CN102570833A - 同步整流控制电路、方法和变换器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种同步整流控制电路、方法和变换器。同步整流控制电路包括：第一采样单元，其输入端与变换器的同步整流电路中的同步整流管的漏极相连接；第二采样单元，与同步整流电路相连接；驱动单元，其第一输入端与第一采样单元的输出端相连接，其第二输入端与第二采样单元的输出端相连接，其输出端连接到该同步整流管的栅极，第一采样单元用于获取漏极的电压信号并进行反相以输出第一控制信号，第二采样单元用于获取同步整流电路的电流信号，以产生用于关断同步整流管的第二控制信号，驱动单元用于将第一控制信号与第二控制信号进行与运算以产生驱动信号，用于控制该同步整流管，从而能够简化同步整流控制电路的设计，降低了成本。

Description

同步整流控制电路、方法和变换器

技术领域

本发明实施例涉及电子技术领域，并且更具体地，涉及一种同步整流控制电路、方法和变换器。

背景技术

为了提高效率，诸如变换器之类的隔离电源通常采用同步整流，合适的同步整流控制方案对于高效可靠地实现同步整流至关重要。

通常可采用电流型控制芯片进行同步整流控制，但是电流型控制芯片价格昂贵，周边电路复杂。

另外，也可采用电流互感器检测同步整流电路的电流信号，将该电流信号输出到锁存器，并将该锁存器的输出与变换器的原边(一次侧)的功率开关管的驱动信号进行与运算得到用于驱动副边(二次侧)的同步整流管的驱动信号，以实现同步整流控制。在这种情况下，在从原边获取功率开关管的驱动信号时，还需要设置延时电路和隔离电路对原边的控制管的驱动信号进行运算，因此，同步整流控制电路的设计复杂，并且增加了成本。

发明内容

本发明实施例提供一种同步整流控制电路、方法和变换器，能够简化同步整流控制电路的设计，并且降低了成本。

一方面，提供了一种同步整流控制电路，包括：第一采样单元，第一采样单元的输入端与变换器的同步整流电路中的同步整流管的漏极相连接；第二采样单元，与该同步整流电路相连接；驱动单元，该驱动单元的第一输入端与第一采样单元的输出端相连接，该驱动单元的第二输入端与第二采样单元的输出端相连接，该驱动单元的输出端连接到该同步整流管的栅极，其中第一采样单元用于获取该漏极的电压信号并进行反相以输出第一控制信号，第二采样单元用于获取该同步整流电路的电流信号，以产生用于关断该同步整流管的第二控制信号，该驱动单元用于将第一控制信号与第二控制信号进行与运算以产生驱动信号，并且用于控制该同步整流管。

另一方面，提供了一种同步整流控制电路，包括：第一采样单元，用于获取变换器的原边的功率开关管的驱动信号，并且经过变换作为第一控制信号；第二采样单元，包括至少一个电阻器和比较器，上述至少一个电阻器连接在该同步整流电路中，用于获取该同步整流电路的电流信号并且输出到该比较器的输入端，该比较器的输出作为第二控制信号；驱动单元，该驱动单元的第一输入端与第一采样单元的输出端相连接，该驱动单元的第二输入端与第二采样单元的输出端相连接，该驱动单元的输出端连接到该同步整流管的栅极，该驱动单元用于将第一控制信号与第二控制信号进行与运算以产生驱动信号，并且用于控制该同步整流管。

另一方面，提供了一种变换器，包括：上述同步整流控制电路；同步整流电路，包括上述同步整流管，该同步整流管与该同步整流控制电路相连接；和变压器，包括原边绕组和副边绕组，该原边绕组与上述原边的功率开关管相连接，该副边绕组与该同步整流电路相连接。

另一方面，提供了一种同步整流控制方法，包括：获取变换器的同步整流电路中的同步整流管的漏极的电压信号并对该电压信号进行反相以输出第一控制信号；获取该同步整流电路的电流信号，以产生用于关断该同步整流管的第二控制信号；将第一控制信号与第二控制信号进行与运算以产生驱动信号，并且利用该驱动信号控制该同步整流管。

另一方面，提供了一种同步整流控制方法，包括：获取变换器的原边的功率开关管的驱动信号作为第一控制信号；通过连接在该同步整流电路中的至少一个电阻器获取该同步整流电路的电流信号，并且将该电流信号输出到比较器，将该比较器的输出作为用于关断该同步整流管的第二控制信号；将第一控制信号与第二控制信号进行与运算以产生驱动信号，并且利用该驱动信号控制该同步整流管。

本发明实施例可以从变换器的同步整流电路中的同步整流管的漏极获取控制信号，而非从原边获取功率开关管的驱动信号，避免了设置延时电路和隔离电路，从而能够简化同步整流控制电路的设计，并且降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明的一个实施例的同步整流控制电路的示意性框图。

图2是根据本发明的一个实施例的同步整流控制电路的示意性框图。

图3是包括根据本发明的一个实施例的同步整流控制电路的变换器的示意性电路图。

图4是包括根据本发明的另一个实施例的同步整流控制电路的变换器的示意性电路图。

图5是包括根据本发明的另一个实施例的同步整流控制电路的变换器的示意性电路图。

图6是根据本发明的一个实施例的同步整流控制方法的示意性流程图。

图7是根据本发明的一个实施例的同步整流控制方法的示意性流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意，以下描述中，在两个元件连接时，这两个元件可以直接连接，也可以通过一个或多个中间元件或介质间接地连接。两个元件连接的方式可包括接触方式或非接触方式，或者可包括有线方式或无线方式。本领域技术人员可以对以下描述的示例连接进行等价替换或修改，这样的替换或修改均落入本发明的范围内。

