CN109256940B - 一种同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法及控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法及控制器，包括：在控制同步整流开关管缓关断时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设关断驱动脉宽；在控制同步整流开关管缓开通时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设开通驱动脉宽；其中，在任一开关周期内，同步整流开关管的驱动信号的下降沿所在的时刻不早于开关电源中输出电感的电感电流从负向增大直至变为0的时刻。可见，本申请避免了同步整流开关管的漏极和源极之间的电压应力升高的情况出现，进而提高了开关电源的安全性及可靠性。

Description

一种同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法及控制器

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法及控制器。

背景技术

在开关电源的实际应用中，为了提高开关电源的性能，在一些应用场合通常要将开关电源中的同步整流开关管在二极管模式(关闭场效应管，仅体二极管导通)和同步整流模式(场效应管导通)之间切换。现有技术中，为了避免在二者模式切换过程中输出电压出现较大抖动，同步整流开关管从二极管模式切换至同步整流模式时，一般需要通过缓开通的方式逐步增加同步整流开关管的驱动信号的脉宽；与之相反，同步整流开关管从同步整流模式切换至二极管模式时，则需要通过缓关断的方式逐步减小驱动信号的脉宽。现有的缓开通和缓关断的方式具体为：固定驱动信号的一个边沿(边沿指上升沿或下降沿)，通过移动驱动信号的另外一个边沿来逐步将脉宽增加或减小。

但是，在开关电源处于空载(或轻载)情况下，对于开关电源的输出电感来说，现有的缓开通和缓关断的方式会造成负向的电感电流无法通过同步整流开关管进行续流，从而导致同步整流开关管的漏极和源极之间的电压应力升高，甚至超过其允许的最大电压限制，造成同步整流开关管的损坏，进而降低了开关电源的安全性及可靠性。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法及控制器，即使在空载情况下，开关电源的输出电感在每个开关周期的续流阶段内一直能通过同步整流开关管进行续流，从而避免出现同步整流开关管的漏极和源极之间的电压应力升高的情况，进而提高了开关电源的安全性及可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法，应用于控制开关电源中同步整流开关管的驱动信号的控制器，包括：

在控制所述同步整流开关管缓关断时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设关断驱动脉宽；

在控制所述同步整流开关管缓开通时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设开通驱动脉宽；

其中，在任一开关周期内，所述同步整流开关管的驱动信号的下降沿所在的时刻不早于所述开关电源中输出电感的电感电流从负向增大直至变为0的时刻。

优选地，所述将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动的过程具体为：

将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置同时向二者相对方向移动。

优选地，所述将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动的过程具体为：

将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置同时向相反方向移动。

优选地，所述将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动的过程具体为：

将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置向二者相对方向交替移动。

优选地，所述将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动的过程具体为：

将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置向相反方向交替移动。

优选地，所述将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动的过程具体为：

在未接收到关断交替移动指令时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置同时向二者相对方向移动；

在接收到所述关断交替移动指令后将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿向二者相对方向交替移动。

优选地，所述将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动的过程具体为：

在未接收到开通交替移动指令时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置同时向相反方向移动；

在接收到所述开通交替移动指令后将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿向相反方向交替移动。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种控制器，包括：

缓关断控制模块，用于在控制所述同步整流开关管缓关断时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设关断驱动脉宽；

缓开通控制模块，用于在控制所述同步整流开关管缓开通时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设开通驱动脉宽；

其中，在任一开关周期内，所述同步整流开关管的驱动信号的下降沿所在的时刻不早于开关电源中输出电感的电感电流从负向增大直至变为0的时刻。

优选地，所述缓关断控制模块具体用于在控制所述同步整流开关管缓关断时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置同时或交替向二者相对方向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设关断驱动脉宽；

且所述缓开通控制模块具体用于在控制所述同步整流开关管缓开通时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置同时或交替向相反方向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设开通驱动脉宽。

优选地，所述控制器具体为数字控制器。

本发明提供了一种同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法，应用于控制开关电源中同步整流开关管的驱动信号的控制器，包括：在控制同步整流开关管缓关断时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设关断驱动脉宽；在控制同步整流开关管缓开通时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设开通驱动脉宽；其中，在任一开关周期内，同步整流开关管的驱动信号的下降沿所在的时刻不早于开关电源中输出电感的电感电流从负向增大直至变为0的时刻。

