CN112688570B

CN112688570B - 反激式开关电源及其控制方法

Info

Publication number: CN112688570B
Application number: CN202011560306.4A
Authority: CN
Inventors: 赵春胜; 孙运
Original assignee: On Bright Electronics Shanghai Co Ltd
Current assignee: On Bright Electronics Shanghai Co Ltd
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2040-12-25
Also published as: CN112688570A; TW202226724A; TWI767635B

Abstract

提供了一种反激式开关电源及其控制方法。该反激式开关电源包括同步整流场效应晶体管和用于控制同步整流场效应晶体管的导通与关断的同步整流控制器，其中，该同步整流控制器被配置为：基于同步整流场效应晶体管的漏极电压、同步整流开启阈值、以及同步整流关断阈值，产生同步整流开关信号；基于同步整流开关信号和预定时钟信号，产生用于屏蔽同步整流开关信号的每簇频率包络中最开始的一个或多个同步整流周期的整流周期屏蔽信号；以及基于同步整流开关信号和整流周期屏蔽信号，产生用于驱动同步整流场效应晶体管的导通和关断的栅极驱动信号。

Description

反激式开关电源及其控制方法

技术领域

本发明涉及电路领域，尤其涉及一种反激式开关电源及其控制方法。

背景技术

反激式开关电源广泛应用于交流/直流(AC/DC)和直流/直流(DC/DC)之间的转换，通常包括开关管、变压器、二极管、和电容，其中：脉宽调制(PWM)信号控制开关管的导通与关断；在开关管处于导通状态时，反激式开关电源的输入电压连接到变压器的原边线圈，变压器的副边线圈通过感应变压器的原边线圈两端的电压产生第一感应电压，该第一感应电压使得二极管处于反偏状态而不能导通，此时由电容中存储的电能向负载提供电压和电流；在开关管处于关断状态时，变压器的副边线圈通过感应变压器的原边线圈两端的电压产生第二感应电压，该第二感应电压使得二极管处于正偏状态而导通，此时变压器磁芯中存储的电能转移至电容和负载。

发明内容

根据本发明实施例的反激式开关电源，包括同步整流场效应晶体管和用于控制同步整流场效应晶体管的导通与关断的同步整流控制器，其中，该同步整流控制器被配置为：基于同步整流场效应晶体管的漏极电压、同步整流开启阈值、以及同步整流关断阈值，产生同步整流开关信号；基于同步整流开关信号和预定时钟信号，产生用于屏蔽同步整流开关信号的每簇频率包络中最开始的一个或多个同步整流周期的整流周期屏蔽信号；以及基于同步整流开关信号和整流周期屏蔽信号，产生用于驱动同步整流场效应晶体管的导通和关断的栅极驱动信号。

根据本发明实施例的用于反激式开关电源的控制方法，该反激式开关电源包括同步整流场效应晶体管，该方法包括：基于同步整流场效应晶体管的漏极电压、同步整流开启阈值、以及同步整流关断阈值，产生同步整流开关信号；基于同步整流开关信号和预定时钟信号，产生用于屏蔽同步整流开关信号的每簇频率包络中最开始的一个或多个同步整流周期的整流周期屏蔽信号；以及基于同步整流开关信号和整流周期屏蔽信号，产生用于驱动同步整流场效应晶体管的导通和关断的栅极驱动信号。

根据本发明实施例的反激式开关电源及其控制方法，可以将同步整流开关信号的每簇频率包络中最开始的一个或多个同步整流周期屏蔽掉，使得同步整流场效应晶体管在被屏蔽掉的一个或多个同步整流周期中保持关断状态，仅通过寄生体二极管导通来续流，从而可以避免反激式开关电源中的变压器的原边侧和副边侧同时导通，进而避免同步整流场效应晶体管由于变压器的原边侧和副边侧同时导通而损坏。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：