应理解，根据本发明的实施例的同步整流控制电路可适用于开关电源的同步整流控制，也同样可适用于机电控制、电流保护等各种采用同步整流控制电路的领域。

除了电路的设计复杂，利用原边的功率开关管的驱动信号作为同步整流的控制信号之一的方案还可能会造成同步整流管误开通，因此，可靠性不高。具体而言，在变换器存在大动态负载的情况下，例如，在输出短路的情况下，原边工作频率发生快速变化，同步整流管的驱动如果跟随原边功率开关管的控制信号变化，就可能出现上半周期的同步整流管还没有关断时，下半周期同步整流已经开通的情况，造成同步整流管共态导通，威胁电路安全甚至引起炸机。

另外，利用电流互感器感应的电流信号生成同步整流的另一控制信号的方案的电路的设计复杂，成本较高，并且电流互感器存在相位延迟。而且，由于电流互感器的存在，会加大变换器的副边电路的漏感，使得在同步整流管突然关断的瞬间，同步整流的电压应力加大。

图1是根据本发明的一个实施例的同步整流控制电路100的示意性框图。同步整流控制电路100包括第一采样单元110、第二采样单元120和驱动单元130。

第一采样单元110的输入端与变换器的同步整流电路中的同步整流管的漏极相连接，用于获取该漏极的电压信号并进行反相以输出第一控制信号。

例如，同步整流管可以为金属氧化物半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，根据本发明的实施例并不限于此，例如，同步整流管也可以是具有类似功能的开关管。

例如，上述同步整流控制电路可以用于正半周同步整流电路，也可以用于负半周同步整流电路。

例如，上述同步整流控制电路可以被设计为：当同步整流管的寄生二极管续流导通时，漏极电压为低电平，从而使得第一控制信号为高电平。上述寄生二极管指寄生在同步整流管上的体二极管。

第二采样单元120与该同步整流电路相连接，用于获取该同步整流电路的电流信号，以产生用于关断该同步整流管的第二控制信号。

例如，第二采样单元120可以由采样电阻来采样上述电流信号，根据本发明的实施例并不限于此，例如，也可以由电流互感器或其他电流采样器件来采样上述电流信号。例如，采样电阻可以将该电流信号输入到比较器以产生第二控制信号。电流互感器可以将该电流信号输入到比较器以产生第二控信号。

例如，上述同步整流控制电路可以被设计为：当同步整流管的寄生二极管续流导通时，同步整流电路的同步整流管流过正向电流，该正向电流被第二采样单元120转换为高电平的第二控制信号；在流过同步整流电路的同步整流管的正向电流(从同步整流管的源极流向漏极)接近于零时，或者在有反向电流流过同步整流管时，第二采样单元120生成的第二控制信号为低电平。

驱动单元130的第一输入端与第一采样单元110的输出端相连接，驱动单元130的第二输入端与第二采样单元120的输出端相连接，驱动单元130的输出端连接到该同步整流管的栅极，驱动单元130用于将第一控制信号与第二控制信号进行与运算以产生驱动信号，该驱动信号用于控制该同步整流管。

例如，驱动单元130可以使用与门对第一控制信号和第二控制信号进行与运算。该与门可以为IC(integrate circuit，集成电路)，也可以为类似功能的分立器件硬件电路。

例如，当第一控制信号和第二控制信号均为高电平时，该驱动信号为高电平，该同步整流管开通，当第二控制信号为低电平时，该驱动信号为低电平，该同步整流管关断。

本发明实施例可以从变换器的同步整流电路中的同步整流管的漏极获取控制信号，从而能够简化同步整流控制电路的设计，并且降低了成本。

根据本发明的实施例，第一采样单元110为反相器。

例如，所述反相器可以为二极管和MOSFET组成的反相电路，也可以为IC或者可为其他分立器件构成的具有类似功能的电路。

根据本发明的实施例，上述反相器包括：开关管、二极管、第五电阻器、第六电阻器和辅助电源，其中该二极管的负极与该同步整流管的漏极相连接，该二极管的正极与第五电阻器的第一端相连接且与该开关管的栅极相连接，第五电阻器的第二端与第六电阻器的第一端相连接且与该辅助电源的正极相连接，该辅助电源的负极接地，第六电阻器的第二端与该开关管的漏极相连接且作为第一采样单元110的输出端与驱动单元130的第一输入端相连接，该开关管的源极接地。

例如，开关管可以为MOSFET，根据本发明的实施例并不限于此，例如，开关管也可以是具有类似功能的开关管。

根据本发明的实施例，第二采样单元120包括：至少一个电阻器和比较器，上述至少一个电阻器连接在该同步整流电路中，用于获取该同步整流电路的电流信号并且输出到该比较器的输入端，该比较器的输出作为第二控制信号。

