CN112366953A - 一种同步整流电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

公开了同步整流电路的控制电路及控制方法。同步整流电路包括具有原边绕组和副边绕组的储能元件、耦接至原边绕组的原边开关、耦接至副边绕组的同步整流开关和同步整流控制电路。同步整流控制电路提供驱动信号以控制同步整流开关,同步整流控制电路通过判断漏源电压是否大于动态阈值信号的值来判断同步整流开关是否处于关断状态,并且在同步整流开关处于关断状态前提下,根据同步整流开关两端的漏源电压控制同步整流开关开通。其中所述动态阈值信号根据采样保持漏源电压的最大值来得到,并且所述同步整流控制电路进一步通过泄流电路来控制动态阈值信号跟随漏源电压的最大值,以及时应对漏源电压随输入电压等电路参数的周期性变化和瞬态变化。

Description

一种同步整流电路及其控制方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种电子电路,更具体地说,尤其涉及一种同步整流开关控制电路及其控制方法。
背景技术
随着电子技术的发展,同步整流电路由于其较高的转换效率而被广泛应用于笔记本电源适配器、无线通信设备、液晶屏电源管理、以太网电源等对转换效率要求较高的场合。
同步整流电路通常在变压器的原边接收输入电压,而在变压器的副边采用可控开关管(同步整流开关)代替二极管,以将输入电压转化为所需的输出电压。典型地,其拓扑包括如图1所示的反激变换器。
同步整流方案通常根据同步整流开关两端的电压,即漏源电压,来控制同步整流开关的开通及关断。而在实际应用中,漏源电压会随着部分电路参数(例如输入电压)的变化而变化,如何设定漏源电压的检测阈值,并且准确地控制同步整流开关的通断成了一个问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种同步整流的开关电源电路的控制电路及控制方法,采用根据漏源电压的变化而变化的动态阈值信号来检测漏源电压,以确定原边开关是否处于正常开通状态,以作为开通同步整流开关的前提条件,进而准确地控制同步整流开关的通断。
根据本发明的实施例,提出了一种漏源阈值设定电路,可用于控制同步整流电路的同步整流开关,包括:电容;采样放大器,接收同步整流开关两端的漏源电压和电容两端的电容电压,并基于漏源电压和电容电压输出第一电流用于给电容充电;缓冲电路,接收电容电压,输出动态阈值信号;以及泄流电路,接收漏源电压和动态阈值信号,基于漏源电压和动态阈值信号对电容放电。
根据本发明的实施例,还提出了一种同步整流控制电路,用于控制同步整流电路,所述同步整流电路包括原边开关,所述同步整流控制电路包括前述漏源阈值设定电路,还包括:原边开通判断电路,接收漏源电压和动态阈值信号,根据漏源电压和动态阈值信号的比较结果输出原边开通指示信号;以及开通控制电路,接收原边开通指示信号、漏源电压和开通阈值信号,在原边开通指示信号指示原边开关处于正常开通状态的前提下,基于漏源电压和开通阈值信号输出同步整流开通信号来控制同步整流开关的开通。
根据本发明的实施例,还提出了一种同步整流电路,包括前述同步整流控制电路,还包括同步整流开关,所述同步整流开关在同步整流控制电路的控制下通断。
根据本发明的实施例,还提出了一种同步整流控制电路,用于控制同步整流电路,所述同步整流电路包括原边开关和同步整流开关,所述同步整流控制电路包括:漏源阈值设定电路,接收漏源电压,根据漏源电压的最大值输出动态阈值信号,并且所述动态阈值信号在同步整流电路的每个开关周期更新;原边开通判断电路,接收漏源电压和动态阈值信号,根据漏源电压和动态阈值信号的比较结果输出原边开通指示信号;以及开通控制电路,接收原边开通指示信号、漏源电压和开通阈值信号,在原边开通指示信号指示原边开关处于正常开通状态的前提下,基于漏源电压和开通阈值信号输出同步整流开通信号来控制同步整流开关的开通。
根据本发明的实施例,还提出了一种用于控制同步整流开关的控制方法,所述同步整流开关用于同步整流电路,所述同步整流电路还进一步包括原边开关,并且所述原边开关和同步整流开关交替通断,所述控制方法包括:采样保持同步整流开关两端的漏源电压,并根据采样结果生成表征漏源电压最大值的动态阈值信号;检测漏源电压是否达到动态阈值信号来判断原边开关是否处于开通状态;检测漏源电压是否小于开通阈值信号;以及在漏源电压达到动态阈值信号后的前提下,当漏源电压下降至小于开通阈值信号后,开通同步整流开关。
根据本发明实施例提供的同步整流开关控制电路及其控制方法,避免了对同步整流开关的误触发,具有较强的可靠性,可以准确的控制同步整流开关的导通。
附图说明
为了更好的理解本发明,将根据以下附图对本发明进行详细描述:
