同步整流控制电路、控制方法以及反激变换器与流程

1.本发明涉及电子电力技术，更具体地，涉及了一种同步整流控制电路、控制方法以及反激变换器。


背景技术：

2.同步整流是采用通态电阻低的功率金氧半场效晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor,mosfet)，来取代整流二极管以降低整流损耗的一种方法，功率mosfet属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系，用功率mosfet做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能。这项技术在工业电源、消费类电子等领域都已经得到了广泛的应用。
3.图1示出了现有技术中反激变换器的结构图，如图1所示，反激变换器采用通态电阻低的同步整流管(mosfet管)作为同步整流管，现有的同步整流控制电路，对同步整流管的控制常采用电压控制，实时检测同步整流管的漏源电压vds，通过和预先设定的开通阈值vth-on、关断阈值vth-off比较，从而来开启或关断同步整流管。然而，由于变压器漏感等寄生参数的影响，续流初期的复变电流续流电流存在震荡，同步整流管的漏源电压vds也会存在震荡，容易导致控制器误判断穿过关断阈值vth-off而将同步整流管关断，为了避免同步整流管提前关断，现有技术中通常在同步整流管导通之后设置最小导通时间(minimum oftime)，用来屏蔽副边电路续流初期漏源电压vds正向过零震荡，现有技术中，最小导通时间基本设置为固定值。当电路工作在低压情况时，开关动作引起的干扰信号持续时间较长，会导致最小导通时间结束后同步整流的漏源电压vds的波形谐振到关断的电压阈值，导致同步整流控制电路提前关断；当电路工作在高压情况时，开关动作引起的干扰信号持续时间较短，最小导通时间长于副边续流到零时间，导致同步整流控制电路过晚关断，引起负向电流，会引起工作异常或者电路损坏。
4.因此，现有技术中最小导通时间采用固定阈值的方式虽然简单但是适用性一般，对系统设计要求较高，一旦设计参数有改动则可能出现错误的情况。


技术实现要素：

5.提供本技术内容是为了以简化的形式介绍将在下面的详细描述中进一步描述的一些概念。本技术内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在限制所要求保护的主题的范围。
6.本技术的目的是提供一种改进的同步整流控制电路以防止副边流过负向电流，提高效率。前述和其他目的通过独立权利要求的特征来实现。进一步的实现形式从从属权利要求、说明书和附图中是显而易见的。
7.根据本技术的第一方面，提供了一种同步整流控制方法，应用于反激变换器，所述反激变换器包括同步整流管，其特征在于，所述方法包括：检测所述反激变换器的输出电压；根据所述输出电压调整所述同步整流管当前开关周期内的最小导通时间。
8.可选的，根据所述输出电压调整同步整流管当前开关周期内的最小导通时间包括：当检测到所述输出电压小于第一阈值时，确定当前开关周期内的所述最小导通时间为第一导通时间，当检测到所述输出电压大于第二阈值时，确定当前开关周期内的所述最小导通时间为第二导通时间。
9.可选的，所述第一导通时间大于所述第二导通时间。
10.可选的，所述方法还包括：当检测到所述输出电压大于第一阈值小于第二阈值时，所述最小导通时间随着所述输出电压的增大而减小。
11.可选的，所述方法还包括：接收所述输出电压，产生一与所述输出电压成正比例的第一电流；利用所述第一电流给第一电容充电至第三阈值以获得所述最小导通时间。
12.可选的，所述方法还包括：所述第一阈值与所述第二阈值相等，其中，当所述第二阈值与所述第一阈值相等时，所述输出电压达到所述第一阈值后，所述同步整流管在当前开关周期内完成所述第一导通时间与所述第二导通时间的切换。