可见，本申请通过移动同步整流开关管的驱动信号的上升沿和下降沿，可实现同步整流开关管的缓开通或缓关断。即使在空载情况下，开关电源的输出电感在每个开关周期的续流阶段内一直能通过同步整流开关管进行续流，从而避免出现同步整流开关管的漏极和源极之间的电压应力升高的情况，进而提高了开关电源的安全性及可靠性。

本发明还提供了一种控制器，与上述控制方法具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明提供的一种同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法的流程图；

图2为本发明提供的第一种开关电源电路的结构示意图；

图3为本发明提供的一种如图2所示开关电源电路的工作原理图；

图4为本发明提供的一种如图2所示同步整流开关管以常规缓关断方式缓关断的单开关周期工作原理图；

图5为本发明提供的一种如图2所示同步整流开关管以改进缓关断方式缓关断的单开关周期工作原理图；

图6为本发明提供的一种如图2所示同步整流开关管以改进缓关断方式缓关断的工作原理图；

图7为本发明提供的一种如图2所示同步整流开关管以改进缓开通方式缓开通的工作原理图；

图8(a)为本发明提供的第二种开关电源电路的结构示意图；

图8(b)为本发明提供的一种如图8(a)所示开关电源电路的类似变形电路图；

图9(a)为本发明提供的第三种开关电源电路的结构示意图；

图9(b)为本发明提供的一种如图9(a)所示开关电源电路的类似变形电路图；

图10为本发明提供的第四种开关电源电路的结构示意图；

图11为本发明提供的第五种开关电源电路的结构示意图；

图12为本发明提供的第六种开关电源电路的结构示意图；

图13为本发明提供的第七种开关电源电路的结构示意图；

图14为本发明提供的一种控制器的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法及控制器，即使在空载情况下，开关电源的输出电感在每个开关周期的续流阶段内一直能通过同步整流开关管进行续流，从而避免出现同步整流开关管的漏极和源极之间的电压应力升高的情况，进而提高了开关电源的安全性及可靠性。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本领域普通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。

请参照图1，图1为本发明提供的一种同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法的流程图。

该控制方法应用于控制开关电源中同步整流开关管的驱动信号的控制器，包括：

步骤S1：在控制同步整流开关管缓关断时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设关断驱动脉宽；其中，在任一开关周期内，同步整流开关管的驱动信号的下降沿所在的时刻不早于开关电源中输出电感的电感电流从负向增大直至变为0的时刻。

具体地，请参照图2，图2为本发明提供的第一种开关电源电路的结构示意图。本申请首先以图2的开关电源电路为例，对常规缓关断方式造成同步整流开关管的漏极和源极之间的电压应力过大的原因进行详细介绍：

图2中开关电源电路包括：输入电容C1、第一MOS管Q1-第八MOS管Q8、变压器T1、RCD钳位电路(包括二极管D1、第一电阻R1及钳位电容C2)及输出滤波电路(包括输出电感Lo和输出电容C3)；图2中还包括开关电源电路的负载R2。

其中，第一MOS管Q1的漏极分别与第三MOS管Q3的漏极和输入电容C1的正极连接。第二MOS管Q2的源极分别与第四MOS管Q4的源极和输入电容C1的负极连接。第一MOS管Q1的源极分别与第二MOS管Q2的漏极和变压器T1原边的第一端连接。第三MOS管Q3的源极分别与第四MOS管Q4的漏极和变压器T1原边的第二端连接。

第五MOS管Q5的漏极分别与第七MOS管Q7的漏极、二极管D1的阳极及输出电感Lo的第一端连接。第六MOS管Q6的源极分别与第八MOS管Q8的源极、钳位电容C2的第一端、输出电容C3的第一端及负载R2的第一端连接。变压器T1副边的第一端分别与第五MOS管Q5的源极和第六MOS管Q6的漏极连接。变压器T1副边的第二端分别与第七MOS管Q7的源极和第八MOS管Q8的漏极连接。输出电感Lo的第二端分别与第一电阻R1的第一端、输出电容C3的第二端和负载R2的第二端连接。二极管D1的阴极分别与钳位电容C2的第二端和第一电阻R1的第二端连接。

