[发明专利]一种整流管实时控制电路及其轻载控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及隔离式电压变换器，具体涉及电压变换器在轻载时停止同步整流的控制。

背景技术

反激式DC-DC变换器的副边整流方案目前有两种类型，一种是非同步整流(如图1A所示)，另一种是同步整流(如图1B所示)。非同步整流通过二极管导通，同步整流使用门极驱动信号控制同步整流管的开通和关断，同步整流管一般使用MOSFET管。图1C曲线示出了二极管和同步整流管的电阻特性。在实际应用中，低功率反激式DC-DC变换器工作区间处于阴影范围内。在该区间，同步整流管电阻特性曲线11位于二极管电阻特性曲线12下方，即同步整流管的开通电阻低于二极管的导通电阻。因此，使用同步整流管功耗较小，从而具有更高的转换效率。低功耗产生的热量比较少，因此使用同步整流管其温度特性也更优越。

随着电子技术的发展，副边同步整流方案由于其较高的转换效率而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。

但是，在轻载状态下，同步整流相对二极管节约的能量很少，甚至低于驱动电路消耗的功率，在这种情况下，为了提高效率，需要停止同步整流，利用同步整流管的体二极管进行非同步整流。

在反激式电压变换器中，典型的轻载调制方式可结合图1B和图2的波形图进行说明。副边同步整流管预先工作于同步整流条件下，在时刻t1，源漏电流I_SD经体二极管正向流通，副边门极驱动电路检测到该信息并将门极驱动电压V_GS设置为高电平，同步整流管同步导通，V_DS呈反向电压，同时I_SD缓慢下降。负载越大，V_DS过零越晚；负载越小，V_DS过零越早。因此，典型的轻载判断方式为在导通后的预定延时后，将V_DS与零值电压比较，若V_DS＜0V，表示重载，保持同步整流方式。若V_DS＞0V，则表示轻载，停止同步整流，通过体二极管整流。在非同步条件下，在导通后的预定延时后，若V_DS＜0，表示负载较大，启动同步整流方式。在这种方式中，在轻载状态下，当关断同步整流时电流已经反向(V_DS＞0)，反向电流将降低系统的效率。同时，当负载处于临界状态时，将频繁地在同步整流和非同步整流间切换，也降低负载效率。一种现有的解决方案为同步整流和非同步整流下检测V_DS的预定延时设置滞环。此外，该驱动方式中，门极驱动电压V_GS控制整流管工作于关断或饱和导通两种状态，在负载较低时，为了防止误触发，整流管在一个开关周期中往往提前中断同步整流，相应增加非同步整流时间，降低了整流效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种整流管实时控制电路，以根据同步整流管的门极驱动电压控制同步整流的开启和停止，提高整流效率。

所述整流管实时控制电路包括门极驱动电路，控制所述整流管的同步导通和关断，以及轻载调制电路，在同步整流状态下，所述轻载调制电路根据所述整流管的门极驱动电压判断轻载或重载，若持续多个周期为轻载，所述轻载调制电路控制所述整流管工作于非同步整流。其中轻载调制电路进一步接收所述整流管的漏源电压，在非同步整流状态下，所述轻载调制电路根据所述漏源电压判断轻载或重载，所述轻载调制电路根据重载状态控制所述整流管工作于同步整流。

该轻载调制电路可包括：门极驱动电压比较器，将所述整流管的门极驱动电压与第一参考值比较；漏源电压比较器，将所述整流管的漏源电压与第二参考值比较；延时电路，连接所述门极驱动电路，输出延时信号；同步开启/停止电路，接收所述门极驱动电压比较器和所述漏源电压比较器的输出信号以及所述延时信号，输出轻载因子至所述门极驱动电路。

其中所述轻载逻辑电路，接收所述所述门极驱动电压比较器和所述漏源电压比较器的输出信号以及所述延时信号，输出负载指示信号；充电电路，包括充电电容，在所述负载指示信号为高电平时充电电容的电压被充电至固定值，在所述负载指示信号为低电平时充电电容放电；比较器，比较所述充电电容电压与参考值；单稳态触发器，由所述负载指示信号置为高电平，或由所述比较器输出信号置为低电平，并根据上述高电平或低电平输出所述轻载因子。在一个实施方式里，当所述控制电路上电启动时，所述轻载因子设置为同步整流状态值(K＝1)。