图1示出了现有的同步整流电路10的电路结构示意图;
图2示出了图1同步整流电路10中的同步整流开关P2两端的漏源电压VDS的波形及同步整流开关P2的控制信号G2的波形。
图3示出了根据本发明一实施例的同步整流开关控制电路30的模块结构图;
图4示出了根据本发明一实施例的开通控制电路40的电路结构示意图;
图5示出了根据本发明一实施例的开通控制电路50的电路结构示意图;
图6示出了根据本发明一实施例的漏源阈值设定电路60的电路结构示意图;
图7示出了根据本发明一实施例的漏源阈值设定电路70的电路结构示意图;
图8示出了根据本发明一实施例的漏源电压VDS和动态阈值信号Vdref的波形示意图;以及
图9示出了根据本发明一实施例的用于控制同步整流开关的控制方法90。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例,应当注意,这里描述的实施例只用于举例说明,并不用于限制本发明。在以下描述中,为了提供对本发明的透彻理解,阐述了大量特定细节。然而,对于本领域普通技术人员显而易见的是:不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中,为了避免混淆本发明,未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中,对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此,在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外,可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的附图都是为了说明的目的,并且附图不一定是按比例绘制的。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
如图1所示,同步整流电路10包括变压器T1,耦接至变压器原边绕组的原边开关P1,耦接至变压器副边绕组的同步整流开关P2,以及输出电容COUT。所述原边开关P1和同步整流开关P2交替通断,将输入电压VIN转化为输出电压VOUT。
图2示出了图1同步整流电路10中的同步整流开关P2两端的漏源电压VDS的波形及同步整流开关P2的控制信号G2的波形。如图2所示,所述同步整流电路10根据同步整流开关P2两端的漏源电压VDS是否降至开通阈值信号Vth_on来决定是否导通同步整流开关P2。但由于所述漏源电压VDS存在振荡,当振荡降至开通阈值信号Vth_on时,会导致同步整流开关P2的误触发。为防止因漏源电压VDS的振荡导致的同步整流开关P2的误触发,通常会同时检测漏源电压VDS的转换速率来避免同步整流开关P2误触发。然而随着同步整流开关P2的开关频率的增大,同步整流开关P2的漏源电压VDS在振荡时的转换速率与正常开关时的转换速率越来越接近,该控制方法已经无法有效地避免误触发。
图3示出了根据本发明一实施例的同步整流开关控制电路30的模块结构图。所述同步整流开关控制电路30可用于控制如图1所示的同步整流电路10。如图3所示,所述同步整流开关控制电路30包括:漏源阈值设定电路31,接收漏源电压VDS,并且采样保持所述漏源电压VDS,输出动态阈值信号Vdref;原边开通判断电路32,接收漏源电压VDS和动态阈值信号Vdref,根据漏源电压VDS和动态阈值信号Vdref的比较结果输出原边开通指示信号PON;以及开通控制电路33,接收原边开通指示信号PON、漏源电压VDS和开通阈值信号Vth_on,在原边开通指示信号PON指示原边开关P1处于正常开通状态的前提下,基于漏源电压VDS和开通阈值信号Vth_on输出同步整流开通信号ST来控制同步整流开关P2的导通。所述开通阈值信号Vth_on通常为小于0但接近于0的值。在部分实施例中,所述开通阈值信号Vth_on的值为-100mV。
如图3所示,所述同步整流开关控制电路30还进一步包括关断控制电路34,接收漏源电压VDS和关断阈值信号Vth_off,在漏源电压VDS大于关断阈值信号Vth_off时,输出同步整流关断信号RT控制同步整流开关P2关断;以及驱动逻辑电路35,接收同步整流开通信号ST和同步整流关断信号RT,基于同步整流开通信号ST和同步整流关断信号RT输出同步整流控制信号G2来控制同步整流开关P2的通断。在部分实施例中,所述关断阈值信号Vth_off的值接近于0V或大于0V。在部分实施例中,所述关断阈值信号vth_off的值为-50mV。