图1和图2示出了包括同步整流器的反激式开关电源的示例性系统电路图。

图3示出了用于图1和图2所示的传统SR控制器芯片的示例性内部电路图。

图4示出了在采用图3所示的SR控制器芯片的情况下，图1和图2所示的反激式开关电源以DCM模式工作时与同步整流器的开启与关断有关的多个信号的时序图。

图5示出了在采用图3所示的SR控制器芯片的情况下，图1和图2所示的反激式开关电源在Burst状态下工作正常时与同步整流器的开启与关断有关的多个信号的时序图。

图6示出了在采用图3所示的SR控制器芯片的情况下，图1和图2所示的反激式开关电源在Burst状态下工作异常时与同步整流器的开启与关断有关的多个信号的时序图。

图7示出了根据本发明实施例的用于图1和图2所示的反激式开关电源的SR控制器芯片的示例性内部电路图。

图8示出了图7所示的驱动控制模块的示例性内部电路图。

图9示出了与图8所示的驱动控制模块有关的多个信号的时序图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

图1和图2示出了具有同步整流器的反激式开关电源的示例性系统电路图。如图1和图2所示，T为三绕组变压器，D1-D4构成二极管整流桥，Cbulk为滤波电容，Rst为启动电阻，Cp为供电电容，Dp为供电二极管，Rsn、Csn、Dsn构成RCD钳位吸收电路，U1为脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)控制器芯片，MS1为高压场效应晶体管，Rcs为检测电阻，Cout为输出电容，U2为同步整流(Synchronous Rectification，SR)控制器芯片，MS2为SR场效应晶体管，U2与MS2共同构成替代传统的肖特基整流二极管的同步整流器。

由于SR场效应晶体管MS2具有较低的导通压降，所以图1和图2所示的反激式开关电源具有较低的热损耗、较高的电源转换效率、以及较大的电流输出能力。

通常，同步整流器广泛应用在需要较大的电流输出能力的反激式开关电源中，并且反激式开关电源根据其输入电压、输出电压、以及负载，以断续导通模式(DiscontinuousConduction Mode，DCM)、临界导通(Quasi-Resonant，QR)模式、或连续导通模式(Continuous Conduction Mode，CCM)工作。

图3示出了用于图1和图2所示的传统SR控制器芯片300的示例性内部电路图。如图3所示，稳压器模块产生芯片内部电源AVDD；电压/电流基准模块基于芯片内部电源AVDD产生参考电压vref和参考电流iref；SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd经由高压开关MNH连接到SR开启比较器Comp_sron的输入端和SR关断比较器Comp_sroff的输入端；SR开启比较器Comp_sron基于SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd、SR开启阈值vt(on)、以及基准地电压产生整流开启检测信号on det；SR关断比较器Comp_sroff基于SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd、SR关断阈值vt(off)、以及基准地电压产生整流关断检测信号off det；SR开启控制模块基于SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd产生SR开启控制信号on ctrl；或非门NOR1基于整流开启检测信号on det和SR开启控制信号on ctrl产生SR开启信号turn on；或非门NOR2基于整流关断检测信号off det和最小导通时间控制信号min_ton产生SR关断信号turn off；RS锁存器基于SR开启信号turn on和SR关断信号turn off产生同步整流开关信号sr；最小导通时间控制模块基于同步整流开关信号sr产生最小导通时间控制信号min_ton；驱动器模块基于同步整流开关信号sr产生栅极驱动信号gate2。

这里，最小导通时间控制信号min_ton用于控制SR场效应晶体管MS2的最小导通时间，栅极驱动信号gate2用于驱动SR场效应晶体管MS2的导通或关断。当同步整流开关信号sr为高电平时，最小导通时间控制信号min_ton为高电平并且持续时间为SR场效应晶体管的最小导通时间(例如，1.5us)；当同步整流开关信号sr为低电平时，最小导通时间控制信号min_ton为低电平。

图4示出了在采用图3所示的SR控制器芯片的情况下，图1和图2所示的反激式开关电源以DCM模式工作时与同步整流器的开启与关断有关的多个信号的时序图。在图4中，gate1为用于高压场效应晶体管MS1的栅极驱动信号；Vds为SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd与源极电压Vs之间的压差；gate2为用于SR场效应晶体管MS2的栅极驱动信号；Isec为流过变压器T的副边线圈的电流；min_ton为用于控制SR场效应晶体管MS2的最小导通时间的最小导通时间控制信号；vdsp为SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd与源极电压Vs之间的压差Vds的高电平幅值；k·vdsp为一定比例的vdsp值，例如，k＝0.75；vt(on)为SR开启阈值，例如，-200mV；vt(reg)为SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd与源极电压Vs之间的压差Vds的调整值，例如，-30mV；vt(off)为SR关断阈值，例如，0mV；vout为反激式开关电源的输出电压，例如,3V～25V；ts为SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd与源极电压Vs之间的压差Vds从k·vdsp下降到vt(on)的时间；tval为SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd与源极电压Vs之间的压差Vds连续大于预定电压，例如，1.5V的时间。