例如，上述比较器可以为高速比较器或者其他类似功能的硬件电路。上述至少一个电阻器可以被设计为使得在流过同步整流电路的正向电流(即从同步整流管的源极流向漏极)接近于零时，或者在有反向电流流过电阻器时，加在比较器正向输入端与反向输入端的电压差为负，使得第二控制信号低电平，从而关断同步整流管。

可选地，作为另一实施例，上述至少一个电阻器包括第一电阻器，其中第一电阻器串联连接在该同步整流电路中，第一电阻器的第一端与该同步整流管的源极相连接且与该比较器的反相输入端相连接，第一电阻器的第二端接地，该比较器的输出端作为第二采样单元120的该输出端与驱动单元130的第二输入端相连接。

可选地，作为另一实施例，上述至少一个电阻器包括第一电阻器、第二电阻器和第三电阻器，其中第一电阻器串联连接在该同步整流电路中，第一电阻器的第一端与该同步整流管的源极相连接且与第二电阻器的第一端相连接，第二电阻器的第二端与该比较器的反相输入端相连接，第三电阻器的第一端与该比较器的该反相输入端相连接，第三电阻器的第二端与参考电压相连接，该比较器的输出端作为第二采样单元120的该输出端与驱动单元130的第二输入端相连接。

可选地，作为另一实施例，第二采样单元120包括用于获取该电流信号的电流互感器，并且将该电流信号转换为第二控制信号。例如，第二采样单元还可以包括电阻器和锁存器，其中该电流互感器的原边连接在该同步整流电路中，该电流互感器的副边获取该同步整流电路的电流信号并通过该电阻器输出电压信号给该锁存器的输入端，该锁存器的输出端作为第二采样单元120的该输出端与驱动单元130的第二输入端相连接。

根据本发明的实施例，上述同步整流控制电路用于同步整流电路的正半周同步整流电路或负半周同步整流电路，该同步整流管为连接在该正半周同步整流电路中的正半周同步整流管或连接在该负半周同步整流电路中的负半周同步整流管，该同步整流控制电路为正半周同步整流控制电路或负半周同步整流控制电路。

根据本发明的实施例，在上述同步整流控制电路用于同步整流电路的正半周同步整流电路或负半周同步整流电路的情况下，由于变压器的副边绕组的端子之间有电压差，在从副边的同步整流管的漏极获取控制信号的情况下，保证了同一时刻，只有一个同步整流管的漏极为低电平，而只有漏极输入为低电平时，对应的副边的同步整流管才会开通，因此保证了每次只有一个同步整流管可以开通，从而同步整流管避免了误开通。

图2是根据本发明的一个实施例的同步整流控制电路200的示意性框图。同步整流控制电路200包括第一采样单元210、第二采样单元220和驱动单元230。图2的第二采样单元220与图1的包括至少一个电阻器和比较器的第二采样单元220类似，在此适当省略详细的描述。

第一采样单元210获取变换器的原边的功率开关管的驱动信号，并且经过变换作为第一控制信号。

例如，原边的功率开关管可以为MOSFET，根据本发明的实施例并不限于此，例如，原边的功率开关管也可以是具有类似功能的开关管。

第二采样单元220包括至少一个电阻器和比较器，上述至少一个电阻器连接在该同步整流电路中，用于获取该同步整流电路的电流信号并且输出到该比较器的输入端，该比较器的输出作为第二控制信号。

例如，上述比较器可以为高速比较器或者其他类似功能的硬件电路。

驱动单元230的第一输入端与第一采样单元210的输出端相连接，驱动单元230的第二输入端与第二采样单元220的输出端相连接，驱动单元230的输出端连接到该同步整流管的栅极，驱动单元230用于将第一控制信号与第二控制信号进行与运算以产生驱动信号，并且用于控制该同步整流管。

例如，驱动单元230可以使用与门对第一控制信号和第二控制信号进行与运算。与门可以为IC，也可以为类似功能的分立器件硬件电路。

根据本发明的实施例还可以用电阻代替电流互感器，设计简单，成本较低，减小了相位延迟，有利于同步整流的及时开通和关断，并且减小了变换器副边电路的漏感，从而减小了同步整流管的电压应力。

根据本发明的实施例，上述至少一个电阻器包括第一电阻器，其中第一电阻器串连接在该同步整流电路中，第一电阻器的第一端与该同步整流管的源极相连接且与该比较器的反相输入端相连接，第一电阻器的第二端接地，该比较器的正相输入端接地，该比较器的输出端作为第二采样单元220的该输出端与驱动单元230的第二输入端相连接。

可选地，作为另一实施例，上述至少一个电阻器包括第一电阻器、第二电阻器和第三电阻器，其中第一电阻器串联连接在该同步整流电路中，第一电阻器的第一端与该同步整流管的源极相连接且与第二电阻器的第一端相连接，第二电阻器的第二端与该比较器的反相输入端相连接，第三电阻器的第一端与该比较器的该反相输入端相连接，第三电阻器的第二端与参考电压相连接，该比较器的正相输入端接地，该比较器的输出端作为第二采样单元220的该输出端与驱动单元230的第二输入端相连接。

