[发明专利]一种同步整流BUCK变换器的驱动方法及驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种BUCK变换器，特别涉及一种同步整流BUCK变换器的驱动方法及驱动系统。

背景技术

BUCK变换器输出为低压大电流时，传统整流二极管通态损耗和反向恢复损耗大且效率较低。而采用如图1所示的通态电阻极低的场效应晶体管替代整流二极管的同步整流技术，可以有效减少整流损耗。

在BUCK型DC-DC变换器中，由于负载电流的变化，使得变换器具有两种工作模式，即连续导通模式(CCM)以及断续导通模式(DCM)。当负载较大(Ro较小)时电感电流在整个周期内不会回到零，便得电路通常处于连续导通模式(CCM)；但当负载电流持续下降且低到某一个临界值时，此时电感电流的工作模式称为断续导通模式(DCM)，在此期间电感上的电流为零。在DCM模式下，由于如门延、线延、逻辑及寄生等的影响，当负载继续下降(Ro变大)到临界值时，同步整流管并没有关断或者没有完全关断，此时就会发生电流倒灌，使输出电压发生极大的波动。

通常采用的BUCK变换器的驱动控制方法如图2所示，当BUCK变换器主功率开关管驱动信号占空比为D时，驱动信号经过反相器使同步整流开关管驱动信号占空比为1-D。此方法可适用于重载情况，即CCM模式下；当在轻载时，即DCM模式下，若仍保持占空比为1-D，则同步整流开关管开通时间过长，会导致电流倒灌现象，造成整个电路转换效率下降。目前常用的解决方法为通过侦测输出电流来控制同步整流开关管关断，如图3所示。在空载与轻载时，电路工作在电流非连续模式(DCM)下，通过对电流过零点检测，能够实现同步整流开关管的开通及关断，从而有效避免轻载时损耗过大的问题，但在重载情况下，电路工作在电流连续模式(CCM)，无电流过零点，电流零点检测(ZCD)失效，难以实现同步整流开关管的快速关断，从而可能导致共通问题。侦测输出电流法必须要有电流检测和判断电路，从而增加了电路的复杂性。

在公开号为CN103683953 A的中国发明专利申请中公开了一种反激变换器同步整流的自适应驱动方法，如图4所示，该方法中同步整流开关管的驱动信号由原边给出带死区的互补PWM驱动信号和副边检测所得的信号合成，能够在电流过零点处关断同步整流管。但方法需要取样原边电流、副边电流和输出电压，原边和副边电流的取样电路增加了电路的复杂性，轻载情况和重载情况需要结合ZCD电路和与门逻辑来判断，两者控制方式不一致。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种同步整流BUCK变换器的驱动方法，能够避免轻载情况下同步整流开关管开通时间过长而导致的电流倒灌现象，同时能有效解决重载情况下同步整流开关管难以快速关断所导致的共通问题。

本发明的第二目的在于提供一种结构简单的用于实现上述同步整流BUCK变换器的驱动方法的驱动系统。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种同步整流BUCK变换器的驱动方法，步骤如下：

S1、在一个开关周期TS内，分别取样BUCK变换器的输入电压V_I和输出电压V_o，得到输入电压的取样电压V_I′以及输出电压的取样电压V_o′；

S2、对输入电压的取样电压V_I′和输出电压的取样电压V_o′分别进行AD转换，得到AD转换后的输入电压的取样电压V_I″和输出电压的取样电压V_o″；同时将进行AD转换后的输出电压的取样电压V_o″进行PID调节，得到输出电压环路占空比控制信号X₁，然后将输出电压环路占空比信号X₁输入到主功率开关管驱动信号的数字脉宽调制通道，经过数字脉宽调制通道后产生占空比为D₁的PWM1(Pulse-Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，将该占空比为D₁的PWM1信号作为主功率开关管的驱动信号；

S3、对AD转换后的输入电压的取样电压V_I″和AD转换后的输出电压的取样电压V_o″分别进行增益为K1和K2的放大处理，得到电压V_I″′和电压V_o″′，其中增益K₁＝V_I/V_I′，增益K₂＝V_o/V_o′；