[发明专利]同步整流BOOST变换器、同步整流控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及开关变换器领域，特别涉及同步整流BOOST变换器的同步整流控制电路及 方法。

背景技术

随着电力电子领域迅猛的发展使得开关变换器应用的越来越广泛，特别是人们对高功 率密度，高可靠性和小体积的开关变换器提出了更多的要求，而变换器中的开关损耗通常 是限制变换器频率提升和体积减小的主要因素，因此软开关技术越来越受到行业的关注。

目前在升压变换器中为满足软开关特性通常选用同步整流BOOST电路，其原理图如图1 所示。若同步整流开关管M2关断时刻，电感Lm的电流为正向电流(与图1标示的电流I_lm方 向相同)，则同步整流BOOST变换器主开关M1为硬开关状态，产品效率较低。若开关管M2 关断时刻，电感Lm的电流为反向电流(与图1标示的电流I_lm方向相反)，则同步整流BOOST 变换器主开关管M1可能实现ZVS特性，产品效率能够明显提升。

在主开关管M1和同步整流开关管M2均关断的死区时间内，利用电感Lm与开关管结电 容C1、C2的谐振，当主开关管M1漏源极电压或电容C1的端电压在死区时间内谐振至零时， 开关管M1的体二极管D1导通，随后开关管M1开通，从而实现主开关管M1的ZVS特性。 同样的通过控制主开关管M1的导通时间，使得在开关管M1在关断时刻电感Lm能够产生足 够大的正向电流，在主开关管M1和开关管M2均关断的死区时间内，利用电感Lm与开关管 结电容C1、C2的谐振，当开关管M2漏源极电压或电容C2的端电压在死区时间内谐振至零 时，开关管M2的体二极管D2导通，随后开关管M2导通，从而实现开关管M2的ZVS特性。 由于主开关管M1关断时刻电感的正向电流大于开关管M2关断时刻电感的反向电流，在开 关管型号相同、死区时间相等的条件下，主开关管M1较开关管M2更难以实现ZVS特性。 而主开关管M1实现ZVS特性的关键在于开关管M2关断时刻电感Lm的反向电流足够大，能 确保在死区时间内漏源极电压谐振至零。

针对图1的同步整流BOOST变换器，常用的控制方式为脉冲宽度调制(以下简称PWM) 和脉冲频率调制(以下简称PFM)的控制方式。

如传统的PWM电压型控制方式的控制框图如图2所示。同步整流BOOST变换器主要由 主功率单元101和同步整流控制电路组成，同步整流控制电路主要由输出检测单元102、误 差放大单元103、逻辑控制单元104、驱动电路单元105和脉冲宽度调制单元106组成，其 中，输出检测单元102的输入端引出作为同步整流控制电路的第一输入端，驱动电路单元 (105)的第一输出端引出作为同步整流控制电路的第一输出端，驱动电路单元(105)的 第二输出端引出作为同步整流控制电路的第二输出端，驱动电路单元(105)的第三输出端 引出作为同步整流控制电路的第三输出端。

同步整流BOOST变换器的电路连接关系是，主功率单元101的输出正端与输出检测单 元102的输入端连接，输出检测单元102的输出端与误差放大单元103的第一输入端连接， 误差放大单元103第二输入端与基准电压V_ref连接，误差放大单元103的输出端与逻辑控制 单元104的第一输入端连接；脉冲宽度调制(PWM)单元106的输出端与逻辑控制单元104 的第二输入端连接；逻辑控制单元104的第一输出端、第二输出端分别与驱动电路单元105 的第一输入端、第二输入端连接，驱动电路单元105的第一输出端与主开关管M1的栅极连 接，第二输出端与开关管M2的栅极连接，第三输出端与主开关M1的漏极、开关管M2的源 极连接。

其中逻辑控制单元104的第一输出端输出的脉冲信号Ctrl_1、第二输出端输出的脉冲 信号Ctrl_2分别与驱动电路单元105的第一输出端输出的驱动信号GM1、第二输出端输出 的驱动信号GM2同步。驱动信号GM1控制开关管M1的导通和关断，驱动信号GM2控制开关 管M2的导通和关断，驱动电路单元105的第三输出端S_w作为驱动信号GM2输出的参考端。