根据本发明的实施例，上述同步整流控制电路可以用于同步整流电路的正半周同步整流电路和/或负半周同步整流电路，上述同步整流管可以为连接在该正半周同步整流电路中的正半周同步整流管或连接在该负半周同步整流电路中的负半周同步整流管，上述同步整流控制电路可以为正半周同步整流控制电路或负半周同步整流控制电路，上述功率开关管为与该正半周同步整流电路对应的原边的功率开关管或与该负半周同步整流电路对应的原边的功率开关管。

根据本发明的实施例还提供了一种变换器，该变换器包括：图1的同步整流控制电路或图2的同步整流控制电路；同步整流电路，包括同步整流管；谐振电路，包括原边的功率开关管及其控制电路，该同步整流管与同该步整流控制电路相连接；和变压器，包括原边绕组和副边绕组，该原边绕组与上述原边的功率开关管相连接，该副边绕组与该同步整流电路相连接。

下面结合具体例子，更加详细地描述本发明的实施例。

图3是包括根据本发明的一个实施例的同步整流控制电路的变换器的示意性电路图。

图3的变换器可以包括变压器、谐振电路、同步整流电路以及同步整流控制电路。变换器将直流电源DC的直流电压经过谐振电路、变压器和同步整流电路转换成直流电压加在负载RL上。另外，变换器还可以包括电流检测和保护电路，用于检测同步整流电路的电流，并且实现过流保护。

变压器T由原边绕组L和副边绕组L1、L2构成，其中副边绕组分为用于一个半周(例如，正半周)同步整流的副边绕组L1和用于另一半周(例如，负半周)同步整流的副边绕组L2。

谐振电路主要包括功率开关管Q1、Q2及其控制器、驱动器Dr1、Dr2、电感器Lr、Lm以及电容器Cr1、Cr2。该控制器输出的具有预设工作频率的控制信号分别经过驱动器Dr1和驱动器Dr2控制功率开关管Q1和功率开关管Q2的交替地开通和关断。

同步整流电路包括：正半周同步整流电路和负半周同步整流电路。例如，正半周同步整流电路包括：绕组L1、同步整流管SR1、C1和RL，负半周同步整流电路包括：绕组L2、SR2、C1和RL。

同步整流控制电路包括：正半周同步整流控制电路和负半周同步整流控制电路。例如，正半周同步整流控制电路包括第一采样单元310、第二采样单元320和驱动单元330。图3的同步整流控制电路是图1的同步整流控制电路的例子。

第一采样单元310例如可以是反相器，包括：电阻器R5、R6、辅助电源12VCC、开关管Q3和二极管D1。二极管D1的负极与同步整流管SR1的漏极相连接，二极管D1的正极与电阻器R5的第一端相连接且与开关管Q3的栅极相连接，电阻器R5的第二端与电阻器R6的第一端相连接且与辅助电源12VCC的正极相连接，辅助电源12VCC的负极接地，电阻器R6的第二端与开关管Q3的漏极相连接且作为第一采样单元310的输出端与驱动单元330的第一输入端相连接，开关管Q3的源极接地。第一采样单元310检测同步整流管SR1的漏极的电压信号并进行反相，该电压信号为高则锁定驱动单元330输出的驱动信号为低电平，该电压信号为低才允许该驱动信号为高电平，从而开通同步整流管SR1，这种控制逻辑有效防止了大动态负载情况下同步整流管的误开通。

第二采样单元320包括：电阻器Rs1和比较器Comp1。电阻器Rs1串联连接同步整流电路中，电阻器Rs1的第一端与所述同步整流管SR1的源极相连接且与比较器Comp1的反相输入端相连接，电阻器Rs1的第二端接地，比较器Comp1的输出端作为第二采样单元320的输出端与驱动单元330的第二输入端相连接，即与第二采样单元320的与门And1的第二输入端相连接，比较器Comp1的正向输入端接地。第二采样模320可以利用电流采样电阻采样的电压参与同步整流的控制，即利用比较器Comp1或类似比较器的器件对电阻器Rs1所给入的电压进行检测，从而进行翻转控制。

驱动单元330包括：与门And1和驱动器Drv3。与门And1的第一输入端连接到第一采样单元310的电阻R6的第二端或者开关管Q3的漏极，与门And1的第二输入端连接到第二采样单元320的比较器Comp1的输出端，与门And1的输出端经过驱动器Drv3连接到同步整流管SR1的栅极。驱动单元330将第一采样单元310和第二采样单元320的输出的信号进行与运算后构成同步整流管SR1的驱动信号。

类似地，与正半周同步整流控制电路对称的负半周同步整流控制电路也可以包括第一采样单元、第二采样单元和驱动单元。第一采样单元例如可以是反相器，包括：电阻器R7、R8、辅助电源12VCC、开关管Q4和二极管D2。第二采样单元包括：电阻器Rs2和比较器Comp2。驱动单元包括：与门And2和驱动器Drv4。这些单元的电路拓扑与正半周同步整流控制电路的第一采样单元310、第二采样单元320和驱动单元330的电路拓扑类似，这里不再赘述。