在图3中,所述漏源阈值设定电路31采样漏源电压VDS的值,并保持其值,作为动态阈值信号Vdref提供至原边开通判断电路32。所述原边开通判断电路32接收动态阈值信号Vdref和漏源电压VDS,通过判断漏源电压VDS是否处于大于动态阈值信号Vdref的状态一段预设的时长,来判断原边开关P1是否处于正常开通状态,以作为同步整流开关P2是否需要开通的前提条件。需要明确的是,当前开关周期采样得到的动态阈值信号Vdref用于在下一开关周期与漏源电压VDS相比较。在部分实施例中,所述动态阈值信号Vdref相当于漏源电压VDS的最大值(原边开关P1正常导通时的漏源电压VDS的值,非开关瞬间的电压毛刺)经过分压后的电压信号,例如Vdref=VDS(max)×90%,其中VDS(max)为漏源电压VDS的最大值。所述分压处理可通过分压电阻等分压电路实现。所述当前开关周期的漏源电压VDS与上一开关周期的动态阈值信号Vdref相比较,若VDS>Vdref,原边开通指示信号PON有效,表明原边开关P1处于有效开通状态。所述原边指示信号PON在同步整流电路的每个开关周期被更新,例如可以采用同步整流开通信号ST、同步整流关断信号RT或同步整流控制信号G2等与同步整流电路开关周期相关的信号对原边指示信号PON清零,以使其在每个开关周期都得以更新。本领域技术人员可以在了解了本发明后,根据应用的需要,调整动态阈值信号Vdref和漏源电压VDS的最大值之间的比例系数。
在部分实施例中,同步整流开关P2两端的实际电压的值较大,可能达到几十伏。在这种情况下,如图3所示提供给同步整流开关控制电路30的漏源电压VDS本身就是同步整流开关P2两端的实际电压经过分压处理后的电压。在这些实施例中,与漏源电压VDS相关的各类阈值信号也需要相应地调整其值以适应漏源电压VDS的范围。
所述开通控制电路33接收原边开通指示信号PON、漏源电压VDS和开通阈值信号Vth_on,在原边开通指示信号PON指示原边开关P1正常开通状态的前提下,根据漏源电压VDS的值是否小于开通阈值信号Vth_on来判断同步整流开关P2是否需要开通。在一个实施例中,当漏源电压VDS的值小于开通阈值Vth_on时,开通控制电路33输出同步整流开通信号ST来控制同步整流开关P2开通。
所述关断控制电路34接收并比较漏源电压VDS和关断阈值信号Vth_off,在漏源电压VDS大于关断阈值信号Vth_off时,所述关断控制电路34输出同步整流关断信号RT来控制同步整流开关P2关断。
所述驱动逻辑电路35接收同步整流开通信号ST和同步整流关断信号RT,输出同步整流控制信号G2来控制同步整流开关P2的通断。在一个实施例中,当同步整流开通信号ST指示开通同步整流开关P2时,同步整流控制信号G2高电平,当同步整流关断信号RT指示关断同步整流开关P2时,同步整流控制信号G2低电平。应当理解,驱动逻辑电路35可以是符合应用需要以及各信号的逻辑电平关系的适当的逻辑门集合。
图4示出了根据本发明一实施例的开通控制电路40的电路结构示意图。如图4所示,所述开通控制电路40包括比较电路401,所述比较电路401具有使能端接收原边开通指示信号PON,第一输入端接收漏源电压VDS,第二输入端接收开通阈值信号Vth_on,以及输出端提供同步整流开通信号ST。当原边开通指示信号PON指示原边开关P1处于正常开通状态时,所述比较电路401被使能,所述漏源电压VDS与开通阈值信号Vth_on相比较,当所述漏源电压VDS小于开通阈值信号Vth_on,所述同步整流开通信号ST有效,指示同步整流开关P2开通。应当明白,图4所示的开通控制电路40仅作示意性说明。在部分实施例中,所述原边开通指示信号PON不作为使能信号来使能比较电路401,而是与比较电路401输出的同步整流开通信号ST作逻辑运算后,再将逻辑运算结果用于控制同步整流开关P2的导通。
图5示出了根据本发明一实施例的开通控制电路50的电路结构示意图。如图5所示,所述开通控制电路50包括:转换速率检测电路501,具有第一输入端接收漏源电压VDS,第二输入端接收转换速率阈值信号TH_sl,输出端输出漏源电压转换速率指示信号SL_OK;开通逻辑电路502,具有第一输入端接收原边开通指示信号PON,第二输入端接收漏源电压转换速率指示信号SL_OK,输出端输出使能信号EN;以及比较电路401,具有使能端接收使能信号EN,第一输入端接收漏源电压VDS,第二输入端接收开通阈值信号Vth_on,以及输出端提供同步整流开通信号ST。在图5实施例中,所述转换速率检测电路501,检测漏源电压VDS的转换速率,当其转换速率达到转换速率阈值信号TH_sl时,所述转换速率检测电路501输出有效的漏源电压转换速率指示信号SL_OK。所述开通逻辑电路502接收漏源电压转换速率指示信号SL_OK和原边开通指示信号PON,当漏源电压转换速率指示信号SL_OK有效,并且原边开通指示信号PON指示原边开关P1处于正常开通状态时,输出有效的使能信号EN,使能比较电路401,所述漏源电压VDS与开通阈值信号Vth_on相比较,当所述漏源电压VDS小于开通阈值信号Vth_on时,所述同步整流开通信号ST有效,指示同步整流开关P2开通。