请参照图3，图3为本发明提供的一种如图2所示开关电源电路的工作原理图。图3显示了全桥硬开关控制方式的工作原理，其中，CLK为控制器的时钟周期。Q1、Q4是一对斜对管，二者同时导通或关断(Q1-Q8均为高电平导通、低电平关断)。Q3、Q2是另一对斜对管，二者也是同时导通或关断，并与Q1、Q4始终保持相差1个时钟周期的延时。在Q1、Q4由关断状态转为开通状态之前，Q7、Q6需要提前一段死区时间(DT1)从开通状态转为关断状态，避免变压器T1原副边直通。在Q1、Q4由开通状态转为关断状态之后，Q7、Q6需要滞后一段死区的时间(DT2)才能从关断状态转为开通状态。同理，在Q3、Q2由关断状态转为开通状态之前，Q5、Q8需要提前一段死区时间(DT3)从开通状态转为关断状态。从Q3、Q2由开通状态转为关断状态之后，Q5、Q8需要延后另一段死区的时间(DT4)才能从关断状态转为开通状态。

当原边有斜对管同时导通时，输入电压Vin会加到变压器T1原边的两端。变压器T1原边的端电压会映射到变压器T1副边，副边产生的电压为Vin_r＝Vin*N2/N1，其中N1是变压器T1原边匝数，N2分别是变压器T1副边匝数。Vin_r电压经过同步整流开关管会作用于输出电感Lo的第一端，输出电感Lo的第二端为输出电压Vo，此时输出电感Lo两端的电压为V_Lo＝Vin_r-Vo。则输出电感Lo的电流I_Lo会上升，上升斜率为V_Lo/L，其中L为输出电感Lo的感量。

当原边的4个开关管Q1-Q4全部关断时，变压器T1原、副边的电压皆为0，输出电感Lo中的电流I_Lo需要经过同步整流开关管续流，此时输出电感Lo两端的电压为-Vo，电流I_Lo下降，下降斜率为Vo/L。

当负载为空载(相当于负载R2无穷大)时，输出电流的平均值为0，所以此时输出电感Lo的电流I_Lo的中心值也为0。

在空载情况下，通常为了减小整机损耗，需要将副边的4个同步整流开关管Q5-Q8全部关断。为了避免输出电压波动，在控制同步整流开关管关断的过程中，需要对处于开通状态的同步整流开关管进行缓关断。

以Q5、Q8处于开通状态为例，请参照图4，图4为本发明提供的一种如图2所示同步整流开关管以常规缓关断方式缓关断的单开关周期工作原理图。常规缓关断的方式：通过固定同步整流开关管Q5、Q8的驱动信号的一个边沿(图4中上升沿)，移动同步整流开关管Q5、Q8的驱动信号的另一个边沿(图4中下降沿)，从而减小驱动信号的脉宽。随着同步整流开关管Q5、Q8的驱动信号变窄，反馈环路会使得Q1、Q4的驱动信号的脉宽随之变窄，这样才能保证输出电压的平衡(输出电容C3的平均能量为0)。

分析图4波形可知：t1到t2时刻，同步整流开关管Q5和Q8导通，输出电感Lo两端的电压是-Vo，电感电流I_Lo从0开始下降。t2到t3时刻，同步整流开关管Q5和Q8关断，此时负向的电感电流I_Lo无法通过同步整流开关管进行续流，只能流到RCD钳位电路，导致钳位电容C2的电压Vclamp升高。相应的，此阶段输出电感Lo两端的电压的峰值为Vclamp+0.7-Vo(单位：伏)，电感电流开始上升，其中，假定二极管D1的压降为0.7V。t3到t4时刻，原边的斜对管Q1和Q4导通，原边向副边传送能量，输出电感Lo的电压为Vin_r-Vo。电感电流I_Lo逐步上升，到t4时刻，电感电流I_Lo已经变为正值。t4到t5时刻，原边的两对斜对管和副边的所有同步整流开关管都关断，由于电感电流I_Lo仍有正向的电流，所以仍可通过副边4个同步整流开关管Q5-Q8的体二极管续流，直到t5时刻，电感电流I_Lo降为0。