电流检测和保护电路包括电阻器R1、R2、R3、R4、Rf、电容器C2和运算放大器OP以及过流保护电路OCP和电流检测电路。

根据本发明的实施例的同步整流控制电路的工作原理如下。

变换器的原边控制器以预设的工作频率交替输出控制信号(例如，高电平)给原边的功率开关管Q1、Q2以驱动功率开关管Q1、Q2。这里以功率开关管Q1为例进行说明。当功率开关管Q1的栅极施加有高电平时，功率开关管Q1开通，同步整流管SR1的体二极管(或寄生二极管)自然续流导通，使得同步整流管SR1的漏极电压趋于0，即为低电平，这样，第一采样单元310的二极管D1被下拉，第一采样单元310的开关管Q3被关断，则开关管Q3的漏极输出高电平，即该高电平输出至与门AND1。同时，由于有正向电流(从同步整流管的源极流向漏极的电流)流过第二采样单元320的电阻器Rs1，使得第二采样单元320的比较器Comp1的反向输入端的电压信号为负，从而触发比较器Comp1，因此，比较器Comp1翻转，并输出高电平至与门AND1。此时与门AND1两个输入均为高电平，所以与门AND1的输出为高电平，驱动同步整流管SR1开通。

同步整流管SR1开通之后，某个半周的(例如，正半周)同步整流电路工作，流过该半周的同步整流电路的电流(即流过同步整流管的电流)经历由大到小的过程。当电流小到零后，此时同步整流管SR1保持开通，会有微弱的反灌电流流过电阻器Rs1，使得比较器的反向输入端的电压信号为正，从而触发比较器Comp1，比较器Comp1翻转，输出低电平至与门AND1，从而将同步整流管SR1驱动关断，结束了半个周期的控制。下半个周期(例如，负半周)的控制机理与此相同，在此不再赘述。

图4是包括根据本发明的另一个实施例的同步整流控制电路的变换器的示意性电路图。

图4的变换器可以包括变压器、谐振电路、同步整流电路以及同步整流控制电路。变换器将直流电源DC的直流电压经过谐振电路、变压器和同步整流电路转换成直流电压加在负载RL上。另外，变换器还可以包括电流检测和保护电路，用于检测同步整流电路的电流，并且实现过流保护。

图4的变压器、谐振电路以及同步整流电路与图3的变换器相同，这里不再赘述。图4的同步整流控制电路包括：正半周同步整流控制电路和负半周同步整流控制电路。例如，正半周同步整流控制电路包括第一采样单元410、第二采样单元420和驱动单元430。图4的同步整流控制电路是图2的同步整流控制电路的例子。

图4的变换器与图3的变换器的不同之处在于，图4的同步整流控制电路的第一采样单元410包括延时隔离电路。该延时隔离电路可以是常规的延时隔离电路，例如，包括光耦合器件和阻容(RC)组件，在此不再赘述。

根据本发明的实施例的同步整流控制电路的工作原理如下。

变换器的原边控制器以预设的工作频率交替输出控制信号(例如，高电平)给原边的功率开关管Q1、Q2以驱动功率开关管Q1、Q2。这里以功率开关管Q1为例进行说明。当功率开关管Q1的栅极施加有高电平时，经过延时隔离电路输入到与门AND1的电平为高电平。同时，功率开关管Q1开通，同步整流管SR1的体二极管(或寄生二极管)自然续流导通，由于有正向电流(从同步整流管的源极流向漏极的电流)流过电阻器Rs1，使得比较器的反向输入端的电压信号为负，从而触发比较器Comp1，因此，比较器Comp1翻转，并输出高电平至与门AND1。此时与门AND1两个输入均为高电平，所以与门AND1的输出为高电平，驱动同步整流管SR1开通。

同步整流管SR1开通之后，某个半周的(例如，正半周)同步整流电路工作，流过该半周的同步整流电路的电流(即流过同步整流管的电流)经历由大到小的过程。当电流小到零后，此时同步整流管SR1保持开通，会有微弱的反灌电流流过电阻器Rs1，使得比较器的反向输入端的电压信号为正，从而触发比较器Comp1，比较器Comp1翻转，输出低电平至与门AND1，从而将同步整流管SR1驱动关断，结束了半个周期的控制。下半个周期(例如，负半周)的控制机理与此相同，在此不再赘述。

图5是包括根据本发明的另一个实施例的同步整流控制电路的变换器的示意性电路图。

图5的变换器可以包括变压器、谐振电路、同步整流电路以及同步整流控制电路。变换器将直流电源DC的直流电压经过谐振电路、变压器和同步整流电路转换成直流电压加在负载RL上。另外，变换器还可以包括电流检测和保护电路，用于检测同步整流电路的电流，并且实现过流保护。

图5的变压器、谐振电路以及同步整流电路与图3的变换器的相同，这里不再赘述。

图5的同步整流控制电路包括：正半周同步整流控制电路和负半周同步整流控制电路。例如，正半周同步整流控制电路包括第一采样单元510、第二采样单元520和驱动单元530。图5的同步整流控制电路是图1的同步整流控制电路的例子。图5的第一采样单元510与驱动单元530与图3的第一采样单元310和驱动单元330相同，在此不再赘述。

