[发明专利]一种同步整流控制电路、控制方法及开关电路

说明书

公开了一种同步整流控制电路、控制方法及开关电路。在同步整流管关断前，当同步整流开关的漏源电压大于调节阈值时进入调节状态，以调节驱动信号的幅值，并使其下降至预设阈值，同时维持较短的调节时间。其中，驱动信号用于控制同步整流管的工作状态，从而在实现快速关断的同时，减小同步整流管的导通损耗。

技术领域

本发明涉及电力电子变换领域，更具体地，涉及一种同步整流控制电路、控制方法及开关电路。

背景技术

同步整流是采用通态电阻低的功率MOSFET来取代整流二极管以降低整流损耗的一种方法。功率MOSFET属于电压控制型器件，在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET以进行整流时，栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能。

开关电源根据工作模式，可分为断续电流模式(DCM)和连续电流模式(CCM)。同步整流应用在不同工作模式下其工作方式存在差别。以反激电路为例来进行说明。图1为反激电路的示意图，包括：变压器T以实现原副边的隔离，原边主功率管S1、副边同步整流管S2、输入电容C1和输出电容C2。当工作在DCM工作模式时，原边主功率管S1受驱动信号V_{GATE_PRI}控制在副边同步整流电流到零之后才会开通，此时同步整流管S2的驱动信号V_{GATE_SEC}控制其电流为零或者之前关断，从而不会发生两个开关管直通现象。在CCM工作状态时，原边开关管S1在副边同步整流电流到零之前存在导通风险。在定频开关电源中，原边开关管会在固定时刻导通。在变频开关电源中，随着电路外部条件变化(如输入输出电压变化，输出功率变化)，原边开关管导通时刻变化很大，很难预测。图2给出了反激电路在DCM工作状态下相关信号的波形图。图3给出了反激电路在CCM工作状态下相关信号的波形图。图中波形从上至下依次为原边主功率管管S1的驱动信号V_{GATE_PRI}、副边同步整流管S2的驱动信号V_{GATE_SEC}、同步整流电流I_SEC以及原边主功率管S1的漏源电压V_{DS_PRI}。

当开关电源在定频工作时，由于原边主功率管会在固定时刻导通，因此副边同步整流芯片可以通过检测原边开关频率，使副边同步整流管在原边导通前安全关断。但是因为开关电源的轻载效率要求和尺寸要求，设计上原边控制需要在轻载时进行低频工作来提高轻载效率，在重载时进行高频工作来减小尺寸要求。因此，当负载从轻载变化至重载时，开关频率存在升频动作，此时副边同步整流芯片很难采样或者预测到原边主功率管的导通时刻，从而不能做到安全关断。

为保证在CCM时同步整流管能够安全关断，常规的做法如下：常规CCM应用中，有一种原副边功率管工作在微直通的控制方式，即在原边主功率管导通时，副边同步整流管的漏源电压会上升，当副边同步整流管的漏源电压上升到一个固定阈值时，快速关断副边同步整流管。为提高同步整流管的关断速度，可以通过同步整流控制器内部电路优化，减小驱动延迟关断时间，也可以通过增加同步整流控制器的驱动放电能力，减小驱动下降时间。