CN106711955A - 同步整流控制电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同步整流控制电路及方法，在同步整流管续流结束并关断后，其两端的电压发生震荡，所述同步整流控制电路设置第一消隐时间，在所述第一消隐时间内所述的同步整流管保持关断；若在所述第一消隐时间内，同步整流管两端的电压未触碰到其开通阈值，则在所述第一消隐时间后，恢复同步整流管工作；若在所述第一消隐时间内，同步整流管两端的电压触碰到其开通阈值，则在所述第一消隐时间后或同步整流管两端电压大于其开通阈值时，对第一消隐时间重新计时，并重复上述过程，直到在第一消隐时间内同步整流管两端的电压不触碰其开通阈值，则在当前第一消隐时间后，恢复同步整流管工作。

Description

同步整流控制电路及方法
技术领域
本发明涉及一种电力电子技术领域，特别涉及一种同步整流控制电路及方法。
背景技术
同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一种方法。现有技术的同步整流管工作原理如图1所示：先由同步整流管内部MOSFET的体二极管导通，当VSW(同步整流管两端的电压)触碰到开通阈值VTH1后，同步整流管正常工作；随着副边电流IS的减小，当VSW触碰到关断阈值VTH2后同步整流管停止工作。
如图2所示，以隔离型开关电源为例，由于主功率管和同步整流管同时工作会导致VSW电压尖峰过高、甚至烧毁芯片的技术问题。现有技术通过设置一段消隐时间来解决上述技术问题。当同步整流管续流结束后，设置消隐时间t1，经过消隐时间t1后才允许同步整流管工作。这样可在一定程度上防止同步整流管误开通。经过消隐时间t1后，若VSW震荡的下一个周期触碰到同步整流管的开通阈值VTH1，仍然会使同步整流管误工作，如果此时主功率管开通，会导致SW的电压尖峰过高，有烧毁同步整流管的风险，如图3所示。
发明内容
本发明的目的是提供一种同步整流控制电路及方法，解决现有技术存在的同步整流管误导通的技术问题，以避免同步整流管和主功率管同时工作而造成的尖峰电压。
为实现上述目的，本发明提供了一种同步整流控制电路，在同步整流管续流结束并关断后，其两端的电压发生震荡，所述同步整流控制电路设置第一消隐时间，在所述第一消隐时间内所述的同步整流管保持关断；
若在所述第一消隐时间内，同步整流管两端的电压未触碰到其开通阈值，则在所述第一消隐时间后，恢复同步整流管工作；
若在所述第一消隐时间内，同步整流管两端的电压触碰到其开通阈值，则在所述第一消隐时间后或同步整流管两端电压大于其开通阈值时，对第一消隐时间重新计时，并重复上述过程，直到在第一消隐时间内同步整流管两端的电压不触碰其开通阈值，则在当前第一消隐时间后，恢复同步整流管工作。
可选的，若在当前第一消隐时间内，同步整流管两端的电压达到第一阈值，则结束第一消隐时间，恢复同步整流管工作。
可选的，所述同步整流控制电路包括消隐时间产生电路，消隐时间产生电路包括计时电路和计时控制电路，所述的计时电路预设第一消隐时间的参考值，在同步整流管关断时刻，所述的计时控制电路控制所述计时电路开始计时，并与预设之第一消隐时间的参考值进行比较，根据比较结果得到表征消隐时间的控制信号；在计时值达到所述第一消隐时间的参考值，则恢复同步整流管工作；在当前计时期间，若同步整流管两端电压达到所述开通阈值，则计时清零，并在同步整流管两端电压的负值大于其开通阈值时，重新开始计时。
可选的，所述消隐时间产生电路还包括第一阈值触发电路，在当前计时期间，若同步整流管两端电压触及所述第一阈值，则第一阈值触发电路触发，结束第一消隐时间，恢复同步整流管工作。
可选的，所述的计时电路包括电流源、开关、电容和比较器，所述的电流源与所述开关串联，开关的控制端与所述计时控制电路连接，所述开关与电流源的公共端与所述电容的一端及比较器的第一输入端连接，所述电容的另一端接地，所述比较器的第二输入端接收表征第一消隐时间的参考值。
可选的，在重新计时之时，调整电流源、电容容值或第一消隐时间参考值的大小，以调节所述第一消隐时间。
本发明还提供一种同步整流控制方法，包括以下步骤：
在同步整流管续流结束并关断后，其两端的电压发生震荡，设置第一消隐时间，在所述第一消隐时间内所述的同步整流管保持关断；
若在所述第一消隐时间内，同步整流管两端的电压未触碰到其开通阈值，则在所述第一消隐时间后，恢复同步整流管工作；
若在所述第一消隐时间内，同步整流管两端的电压触碰到其开通阈值，则在所述第一消隐时间后或同步整流管两端电压大于其开通阈值时，对第一消隐时间重新计时，并重复上述过程，直到在第一消隐时间内同步整流管两端的电压不触碰其开通阈值，则在当前第一消隐时间后，恢复同步整流管工作。
