CN113364304A - 同步整流采样控制电路、方法及芯片 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种同步整流采样控制电路、方法及芯片，属于整流控制技术领域，其包括耐压开关管Q2，其用于连接供电回路获取供电电压，输出正值或负值的采样电压；供电开关管Q3,其连接耐压开关管Q2，输出正相供电电压；正相供电驱动模块，其将正相供电输入端输入的正相供电电压升压从正相供电输出端输出；检测控制模块，其获取采样电压，输出关闭或开启同步整流开关管的控制信号；负相供电模块，其输出端连接耐压栅极以及为检测控制模块提供工作电压，所述负相供电模块用于在耐压源极输出正值的采样电压充电，输出负值时向耐压栅极和检测控制模块提供电能。本申请具有改善采样控制电路采样受供电不稳影响易产生误差的效果。

Description

同步整流采样控制电路、方法及芯片
技术领域
本申请涉及整流控制的领域，尤其是涉及一种同步整流采样控制电路、方法及芯片。
背景技术
目前，在同步整流领域为了解决变压器副边绕组在正向导通下，二极管产生的较高压降的问题。一般会在二极管上并联一个低压降的同步整流开关管做为整流器件。另外，还通过设置同步整流控制芯片采样检测变压器副边绕组回路上的电压为正或负，来控制在变压器副边绕组处于正值电压的情况下开启同步整流开关管，在变压器副边绕组处于负值电压的情况下关闭同步整流开关管，以达到降低整流功耗的效果。
现有技术中，大部分同步整流控制芯片采用电阻分压的方法进行采样，也有一些采用偏置MOS管进行采样。电阻分压采样是最简单易行的方法，但这种采样会产生延迟，影响电源产生模块的输出精度，而采用偏置MOS管进行采样时，需要再设置一个MOS管用来从采样端引入电流为电容充电，以给同步整流芯片提供电源。
针对上述中的相关技术，发明人认为目前在正值电压下既要为充电电容C2充电还要为偏置MOS管提供电源，存在在负值电压下充电电容C2供电不稳定，导致出现采样控制电路采样受供电不稳影响易产生误差的问题。
发明内容
为了改善采样控制电路采样受供电不稳影响易产生误差的缺陷，本申请提供一种同步整流采样控制电路、方法及芯片。
第一方面，本申请提供一种同步整流采样控制电路，采用如下的技术方案：
一种同步整流采样控制电路，包括：
耐压开关管Q2，其包括耐压源极、耐压栅极和耐压漏极，所述耐压漏极用于连接供电回路获取供电电压，在耐压源极输出正值或负值的采样电压；
供电开关管Q3，其包括供电源极、供电栅极和供电漏极，所述供电漏极用于连接供电回路获取供电电压，所述供电栅极连接耐压源极，使所述供电源极输出正相供电电压；
正相供电驱动模块，包括正相供电输入端和正相供电输出端，正相供电输入端连接供电源极，所述正相供电输出端连接耐压栅极，所述正相供电驱动模块将正相供电输入端输入的正相供电电压升压从正相供电输出端输出；
检测控制模块，包括检测输入端和驱动输出端，所述检测输入连接耐压源极获取采样电压，所述驱动输出端用于连接同步整流开关管的控制端，所述检测控制模块基于采样电压的正负值在驱动输出端输出关闭或开启同步整流开关管的控制信号；
负相供电模块，包括充电输入端和负相供电输出端，所述充电输入端连接耐压源极，所述负相供电输出端连接耐压栅极以及为检测控制模块(1)提供工作电压，所述负相供电模块用于在耐压源极输出正值的采样电压充电，在耐压源极输出负值的采样电压时向耐压栅极和检测控制模块(1)提供电能。
通过采用上述技术方案，当耐压开关管Q2在供电回路获取正值的供电电压时，通过供电开关管Q3，在正相供电驱动模块为耐压开关管Q2提供工作电压；负相供电模块充电，并为检测控制模块提供工作电压；当耐压开关管Q2在供电回路获取负值的供电电压时，负相供电模块为耐压开关管Q2和检测控制模块提供工作电压。从而本方案中实现了正值的供电电压和负值的供电电压两者供电模块的分离，负相供电模块能够储备充足的电能，使得对耐压开关管Q2的整体供电稳定确保正确采样。
另外，由于在变压器刚启动时，副边绕组的电压值处于不稳定的状态，此时由于负相供电模块刚启动，未储备电能，因此保证了在检测控制模块不会被启动，借此保证了，检测控制模块只会在电压稳定的情况下被启动。
可选的，所述耐压开关管Q2和供电开关管Q3相复合构成场效应控制器件Q4。