若连续几个开关周期均出现负向的电感电流无法通过同步整流开关管续流，只能流经RCD钳位电路的情况，则会导致钳位电容C2的电压过高，进而导致副边4个同步整流开关管的漏极和源极之间的电压应力过大，甚至超过其允许的最大电压限制，造成同步整流开关管的损坏。

与图4中常规的缓关断的方式相比，本申请在控制同步整流开关管缓关断时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿(即上升沿和下降沿)从各自的初始边沿位置相向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设关断驱动脉宽(即将驱动信号的脉宽从两边往中间收窄，直至到达所设关断驱动脉宽，关断驱动脉宽的脉宽值的设置范围：0-控制同步整流开关管关断的最大脉宽值。关断驱动脉宽的脉宽值设为0，表示驱动信号的两个边沿相向移动直至二者重合。这里可以是上升沿和下降沿同时向中间收窄，也可以是上升沿和下降沿交替向中间收窄，本申请在此不做特别的限定)，以稳定输出电压。请参照图5，图5为本发明提供的一种如图2所示同步整流开关管以改进缓关断方式缓关断的单开关周期工作原理图。

分析图5波形可知：t1到t2时刻，同步整流开关管Q5和Q8导通，输出电感Lo两端的电压是-Vo，电感电流I_Lo从0开始下降。t2到t3时刻，原边的斜对管Q1和Q4导通，原边向副边传送能量，输出电感Lo的电压为Vin_r-Vo，电感电流I_Lo逐步上升。t3到t4时刻，原边的斜对管Q1和Q4关断，同步整流开关管Q5和Q8仍然导通，输出电感Lo两端的电压是-Vo，电感电流I_Lo开始下降，到t4时刻，电感电流I_Lo降为0。

需要说明的是，为了保证在整个开关周期内电感电流I_Lo都有同步整流开关管作为续流通道，在任一开关周期内，原边的斜对管Q1和Q4的驱动信号的上升沿发生的时刻，输出电感Lo的电流为负向的最大值。原边的斜对管Q1和Q4的驱动信号的下降沿发生的时刻，输出电感Lo的电流为正向的最大值。原边的斜对管Q1和Q4的驱动信号的中间位置发生的时刻，输出电感Lo的电流为0。所以，同步整流开关管Q5和Q8的驱动信号的下降沿所在的时刻应不早于输出电感Lo的电流从负向增大直至变为0的时刻，也即原边的斜对管Q1和Q4的驱动信号的中间位置发生的时刻。请参照图6，图6为本发明提供的一种如图2所示同步整流开关管以改进缓关断方式缓关断的工作原理图，图6完整描绘了同步整流开关管缓关断的工作原理。

可见，本申请的缓关断控制方法使整个开关周期内电感电流都有同步整流开关管作为续流通道，所以不会出现同步整流开关管的漏极和源极之间的电压应力过大的问题。

步骤S2：在控制同步整流开关管缓开通时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设开通驱动脉宽；其中，在任一开关周期内，同步整流开关管的驱动信号的下降沿所在的时刻不早于开关电源中输出电感的电感电流从负向增大直至变为0的时刻。

需要说明的是，步骤S1和步骤S2是在各自的执行条件下执行的，二者没有先后顺序。本申请的预设开通驱动脉宽(即同步整流开关管正常开通时其驱动信号的脉宽)是提前设置好的，只需要设置一次，除非根据实际情况需要修改，否则不需要重新设置。

对于同步整流开关管的缓开通，与缓关断正好相反。本申请在控制同步整流开关管缓开通时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置(此时驱动信号的脉宽为上述关断驱动脉宽，当关断驱动脉宽的脉宽值为0时，表示驱动信号的两个边沿的初始位置相同)背向移动，直至驱动信号的脉宽到达所设开通驱动脉宽(即将驱动信号从中间往两边拓宽，这里可以是上升沿和下降沿同时拓宽，也可以是上升沿和下降沿交替拓宽，本申请在此不做特别的限定)，以稳定输出电压。请参照图7，图7为本发明提供的一种如图2所示同步整流开关管以改进缓开通方式缓开通的工作原理图，图7完整描绘了同步整流开关管缓开通的工作原理。

同理，为了保证在整个开关周期内电感电流都有同步整流开关管作为续流通道，在任一开关周期内，同步整流开关管的驱动信号的下降沿所在的时刻不早于开关电源中输出电感的电感电流从负向增大直至变为0的时刻。