可选的，若在当前第一消隐时间内同步整流管两端的电压达到第一阈值，则结束第一消隐时间，恢复同步整流管工作。
与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：同步整流管工作后，随着激磁电流的减小，当同步整流管触碰到关断阈值，同步整流管停止工作。同步整流管停止工作后有一段消隐时间，在这段消隐时间内，不允许同步整流管工作。若在消隐时间段内，同步整流管两端电压触碰到开通阈值，则重新开始计时消隐时间，在重新开始计时的消隐时间内，如果同步整流管继续触碰到开通阈值，继续重新开始计时消隐时间。如果在消隐时间内，同步整流管两端的电压(VSW)达到第一阈值阈值(VTH3)，表征开通时刻到来，则立即结束消隐时间，同步整流管恢复正常工作。本发明能够有效地避免同步整流管误工作(一般是误导通)，防止同步整流管和主功率管同时工作造成同步整流管损坏的问题，大大提高同步整流管的可靠性。
附图说明
图1为现有技术同步整流管的工作原理图；
图2为现有技术同步整流管在隔离型开关电源应用中的第一种工作原理示意图；
图3为现有技术同步整流管在隔离型开关电源应用中的第二种工作原理示意图；
图4为本发明同步整流管的工作原理图；
图5是本发明同步整流控制电路的电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图4所示，示意了本发明控制下同步整流管的工作原理，包括两种情形，IS表示流过同步整流管的电流，即副边电流、VSW表示同步整流管两端的电压、VTH1表示同步整流管的开通阈值，VTH2表示同步整流管的关断阈值。具体工作原理如下：
在开关电源的主功率管关断后，同步整流管开始工作续流，，随着副边电流IS的减小，当同步整流管两端电压VSW触及关断阈值VTH2，同步整流管停止工作。同步整流管停止工作后，由于LC震荡的原因，其两端的电压会发生震荡，这样震荡容易触及同步整流管的开通阈值VTH1而造成误同步整流管的误开通，可能存在主功率开关管和同步整流管同时开通的情况，会导致同步整流管两端电压尖峰过高，有烧毁同步整流管的风险。
因此，需要在同步整流管关断后设置第一消隐时间，以屏蔽同步整流管，使其在该时间段内不导通。若在消隐时间段内，同步整流管两端电压触碰到开通阈值VTH1，则重新开始计时消隐时间，在重新开始计时的消隐时间内，如果同步整流管继续触碰到开通阈值VTH1，继续重新开始计时消隐时间。如果发生以下两种情况之一，消隐时间会被解除。
1、如图4左边所示，在消隐时间t1内，若同步整流管没有触及开通阈值VTH1，则此次消隐时间t1结束后，结束消隐时间。结束消隐时间后，如果同步整流管触碰到开通阈值VTH1，同步整流管正常导通。
2、如图4右边所示，在消隐时间t1内，同步整流管两端的电压(VSW)达到第一阈值阈值(VTH3)，表征开通时刻到来，则立即结束消隐时间，结束消隐时间后，如果同步整流管触及开通阈值VTH1，同步整流管导通。
如图5所示，示意了本发明同步整流控制电路的一种电路结构，包括消隐时间产生电路。所述的消隐时间产生电路包括计时电路、计时控制电路和第一阈值触发电路。所述的计时电路预设第一消隐时间的参考值VREF1，并对第一消隐时间进行计时，在同步整流管关断时刻，所述的计时控制电路控制所述计时电路开始计时，得到VC1，并与预设之第一消隐时间的参考值消隐时间产生电路进行比较，根据比较结果得到表征消隐时间的控制信号；在计时值达到所述第一消隐时间的参考值VREF1，则恢复同步整流管工作；在当前计时期间，若同步整流管两端电压达到所述开通阈值VTH1，则计时清零，并在同步整流管两端电压大于其开通阈值VTH1时，开始重新计时。
所述的计时电路包括电流源I1、开关Q1、电容C1和比较器U1，所述的电流源I1与所述开关Q1串联，开关Q1的控制端与所述计时控制电路连接，所述开关Q1与电流源I1的公共端与所述电容C1的一端及比较器U1的第一输入端连接，所述电容C1的另一端接地，所述比较器U1的第二输入端接收表征第一消隐时间t1的参考值VREF1。所述计时控制电路为或门G1，或门G1的其中一个输入端接收VSW与VTH1之比较结果的信号，VSW小于VTH1为高电平，或门G1的另一个输入端接收表征同步整流管通断的信号，表征开通Gate on时为高电平。
第一阈值触发电路主要由逻辑电路构成，其接收表征同步整流管通断的信号和VSW与VTH3之比较结果的信号。在当前计时期间，若同步整流管两端电压触及所述第一阈值VTH3，则第一阈值触发电路触发，结束第一消隐时间，恢复同步整流管工作。