通过采用上述技术方案，通过将耐压开关管Q2和供电开关管Q3相复合，减少了MOS管的数量能够简化整体的同步整流采样控制电路的电路结构，同时减小了整体电路的占用面积，以达到降低成本的效果。
可选的，还包括钳位模块，所述钳位模块连接于耐压开关管Q2的耐压栅极用于将耐压开关管Q2的耐压栅极电压钳位至第一预设电压。
通过采用上述技术方案，钳位模块将钳位耐压开关管Q2的耐压栅极电压稳压至第一预设电压,以保证输入电压的稳定性,避免输入电压过高。
可选的，所述钳位模块包括并联的钳位电容C3和稳压二极管Z1。
通过采用上述技术方案，通过钳位电容C3来防止钳位耐压开关管Q2的耐压栅极电压发生电压突变,通过稳压二极管Z1使得钳位耐压开关管Q2的耐压栅极电压保持稳定。
可选的，所述负相供电模块包括电源子模块和充电电容C2，所述电源子模块和充电电容C2之间的结点构成负相供电输出端。
通过采用上述技术方案，电源子模块通过在正值电压输入时,开启充电电路使得充电电容C2充电；而在负值电压输入时,关闭充电电路使得充电电容C2放电，实现在负值电压下通过驱动电压的效果。
可选的，所述正相供电驱动模块为电荷泵。
通过采用上述技术方案，电荷泵结构简单，能够起到升压的效果；从而实现在正相供电驱动下提供稳定的供电电压。
可选的，所述正相供电输出端和耐压栅极之间设置有向耐压栅极一侧单向导通的正相供电二极管D3，所述负相供电输出端和耐压栅极之间设置有向耐压栅极一侧单向导通的负相供电二极管D2。
通过采用上述技术方案，通过正相供电二极管D3和负相供电二极管D2，在充电过程中负相供电输出端的电压不高于正相供电输出端的电压,保证充电电容C2在正值电压输入时持续充电；而在负值电压输入，负相供电输出端的电压高于正相供电输出端的电压，实现充电电容C2的供电，以达到最后的正相供电输出段和负相供电输出端的分别供电。
第二方面，本申请提供一种同步整流采样控制电路的控制方法，采用如下的技术方案：
一种基于第一方面所述的同步整流采样控制电路的控制方法，包括：
当耐压开关管Q2在供电回路获取正值的供电电压时，所述正相供电驱动模块的正相供电输出端为耐压栅极提供工作电压，所述负相供电模块充电，且所述负相供电模块为检测控制模块提供工作电压；
当耐压开关管Q2在供电回路获取负值的供电电压时，所述负相供电模块的负相供电输出端为耐压栅极和检测控制模块提供工作电压。
第三方面，本申请提供一种同步整流采样控制芯片，采用如下的技术方案：
一种同步整流采样控制芯片，包括：包括如第一方面所述的一种同步整流采样控制电路。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.实现了正值的供电电压和负值的供电电压两者供电模块的分离，负相供电模块能够储备充足的电能，使得整体供电稳定确保正确采样。
2.将耐压开关管Q2和供电开关管Q3相复合构成场效应控制器件Q4，减少了MOS管的数量能够简化整体的同步整流采样控制电路的电路结构，同时减小了整体电路的占用面积。
3.仅使用一个场效应控制器件Q4，同时实现电路供电和采样的功能，简化了电路连接结构，提高了工作效率。
4.采用上述电路结构，同步整流芯片可工作在输出高压端，也可工作在输出低压端。
附图说明
图1是同步整流采样控制电路采用分立的耐压开关管和供电开关管的电路示意图。
图2是同步整流采样控制电路采用复合的耐压开关管和供电开关管的电路示意图。
附图标记说明：1、检测控制模块；11、采集检测子模块；12、驱动控制子模块；2、正相供电驱动模块；3、负相供电模块；31、电源子模块；4、钳位模块。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种同步整流采样控制电路。如图1所示，其用于采样检测变压器同步整流电路中副边绕组供电回路上的供电电压，并通过检测供电电压的正负值，来输出实现对同步整流电路中供电回路同步整流开关管Q1开关的控制信号。实现在变压器副边绕组供电回路处于正值电压的情况下关闭同步整流开关管Q1；在变压器副边绕组处于负值电压的情况下开启同步整流开关管Q1，以达到降低整流功耗的效果。
具体的，参照图1，同步整流采样控制电路包括耐压开关管Q2和检测控制模块1。耐压开关管Q2连接供电回路，获取供电回路的供电电压，并输出适宜检测控制模块1检测的采样电压。检测控制模块1获取采样电压，基于采样电压的正负值，输出控制信号来控制供电回路上的整流MOS管Q1的关闭或开启。