图6示出了根据本发明一实施例的漏源阈值设定电路60的电路结构示意图。如图6所示,所述漏源阈值设定电路60包括:电容C1;采样放大器601,接收同步整流开关P2两端的漏源电压VDS和电容电压VC1,并基于漏源电压VDS和电容电压VC1输出第一电流I1用于给电容C1充电;缓冲电路603,接收电容电压VC1,输出动态阈值信号Vdref;以及泄流电路602,接收漏源电压VDS和动态阈值信号Vdref,基于漏源电压VDS和动态阈值信号Vdref对电容C1放电。
所述采样放大器601和电容C1构成采样电路,当漏源电压VDS上升时,所述采样放大器601输出的第一电流I1增大,对电容C1充电,直至漏源电压VDS上升至最大值,使得最终VC1=VDS。最终所得的动态阈值信号Vdref为漏源电压VDS的最大值的采样保持信号或其分压信号。所述缓冲电路603用于隔离和调整输出阻抗,在部分实施例中,可省略不用。图6中采样放大器601的输出端和电容之间耦接了二极管D1用于防止电流反向。在部分实施例中,二极管D1也可省略不用。
在实际应用中,如图1所示的输入电压VIN通常是交流电压经过整流后的波形,在一个交流电周期内,其电压值从波形上来看是变化的。而漏源电压VDS和输入电压VIN具有如下关系:VDS=VIN/N+VOUT,其中N是变压器T1原副边绕组的匝数比。也就是说,漏源电压VDS会随着输入电压VIN的变化而变化。
为了使动态阈值信号Vdref的值跟随漏源电压VDS,图6中的漏源阈值设定电路60包括泄流电路602。所述泄流电路602包括串联耦接的电流源I2和开关S1,以及控制开关S1通断的放电比较器6021。所述放电比较器6021具有第一输入端接收漏源电压VDS,第二输入端接收动态阈值信号Vdref,基于漏源电压VDS和动态阈值信号Vdref的比较结果,所述放电比较器6021输出比较信号Edc控制开关S1的通断。其中,在漏源电压VDS小于动态阈值信号Vdref时,所述比较信号Edc导通开关S1,使电流源I2对电容C1放电。在大部分应用中,由于漏源电压VDS的最大值(原边开关P1正常导通时的漏源电压VDS的值,非开关瞬间的电压毛刺)在相邻开关周期间的波动并不会很大,动态阈值信号Vdref所需的调整较小,因此所述电流源I2的电流较小。本领域技术人员可根据应用需求来设置电流源I2的电流值。
在部分应用中,输入电压VIN会具有较大的变动。当输入电压VIN经历从高到低的线性瞬态变化时,漏源电压VDS也将具有较快的高低线性瞬态变化。如果漏源电压VDS下降了,而动态阈值信号Vdref无法迅速跟随,则会导致在相当长的时间内,漏源电压VDS无法达到动态阈值信号Vdref,也就是说即使是原边开关P1正常开通状态,原边开通指示信号PON也会指示其处于关断状态,进而导致开通控制电路33在应当控制同步整流开关P2导通时而未输出有效的同步整流开通信号ST来导通同步整流开关P2。
图7示出了根据本发明一实施例的漏源阈值设定电路70的电路结构示意图。所述漏源阈值设定电路70可用于在漏源电压VDS发生突变时,迅速调整动态阈值信号Vdref的值。所述漏源阈值设定电路70包括:电容C1;采样放大器601,接收同步整流开关P2两端的漏源电压VDS和电容电压VC1,并基于漏源电压VDS和电容电压VC1输出第一电流I1用于给电容C1充电;缓冲电路603,接收电容电压VC1,输出动态阈值信号Vdref;开通判断比较器701,接收开通阈值信号Vth_on和漏源电压VDS,并基于开通阈值信号Vth_on和漏源电压VDS的比较输出计数信号Ct;计数电路702,接收计数信号Ct和原边开通指示信号PON,并基于计数信号Ct和原边开通指示信号PON,输出阈值调整信号Adj至泄流电路702,其中,当计数信号Ct有效时,即漏源电压VDS下降至开通阈值信号Vth_on时,计数电路703开始计数,当计数信号Ct的有效次数达到设定值后,所述阈值调整信号Adj控制泄流电路702中的电容C1放电,所述原边开通指示信号PON在漏源电压VDS大于动态阈值信号Vdref时对计数电路703进行清零;以及泄流电路702,接收漏源电压VDS、动态阈值信号Vdref和阈值调整信号Adj,基于漏源电压VDS、动态阈值信号Vdref和阈值调整信号Adj对电容C1放电。
在图7实施例中,与图6实施例中的泄流电路602相比,所述泄流电路702还包括放电逻辑电路7021。根据放电比较器6021输出的比较信号Edc和所述计数电路703输出的阈值调整信号Adj的逻辑电平,所述放电逻辑电路7021可以是与门,或门,触发器等任意适用的逻辑门电路。当比较信号Edc或阈值调整信号Adj有效时,输出放电控制信号Edj来控制开关S1导通,将电容C1放电。