可见，本申请的缓开通控制方法使整个开关周期内电感电流都有同步整流开关管作为续流通道，所以不会出现同步整流开关管的漏极和源极之间的电压应力过大的问题。

此外，本申请的控制器可以为数字控制器，对于数字控制器而言，该方案只需要改进软件算法，容易实现；且不需要增加额外的硬件电路，节约成本。

本发明提供了一种同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法，应用于控制开关电源中同步整流开关管的驱动信号的控制器，包括：在控制同步整流开关管缓关断时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设关断驱动脉宽；在控制同步整流开关管缓开通时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设开通驱动脉宽；其中，在任一开关周期内，同步整流开关管的驱动信号的下降沿所在的时刻不早于开关电源中输出电感的电感电流从负向增大直至变为0的时刻。

可见，本申请通过移动同步整流开关管的驱动信号的上升沿和下降沿，可实现同步整流开关管的缓开通或缓关断。即使在空载情况下，开关电源的输出电感在每个开关周期的续流阶段内一直能通过同步整流开关管进行续流，从而避免出现同步整流开关管的漏极和源极之间的电压应力升高的情况，进而提高了开关电源的安全性及可靠性。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动的过程具体为：

将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置同时向二者相对方向移动。

具体地，本申请在控制同步整流开关管缓关断时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置同时向二者相对方向移动(即将驱动信号的上升沿和下降沿同时向中间收窄)。

作为一种优选地实施例，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动的过程具体为：

将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置同时向相反方向移动。

进一步地，本申请在控制同步整流开关管缓开通时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置同时向相反方向移动(即将驱动信号的上升沿和下降沿同时向两边拓宽)。

作为一种优选地实施例，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动的过程具体为：

将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置向二者相对方向交替移动。

或者，本申请在控制同步整流开关管缓关断时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置向二者相对方向交替移动(即将驱动信号的上升沿和下降沿交替向中间收窄，比如上升沿移动一次→下降沿移动一次→上升沿移动一次……)。

作为一种优选地实施例，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动的过程具体为：

将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置向相反方向交替移动。

同样地，本申请在控制同步整流开关管缓开通时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置向相反方向交替移动(即将驱动信号的上升沿和下降沿交替向两边拓宽)

作为一种优选地实施例，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动的过程具体为：

在未接收到关断交替移动指令时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置同时向二者相对方向移动；

在接收到关断交替移动指令后将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿向二者相对方向交替移动。

或者，本申请在控制同步整流开关管缓关断时，在默认情况下，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置同时向二者相对方向移动；而在接收到关断交替移动指令后，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿向二者相对方向交替移动(同时移动转为交替移动)。

作为一种优选地实施例，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动的过程具体为：

在未接收到开通交替移动指令时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置同时向相反方向移动；

在接收到开通交替移动指令后将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿向相反方向交替移动。

同样地，本申请在控制同步整流开关管缓开通时，在默认情况下，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置同时向相反方向移动；而在接收到开通交替移动指令后，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿向相反方向交替移动(同时移动转为交替移动)。

此外，除了图2的开关电源电路，还有其它类型的开关电源电路，均可应用本申请的同步整流开关管的缓开通和缓关断的控制思路。

请参照图8(a)，图8(a)为本发明提供的第二种开关电源电路的结构示意图。

图8(a)只给出了副边开关电源电路，包括：第一MOS管Q1-第五MOS管Q5、变压器整流电路TX、有源钳位电路(包括钳位电容C1和第五MOS管Q5)和输出滤波电路(包括输出电感L1和输出电容C2)；图8(a)还包括开关电源电路的负载R1。其中，第一MOS管Q1的源极分别与第二MOS管Q2的漏极和变压器整流电路TX的第一输出端连接，第三MOS管Q3的源极分别与第四MOS管Q4的漏极和变压器整流电路TX的第二输出端连接。第一MOS管Q1的漏极分别与第三MOS管Q3的漏极、钳位电容C1的第一端及输出电感L1的第一端连接，钳位电容C1的第二端与第五MOS管Q5的漏极连接，第二MOS管Q2的源极分别与第四MOS管Q4的源极、第五MOS管Q5的源极、输出电容C2的第一端及负载R1的第一端连接。输出电感L1的第二端分别与输出电容C2的第二端和负载R1的第二端连接(先忽略开关S1)。