图5的变换器与图3的变换器的不同之处在于，图5的同步整流控制电路的第二采样单元520包括电阻器Rs1、Rc1、Rc2和比较器Comp1，其中电阻器Rs1串联连接在同步整流电路中，电阻器Rc1的第一端与同步整流管SR1的源极相连接且与电阻器Rc1的第一端相连接，电阻器Rc2的第二端与比较器Comp1的反相输入端相连接，电阻器Rc2的第一端与比较器Comp1的反相输入端相连接，电阻器Rc2的第二端与参考电压Vref相连接，比较器Comp1的输出端作为第二采样单元520的输出端与驱动单元530的第二输入端相连接。需要说明的参考电压Vref可以为正电压(例如，5V)。Comp1的正向输入端可以接地，也可以接负电压，根据本发明的实施例并不限于此，只要保证在流过同步整流电路的电流在产生反灌电流时或产生反灌电流之前加在比较器Comp1的正相输入端和反相输入端的电压差为负即可。

根据本发明的实施例的同步整流控制电路的工作原理如下。

变换器的原边控制器以预设的工作频率交替输出控制信号(例如，高电平)给原边的功率开关管Q1、Q2以驱动功率开关管Q1、Q2。这里以功率开关管Q1为例进行说明。当功率开关管Q1的栅极施加有高电平时，功率开关管Q1开通，同步整流管SR1的体二极管(或寄生二极管)自然续流导通，使得同步整流管SR1的漏极电压趋于0，即为低电平，这样，第一采样单元310的二极管D1被下拉，第一采样单元310的开关管Q3被关断，则开关管Q3的漏极输出高电平，即该高电平输出至与门AND1。同时，由于有正向电流(从同步整流管的源极流向漏极的电流)流过第二采样单元320的电阻器Rs1，使得第二采样单元320的比较器Comp1的反向输入端的电压信号为负，从而触发比较器Comp1，因此，比较器Comp1翻转，并输出高电平至与门AND1。此时与门AND1两个输入均为高电平，所以与门AND1的输出为高电平，驱动同步整流管SR1开通。

同步整流管SR1开通之后，一个半周(例如，正半周)同步整流电路工作，流过同步整流的电流(即流过同步整流管的电流)经历由大到小的过程。由于电阻器Rc1和Rc2提供了微小的正偏压，当电流小到接近零时，比较器Comp1的反相输入端的电压降为零，并且在反相输入端的电压变为正时，触发Comp1翻转，输出低电平至与门AND1，从而将同步整流管SR1驱动关断，结束了半个周期的控制，下半个周期(例如，负半周)的控制机理与此相同。

上面描述了根据本发明实施例的同步整流控制电路和变换器，下面分别结合图6和图7描述根据本发明实施例的同步整流控制方法。

图6是根据本发明的一个实施例的同步整流控制方法的示意性流程图。图6的方法由图1的同步整流控制电路来实现。

610，获取变换器的同步整流电路中的同步整流管的漏极的电压信号并对该电压信号进行反相以输出第一控制信号。

620，获取该同步整流电路的电流信号，以产生用于关断该同步整流管的第二控制信号。

630，将第一控制信号与第二控制信号进行与运算以产生驱动信号，并且利用该驱动信号控制该同步整流管。

本发明实施例可以从变换器的同步整流电路中的同步整流管的漏极获取控制信号，从而能够简化同步整流控制电路的设计，并且降低了成本。

在620中，通过连接在该同步整流电路中的至少一个电阻器获取该同步整流电路的电流信号并且将该电流信号输出到比较器，该比较器的输出作为第二控制信号。

根据本发明的实施例，在该变换器的原边的功率开关管导通时，该同步整流管的寄生二极管导通，该漏极的电压信号变为负电压，使得第一控制信号变为高电平，并且上述至少一个电阻器使得该比较器的正向输入端与负向输入端的电压差变为正，使得第二控制信号变为高电平，从而使得该驱动信号为高电平以使该同步整流管导通。

根据本发明的实施例，在该同步整流电路中产生该反灌电流时或者产生该反灌电流之前，上述至少一个电阻器使得该比较器的正向输入端与负向输入端的电压差变为负，使得第二控制信号变为低电平，从而使得该驱动信号为低电平以使该同步整流管关断。

根据本发明的实施例，该方法用于控制该同步整流电路的正半周整流电路或负半周整流电路。

根据本发明的实施例，在上述同步整流控制电路用于同步整流电路的正半周同步整流电路或负半周同步整流电路的情况下，由于变压器的副边绕组的端子之间有电压差，在从副边的同步整流管的漏极获取控制信号的情况下，保证了同一时刻，只有一个同步整流管的漏极为低电平，而只有漏极输入为低电平时，对应的副边的同步整流管才会开通，因此保证了每次只有一个同步整流管可以开通，从而同步整流管避免了误开通。

图6的610、620和630可以参考图1的各个单元的操作和功能。为了避免重复，在此不再赘述。

图7是根据本发明的一个实施例的同步整流控制方法的示意性流程图。图7的方法由图2的同步整流控制电路来实现。

710，获取变换器的原边的功率开关管的驱动信号作为第一控制信号。

720，通过连接在该同步整流电路中的至少一个电阻器获取该同步整流电路的电流信号，并且将该电流信号输出到比较器，将该比较器的输出作为用于关断该同步整流管的第二控制信号。

730，将第一控制信号与第二控制信号进行与运算以产生驱动信号，并且利用该驱动信号控制该同步整流管。

根据本发明的实施例还可以用电阻代替电流互感器，设计简单，成本较低，减小了相位延迟，有利于同步整流的及时开通和关断，并且减小了变换器副边电路的漏感，从而减小了同步整流管的电压应力。