进一步的，参照图1，为了在无需其他电源电路供电的情况下，耐压开关管Q2和检测控制模块1能够处于工作状态。同步整流采样控制电路还包括用于自供电的供电开关管Q3、正相供电驱动模块2、负相供电模块3和钳位模块4。其中，供电开关管Q3连接于供电回路和正相供电驱动模块2之间，在采样电压为正值的情况下开启，启动正相供电驱动模块2为耐压开关管Q2和检测控制模块1供电。负相供电模块3接收耐压开关管Q2输出的采样电压，并为检测控制模块1提供电能；在耐压开关管Q2输出正值的采样电压时负相供电模块3充电；在耐压开关管Q2输出负值的采样电压时，负相供电模块3耐压开关管Q2提供电能。
其中，负压模块由为检测控制模块1的原因在于在变压器刚启动时，副边绕组的电压值处于不稳定的状态。此时由于负相供电模块刚启动，未储备电能，因此保证了在检测控制模块1不会被启动，借此保证了，检测控制模块只会在电压稳定的情况下被启动，提升了整体电路的稳定性。
参照图1，耐压开关管Q2包括耐压源极、耐压栅极和耐压漏极。耐压漏极用于连接供电回路获取供电电压，耐压源极输出采样电压。为了实现耐压的特性，耐压开关管Q2一般采用LDMOS。LDMOS能够将从供电回路中获取的高电压值在无需分压的情况下转化为适宜采样的采样电压至检测控制模块1。同时为了避免正相供电驱动模块2在供电电压为负值时供电，负相供电模块3能在供电电压为正值时供电。正相供电驱动模块2和耐压栅极设置有向耐压栅极一侧单向导通的正相供电二极管D3，负相供电驱动模块和耐压栅极设置有向耐压栅极一侧单向导通的负相供电二极管D2。
参照图1，检测控制模块1包括采集检测子模块11和驱动控制子模块12，采集检测子模块11的输出端和驱动控制子模块12的输入端相连，采集检测子模块11具有检测输入端，检测输入连接耐压源极获取采样电压；驱动控制子模块12具有驱动输出端，驱动输出端用于连接同步整流开关管的控制端，采集检测子模块11基于采样电压的正负值，通过驱动控制子模块12在驱动输出端输出关闭或开启同步整流开关管的控制信号。
参照图1，供电开关管Q3包括供电源极、供电栅极和供电漏极。供电漏极用于连接供电回路获取供电电压，供电开关管Q3的供电栅极连接耐压源极，供电源极连接正相供电驱动模块2，为正相供电驱动模块2提供正相供电电压。具体的，供电开关管Q3为JFET器件,在供电栅极无输入和正值电压输入的情况下，供电开关管Q3导通，输出正压的正相供电电压。在供电栅极负值电压输入的情况下供电开关管Q3仍旧导通，但输出负压的正相供电电压，在负压下正相供电驱动模块2无法工作放大。
进一步的，如图2所示，在一种实施例中耐压开关管Q2和供电开关管Q3相复合构成场效应控制器件Q4。构成的场效应控制器件Q4为带寄生JFET的LDMOS，且带寄生JFET的LDMOS从原本的六个引脚集成为四个引脚，其中耐压漏极和供电漏极被集成为一个引脚，供电栅极被内置于带寄生JFET的LDMOS内部。通过将耐压开关管Q2和供电开关管Q3相复合，能够起到减少采样控制电路中MOS管的数量，简化整体的同步整流采样控制电路的电路结构，同时减小了整体电路的占用面积，以达到降低成本的效果。
参照图1，正相供电驱动模块2包括正相供电输入端和正相供电输出端，正相供电输入端连接供电源极，正相供电输出端连接正相供电二极管D3。正相供电驱动模块2将正相供电输入端输入的正相供电电压升压从正相供电输出端输出。具体的，正相供电驱动模块2为电荷泵。电荷泵产生为耐压栅极提供足够高的驱动电压，以确保耐压开关管Q2在正压的供电电压下的正常工作。
参照图1，负相供电模块3包括充电输入端和负相供电输出端，充电输入端连接耐压源极，负相供电输出端连接耐压栅极以及为检测控制模块1提供工作电压。具体的，负相供电模块3包括电源子模块31和充电电容C2，电源子模块31的输入端连接耐压源极，电源子模块31的输出端连接充电电容C2的一端，充电电容C2的另一端接地；电源子模块31和充电电容C2之间的结点构成负相供电输出端，连接负相供电二极管D2，同时为检测控制模块1供电。其中，电源子模块31内具有开关器件，能够在耐压源极输出正值时开启，使得充电电容C2充电；在耐压源极输出负值时关闭，充电电容C2向耐压栅极以及检测控制模块1释放电能。