13.根据本技术的第二方面，提供了一种同步整流控制电路，应用于反激变换器，其特征在于，包括：电压检测电路，用于检测所述反激变换器的输出电压；时间调节电路，接收所述输出电压，根据所述输出电压调整同步整流管当前开关周期内的最小导通时间。
14.可选的，所述时间调节电路包括：第一电流源，用于输出偏置电流，所述偏置电流用于决定最小导通时间最大值；压控电流源，用于接收所述输出电压，产生一与所述输出电压成正比例的第一电流；第一电容，用于接收所述偏置电流与所述第一电流，产生电容电压，并在每个开关周期开始时将复位所述电容电压；电压比较器，用于接收所述电容电压与第三阈值，当所述电容电压大于所述第三阈值时，输出终止信号；触发器，被配置为所述触发器的第一输入端接收开通信号，第二输入端接收所述终止信号，输出端输出第一关断信号，其中，所述开通信号开始到输出端输出第一关断信号的时间为所述最小导通时间。
15.可选的，所述同步整流控制电路还包括：第一逻辑电路，被配置为第一输入端接收所述第一关断信号，第二输入端接收第二关断信号，输出端输出关断信号；第一触发器，被配置为第一输入端接收所述开通信号，第二输入端接收所述关断信号，输出端输出所述同步整流管的控制信号。
16.根据本技术的第三方面，提供了一种反激变换器，其特征在于，包括如上所述的同步整流控制电路。
17.本技术提供的同步整流控制电路，具有以下有益效果：1、利用了检测输出电压来动态控制反激变换器副边同步整流管的当前周期的最小导通时间，最大程度适应了系统对于最小导通时间的需求。
18.2、解决了同步整流管开关动作引起的震荡时间过长，超出固定的最小导通时间而引起同步整流管误关断的情况。
19.3、避免了同步整流管开通时间超出实际的副边电流续流时间而造成负电流，进而带来额外的电压应力和损耗。
20.4、电路结构简单易于实现，输出电压的检测可与控制电路的其他检测共用检测管脚，提升了整个系统的效率以及具有良好的系统适用性的同时成本也易于控制。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1示出了现有技术中一种反激变换器的示意图；
23.图2示出了本技术实施例最小导通时间和输出电压的线性图；
24.图3示出了本技术一实施例模块结构示意图；
25.图4示出了本技术一实施例时间调节电路的结构示意图；
26.图5示出了本技术实施例的方法流程图。
27.在下文中，相同的附图标记表示相同或至少功能相同的特征。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
29.例如，应当理解，结合所描述的方法的公开内容对于用于执行该方法的相应设备或系统也适用，反之亦然。例如，如果描述了特定的方法步骤，则相应的设备可以包括执行所描述的方法步骤的单元，即使这样的单元没有在附图中详细描述或示出。另一方面，例如，如果基于功能单元来描述特定装置，则相应的方法可以包括执行所描述的功能的步骤，即使该步骤没有在附图中明确描述或图示。此外，应当理解，除非另有特别说明，否则本文描述的各种示例方面的特征可以彼此组合。
30.应理解，本技术实施例中的a与b连接/耦接，表示a与b可以串联连接或并联连接，或者a与b通过其他的器件，本技术实施例对此不作限定。
31.本技术公开了一种同步整流控制电路的实施例，其利用了根据输出电压来动态控制反激变换器副边同步整流管的当前周期的最小导通时间，最大程度适应了系统对于最小导通时间的需求，既避免了固定最小导通时间应用不灵活的问题，又避免了调整最小导通时间不及时的问题，提升了整个系统的效率以及具有良好的系统适用性。
32.图2示出了本技术实施例最小导通时间和输出电压的线性图，如图2所示，为了解决同步整流管开关动作引起的震荡时间过长，超出固定的最小导通时间而引起同步整流管误关断，需要引入输出电压与最小导通时间mot相关，由于低压情况下开关动作震荡时间更久，因此所需的，低压情况下的最小导通时间mot应当更长，因此，最小导通时间mot随着输出电压vo的增大而减小，当输出电压vo处于第一阈值v1以及第二阈值v2之间时，最小导通时间应处于第一导通时间mot1至第二导通时间mot2之间，其中第一导通时间mot1大于第二导通时间mot2，同时，为了避免同步整流管开通时间超出实际的副边电流续流时间而造成负电流，进而带来额外的电压应力和损耗的问题系统的输出电压，应当设置一个上限值，当输出电压vo小于第一阈值v1时，同步整流控制电路均选用第一导通时间mot1作为系统的最小导通时间，当输出电压vo大于第二阈值v2时，同步整流控制电路均选用第二导通时间