需要说明的是，在图1和图2所示的反激式开关电源中，由于SR场效应晶体管MS2的源极接地，所以SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd即为SR场效应晶体管的漏极电压Vd与源极电压Vs之间的压差Vds。

在采用图3所示的SR控制器芯片的情况下，同步整流器的开启条件包括：(1)ts<150ns，(2)当f>5kHz时tval>6us或者当f<5kHz时tval>12us，以及(3)Vds<vt(on)，其中，f为同步整流器的工作频率。当图1和图2所示的反激式开关电源在突发(Burst)状态工作时，在栅极驱动信号gate1的每簇频率包络之间同步整流器的工作频率f<5kHz，只要条件(1)和(3)或条件(2)和(3)同时满足，同步整流器就会开启。这里，Burst状态属于DCM工作模式的一种情况。

在图3所示的SR控制器芯片300中，SR开启比较器Comp_sron通过比较SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd和SR开启阈值vt(on)的叠加结果与基准地电压，产生整流开启检测信号on det；SR关断比较器Comp_sroff通过比较SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd和SR关断阈值vt(on)的叠加结果与基准地电压，产生整流关断检测信号off det；SR开启控制模块通过判断SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd是否满足条件(1)或(2)，产生SR开启控制信号on ctrl，其中，SR开启控制信号on ctrl在条件(1)或(2)满足时为低电平，并且在条件(1)和(2)均不满足时为高电平。

结合图1至图4可以看出，在图1和图2所示的反激式开关电源以DCM模式正常工作的过程中，当gate1由高电平变为低电平时，高压场效应晶体管MS1由导通状态变为关断状态，Vds开始从平台电压vdsp逐渐下降，并且Isec开始从最大电流值逐渐减小。此时，SR场效应晶体管MS2尚未导通，Isec流经SR场效应晶体管MS2的体二极管续流。在同步整流器的开启条件(1)或(2)满足且Vds<vt(on)后，同步整流开关信号sr由低电平变为高电平，gate2开始从低电平逐渐增大，使得SR场效应晶体管MS2由关断状态变为导通状态(即，同步整流器开启)。当Isec在SR场效应晶体管MS2的导通电阻Rds2(on)上产生的压降，即Vds略大于vt(reg)时，gate2逐渐减小，SR场效应晶体管MS2的导通电阻Rds2(on)逐渐增大，使得Vds稳定在vt(reg)附近。随着Isec进一步减小，SR场效应晶体管MS2的导通电阻Rds2(on)的增大已不足以将Vds维持在vt(reg)附近，Vds开始增大。当Vd>vt(off)时，同步整流开关信号sr由高电平变为低电平，gate2被快速拉低，使得SR场效应晶体管MS2由导通状态变为关断状态(即，同步整流器关断)。

这里，由于gate2提前从高电平下降到了一个较低的值，所以缩短了gate2从高电平变为低电平的时间，加快了同步整流器的关断。在CCM工作模式下，这可以降低Vds的尖峰电压。

但是，对于实际工作在Burst状态的反激式开关电源，由于变压器T的原边侧的电容Csn的充放电以及二极管Dsn和供电二极管Dp的反向恢复，在栅极驱动信号gate1的每簇频率包络的第一个同步整流周期期间，SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd的退磁波形以及谐振波形会发生畸变，这会导致SR场效应晶体管MS2的误导通。在SR场效应晶体管MS2误导通后，SR场效应晶体管MS2由于最小导通时间控制信号ton_min的控制而无法立刻关断，如果变压器T的原边侧的高压场效应晶体管MS1恰好在SR场效应晶体管MS2的最小导通时间内导通，则变压器T的原边侧和副边侧同时导通，Vds会产生一个很高的尖峰电压，这个尖峰电压叠加在vdsp上会产生超过SR场效应晶体管MS2的额定耐压值的电压，从而会导致SR场效应晶体管MS2损坏。

