CN115864867A - 同步整流电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种同步整流电路，其藉由一第一参考讯号与一第二参考讯号耦合至一多路复用器，使该多路复用器选择输入该第一参考讯号或该第二参考讯号至一比较器，经比较一开关元件的一检测讯号而产生一比较结果讯号至该开关元件，藉此控制该开关元件，用于同步整流。

Description

同步整流电路
技术领域
本发明是关于一种整流电路，特别是一种用于电源供应装置的同步整流电路。
背景技术
现有切换式电源供应装置中，一般会于输出端串联一整流装置来控制直流输出电压。整流装置可以为整流二极管，然而随着电子装置的技术发展，整流二极管的导通电压逐渐对电源供应装置构成限制。
为了满足低输出电压及高输出功率的需求，遂发展出以同步整流电路取代整流二极管。然而，现有的同步整流电路的技术中，需要设置至少二比较器来分别与二参考讯号进行比较，以输出对应的控制讯号来控制整流用途的晶体管开和关，如此却造成电源供应装置于开发上需要先处理二个比较器的误差值，且二个比较器会增加电源供应装置的功耗，以及二个比较器占用的电路面积会导致整体电路面积增加。
更详言之，上述的二参考讯号分别用来判断何时导通及截止整同步整流电路的晶体管，当该二参考讯号是由二比较器等两个不同的电路来处理时，两个不同的电路的误差成分可能会相互迭加，进而严重影响同步整流的精确度。为此，现有技术确实有加以改善的必要。
发明内容
本发明的一目的，在于前述问题而提供一种同步整流电路，透过一多路复用器选择输入一第一参考讯号或一第二参考讯号至一比较器，藉此，让该比较器比较一开关元件的一检测讯号，而产生一比较结果讯号，其用以控制该开关元件，而整流电源供应装置的输出电压，如此本发明即可降低电源供应装置的功耗并藉由单一比较器而减少整体电路面积。
针对上述的目的，本发明提供一种同步整流电路，其包含一多路复用器、一比较器与一开关元件，该多路复用器包含二输入端与一输出端，该多路复用器的该输出端与该开关元件的一控制端耦接该比较器，该多路复用器的该二输入端耦合一第一参考讯号与一第二参考讯号，因此该多路复用器依据该比较器的一比较参考讯号选择输入该第一参考讯号或该第二参考讯号至该比较器，使该比较器依据该第一参考讯号或该第二参考讯号比较该开关元件的一检测讯号，并产生一比较结果讯号至该开关元件，如此本发明透过一多路复用器与一比较器控制一开关元件，而达成同步整流，因而让电源供应装置的功效降低并减少同步整流电路所占用的面积。
附图说明
图1：其为本发明的第一实施例的电路示意图；
图2：其为本发明的第一实施例的讯号运作的示意图；
图3：其为本发明的第二实施例的电路示意图；
图4：其为本发明的第二实施例的讯号运作的示意图；
图5：其为本发明的第三实施例的电路示意图；
图6：其为本发明的第三实施例的讯号运作的示意图；
图7：其为本发明的第四实施例的电路示意图；以及
图8：其为本发明的第五实施例的电路示意图。
【图号对照说明】
10 同步整流电路
102 整流输出端
104 整流输入端
12 多路复用器
122 第一输入端
124 第二输入端
126 第一输出端
128 第三输入端
130 第三输出端
14 比较器
142 正输入端
144 负输入端
146 第二输出端
16 开关元件
162 控制端
164 开关输出端
166 开关输入端
18 延迟电路
20 驱动电路
D1 寄生二极管
DLY 预设时间
M 晶体管
OUT 比较结果讯号
OUTT 驱动讯号
SET 延迟讯号
VD 检测讯号
VR1 第一参考讯号
VR2 第二参考讯号
具体实施方式
为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：
在下文中，将藉由图式来说明本发明的各种实施例来详细描述本发明。然而本发明的概念可能以许多不同型式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。
首先，请参阅图1，其为本发明的一第一实施例的电路示意图。如图所示，本实施例的一同步整流电路10包含一多路复用器12、一比较器14与一开关元件16，其中该多路复用器12包含一第一输入端122、一第二输入端124与一第一输出端126，也就是该多路复用器12包含二输入端与一输出端。本实施例的该第一输入端122耦接一第一参考讯号VR1，本实施例的该第二输入端124耦接一第二参考讯号VR2，该输出端126耦接至该比较器14，藉此让该多路复用器12耦接至该比较器14，因此本实施例的该第一参考讯号VR1与该第二参考讯号VR2分别耦合至该多路复用器12的该二输入端。