图8示出了根据本发明一实施例的漏源电压VDS和动态阈值信号Vdref的波形示意图。当同步整流开关控制电路30采用图7的漏源阈值设定电路70后,其漏源电压VDS和动态阈值信号Vdref的波形如图8所示。在t0时刻,漏源电压VDS发生从高到低的瞬态变化。在接下来的4个开关周期中,漏源电压VDS均未达到动态阈值信号Vdref的值,计数器在连续计数了4个开关周期后,输出阈值调整信号Adj,控制泄流电路702对电容C1放电,从而使得动态阈值信号Vdref下降。当在第5个开关周期,漏源电压VDS低于动态阈值信号Vdref,所述原边开通指示信号PON有效,将计数电路703清零,所述阈值调整信号Adj无效,不再控制泄流电路702对电容C1放电。在t1时刻,漏源电压VDS升高,采样放大器601对电容C1充电,动态阈值信号Vdref再次升高。
在图8中,假定了计时电路703计时4次,即检测到漏源电压VDS在4个开关周期未达到动态阈值信号Vdref后,所述阈值调整信号Adj控制电容C1放电,调整动态阈值信号Vdref的值。在实际应用中,可以根据具体应用需要设置所需要的计数设定值。
图9示出了根据本发明一实施例的用于控制同步整流开关的控制方法90。所述同步整流开关用于同步整流电路,所述同步整流电路还包括原边开关,通过原边开关和同步整流开关的交替通断将输入电压VIN转换成输出电压VOUT。所述控制方法90包括:
步骤901,采样保持同步整流开关两端的漏源电压VDS,并根据采样结果生成表征漏源电压VDS最大值的动态阈值信号;
步骤902,检测漏源电压VDS是否达到动态阈值信号来判断原边开关是否处于开通状态;
步骤903,检测漏源电压VDS是否小于开通阈值信号;以及
步骤904,在漏源电压VDS达到动态阈值信号后的前提下,当漏源电压VDS下降至小于开通阈值信号后,开通同步整流开关。
在一个实施例中,所述控制方法90还包括步骤905,在漏源电压VDS大于关断阈值信号后,关断同步整流开关。
在一个实施例中,所述控制方法90还包括步骤906,检测漏源电压VDS的转换速率,将漏源电压VDS的转换速率高于转换速率阈值信号作为开通同步整流开关的前提条件。
在一个实施例中,所述步骤901包括:
步骤9011,采样漏源电压VDS,将漏源电压VDS的最大值保持在电容上,并将电容电压经过缓冲电路后作为动态阈值信号输出;以及
步骤9012,在漏源电压VDS低于电容电压时,对电容进行放电。
在一个实施例中,所述步骤901还包括:
步骤9013,计数漏源电压VDS低于开通阈值信号的连续次数是否达到设定值;
步骤9014,在漏源电压VDS低于开通阈值信号的连续次数达到设定值后,对电容放电;以及
步骤9015,比较漏源电压VDS和清零阈值信号,在漏源电压VDS达到清零阈值信号后,重新计数漏源电压VDS低于开通阈值信号的连续次数。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明,但应当理解,所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质,所以应当理解,上述实施例不限于任何前述的细节,而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释,因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (20)

1.一种漏源阈值设定电路,可用于控制同步整流电路的同步整流开关,包括:
电容;
采样放大器,接收同步整流开关两端的漏源电压和电容两端的电容电压,并基于漏源电压和电容电压输出第一电流用于给电容充电;
缓冲电路,接收电容电压,输出动态阈值信号;以及
泄流电路,接收漏源电压和动态阈值信号,基于漏源电压和动态阈值信号对电容放电。
2.如权利要求1所述的漏源阈值设定电路,其中所述泄流电路包括:
放电比较器,接收漏源电压和动态阈值信号,基于漏源电压和动态阈值信号输出比较信号;
电流源;以及
放电开关,与电流源串联,并且串联的放电开关和电流源再与电容并联,所述放电开关接收比较信号;
其中,在漏源电压小于动态阈值信号时,所述放电开关在比较信号控制下闭合,所述电流源对电容放电。
3.如权利要求1所述的漏源阈值设定电路,还包括阈值调整电路,所述阈值调整电路包括:
开通判断比较器,接收开通阈值信号和漏源电压,并基于开通阈值信号和漏源电压的比较输出计数信号;
计数电路,接收计数信号和原边开通指示信号,并基于计数信号和原边开通指示信号,输出阈值调整信号至泄流电路,其中,当计数信号有效时,计数电路开始计数,当计数信号的有效次数达到设定值后,所述阈值调整信号有效,并通过泄流电路控制电容放电,其中所述原边开通指示信号是漏源电压与动态阈值信号的比较结果,在漏源电压大于动态阈值信号时对计数电路进行清零;以及