图5示出了在采用图3所示的SR控制器芯片的情况下，图1和图2所示的反激式开关电源在Burst状态下工作正常时与同步整流器的开启与关断有关的多个信号的时序图。在图5中，gate1为用于高压场效应晶体管MS1的栅极驱动信号，Vds为SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd与源极电压Vs之间的压差，gate2为用于SR场效应晶体管MS2的栅极驱动信号，Isec为流过变压器T的副边线圈的电流。可以看出，在图1和图2所示的反激式开关电源在Burst状态下工作正常时，栅极驱动信号gate1的每簇频率包络包含3个同步整流周期。

图6示出了在采用图3所示的SR控制器芯片的情况下，图1和图2所示的反激式开关电源在Burst状态下工作异常时与同步整流器的开启与关断有关的多个信号的时序图。在图6中，gate1为用于高压场效应晶体管MS1的栅极驱动信号；Vds为SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd与源极电压Vs之间的压差；gate2为用于SR场效应晶体管MS2的栅极驱动信号；min_ton为用于控制SR场效应晶体管MS2的最小导通时间的最小导通时间控制信号；vdsp为SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd与源极电压Vs之间的压差Vds的高电平幅值；k·vdsp为一定比例的vdsp值，例如，k＝0.75；vt(on)为SR开启阈值，例如，-200mV；vt(reg)为SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd与源极电压Vs之间的压差Vds的调整值，例如，-30mV；vt(off)为SR关断阈值，例如，0mV；vout为反激式开关电源的输出电压，例如,3V～25V；ts为SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd与源极电压Vs之间的压差Vds从k·vdsp下降到vt(on)的时间；tval为SR场效应晶体管MS2的漏极电压Vd与源极电压Vs之间的压差Vds连续大于预定电压，例如，1.5V的时间；tgt为变压器T的原边侧和副边侧同时处于导通状态的持续时间。

从图6可以看出，在栅极驱动信号gate1的某个频率包络中的第一个同步整流周期内，由于电容Csn的充放电以及二极管Dp和Dsn的反向恢复时间过长，Vds的退磁波形以及谐振波形发生明显畸变。具体地，Vds从vdsp下降到vt(on)的时间增大到接近1us，虽然SR开启条件(1)不满足，但是SR开启条件(2)满足，等到Vds下降到vt(on)后SR场效应晶体管MS2仍会导通，此时剩余退磁时间较短，退磁电流很快下降到零，Vds很快上升到大于SR关断阈值vt(off)，但是由于最小导通时间控制信号ton_min的控制，SR场效应晶体管MS2无法关断而要到最小导通时间期满才能关断。

进一步地，从图6可以看出，由于退磁结束后，SR场效应晶体管MS2持续导通，输出电容Cout的输出电流反向流过SR场效应晶体管MS2，导致Vds的谐振波形的下降沿变快、幅度变大，甚至会高过vdsp。在有些情况下，Vds的谐振波形的脉宽也会增大，这就是SR开启条件(2)中当f<5kHz时，tval增大到12us的原因。由于Vds的谐振波形下降沿变快，SR开启条件(1)满足，等到Vds下降到vt(on)后，SR场效应晶体管MS2会误导通。同样，由于ton_min的控制使得SR场效应晶体管MS2无法及时关断，输出电容Cout的输出电流又反向流过SR场效应晶体管MS2，Vds接下来的谐振波形下降沿变快，SR场效应晶体管MS2又误导通。SR场效应晶体管MS2在Vds的谐振周期误导通后，受ton_min的控制无法及时关断，如果恰好碰到变压器T1的原边侧的高压场效应晶体管MS1导通，则变压器T1的原边侧和副边侧同时导通(同时导通的持续时间为tgt)，Vds会产生一个很大的尖峰电压，此尖峰电压叠加在vdsp上会产生大于SR场效应晶体管MS2的额定耐压值的电压，导致SR场效应晶体管MS2损坏。