根据本发明的实施例，在该变换器的原边的功率开关管导通时，该同步整流管的寄生二极管导通，该同步整流管的寄生二极管导通，该漏极的电压信号变为负电压，使得第一控制信号变为高电平，并且上述至少一个电阻器使得该比较器的正向输入端与负向输入端的电压差变为正，使得第二控制信号变为高电平，从而使得该驱动信号为高电平以使该同步整流管导通。

根据本发明的实施例，在该同步整流电路中产生该反灌电流时或者产生反灌电流之前，上述至少一个电阻器使得该比较器的正向输入端与负向输入端的电压差变为负，使得第二控制信号变为低电平，从而使得该驱动信号为低电平以使该同步整流管关断。

根据本发明的实施例，该方法用于控制该同步整流电路的正半周整流电路或负半周整流电路。

图7的710、720和730可以参考图2的各个单元的操作和功能。为了避免重复，在此不再赘述。

根据本发明的实施例采用同步整流管漏极电压作为驱动同步整流管的使能，确保同步整流管不会出现误开通。根据本发明的实施例还可以用电阻代替电流互感器，减小了相位延迟，有利于同步整流的及时开通和关断，并且减小了变换器副边电路的漏感，从而减小了同步整流管的电压应力。另外，根据本发明的实施例的同步整流控制电路设计简单，成本较低。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种同步整流控制电路，其特征在于，包括：

第一采样单元，所述第一采样单元的输入端与变换器的同步整流电路中的同步整流管的漏极相连接；

第二采样单元，与所述同步整流电路相连接；

驱动单元，所述驱动单元的第一输入端与所述第一采样单元的输出端相连接，所述驱动单元的第二输入端与所述第二采样单元的输出端相连接，所述驱动单元的输出端连接到所述同步整流管的栅极，

其中所述第一采样单元用于获取所述漏极的电压信号并进行反相以输出第一控制信号，所述第二采样单元用于获取所述同步整流电路的电流信号，以产生用于关断所述同步整流管的第二控制信号，所述驱动单元用于将所述第一控制信号与所述第二控制信号进行与运算以产生驱动信号，所述驱动信号用于控制所述同步整流管。

2.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述第一采样单元为反相器，所述反相器包括：开关管、二极管、第五电阻器、第六电阻器和辅助电源，其中所述二极管的负极与所述同步整流管的漏极相连接，所述二极管的正极与所述第五电阻器的第一端相连接且与所述开关管的栅极相连接，所述第五电阻器的第二端与所述第六电阻器的第一端相连接且与所述辅助电源的正极相连接，所述辅助电源的负极接地，所述第六电阻器的第二端与所述开关管的漏极相连接且作为所述第一采样单元的输出端与所述驱动单元的所述第一输入端相连接，所述开关管的源极接地。

3.根据权利要求1或2所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述第二采样单元包括：至少一个电阻器和比较器，所述至少一个电阻器连接在所述同步整流电路中，用于获取所述同步整流电路的电流信号并且输出到所述比较器的输入端，所述比较器的输出作为所述第二控制信号。

4.根据权利要求3所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述至少一个电阻器包括第一电阻器，其中所述第一电阻器串联连接在所述同步整流电路中，所述第一电阻器的第一端与所述同步整流管的源极相连接且与所述比较器的反相输入端相连接，所述第一电阻器的第二端接地，所述比较器的输出端作为所述第二采样单元的所述输出端与所述驱动单元的第二输入端相连接。

5.根据权利要求3所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述至少一个电阻器包括第一电阻器、第二电阻器和第三电阻器，其中所述第一电阻器串联连接在所述同步整流电路中，所述第一电阻器的第一端与所述同步整流管的源极相连接且与所述第二电阻器的第一端相连接，所述第二电阻器的第二端与所述比较器的反相输入端相连接，所述第三电阻器的第一端与所述比较器的所述反相输入端相连接，所述第三电阻器的第二端与参考电压相连接，所述比较器的输出端作为所述第二采样单元的输出端与所述驱动单元的第二输入端相连接。

6.根据权利要求1或2所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述第二采样单元包括用于获取所述电流信号的电流互感器，并且将所述电流信号转换为所述第二控制信号。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述同步整流控制电路用于所述同步整流电路的正半周整流电路或负半周整流电路，所述同步整流管为连接在所述正半周整流电路中的正半周同步整流管或连接在所述负半周整流电路中的负半周同步整流管，所述同步整流控制电路为正半周整流控制电路或负半周整流控制电路。

8.一种同步整流控制电路，其特征在于，包括：

第一采样单元，用于获取变换器的原边的功率开关管的驱动信号，并且经过变换作为第一控制信号；

第二采样单元，包括至少一个电阻器和比较器，所述至少一个电阻器连接在所述同步整流电路中，用于获取所述同步整流电路的电流信号并且输出到所述比较器的输入端，所述比较器的输出作为所述第二控制信号；

驱动单元，所述驱动单元的第一输入端与所述第一采样单元的输出端相连接，所述驱动单元的第二输入端与所述第二采样单元的输出端相连接，所述驱动单元的输出端连接到所述同步整流管的栅极，所述驱动单元用于将所述第一控制信号与所述第二控制信号进行与运算以产生驱动信号，所述驱动信号用于控制所述同步整流管。