所述泄流电路,进一步接收阈值调整信号,并且基于漏源电压、动态阈值信号和阈值调整信号对电容放电。
4.如权利要求3所述的漏源阈值设定电路,其中所述泄流电路包括:
放电比较器,接收漏源电压和动态阈值信号,基于漏源电压和动态阈值信号输出比较信号;
放电逻辑电路,接收比较信号和阈值调整信号,并且基于比较信号和阈值调整信号输出放电控制信号;
电流源;以及
放电开关,与电流源串联,并且串联的放电开关和电流源再与电容并联,所述放电开关接收所述放电控制信号,在所述放电控制信号的控制下闭合以对所述电容放电。
5.一种同步整流控制电路,用于控制同步整流电路,所述同步整流电路包括原边开关,所述同步整流控制电路包括如权利要求1-4任一项所述的漏源阈值设定电路,还包括:
原边开通判断电路,接收漏源电压和动态阈值信号,根据漏源电压和动态阈值信号的比较结果输出原边开通指示信号;以及
开通控制电路,接收原边开通指示信号、漏源电压和开通阈值信号,在原边开通指示信号指示原边开关处于正常开通状态的前提下,基于漏源电压和开通阈值信号输出同步整流开通信号来控制同步整流开关的开通。
6.如权利要求5所述的同步整流控制电路,其中所述开通控制电路包括:
比较电路,具有使能端接收原边开通指示信号,第一输入端接收漏源电压,第二输入端接收开通阈值信号,在原边开通指示信号使能比较电路后,所述比较电路基于漏源电压和开通阈值信号的比较结果在输出端输出同步整流开通信号。
7.如权利要求5所述的同步整流控制电路,其中所述开通控制电路包括:
转换速率检测电路,具有第一输入端接收漏源电压,第二输入端接收转换速率阈值信号,基于漏源电压与转换速率阈值信号的比较,所述转换速率检测电路在输出端输出漏源电压转换速率指示信号;
开通逻辑电路,具有第一输入端接收原边开通指示信号,第二输入端接收漏源电压转换速率指示信号,输出端输出使能信号;以及
比较电路,具有使能端接收使能信号,第一输入端接收漏源电压,第二输入端接收开通阈值信号,在使能信号使能比较电路后,所述比较电路基于漏源电压和开通阈值信号的比较在输出端输出同步整流开通信号。
8.如权利要求5所述的同步整流控制电路,还包括:
关断控制电路,接收漏源电压和关断阈值信号,在漏源电压大于关断阈值信号时,输出同步整流关断信号控制同步整流开关关断;以及
驱动逻辑电路,接收同步整流开通信号和同步整流关断信号,基于同步整流开通信号和同步整流关断信号输出同步整流控制信号来控制同步整流开关的通断。
9.一种同步整流电路,包括如权利要求5所述的同步整流控制电路,还包括同步整流开关,所述同步整流开关在同步整流控制电路的控制下通断。
10.一种同步整流控制电路,用于控制同步整流电路,所述同步整流电路包括原边开关和同步整流开关,所述同步整流控制电路包括:
漏源阈值设定电路,接收漏源电压,根据漏源电压的最大值输出动态阈值信号,并且所述动态阈值信号在同步整流电路的每个开关周期更新;
原边开通判断电路,接收漏源电压和动态阈值信号,根据漏源电压和动态阈值信号的比较结果输出原边开通指示信号;以及
开通控制电路,接收原边开通指示信号、漏源电压和开通阈值信号,在原边开通指示信号指示原边开关处于正常开通状态的前提下,基于漏源电压和开通阈值信号输出同步整流开通信号来控制同步整流开关的开通。
11.如权利要求10所述的同步整流控制电路,其中所述漏源阈值设定电路包括:
电容;
采样放大器,接收同步整流开关两端的漏源电压和电容两端的电容电压,并基于漏源电压和电容电压输出第一电流用于给电容充电;
缓冲电路,接收电容电压,输出动态阈值信号;以及
泄流电路,接收漏源电压和动态阈值信号,基于漏源电压和动态阈值信号对电容放电。
12.如权利要求11所述的同步整流控制电路,其中所述泄流电路包括:
放电比较器,接收漏源电压和动态阈值信号,基于漏源电压和动态阈值信号输出比较信号;
电流源;以及
放电开关,与电流源串联,并且串联的放电开关和电流源再与电容并联,所述放电开关接收比较信号;
其中,在漏源电压小于动态阈值信号时,所述放电开关在比较信号控制下闭合,所述电流源对电容放电。
13.如权利要求11所述的同步整流控制电路,其中所述漏源阈值设定电路还包括阈值调整电路,所述阈值调整电路包括:
开通判断比较器,接收开通阈值信号和漏源电压,并基于开通阈值信号和漏源电压的比较输出计数信号;
计数电路,接收计数信号和原边开通指示信号,并基于计数信号和原边开通指示信号,输出阈值调整信号至泄流电路,其中,当计数信号有效时,计数电路开始计数,当计数信号的有效次数达到设定值后,所述阈值调整信号有效,并通过泄流电路控制电容放电,所述原边开通指示信号在漏源电压大于动态阈值信号时对计数电路进行清零;以及
所述泄流电路,进一步接收阈值调整信号,并且基于漏源电压、动态阈值信号和阈值调整信号对电容放电。