为了避免上述情况的发生，提出了图7所示的根据本发明实施例的用于图1和图2所示的反激式开关电源的SR控制器芯片700。从图3和图7可以看出，SR控制器芯片700与SR控制器芯片300的区别在于增加了驱动控制模块，其他部分可以与SR控制器芯片300相同。图8示出了图7所示的驱动控制模块的示例性内部电路图。

如图7和图8所示，在一些实施例中，SR控制器芯片700可以被配置为：基于SR场效应晶体管(例如，MS2)的漏极电压(例如，Vd)、SR开启阈值(例如，Vt(on))、以及SR关断阈值(例如，Vt(off))，产生同步整流开关信号(例如，sr)；基于同步整流开关信号和预定时钟信号(例如，clk_60k)，产生用于屏蔽同步整流开关信号的每簇频率包络中最开始的一个或多个同步整流周期的整流周期屏蔽信号(例如，burst_det)；以及基于同步整流开关信号和整流周期屏蔽信号，产生用于驱动SR场效应晶体管的导通和关断的栅极驱动信号(例如，gate2’)。

这里，整流周期屏蔽信号可以将同步整流开关信号的每簇频率包络中最开始的一个或多个同步整流周期屏蔽掉，使得SR场效应晶体管在被屏蔽掉的一个或多个同步整流周期中保持关断状态，仅通过寄生体二极管导通来续流，从而可以避免反激式开关电源中的变压器的原边侧和副边侧同时导通，进而避免SR场效应晶体管由于变压器的原边侧和副边侧同时导通而损坏。

如图7和图8所示，在一些实施例中，SR控制器芯片700可以进一步被配置为：基于SR场效应晶体管的漏极电压和SR开启阈值，产生SR开启信号(例如，turn on)；基于SR场效应晶体管的漏极电压、SR关断阈值、以及最小导通时间控制信号(例如，min_ton)，产生SR关断信号(例如，turn off)；以及基于SR开启信号和SR关断信号，产生同步整流开关信号(例如，可以基于SR开启信号和SR关断信号，利用RS锁存器产生同步整流开关信号)。其中，最小导通时间控制信号是基于同步整流开关信号产生的。这里，在最小导通时间控制信号的控制下，可以防止SR场效应晶体管在刚导通时由于其漏极电压与源极电压之间的压差被干扰而误关断。

如图7和图8所示，在一些实施例中，当SR场效应晶体管的漏极电压小于SR开启阈值时，SR开启信号为高电平；当SR场效应晶体管的漏极电压不小于SR开启阈值时，SR开启信号为低电平。当SR场效应晶体管的漏极电压大于SR关断阈值并且最小导通时间控制信号为低电平时，SR关断信号为高电平；当SR场效应晶体管的漏极电压不大于SR关断阈值或者最小导通时间控制信号为高电平时，SR关断信号为低电平。当整流周期屏蔽信号为高电平且整流开启强制信号为低电平、或者同步整流开关信号为低电平时，用于SR场效应晶体管的栅极驱动信号为低电平；当整流周期屏蔽信号为低电平或整流开启强制信号为高电平、并且同步整流开关信号为高电平时，用于SR场效应晶体管的栅极驱动信号为高电平。

如图7和图8所示，在一些实施例中，SR控制器芯片700可以进一步被配置为：基于SR场效应晶体管的漏极电压和SR开启阈值，产生整流开启强制信号(例如，burst_dis)；以及基于同步整流开关信号(例如，sr)、整流周期屏蔽信号(例如，burst_det)、以及整流开启强制信号(burst_dis)，产生用于SR场效应晶体管的栅极驱动信号(例如，gate2’)。这里，在整流开启强制信号的作用下，可以强制SR场效应晶体管从关断状态变为导通状态。另外，在屏蔽解除后的当前同步整流周期内，SR场效应晶体管的关断不再受最小导通时间控制信号的控制，这不仅避免了工作在轻载Burst状态的反激式开关电源切换到CCM工作模式时，SR场效应晶体管还没从关断状态变为导通状态引起的SR场效应晶体管的漏极电压与源极电压之间的尖峰压差，而且减小了系统效率损失，大大提高了反激式开关电源的可靠性。

