间信号的反相信号的控制下闭合和断开，使得在所述主电路的续流期间，采用第四参考电流对所述第五电容充电，从而在所述第五电容的第一端和第二端之间产生第五电容电压，用于表征当前开关周期的第三续流时间信息；

第四比较器，所述第四比较器的同相输入端和反相输入端分别接收所述第二整流时间控制信号和所述第五电容电压，并且将二者进行比较，以产生所述第二整流时间控制信号。

14.根据权利要求13所述的功率变换器，其中，所述第二整流时间控制电路包括：

第五非门，所述第五非门的输入端接收所述第二续流时间信号，输出端连接至所述第六开关的控制端，用于控制所述第二续流时间信号的反相信号。

15.一种功率变换器，包括：

主电路，所述主电路包括主开关管和同步开关管；以及

根据权利要求1至11中任一项所述的同步整流控制电路，

其中，所述同步整流控制电路从所述主电路的同步开关管获取端电压，以及向所述同步开关管提供开关驱动信号以控制其导通和断开。

16.根据权利要求15所述的功率变换器，其中，所述主电路的拓扑包括选自Buck拓扑、Boost拓扑、Buck-Boost拓扑、反激拓扑和LLC拓扑中的至少一种。

17.根据权利要求16所述的功率变换器，其中，所述主电路工作于以下模式中的任一种：电流临界连续模式、电流断续模式及电流连续模式。

18.一种功率变换器，包括：

主电路，所述主电路包括主开关管、第一同步开关管和第二同步开关管；以及

根据权利要求12至14中任一项所述的同步整流控制电路，

其中，所述同步整流控制电路从所述主电路的第一同步开关管和第二同步开关管获取端电压，以及向第一同步开关管和第二同步开关管提供开关驱动信号以控制其导通和断开。

19.根据权利要求18所述的功率变换器，其中，所述主电路的拓扑包括选自Buck拓扑、Boost拓扑、Buck-Boost拓扑、反激拓扑和LLC拓扑中的至少一种。

20.根据权利要求19所述的功率变换器，其中，所述主电路工作于以下模式中的任一种：电流临界连续模式、电流断续模式及电流连续模式。

21.一种用于功率变换器的同步整流控制方法，所述功率变换器包括主电路，所述主电路包括主开关管和同步开关管，所述方法包括：

根据所述同步开关管的端电压，获取续流时间信号；

根据续流时间信号，获取续流时间信息；

存储前一开关周期的第一续流时间信息；

将前一开关周期的第一续流时间信息与当前开关周期的第二续流时间信息进行比较，从而产生整流时间控制信号；以及

根据所述续流时间信号和所述整流时间控制信号产生同步开关管的开关控制信号，以避免所述主开关管和所述同步开关管的同时导通。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，获取续流时间信息的步骤包括：在所述主电路的续流期间，

采用第一参考电流对第一电容充电，从而在所述第一电容的第一端和第二端之间产生第一电容电压，用于表征当前开关周期的第二续流时间信息。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，存储前一开关周期的续流时间信息的步骤包括：在所述主电路的续流结束后的预定时间段，

将所述第一电容的电荷分配至第二电容，从而在所述第二电容的第一端和第二端之间产生第二电容电压；以及

将所述第二电容的电荷分配至第三电容，从而在所述第三电容的第一端和第二端之间产生第三电容电压，用于表征前一开关周期的第一续流时间信息。

24.根据权利要求23所述的方法，还包括：将所述第三电容的电荷经由参考电流源泄放一部分，以产生死区时间。

25.根据权利要求23所述的方法，其中，存储前一开关周期的第一续流时间信息包括：根据相邻开关周期的续流时间的变化，控制第二电容电压的数值。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，在存储步骤中，采用限制条件下的采样保持，将第一电容的电荷的至少一部分转移至第二电容上，该限制条件包括：

如果相邻开关周期的续流时间的变化小于等于预定值，则第二电容电压与当前开关周期的续流时间一致，以及

如果相邻开关周期的续流时间的变化大于预定值，则第二电容电压与前一开关周期的续流时间和预定值之和一致。