mot2作为系统的最小导通时间。
33.本技术通过输出电压的大小来调整本周期内的最小导通时间，一是不需要额外增加管脚，输出电压可共用控制电路中的电压反馈管脚，也可以通过采样同步整流管的漏源电压后滤波得到，二是本技术方案可以实时调整本周期内的最小导通时间，调整及时快速。
34.上文描述了本技术实施例的输出电压与最小导通时间的一个示例，然而本技术实施例不限于此，还可能存在其他方式的扩展和变形。
35.例如，应当理解，如图2所示，最小导通时间与输出电压并不限于线性关系，仅需要确保最小导通时间mot随着输出电压vo的增大而减小。
36.又例如，应当理解，第一阈值和第二阈值可以相等，可以设定第一阈值作为最小导通时间的分割点，当输出电压大于第一阈值时，系统选择较小的最小导通时间，当输出电压小于第一阈值时，系统选择较大的最小导通时间。这种控制方案方便操作和控制，在电路上比较容易实现，在精度要求不高的场合，可以兼顾成本和效率。
37.作为一个示例，图3示出了本技术一实施例模块结构示意图，如图3所示，同步整流控制电路10包括电压检测电路101以及时间调节电路102，电压检测电路101用于检测反激变换器的输出电压；时间调节电路102用于根据输出电压调整同步整流管当前开关周期内的最小导通时间，其接收输入信号vo后输出最小导通时间mot，与最小导通时间mot关联的第一关断信号与控制同步整流管的第二关断信号通过逻辑电路103进行逻辑与的操作后，输出最终的关断信号至第一触发器104的复位端r，第一触发器104的置位端s接收开通信号，输出端q输出同步整流管的开关控制信号gate，这里第二关断信号为通过系统反馈环路获得的关断信号。
38.作为在一个示例，图4示出了本技术一实施例时间调节电路的结构示意图，如图4所示，时间调节电路包括第一电流源i0、压控电流源i1、电压比较器u1、第一电容c1、第一开关管q1以及触发器t1，其中，第一电流源i0被配置为与第一电容c1连接，用于输出偏置电流，该偏置电流用于决定最小导通时间最大值；压控电流源i1被配置为接收输出电压，产生一与输出电压成正比例的第一电流；第一电容c1，被配置为与接收偏置电流与第一电流，产生电容电压，电压比较器u1被配置为第一输入端接收电容电压，第二输入端接收第三阈值vref，当所述电容电压大于第三阈值vref时，输出端输出第一关断信号，当输出电压vo越大时，第一电流越大，第一电容c1正端接收的电流越大，对于相同的第三阈值vref而言，第一电容c1的充电时间越短，其中，当前开关周期内，从开通信号计时到第一关断信号输出经过的时间即为最小导通时间，即，第一电容的充电时间，第一开关管q1的控制端同步接收同步整流管的开通信号的取反信号，以在每个开关周期开始之前释放第一电容c1的电压，并开始计时。
39.本实施例中的控制电路根据输出电压实时调整本周期内的最小导通时间，精度控制更好，满足更好的动态响应和系统效率。
40.应当理解，上文描述了本技术实施例时间调节电路的一个示例，然而本技术实施例不限于此，还可能存在其他方式的扩展和变形。
41.例如，当第一阈值与第二阈值相等时，可以利用电压比较器检测输出电压，将输出电压与一设定第三阈值做比较，当输出电压大于第一阈值时，系统选择较小的最小导通时间，当输出电压小于第一阈值时，系统选择较大的最小导通时间。
42.又例如，应当理解，在实际应用中，主功率开关管与副边的同步整流管开通需要有延迟以防止原副边共通，这个延迟记为t
delay
