[发明专利]一种同步整流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及直流-直流变换技术领域，特别涉及一种同步整流变换器。

背景技术

直流-直流（DC/DC）变换是将一个既有的直流电压变换成电路所需的另一个直流电压，也称为直流斩波。近年来，电子技术的发展，使得电路的工作电压越来越低、电流越来越大。低电压工作有利于降低电路的整体功率消耗，但也给电源设计提出了新的难题：传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要，成为制约DC/DC变换器提高效率的瓶颈。

同步整流技术就是为解决上述问题，而在DC/DC变换器中采用的一项新技术。同步整流技术采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗；能大大提高DC/DC变换器的效率。

较为常见的一种DC/DC变换器中是采用脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM），PWM技术在开关变换器中的应用已经非常成熟，采用该技术的DC/DC变换器的开关器件以固定频率工作，在每个开关周期中开关器件导通一段时间，称为ton，这段导通时间与开关周期T的比值称为占空比D，即D=ton/T。根据开关变换器的理论，变换器的输出电压V_o与变换器的输入电压V_i和占空比D具有一定的关系，通常可以用变换器的输出电压公式来表示；电压输出公式随拓扑形式的不同而不同。

不过采用同步整流技术的DC/DC变换器具有能量可以双向流动的特点。在实际应用中，能量的反向流动可能会造成某些不良的影响，尤其是当变换器在预偏置的情况下开机时，即在DC/DC变换器输出端已经存在一定电压的情况下开机时，可能会产生较大的反向电流。产生上述问题的原因在于，大多数变换器中，为了获得平滑启动的效果，通常会配置软启动电路，使得变换器开机后的占空比逐渐增大，所以在刚开机时占空比往往很小，小的占空比不足以使得输入电压和输出电压达到平衡，在数学上也可以认为是占空比与输入电压和输出电压之间关系的不协调导致了电压输出公式不成立；在这样的情况下就会产生较大的反向电流。反向电流太大可能造成变换器的器件应力过大而导致失效，也可能造成输出电压跌落过大而影响负载电路的正常运行。

为解决这一技术问题，目前已经提出一种通过改造反馈控制电路来改善预偏置时开机的反向电流冲击的技术方案。反馈控制电路的作用就是监视输出电压，如果输出电压低于目标值，就增大占空比来提高输出电压，如果输出电压超过了目标值，就减小占空比来降低输出电压，最终使得输出电压稳定在目标值。但是在不开机的状态下，输出电压（即外部电路造成的预偏置电压）并不会受反馈控制电路的控制；因此，如果不开机状态下的输出电压大于目标值，反馈控制电路就不断减小占空比直到零，如果不开机状态下的输出电压小于目标值，反馈控制电路就不断增大占空比直到最大。因此在开机时，占空比要么是最小要么是最大，而不会是一个适当的中间值。所以不开机状态下的占空比仍会存在与输入电压和输出电压严重不匹配的情形。虽然反馈控制电路随后能够将占空比调整为一个合适的值，但由于反馈控制电路的调整速率相比变换器的开关频率而言是很低的，所以成功调整占空比必然是经历了多个开关周期之后，延迟明显。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种同步整流变换器及预设占空比方法，通过计算得到预偏置情况下合适的占空比，并通过调节调制信号使得所述变换器以该占空比开机或开机后立刻达到该占空比，避免了能量的反向流动并且基本上消除了调节占空比的延迟。

为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：

一种同步整流变换器，所述同步整流变换器具体为：

电流设定电路连接时钟信号开关的第一端和锯齿波电容的第一端；时钟信号开关的第二端和锯齿波电容的第二端均接地；锯齿波电容的第一端接入比较器电路的负输入端；电压设定电路、软启动电路和限制电路依次串联后，通过限制电路连接比较器电路的正输入端；反馈控制电路连接比较器电路的正输入端；所述比较器电路生成占空比信号，所述反馈控制电路连接输出电压V_o；

所述电压设定电路为软启动电路赋予软启动充电电压初始值。

所述变换器还包括第一信号处理电路和第二信号处理电路，具体为：

所述锯齿波电容利用第一信号处理电路生成第一比较信号并发送到比较器电路；

所述反馈控制电路利用第二信号处理电路生成第二比较信号并发送到比较器电路；