进一步地，该比较器14包含一正输入端142、一负输入端144与一第二输出端146，也就是该比较器14亦是包含二输入端与一输出端，惟该比较器14的两输入端讯号会被相减而加以比较，因此将其分别命名为正输入端142与负输入端144。本实施例的该正输入端142耦接于该第一输出端126，本实施例的该负输入端144耦接该开关元件16的一端以接收一检测讯号VD。
进一步地，该开关元件16的一控制端162耦接该第二输出端146，已接收一比较结果讯号而控制该开关元件16导通或截止。该开关元件16可以包含一金属氧化物半导体场效晶体管M(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)，该控制端162相当于该开关元件16的晶体管M的一栅极端(Gate)耦接于该第二输出端146。而该开关元件16的一开关输出端164耦接于该同步整流电路10的一整流输出端102，即相当于该晶体管M的一漏极端(Drain)耦接于该同步整流电路10的一整流输出端102，在本实施例中该漏极端可提供该检测讯号VD至该比较器16；该开关元件16的一开关输入端166耦接于该同步整流电路10的一整流输入端104，即相当于该晶体管M的一源极端(Source)耦接于该同步整流电路10的一整流输入端104。
特别是，本实施例的该检测讯号VD为取自于该开关元件16的该晶体管M的该漏极端，也就是该晶体管M的一漏极电压讯号，除此之外，本发明更可通过阻抗分压或并联一电容等其他取得电压方式，而取得可表示该开关元件16的该漏极电压的一讯号作为该检测讯号VD。本实施例中，该开关元件16的晶体管M为一同步整流场效晶体管(SynchronousRectification MOSFET)，该晶体管M于该源极端与该漏极端之间具有一寄生二极管D1。
复参阅图1，进一步参阅图2，该多路复用器12进一步接收来自于该开关元件16的一比较参考讯号而选择输出该第一参考讯号VR1或该第二参考讯号VR2至该比较器14，因此该比较器14将会依据该第一参考讯号VR1或该第二参考讯号VR2比较该检测讯号VD，并依据该第一参考讯号VR1或该第二参考讯号VR2比较该检测讯号VD后的比较结果而对应产生一比较结果讯号OUT至该开关元件16，也就是利用该比较结果讯号OUT传输至该开关元件16的该控制端162，而进一步控制该开关元件16的导通或截止，也就是利用该比较结果讯号OUT施加于该晶体管M的该栅极端，而驱使该晶体管M的该源极端与该漏极端之间导通或截止，因而让该整流输出端102与该整流输入端104之间导通或截止。该比较器14比较该第一参考讯号VR1与该检测讯号VD，当该检测讯号VD小于该第一参考讯号VR1时，该比较结果讯号OUT控制该开关元件16导通，该比较器14比较该第二参考讯号VR2与该检测讯号VD，当该检测讯号VD大于该第二参考讯号VR2时，该比较结果讯号OUT控制该开关元件16截止。
在本实施例中，该比较结果讯号OUT经回授至该多路复用器12，因而形成该多路复用器12所接收的该比较参考讯号，可让该多路复用器12的控制较为简单，且讯号实作上较不复杂。
本发明除了直接由该比较结果讯号OUT经回授至该多路复用器12，因而形成该多路复用器12所接收的该比较参考讯号的外，更可透过延迟该比较结果讯号OUT形成该多路复用器12所接收的该比较参考讯号，藉此控制该多路复用器12选择输出该第一参考讯号VR1或该第二参考讯号VR2至该比较器14，因而避免该多路复用器12因电路寄生效应或处理速度不足所导致的误动作，详细如下:。
请参阅图3，其为本发明的第二实施例的电路示意图。其中图1与图3的差异在于图3的同步整流电路10进一步包含一延迟电路18，其耦接该多路复用器12及该比较器14之间，该延迟电路18为接收该比较器14的该比较结果讯号OUT，并延迟该比较结果讯号OUT，而产生经延迟的该比较结果讯号OUT，也就是一延迟讯号SET，而传输至该多路复用器12，作为输入至该多路复用器12的该比较参考讯号。