，然而通常这个开通延迟时间很小，计算中可以近似忽略。作为一个示例时间调节电路中还可以包括一个延时电路(图中未示出)，被配置为输入端与开通信号连接，输出端与第一触发器的置位端连接，用于接收到开通信号后，经过第一延时输送所述开通信号至第一触发器。
43.同时，本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的结构和方法，可以使用不同的配置方法或调节方法对每个结构或该结构的合理变形来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。并且，应理解，本技术实施例中前述的图的放大器各个部件之间的连接关系为示意性举例，并不对本技术实施例造成任何限制。
44.本文给出的任何范围或设备值都可以在不损失所寻求的效果的情况下进行扩展或更改。此外，任何实施例都可以与另一个没有明确禁止的实施例相结合。
45.尽管已经用特定于结构特征和/或动作的语言描述了主题，但是应当理解，在所附权利要求中定义的主题不必限于上述特定特征或动作。相反，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例而公开的，并且其他等效特征和动作旨在落入权利要求的范围内。
46.应当理解，上述益处和优点可以涉及一个实施例或者可以涉及几个实施例。实施例不限于解决任何或所有所述问题的实施例，或者具有任何或所有所述益处和优点的实施例。还应当理解，对“一个”项目的引用可以指那些项目中的一个或多个。
47.图5示出了本技术实施例的方法流程图，如图5所示，该同步整流控制方法应用于反激变换器，所述反激变换器包括如上所述的同步整流控制电路，该同步整流控制方法包括步骤s01-s02，可以应用在如图3、图4所示的结构中。
48.在步骤s01中，检测反激变换器的输出电压；
49.在步骤s02中，根据输出电压调整同步整流管当前开关周期内的最小导通时间。
50.可选的，所述根据所述输出电压调整同步整流管当前开关周期内的最小导通时间包括：当检测到所述输出电压小于第一阈值时，确定当前开关周期内的所述最小导通时间为第一导通时间，当检测到所述输出电压大于第二阈值时，确定当前开关周期内的所述最小导通时间为第二导通时间。
51.可选的，所述第一导通时间大于所述第二导通时间。
52.可选的，所述方法还包括：当检测到所述输出电压大于第一阈值小于第二阈值时，所述最小导通时间随着所述输出电压的增大而减小。
53.可选的，所述方法还包括：接收所述输出电压，产生一与所述输出电压成正比例的第一电流；利用所述第一电流给第一电容充电至第三阈值以获得所述最小导通时间。
54.可选的，所述方法还包括：所述第一阈值与所述第二阈值相等，其中，当所述第二阈值与所述第一阈值相等时，所述同步整流管在当前开关周期内完成所述第一导通时间与所述第二导通时间的切换。
55.本技术提供的方法利用了根据输出电压来动态控制反激变换器副边同步整流管的当前周期的最小导通时间，最大程度适应了系统对于最小导通时间的需求，既避免了固定最小导通时间应用不灵活的问题，又避免了调整最小导通时间不及时的问题，利用电路实现结构简单，在提升了整个系统的效率以及具有良好的系统适用性的同时节省了成本。
56.这里描述的方法的步骤可以以任何合适的顺序执行，或者在适当的情况下同时执行。此外，在不脱离本文描述的主题的精神和范围的情况下，可以从任何方法中删除单独的块。上述任何实施例的方面可以与所描述的任何其他实施例的方面相结合，以形成进一步的实施例，而不损失所寻求的效果。
57.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。
58.应当理解，以上描述仅作为示例给出，并且本领域技术人员可以进行各种修改。以上说明、示例和数据提供了示例性实施例的结构和使用的完整描述。尽管上面已经描述了具有一定程度特殊性的各种实施例，或者参考一个或多个单独的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本说明书的精神或范围的情况下对所公开的实施例进行多种改变。