进一步地，在输出电容C2和负载R1之间还可存在开关S1，开关S1可以为Relay、MOSFET、二极管等机械开关或半导体开关或其中一项与几项的组合开关；对于汽车电子产品而言，电路本身就存在开关S1，其具有防反或防倒灌功能。负载R1包括但不限于电阻负载、电容负载及感性负载等负载，本申请在此不做特别的限定；负载R1还可以加入蓄电池。有源钳位电路的钳位电容C1和第五MOS管Q5的位置可以互换；第五MOS管Q5除了PMOS管之外，还可以替换为其它类型的开关。输出电感L1也可以放到负端。

请参照图8(b)，图8(b)为本发明提供的一种如图8(a)所示开关电源电路的类似变形电路图。与图8(a)相比，图8(b)仅仅在有源钳位电路(包括C1和Q5、C3和Q6)有所不同。

请参照图9(a)，图9(a)为本发明提供的第三种开关电源电路的结构示意图。

图9(a)只给出了副边开关电源电路，包括：第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、变压整流电路TX、有源钳位电路(包括第一钳位电容C1和第五MOS管Q5、第二钳位电容C3和第六MOS管Q6)和输出滤波电路(包括输出电感L1和输出电容C2)；图9(a)还包括开关电源电路的负载R1。其中，第一MOS管Q1的漏极分别与第一钳位电容C1的第一端和变压整流电路TX的一个抽头(非中心抽头)连接，第二MOS管Q2的漏极分别与第二钳位电容C3的第一端和变压整流电路TX的另一个抽头(非中心抽头)连接。第一钳位电容C1的第二端与第五MOS管Q5的漏极连接，第二钳位电容C3的第二端与第六MOS管Q6的漏极连接。第一MOS管Q1的源极分别与第二MOS管Q2的源极、第五MOS管Q5的源极、第六MOS管Q6的源极、输出电容C2的第一端及负载R1的第一端连接。变压整流电路TX的中心抽头与输出电感L1的第一端连接，输出电感L1的第二端分别与输出电容C2的第二端和负载R1的第二端连接(先忽略开关S1)。

进一步地，在输出电容C2和负载R1之间还可存在开关S1。参照图8(a)的介绍，同理，图9(a)的电源电路结构也有多种，本申请在此不再赘述。

请参照图9(b)，图9(b)为本发明提供的一种如图9(a)所示开关电源电路的类似变形电路图。与图9(a)相比，图9(b)仅仅在有源钳位电路(包括C1和Q5)有所不同。

请参照图10，图10为本发明提供的第四种开关电源电路的结构示意图。

图10只给出了副边开关电源电路，包括：第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、变压整流电路TX、有源钳位电路(包括第一钳位电容C1和第五MOS管Q5、第二钳位电容C3和第六MOS管Q6)和输出滤波电路(包括第一输出电感L1、第二输出电感L2及输出电容C2)；图10还包括开关电源电路的负载R1。其中，第一MOS管Q1的漏极分别与第一钳位电容C1的第一端、变压整流电路TX的一个抽头及第二输出电感L2的第一端连接，第二MOS管Q2的漏极分别与第二钳位电容C3的第一端、变压整流电路TX的另一个抽头及第一输出电感L1的第一端连接。第一钳位电容C1的第二端与第五MOS管Q5的漏极连接，第二钳位电容C3的第二端与第六MOS管Q6的漏极连接。第一输出电感L1的第二端分别第二输出电感L2的第二端、输出电容C2的第一端及负载R1的第一端连接(先忽略开关S1)。第一MOS管Q1的源极分别与第二MOS管Q2的源极、第五MOS管Q5的源极、第六MOS管Q6的源极相连、输出电容C2的第二端及负载R1的第二端连接。

进一步地，在输出电容C2和负载R1之间还可存在开关S1。同理，图10的电源电路结构也有多种，本申请在此不再赘述。

请参照图11、图12及图13，图11为本发明提供的第五种开关电源电路的结构示意图，图12为本发明提供的第六种开关电源电路的结构示意图，图13为本发明提供的第七种开关电源电路的结构示意图。