在开关电源的主功率管关断后，同步整流管开始工作续流，随着副边电流IS的减小，当同步整流管触碰到关断阈值VTH2，同步整流管停止工作，之后会有一段第一消隐时间t1(t1的时间大于VSW的震荡周期T1)，t1的时间可以用电流源I1给电容C1充电来计时，电容C1两端的电压从0V到VREF1的时间段为t1。在t1时间段内，不允许同步整流管工作；如果在t1时间内，同步整流管触碰到开通阈值VTH1，Q1导通VC1被拉低至0V，待VSW震荡的负值大于VTH1，电流源I1重新给电容C1充电，重新计时消隐时间t1。还存在如下两种情况：①当次的第一消隐时间t1内，VSW没有触碰到开通阈值VTH1，如果电容C1两端的电压超过VREF1，比较器U1输出高电平，与门G5置0，第一消隐时间t1被解除；②当次的第一消隐时间t1内，VSW触碰到开通阈值VTH1，但是当VSW的电平高过第一阈值VTH3，则G3被置0，与门G5随之被置0，结束本次第一消隐时间t1。
对于同步整管续流结束后，当VSW连续几个震荡周期触碰到开通阈值VTH1，本发明采用消隐时间予以屏蔽，能够有效地避免同步整流管误工作，防止同步整流管和主功率管因同时工作造成同步整流管损坏的问题，大大提高同步整流管的可靠性。
此外，可以在重新计时之时，对第一消隐时间t1重新预设或调整，即调整电流源、电容容值或第一消隐时间参考值的大小，以调节所述第一消隐时间。
除此之外，虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种同步整流控制电路，其特征在于：在同步整流管续流结束并关断后，其两端的电压发生震荡，所述同步整流控制电路设置第一消隐时间，在所述第一消隐时间内所述的同步整流管保持关断；
若在所述第一消隐时间内，同步整流管两端的电压未触碰到其开通阈值，则在所述第一消隐时间后，恢复同步整流管工作；
若在所述第一消隐时间内，同步整流管两端的电压触碰到其开通阈值，则在所述第一消隐时间后或同步整流管两端电压大于其开通阈值时，对第一消隐时间重新计时，并重复上述过程，直到在第一消隐时间内同步整流管两端的电压不触碰其开通阈值，则在当前第一消隐时间后，恢复同步整流管工作。
2.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其特征在于，若在当前第一消隐时间内,同步整流管两端的电压达到第一阈值，则结束第一消隐时间，恢复同步整流管工作。
3.根据权利要求1或2所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述同步整流控制电路包括消隐时间产生电路，消隐时间产生电路包括计时电路和计时控制电路，所述的计时电路预设第一消隐时间的参考值，在同步整流管关断时刻，所述的计时控制电路控制所述计时电路开始计时，并与预设之第一消隐时间的参考值进行比较，根据比较结果得到表征消隐时间的控制信号；在计时值达到所述第一消隐时间的参考值，则恢复同步整流管工作；在当前计时期间，若同步整流管两端电压达到所述开通阈值，则计时清零，并在同步整流管两端电压大于其开通阈值时，重新开始计时。
4.根据权利要求3所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述消隐时间产生电路还包括第一阈值触发电路，在当前计时期间，若同步整流管两端电压触及所述第一阈值，则第一阈值触发电路触发，结束第一消隐时间，恢复同步整流管工作。
5.根据权利要求4所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述的计时电路包括电流源、开关、电容和比较器，所述的电流源与所述开关串联，开关的控制端与所述计时控制电路连接，所述开关与电流源的公共端与所述电容的一端及比较器的第一输入端连接，所述电容的另一端接地，所述比较器的第二输入端接收表征第一消隐时间的参考值。
6.根据权利要求5所述的同步整流控制电路，其特征在于，在重新计时之时，调整电流源、电容容值或第一消隐时间参考值的大小，以调节所述第一消隐时间。
7.一种同步整流控制方法，包括以下步骤：
在同步整流管续流结束并关断后，其两端的电压发生震荡，设置第一消隐时间，在所述第一消隐时间内所述的同步整流管保持关断；
若在所述第一消隐时间内，同步整流管两端的电压未触碰到其开通阈值，则在所述第一消隐时间后，恢复同步整流管工作；
若在所述第一消隐时间内，同步整流管两端的电压触碰到其开通阈值，则在所述第一消隐时间后或同步整流管两端电压大于其开通阈值时，对第一消隐时间重新计时，并重复上述过程，直到在第一消隐时间内同步整流管两端的电压不触碰其开通阈值，则在当前第一消隐时间后，恢复同步整流管工作。
8.根据权利要求7所述的同步整流控制方法，其特征在于，若在当前第一消隐时间内，同步整流管两端的电压达到第一阈值，则结束第一消隐时间，恢复同步整流管工作。
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