9.根据权利要求8所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述至少一个电阻器包括第一电阻器，其中所述第一电阻器串联连接在所述同步整流电路中，所述第一电阻器的第一端与所述同步整流管的源极相连接且与所述比较器的反相输入端相连接，所述第一电阻器的第二端接地，所述比较器的正相输入端接地，所述比较器的输出端作为所述第二采样单元的所述输出端与所述驱动单元的第二输入端相连接。

10.根据权利要求8所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述至少一个电阻器包括第一电阻器、第二电阻器和第三电阻器，其中所述第一电阻器串连接在所述同步整流电路中，所述第一电阻器的第一端与所述同步整流管的源极相连接且与所述第二电阻器的第一端相连接，所述第二电阻器的第二端与所述比较器的反相输入端相连接，所述第三电阻器的第一端与所述比较器的所述反相输入端相连接，所述第三电阻器的第二端与参考电压相连接，所述比较器的输出端作为所述第二采样单元的所述输出端与所述驱动单元的第二输入端相连接。

11.根据权利要求8至10中的任一项所述的同步整流控制电路，其特征在于，所述同步整流控制电路用于所述同步整流电路的正半周同步整流电路或负半周同步整流电路，所述同步整流管为连接在所述正半周同步整流电路中的正半周同步整流管或连接在所述负半周同步整流电路中的负半周同步整流管，所述同步整流控制电路为正半周同步整流控制电路或负半周同步整流控制电路，所述功率开关管为与所述正半周同步整流电路对应的原边的功率开关管或与所述负同步半周同步整流电路对应的原边的功率开关管。

12.一种变换器，其特征在于，包括：

如权利要求1至11中的任一项所述的同步整流控制电路；

同步整流电路，包括所述同步整流管，所述同步整流管与所述同步整流控制电路相连接；

原边的功率开关管及其控制电路；和

变压器，包括原边绕组和副边绕组，所述原边绕组与所述原边的功率开关管相连接，所述副边绕组与所述同步整流电路相连接。

13.一种同步整流控制方法，其特征在于，包括：

获取变换器的同步整流电路中的同步整流管的漏极的电压信号并对所述电压信号进行反相以输出第一控制信号；

获取所述同步整流电路的电流信号，以产生用于关断所述同步整流管的第二控制信号；

将所述第一控制信号与所述第二控制信号进行与运算以产生驱动信号，并且利用所述驱动信号控制所述同步整流管。

14.根据权利要求13所述的同步整流控制方法，其特征在于，所述获取所述同步整流电路的电流信号，以产生用于关断所述同步整流管的第二控制信号包括：

通过连接在所述同步整流电路中的至少一个电阻器获取所述同步整流电路的电流信号并且将所述电流信号输出到比较器，所述比较器的输出作为所述第二控制信号。

15.根据权利要求14所述的同步整流控制方法，其特征在于，在所述变换器的原边的功率开关管导通时，所述同步整流管的寄生二极管导通，所述漏极的电压信号变为负电压，使得所述第一控制信号变为高电平，并且所述至少一个电阻器使得所述比较器的正向输入端与负向输入端的电压差变为正，使得所述第二控制信号变为高电平，从而使得所述驱动信号为高电平以使所述同步整流管导通。

16.根据权利要求15所述的同步整流控制方法，其特征在于，在所述同步整流电路中产生所述反灌电流时或者产生所述反灌电流之前，所述至少一个电阻器使得所述比较器的正向输入端与负向输入端的电压差变为负，使得所述第二控制信号变为低电平，从而使得所述驱动信号为低电平以使所述同步整流管关断。

17.根据权利要求13至16中的任一项所述的同步整流控制方法，其特征在于，所述方法用于控制所述同步整流电路的正半周整流电路或负半周整流电路。

18.一种同步整流控制方法，其特征在于，包括：

获取变换器的原边的功率开关管的驱动信号作为第一控制信号；

通过连接在所述同步整流电路中的至少一个电阻器获取所述同步整流电路的电流信号，并且将所述电流信号输出到比较器，将所述比较器的输出作为用于关断所述同步整流管的第二控制信号；

将所述第一控制信号与所述第二控制信号进行与运算以产生驱动信号，并且利用所述驱动信号控制所述同步整流管。

19.根据权利要求18所述的同步整流控制方法，其特征在于，在所述变换器的原边的功率开关管导通时，所述同步整流管的寄生二极管导通，所述同步整流管的寄生二极管导通，所述漏极的电压信号变为负电压，使得所述第一控制信号变为高电平，并且所述至少一个电阻器使得所述比较器的正向输入端与负向输入端的电压差变为正，使得所述第二控制信号变为高电平，从而使得所述驱动信号为高电平以使所述同步整流管导通。

20.根据权利要求19所述的同步整流控制方法，其特征在于，在所述同步整流电路中产生所述反灌电流时或者产生反灌电流之前，所述至少一个电阻器使得所述比较器的正向输入端与负向输入端的电压差变为负，使得所述第二控制信号变为低电平，从而使得所述驱动信号为低电平以使所述同步整流管关断。

21.根据权利要求18至20中的任一项所述的同步整流控制方法，其特征在于，所述方法用于控制所述同步整流电路的正半周整流电路或负半周整流电路。

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