复参阅图3，并进一步参阅图4，本实施例的同步整流电路10在透过延迟该比较结果讯号OUT而形成该多路复用器12所接收的该比较参考讯号，即形成该延迟讯号SET，藉此控制该多路复用器12选择输出该第一参考讯号VR1或该第二参考讯号VR2至该比较器14，而让该比较器14产生对应的该比较结果讯号OUT。当该延迟讯号SET，也就是该多路复用器12所接收的该比较参考讯号为第一准位(本实施例为低准位)时，该多路复用器传输该第一参考讯号VR1至该比较器；当该延迟讯号SET，也就是该多路复用器12所接收的该比较参考讯号为第二准位(本实施例为高准位)时，该多路复用器传输该第二参考讯号VR2至该比较器14。此外，端视该多路复用器12的设计方式，本发明更可将所述第一准位与第二准位交换，亦即该多路复用器12可以接收该延迟讯号SET的反向讯号。
本实施例相较于前一实施例，该比较器14产生的该比较结果讯号OUT经传输至该延迟电路18，因而延迟一预设时间DLY，并形成该延迟讯号SET作为输入至该多路复用器12的该比较参考讯号，因此该多路复用器12依据经延迟的该比较结果讯号OUT选择输出该第一参考讯号VR1或该第二参考讯号VR2至该比较器14，因而避免该多路复用器12误动作而导致该比较器14输出错误或不稳定的比较结果讯号OUT至该开关元件16。
以上所述，为本发明的同步整流电路10利用该多路复用器12选择输出该第一参考讯号VR1或该第二参考讯号VR2至该比较器14，除此之外在本发明其他实施例中，更可让该多路复用器12进一步耦合该检测讯号VD，让该多路复用器12进一步选择输出该检测讯号VD至该比较器14。
如图5所示，其为本发明的第三实施例的电路示意图。其中图1与图5的差异在于图5为同步整流电路10的该多路复用器12耦合该检测讯号VD、该第一参考讯号VR1与该第二参考讯号VR2，因而选择输出该检测讯号VD以及该第一参考讯号VR1至该比较器14，或选择输出该检测讯号VD以及该第二参考讯号VR2至该比较器14，且进一步包含一驱动电路20，其耦接该比较器14与该开关元件16的该控制端162。详述如下:
本实施例的该多路复用器12为包含三输入端与二输出端，也就是除了前述实施例中多路复用器12所包含的第一输入端122、第二输入端124与第一输出端126外，本实施例的该多路复用器12进一步包含另一输入端与另一输出端，即本实施例的一第三输入端128与一第三输出端130，该多路复用器12的该第三输入端128耦合该检测讯号VD，该第三输出端130为耦接至该比较器14的该负输入端144，该多路复用器12的其余连接关系同于上述实施例，因此不再赘述。
如图5所示，并进一步参阅图6，该比较器14所产生的比较结果讯号OUT输出至该驱动电路20，该驱动电路20一依据该比较结果讯号OUT产生一驱动讯号OUTT至该开关元件16的该控制端162，而控制该开关元件16导通或关闭，如此可避免该比较器14受到噪声影响而输出不稳定的比较结果讯号OUT至该开关元件16；此外，该驱动电路20可以依据该比较结果讯号OUT的上升沿、下降沿等波型特征来产生该驱动讯号OUTT，使得该开关元件16的控制更容易校准。该多路复用器12依据所接收的该比较参考讯号选择输出该检测讯号VD、该第一参考讯号VR1与该第二参考讯号VR2至该比较器14，当该比较参考讯号为第一准位(本实施例为低准位)时，该多路复用器12传输该第一参考讯号VR1至该比较器14的正输入端142，并传输该检测讯号VD至该比较器14的负输入端144，该比较器14在该检测讯号VD小于该第一参考讯号VR1时，该驱动电路20基于该比较结果讯号OUT转态而于该驱动讯号OUTT产生一脉波控制该开关元件16导通；当该比较参考讯号为第二准位(本实施例为高准位)时，该多路复用器12传输该检测讯号VD至该比较器14的正输入端142，并传输该第二参考讯号VR2至该比较器14的负输入端144，因此，该比较器14在该检测讯号VD大于该第二参考讯号VR2时，该驱动电路20基于该比较结果讯号OUT转态而于该驱动讯号OUTT产生另一脉波控制该开关元件16截止。
其中，上述的第三实施例中，输入至该多路复用器12的该比较参考讯号可以改由该驱动电路20产生，且该驱动电路20也可以整合前一实施例的延迟电路18功能，因而产生该延迟讯号SET，其相当于延迟该比较结果讯号OUT，并而传输至该多路复用器12，以作为输入至该多路复用器12的该比较参考讯号。