如图7和图8所示，当SR场效应晶体管的漏极电压小于SR开启阈值的持续时间大于预定时间值(例如，tc，一般为2.5us)时，整流开启强制信号为高电平；当SR场效应晶体管的漏极电压小于SR开启阈值的持续时间不大于预定时间值(例如，tc，一般为2.5us)或者SR场效应晶体管的漏极电压不小于SR开启阈值时，整流开启强制信号为低电平。

如图7和图8所示，当整流周期屏蔽信号为低电平或整流开启强制信号为高电平、并且同步整流开关信号为高电平时，栅极驱动信号为高电平；当整流周期屏蔽信号为高电平且整流开启强制信号为低电平、或者同步整流开关信号为低电平时，栅极驱动信号为低电平。

如图8所示，在一些实施例中，驱动控制模块包括：1)同步整流开关信号的频率检测部分，2)整流周期计数和屏蔽部分，以及3)Vd<vt(on)的持续时间大于tc的检测部分。在图8中，dff为D触发器，OR为或门，AND为与门，INV为反相器，clk_60k为60kHz时钟信号，sr为同步整流开关信号。具体地，0-shot模块在同步整流开关信号sr的上升沿产生一个脉宽为150ns的低脉冲；计时输出信号f_5k检测同步整流开关信号sr的相邻频率包络之间的间隔是否大于200us；当同步整流开关信号sr的频率低于5kHz时，计时输出信号f_5k的上升沿使得整流周期屏蔽信号burst_det由低电平变为高电平；同步整流开关信号sr被屏蔽并开始计数；当被屏蔽的同步整流周期满3个时，整流周期屏蔽信号burst_det由高电平变为低电平，屏蔽解除，同步整流开关信号sr正常输出；在同步整流开关信号sr被屏蔽期间，图8最下面的电路用于检测Vd<vt(on)的持续时间是否大于tc；如果是，则整流开启强制信号burst_dis由低电平变为高电平，允许同步整流开关信号sr输出，SR场效应晶体管MS2被强制从关断状态变为导通状态并且其从导通状态变为关断状态不再受最小导通时间控制信号min_ton的控制，当Vd>vt(off)时即可正常关断。这里，on det信号为图7中的SR开启比较器Comp_sron的输出，turn off信号为图7中的或非门NOR2的输出；Comp为比较器，与晶体管MP、MN，电流源iref，电容Cgk一起构成tc计时电路。

图9示出了与图8所示的驱动控制模块有关的多个信号的时序图。可以看出，在反激式开关电源在Burst状态下工作时，同步整流开关信号sr的每簇频率包络包含4个同步整流周期，并且其相邻频率包络之间的间隔大于200us。由于加入了本文提出的控制机制，从栅极驱动信号gate2’的波形可以看出，同步整流开关信号sr的每簇频率包络的前3个同步整流周期被屏蔽掉，SR场效应晶体管MS2保持关断状态，仅通过寄生体二极管导通续流，避免了变压器的原边侧和副边侧同时导通，不会再出现前面提到的尖峰电压问题。在图9中，当反激式开关电源从Burst状态转换到CCM工作模式导致退磁时间变长时，由于加入了Vd<vt(on)持续时间大于tc的检测机制，尽管整流周期屏蔽信号仍为高电平，但是SR场效应晶体管MS2会在整流开启强制信号的作用下强制从关断状态变为导通状态，避免了SR场效应晶体管MS2的寄生体二极管的反向恢复导致的反激式开关电源处于CCM工作模式时的尖峰电压，这极大地提高了包括同步整流器的反激式开关电源的可靠性。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。