图11的副边整流方式为全桥整流，图12的副边整流方式为中心抽头整流，图13的副边整流方式为倍流整流。图11、图12及图13的钳位电路均为RCD钳位电路(无源钳位)，可见，图11与图8(a)、图12与图9(a)、图13与图10所示的开关电源电路仅仅在钳位电路有所不同。当然，开关电源电路还有其它类型的副边整流方式(如混合倍流整流、串并联混合式整流)及钳位电路，本申请在此不做特别的限定。

上述开关电源电路未给出原边拓扑，原边拓扑可选全桥、移相全桥、半桥、LLC全桥、LLC半桥、正激、双管正激、推挽，或这些拓扑的变形或衍生拓扑。

需要说明的是，本申请提供的不同开关电源电路的器件虽有相同的标号，但只是为了区分同一开关电源电路中相同的器件，不同开关电源电路之间互不影响。

请参照图14，图14为本发明提供的一种控制器的结构示意图。

该控制器包括：

缓关断控制模块1，用于在控制同步整流开关管缓关断时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设关断驱动脉宽；

缓开通控制模块2，用于在控制同步整流开关管缓开通时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设开通驱动脉宽；

其中，在任一开关周期内，同步整流开关管的驱动信号的下降沿所在的时刻不早于开关电源中输出电感的电感电流从负向增大直至变为0的时刻。

作为一种优选地实施例，缓关断控制模块1具体用于在控制同步整流开关管缓关断时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置同时或交替向二者相对方向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设关断驱动脉宽；

且缓开通控制模块2具体用于在控制同步整流开关管缓开通时，将同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置同时或交替向相反方向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设开通驱动脉宽。

作为一种优选地实施例，控制器具体为数字控制器。

本申请提供的控制器的介绍请参考上述控制方法的实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法，其特征在于，应用于控制开关电源中同步整流开关管的驱动信号的控制器，包括：

在控制所述同步整流开关管缓关断时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设关断驱动脉宽；

在控制所述同步整流开关管缓开通时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设开通驱动脉宽；

其中，在任一开关周期内，所述同步整流开关管的驱动信号的下降沿所在的时刻不早于所述开关电源中输出电感的电感电流从负向增大直至变为0的时刻。

2.如权利要求1所述的同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法，其特征在于，所述将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动的过程具体为：

将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置同时向二者相对方向移动。

3.如权利要求2所述的同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法，其特征在于，所述将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动的过程具体为：

将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置同时向相反方向移动。

4.如权利要求1所述的同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法，其特征在于，所述将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动的过程具体为：

将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置向二者相对方向交替移动。

5.如权利要求4所述的同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法，其特征在于，所述将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动的过程具体为：

将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置向相反方向交替移动。

6.如权利要求1所述的同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法，其特征在于，所述将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动的过程具体为：

在未接收到关断交替移动指令时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置同时向二者相对方向移动；

在接收到所述关断交替移动指令后将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿向二者相对方向交替移动。

7.如权利要求6所述的同步整流开关管缓开通和缓关断的控制方法，其特征在于，所述将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动的过程具体为：

在未接收到开通交替移动指令时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置同时向相反方向移动；

在接收到所述开通交替移动指令后将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿向相反方向交替移动。

8.一种控制器，其特征在于，包括：

缓关断控制模块，用于在控制同步整流开关管缓关断时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置相向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设关断驱动脉宽；

缓开通控制模块，用于在控制所述同步整流开关管缓开通时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置背向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设开通驱动脉宽；

其中，在任一开关周期内，所述同步整流开关管的驱动信号的下降沿所在的时刻不早于开关电源中输出电感的电感电流从负向增大直至变为0的时刻。

9.如权利要求8所述的控制器，其特征在于，所述缓关断控制模块具体用于在控制所述同步整流开关管缓关断时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自的初始边沿位置同时或交替向二者相对方向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设关断驱动脉宽；

且所述缓开通控制模块具体用于在控制所述同步整流开关管缓开通时，将所述同步整流开关管的驱动信号的两个边沿从各自初始位置同时或交替向相反方向移动，直至驱动信号的脉宽到达预设开通驱动脉宽。

10.如权利要求8-9任一项所述的控制器，其特征在于，所述控制器具体为数字控制器。

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