14.如权利要求13所述的同步整流控制电路,其中所述泄流电路包括:
放电比较器,接收漏源电压和动态阈值信号,基于漏源电压和动态阈值信号输出比较信号;
放电逻辑电路,接收比较信号和阈值调整信号,并且基于比较信号和阈值调整信号输出放电控制信号;
电流源;以及
放电开关,与电流源串联,并且串联的放电开关和电流源再与电容并联,所述放电开关接收所述放电控制信号,在所述放电控制信号的控制下闭合以对所述电容放电。
15.如权利要求10所述的同步整流控制电路,还包括:
关断控制电路,接收漏源电压和关断阈值信号,在漏源电压大于关断阈值信号时,输出同步整流关断信号控制同步整流开关关断;以及
驱动逻辑电路,接收同步整流开通信号和同步整流关断信号,基于同步整流开通信号和同步整流关断信号输出同步整流控制信号来控制同步整流开关的通断。
16.一种用于控制同步整流开关的控制方法,所述同步整流开关用于同步整流电路,所述同步整流电路还进一步包括原边开关,并且所述原边开关和同步整流开关交替通断,所述控制方法包括:
采样保持同步整流开关两端的漏源电压,并根据采样结果生成表征漏源电压最大值的动态阈值信号;
检测漏源电压是否达到动态阈值信号来判断原边开关是否处于开通状态;
检测漏源电压是否小于开通阈值信号;以及
在漏源电压达到动态阈值信号后的前提下,当漏源电压下降至小于开通阈值信号后,开通同步整流开关。
17.如权利要求16所述的控制方法,还包括:在漏源电压大于关断阈值信号后,关断同步整流开关。
18.如权利要求16所述的控制方法,还包括:检测漏源电压的转换速率,将漏源电压的转换速率高于转换速率阈值信号作为开通同步整流开关的前提条件。
19.如权利要求16所述的控制方法,其中采样保持同步整流开关两端的漏源电压,并根据采样结果生成表征漏源电压最大值的动态阈值信号包括:
采样漏源电压,将漏源电压的最大值保持在电容上,并将电容电压经过缓冲电路后作为动态阈值信号输出;以及
在漏源电压低于电容电压时,对电容进行放电。
20.如权利要求19所述的控制方法,其中采样保持同步整流开关两端的漏源电压,并根据采样结果生成表征漏源电压最大值的动态阈值信号还包括:
计数漏源电压低于开通阈值信号的连续次数是否达到设定值;
在漏源电压低于开通阈值信号的连续次数达到设定值后,对电容放电;以及
比较漏源电压和清零阈值信号,在漏源电压达到清零阈值信号后,重新计数漏源电压低于开通阈值信号的连续次数。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113495188A (zh) * 2021-06-22 2021-10-12 瀚昕微电子(无锡)有限公司 电压波动检测电路
FR3140498A1 (fr) * 2022-09-30 2024-04-05 Stmicroelectronics (Tours) Sas Commande d'un transistor

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090268494A1 (en) * 2008-04-29 2009-10-29 Jing Hu Synchronous Rectifier Control Circuit and Method
US20130094249A1 (en) * 2011-10-18 2013-04-18 Niko Semiconductor Co., Ltd. Secondary side synchronous rectification control circuit and switching converter
CN105978341A (zh) * 2016-06-01 2016-09-28 西安矽力杰半导体技术有限公司 副边控制电路、控制方法及应用其的反激式变换器
CN107342691A (zh) * 2017-07-11 2017-11-10 成都芯源系统有限公司 用于同步整流管的控制装置和方法
CN109274272A (zh) * 2018-10-19 2019-01-25 成都芯源系统有限公司 一种开关电源电路、同步整流控制电路及其控制方法
CN109713921A (zh) * 2018-12-21 2019-05-03 西安矽力杰半导体技术有限公司 一种同步整流控制电路、控制方法及开关电路
CN109802559A (zh) * 2016-09-28 2019-05-24 杰华特微电子(杭州)有限公司 同步整流控制电路、方法及反激式开关电路
CN109980946A (zh) * 2019-04-18 2019-07-05 深圳南云微电子有限公司 一种同步整流控制电路及其控制方法