Claims

1.一种反激式开关电源，包括同步整流场效应晶体管和用于控制所述同步整流场效应晶体管的导通与关断的同步整流控制器，其中，所述同步整流控制器被配置为：

基于所述同步整流场效应晶体管的漏极电压、同步整流开启阈值、以及同步整流关断阈值，产生同步整流开关信号；

基于所述同步整流开关信号和预定时钟信号，产生用于屏蔽所述同步整流开关信号的每簇频率包络中最开始的一个或多个同步整流周期的整流周期屏蔽信号；以及

基于所述同步整流开关信号和所述整流周期屏蔽信号，产生用于驱动所述同步整流场效应晶体管的导通和关断的栅极驱动信号。

2.根据权利要求1所述的反激式开关电源，其中，所述同步整流控制器进一步被配置为：

基于所述同步整流场效应晶体管的漏极电压和所述同步整流开启阈值，产生同步整流开启信号；

基于所述同步整流场效应晶体管的漏极电压、所述同步整流关断阈值、以及最小导通时间控制信号，产生同步整流关断信号；以及

基于所述同步整流开启信号和所述同步整流关断信号，产生所述同步整流开关信号，其中

所述最小导通时间控制信号是基于所述同步整流开关信号产生的。

3.根据权利要求2所述的反激式开关电源，其中：

当所述同步整流场效应晶体管的漏极电压小于所述同步整流开启阈值时，所述同步整流开启信号为高电平；

当所述同步整流场效应晶体管的漏极电压不小于所述同步整流开启阈值时，所述同步整流开启信号为低电平。

4.根据权利要求2所述的反激式开关电源，其中：

当所述同步整流场效应晶体管的漏极电压大于所述同步整流关断阈值并且所述最小导通时间控制信号为低电平时，所述同步整流关断信号为高电平；

当所述同步整流场效应晶体管的漏极电压不大于所述同步整流关断阈值或者所述最小导通时间控制信号为高电平时，所述同步整流关断信号为低电平。

5.根据权利要求2所述的反激式开关电源，其中，所述同步整流控制器进一步被配置为：

基于所述同步整流场效应晶体管的漏极电压和所述同步整流开启阈值，产生整流开启强制信号；以及

基于所述同步整流开关信号、所述整流周期屏蔽信号、以及所述整流开启强制信号，产生所述栅极驱动信号。

6.根据权利要求5所述的反激式开关电源，其中：

当所述同步整流场效应晶体管的漏极电压小于所述同步整流开启阈值的持续时间大于预定时间值时，所述整流开启强制信号为高电平；

当所述同步整流场效应晶体管的漏极电压小于所述同步整流开启阈值的持续时间不大于所述预定时间值或者所述同步整流场效应晶体管的漏极电压不小于所述同步整流开启阈值时，所述整流开启强制信号为低电平。

7.根据权利要求5所述的反激式开关电源，其中：

当所述整流周期屏蔽信号为低电平或所述整流开启强制信号为高电平、并且所述同步整流开关信号为高电平时，所述栅极驱动信号为高电平；

当所述整流周期屏蔽信号为高电平且所述整流开启强制信号为低电平、或者所述同步整流开关信号为低电平时，所述栅极驱动信号为低电平。

8.根据权利要求2所述的反激式开关电源，其中，所述同步整流控制器进一步被配置为：

基于所述同步整流开启信号和所述同步整流关断信号，利用RS锁存器产生所述同步整流开关信号。

9.根据权利要求6所述的反激式开关电源，其中：

当所述整流周期屏蔽信号为高电平且所述整流开启强制信号为低电平、或者所述同步整流开关信号为低电平时，所述栅极驱动信号为低电平；

当所述整流周期屏蔽信号为低电平或所述整流开启强制信号为高电平、并且所述同步整流开关信号为高电平时，所述栅极驱动信号为高电平。

10.根据权利要求1所述的反激式开关电源，其中，所述同步整流场效应晶体管的源极接地，所述同步整流场效应晶体管的漏极电压即为所述同步整流场效应晶体管的漏极电压与源极电压之间的压差。

11.一种用于反激式开关电源的控制方法，该反激式开关电源包括同步整流场效应晶体管，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的控制方法，进一步包括：

13.根据权利要求12所述的控制方法，其中：

14.根据权利要求12所述的控制方法，其中：

15.根据权利要求12所述的控制方法，进一步包括：

16.根据权利要求15所述的控制方法，其中：

17.根据权利要求15所述的控制方法，其中：

18.根据权利要求12所述的控制方法，其中，基于所述同步整流开启信号和所述同步整流关断信号，利用RS锁存器产生所述同步整流开关信号。

19.根据权利要求16所述的控制方法，其中：

20.根据权利要求11所述的控制方法，其中，所述同步整流场效应晶体管的源极接地，所述同步整流场效应晶体管的漏极电压即为所述同步整流场效应晶体管的漏极电压与源极电压之间的压差。