除此之外，如图7所示，其为本发明的第四实施例的电路示意图，其为依据第三实施例的电路，而改以该比较结果讯号OUT回授至该多路复用器12，而作为输入至该多路复用器12的该比较参考讯号，其余讯号操作方式同于上述第三实施例，因此不再赘述。
甚者，如图8所示，其为本发明的第五实施例的电路示意图，其为依据第三实施例的电路，而改以该驱动讯号OUTT回授至该多路复用器12，而作为输入至该多路复用器12的该比较参考讯号，其余讯号操作方式同于上述实施例，因此不再赘述。
相较于现有的同步整流电路是仰赖两个不同电路来处理二参考讯号，两个不同的电路的误差成分可能会相互迭加而严重影响同步整流的精确度。本发明提出上述各实施例改良的同步整流电路，藉由该多路复用器耦合一第一参考讯号与一第二参考讯号，使该多路复用器选择输入该第一参考讯号或该第二参考讯号至该比较器，藉此，让该比较器比较一开关元件的一检测讯号，而产生一比较结果讯号至该开关元件，藉此控制该开关元件用于同步整流，如此本发明即可降低电源供应装置的功耗并藉由单一比较器而减少整体电路面积。更重要的是，即使该比较器存在误差，由于该等误差会同时作用在该第一参考讯号与该第二参考讯号，因此该误差将会完全或至少部分被消除，且必然不会形成前述两个电路的误差相互迭加的情形，因此采用本发明各实施例的同步整流电路对于误差校准的需求显著降低。
以上所述的实施例，本发明的同步整流电路为透过多路复用器选择输出讯号至比较器，而利用比较器所输出的比较结果讯号，用于控制同步整流的开关元件的控制端，藉此达成同步整流，更可节省耗能，并减少占用的电路面积。
上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (11)

1.一种同步整流电路，其特征在于，其包含：
一多路复用器，包含二输入端及一输出端；
一比较器，其耦接于该多路复用器的该输出端；以及
一开关元件，其包含一控制端，该控制端耦接于该比较器；
其中，一第一参考讯号及一第二参考讯号分别被耦合至该多路复用器的该二输入端，该多路复用器依据一比较参考讯号选择输出该第一参考讯号或该第二参考讯号至该比较器，该比较器依据该第一参考讯号或该第二参考讯号比较该开关元件的一检测讯号，并产生一比较结果讯号至该开关元件。
2.如权利要求1所述的同步整流电路，其特征在于，其中，该检测讯号表示该开关元件的输入电压的讯号。
3.如权利要求1所述的同步整流电路，其特征在于，其中，该比较参考讯号为该比较结果讯号。
4.如权利要求1所述的同步整流电路，其特征在于，其中，该比较参考讯号为经延迟的该比较结果讯号。
5.如权利要求4所述的同步整流电路，其特征在于，更包含：
一延迟电路，其耦接该多路复用器及该比较器之间，以延迟该比较结果讯号一默认时间并形成该比较参考讯号传输至该多路复用器。
6.如权利要求1所述的同步整流电路，其特征在于，更包含：
一驱动电路，其耦接该比较器与该开关元件的控制端，以依据该比较器输出的该比较结果讯号，输出一驱动控制讯号至该开关元件。
7.如权利要求1所述的同步整流电路，其特征在于，其中，当该比较参考讯号为一第一准位时，该多路复用器传输该第一参考讯号至该比较器；当该比较参考讯号为一第二准位时，该多路复用器传输该第二参考讯号至该比较器。
8.如权利要求1所述的同步整流电路，其特征在于，其中，该比较器比较该第一参考讯号与该检测讯号，当该检测讯号小于该第一参考讯号时，该比较结果讯号控制该开关元件导通；该比较器比较该第二参考讯号与该检测讯号，当该检测讯号大于该第二参考讯号时，该比较结果讯号控制该开关元件截止。
9.如权利要求1所述的同步整流电路，其特征在于，其中，该比较器包含一正输入端及一负输入端，该检测讯号耦合至该负输入端，该多路复用器的输出端耦接于该正输入端。
10.如权利要求1所述的同步整流电路，其特征在于，其中，该比较器包含一正输入端及一负输入端，该多路复用器的该输出端耦接于该正输入端，且该多路复用器更包含另一输入端及另一输出端，该检测讯号耦合至该另一输入端，该另一输出端耦接于该负输入端。
11.如权利要求10所述的同步整流电路，其特征在于，其中，当该比较参考讯号为一第一准位时，该多路复用器传输该第一参考讯号至该比较器的该正输入端，并传输该检测讯号至该比较器的该负输入端；当该比较参考讯号为一第二准位时，该多路复用器传输该检测讯号至该比较器的该正输入端，并传输该第二参考讯号至该比较器的该负输入端。
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