[发明专利]同步整流器电路

说明书

本发明公开了一种同步整流器电路，所述同步整流器电路包括：第一比较器电路，所述第一比较器电路通过将电流感测信号的电压值与接通阈值进行比较来生成接通比较器信号；第二比较器电路，所述第二比较器电路通过将所述电流感测信号的所述电压值与关断阈值进行比较来生成关断比较器信号；异常定时器电路，所述异常定时器电路通过响应于异常定时器启动信号的确证来使期望定时器输出信号确证达第一预定持续时间而生成所述期望定时器输出信号；以及控制逻辑电路，所述控制逻辑电路包括状态机电路，所述控制逻辑电路接收所述接通比较器信号、所述关断比较器信号和所述期望定时器输出信号，并且生成驱动信号和所述异常定时器启动信号，其中所述控制逻辑电路根据所述接通比较器信号、所述关断比较器信号、所述期望定时器输出信号以及所述状态机电路的状态值来生成所述驱动信号和所述异常定时器启动信号。

技术领域

本公开整体涉及开关模式电源电路，并且更具体地讲涉及使用同步整流器并根据监测到的信号使同步整流器接通和关断的开关模式电源。

背景技术

开关模式电源(SMPS)由于其与诸如线性稳压器之类的替代物相比具有更高的效率而广泛用于各种应用中。一些SMPS使用同步整流来提高整流效率。

在不使用同步整流的SMPS中，在SMPS的次级侧上使用一个或多个整流器(诸如二极管)以在稳压电压或电流电平下将通过变压器传播的交流电(AC)信号转换为直流电信号。然而，一个或多个二极管上的电压降(诸如正向偏置硅二极管上的0.7伏特(V)电压降)是损耗的来源。

为了减少由于整流造成的损耗，同步整流使用开关晶体管(诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或增强型砷化镓晶体管)来代替二极管。虽然开关晶体管具有可对AC信号进行整流的固有体二极管，但是通过当电流沿适当的方向流动时使开关晶体管接通，否则使开关晶体管关断，来控制该开关晶体管以更有效地操作。因为典型的开关晶体管具有大约几毫欧或十分之几毫欧的接通电阻，所以对于大多数功率转换器应用而言，开关晶体管上的电压降在该开关晶体管接通时远低于例如肖特基二极管上的电压降。降低电压降会减小由电压降造成的损耗，并且因此提高SMPS的效率。

开关晶体管整流器的控制通常基于通过开关晶体管的电流。在正常传导阶段期间，当开关晶体管尚未接通时，在开关晶体管上建立电压降，并且一些泄漏电流可通过开关晶体管的体二极管。当电压降被感测为大于第一预定阈值时，开关晶体管可被接通。当开关晶体管上的电压被感测为降落回至低于第二预定阈值(例如，0V)时，这可以指示传导阶段的结束，并且开关晶体管被重新关断以提供合适的整流器操作。

然而，由开关瞬变引起的噪声可导致开关晶体管的错误触发，从而导致低效率的操作。可通过使用最小接通和关断时间来减轻错误触发，这允许瞬变在感测电压降之前消散。因此，在这些“消隐”间隔期间发生的瞬变被忽略，并且对开关晶体管整流器的开关控制没有影响。

此外，SMPS中的无功部件诸如电感器和电容器可导致开关晶体管上的感测到的电压降的失真。

噪声和失真可导致传导阶段结束的过早感测，以及开关晶体管的相应的过早关断，即，开关晶体管在传导阶段结束之前可被很好地关断。

当开关晶体管关断时，开关晶体管的体二极管在传导阶段期间继续接通。由于体二极管具有比接通的开关晶体管上的电压降更高的电压降，所以过早地关断开关晶体管导致由于整流电路的电压降引起的损耗增加并且降低了SMPS的效率。

因此，需要用于自同步整流器控制的方法和设备，其防止由于可能导致开关晶体管的过早关断的条件引起的效率损失。

发明内容