参照图1，钳位模块4连接于耐压开关管Q2的耐压栅极，用于耐压开关管Q2的耐压栅极电压钳位至第一预设电压。钳位模块4包括并联的钳位电容C3和稳压二极管Z1。钳位电容C3和稳压二极管Z1的一端连接耐压栅极，另一端接地。钳位电容C3来防止钳位耐压开关管Q2的耐压栅极电压发生电压突变,通过稳压二极管Z1使得钳位耐压开关管Q2的耐压栅极电压保持稳定在符合自身特性的电压。其中，第一预设电压值可以通过更换稳压二极管Z1进行调节。
本申请实施例一种同步整流采样控制电路的实施原理为：当耐压开关管Q2在供电回路获取正值的供电电压时，通过供电开关管Q3，在正相供电驱动模块2为耐压开关管Q2提供工作电压；负相供电模块3充电，并为检测控制模块1提供工作电压；当耐压开关管Q2在供电回路获取负值的供电电压时，负相供电模块3为耐压开关管Q2和检测控制模块1提供工作电压。从而本方案中实现了正值的供电电压和负值的供电电压两者供电模块的分离，负相供电模块3能够储备充足的电能，使得对耐压开关管Q2的整体供电稳定确保正确采样。
本申请实施例还公开一种同步整流采样控制芯片。同步整流采样控制芯片内集成了上述实施例公开的同步整流采样控制电路。能够采样检测变压器同步整流电路中副边绕组供电回路上的供电电压，并通过检测供电电压的正负值，来输出实现对同步整流电路中供电回路MOS管开关的控制信号。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种同步整流采样控制电路，其特征在于：包括：
耐压开关管Q2，其包括耐压源极、耐压栅极和耐压漏极，所述耐压漏极用于连接供电回路获取供电电压，在耐压源极输出正值或负值的采样电压；
供电开关管Q3，其包括供电源极、供电栅极和供电漏极，所述供电漏极用于连接供电回路获取供电电压，所述供电栅极连接耐压源极，使所述供电源极输出正相供电电压；
正相供电驱动模块(2)，包括正相供电输入端和正相供电输出端，正相供电输入端连接供电源极，所述正相供电输出端连接耐压栅极，所述正相供电驱动模块(2)将正相供电输入端输入的正相供电电压升压从正相供电输出端输出；
检测控制模块(1)，包括检测输入端和驱动输出端，所述检测输入连接耐压源极获取采样电压，所述驱动输出端用于连接同步整流开关管的控制端，所述检测控制模块(1)基于采样电压的正负值在驱动输出端输出关闭或开启同步整流开关管的控制信号；
负相供电模块(3)，包括充电输入端和负相供电输出端，所述充电输入端连接耐压源极，所述负相供电输出端连接耐压栅极以及为检测控制模块(1)提供工作电压，所述负相供电模块(3)用于在耐压源极输出正值的采样电压充电，在耐压源极输出负值的采样电压时向耐压栅极和检测控制模块(1)提供电能。
2.根据权利要求1所述同步整流采样控制电路，其特征在于：所述耐压开关管Q2和供电开关管Q3相复合构成场效应控制器件Q4。
3.根据权利要求1所述同步整流采样控制电路，其特征在于：还包括钳位模块(4)，所述钳位模块(4)连接于耐压开关管Q2的耐压栅极用于将耐压开关管Q2的耐压栅极电压钳位至第一预设电压。
4.根据权利要求3所述同步整流采样控制电路，其特征在于：所述钳位模块(4)包括并联的钳位电容C3和稳压二极管Z1。
5.根据权利要求1所述同步整流采样控制电路，其特征在于：所述负相供电模块(3)包括电源子模块(31)和充电电容C2，所述电源子模块(31)和充电电容C2之间的结点构成负相供电输出端。
6.根据权利要求1所述同步整流采样控制电路，其特征在于：所述正相供电驱动模块(2)为电荷泵。
7.根据权利要求1所述同步整流采样控制电路，其特征在于：所述正相供电输出端和耐压栅极之间设置有向耐压栅极一侧单向导通的正相供电二极管D3，所述负相供电输出端和耐压栅极之间设置有向耐压栅极一侧单向导通的负相供电二极管D2。
8.一种基于权利要求1至7任一所述的同步整流采样控制电路的控制方法，包括：
当耐压开关管Q2在供电回路获取正值的供电电压时，所述正相供电驱动模块的正相供电输出端为耐压栅极提供工作电压，所述负相供电模块充电，且所述负相供电模块为检测控制模块提供工作电压；
当耐压开关管Q2在供电回路获取负值的供电电压时，所述负相供电模块的负相供电输出端为耐压栅极和检测控制模块提供工作电压。
9.一种同步整流采样控制电路芯片，其特征在于：包括如权利要求1至7任一所述的同步整流采样控制电路。
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