CN111130365A (zh) * 2020-01-17 2020-05-08 杭州必易微电子有限公司 同步整流控制电路和方法、隔离式电压变换电路
CN111193407A (zh) * 2020-03-02 2020-05-22 上海南芯半导体科技有限公司 一种同步整流控制方法及其控制电路
CN111609943A (zh) * 2020-05-11 2020-09-01 Oppo广东移动通信有限公司 一种温度检测电路
CN211830602U (zh) * 2020-01-17 2020-10-30 杭州必易微电子有限公司 同步整流控制电路及隔离式电压变换电路

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101572485B (zh) 2008-04-30 2012-06-06 杭州茂力半导体技术有限公司 用于副边同步整流管的智能驱动控制方法及装置
CN102195492B (zh) 2011-05-24 2014-04-16 成都芯源系统有限公司 同步整流开关电源及其控制电路和控制方法
JP5988566B2 (ja) * 2011-11-01 2016-09-07 キヤノン株式会社 電源、及び、画像形成装置
CN108306513B (zh) 2018-02-27 2020-08-25 成都芯源系统有限公司 同步整流管的关断控制电路及同步整流控制电路
CN108847774B (zh) 2018-06-21 2020-12-08 成都芯源系统有限公司 用于驱动同步整流器的驱动电路和方法及其开关电源
CN110165912B (zh) 2019-06-04 2021-05-18 成都芯源系统有限公司 一种同步整流器件的驱动电路

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090268494A1 (en) * 2008-04-29 2009-10-29 Jing Hu Synchronous Rectifier Control Circuit and Method
US20130094249A1 (en) * 2011-10-18 2013-04-18 Niko Semiconductor Co., Ltd. Secondary side synchronous rectification control circuit and switching converter
CN105978341A (zh) * 2016-06-01 2016-09-28 西安矽力杰半导体技术有限公司 副边控制电路、控制方法及应用其的反激式变换器
CN109802559A (zh) * 2016-09-28 2019-05-24 杰华特微电子(杭州)有限公司 同步整流控制电路、方法及反激式开关电路
CN107342691A (zh) * 2017-07-11 2017-11-10 成都芯源系统有限公司 用于同步整流管的控制装置和方法
CN109274272A (zh) * 2018-10-19 2019-01-25 成都芯源系统有限公司 一种开关电源电路、同步整流控制电路及其控制方法
CN109713921A (zh) * 2018-12-21 2019-05-03 西安矽力杰半导体技术有限公司 一种同步整流控制电路、控制方法及开关电路
US20200204080A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-25 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd Switching circuit, synchronous rectification control circuit and control method thereof
CN109980946A (zh) * 2019-04-18 2019-07-05 深圳南云微电子有限公司 一种同步整流控制电路及其控制方法
CN111130365A (zh) * 2020-01-17 2020-05-08 杭州必易微电子有限公司 同步整流控制电路和方法、隔离式电压变换电路
CN211830602U (zh) * 2020-01-17 2020-10-30 杭州必易微电子有限公司 同步整流控制电路及隔离式电压变换电路
CN111193407A (zh) * 2020-03-02 2020-05-22 上海南芯半导体科技有限公司 一种同步整流控制方法及其控制电路
CN111609943A (zh) * 2020-05-11 2020-09-01 Oppo广东移动通信有限公司 一种温度检测电路

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