CN109921661A - 针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构，包括次级开关管，与其自身的体二极管并联连接，用于减小体二极管的导通时间，并提高***效率；驱动模块，与所述的次级开关管相连接，用于驱动次级开关管的导通和关断；信号检测模块，与所述的驱动模块相连接，用于检测开启和关断信号；屏蔽时间调整模块，与所述的信号检测模块相连接，用于根据不同***或者***的不同工作状态逐周期自适应调节屏蔽时间。采用了该***，利用控制屏蔽时间的方法，有效防止同步整流控制器误开启。

Description

针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构

技术领域

本发明涉及电路结构技术领域，特别涉及同步整流控制器的电路结构领域，具体是指一种针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构。

背景技术

为提高***工作效率，采用同步整流控制器，替代传统的肖特基二极管，但是在某些情况下，同步整流控制器并不能精准的获得初极开关管的关闭信号，会导致同步整流控制器误开启，造成***出错，效率损失。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种避免误开启、避免错误***状态、***效率高的针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构。

为了实现上述目的，本发明的针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构如下：

该针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构，其主要特点是，所述的电路结构包括：

次级开关管，与其自身的体二极管并联连接，用于减小体二极管的导通时间，并提高***效率；

驱动模块，与所述的次级开关管相连接，用于驱动次级开关管的导通和关断；

信号检测模块，与所述的驱动模块相连接，用于检测开启和关断信号；

屏蔽时间调整模块，与所述的信号检测模块相连接，用于根据不同***或者***的不同工作状态逐周期自适应调节屏蔽时间。

较佳地，所述的信号检测模块包括：

开启比较模块，与所述的驱动模块相连接，用于检测开启信号；

关断比较模块，与所述的驱动模块相连接，用于检测关断信号。

较佳地，所述的电路结构还包括强制开启检测模块，与所述的屏蔽时间调整模块相连接，用于禁止或者使能所述的屏蔽时间调整模块，并减小屏蔽时间调整模块的屏蔽时间。

较佳地，所述的电路结构还包括误开启检测模块，与所述的屏蔽时间调整模块相连接，用于增加所述的屏蔽时间调整模块的屏蔽时间。

较佳地，所述的电路结构还包括隔离式变压器和初级开关管，所述的隔离式变压器的异名端与高压整流后的直流电相连接，同名端与所述的初级开关管相连接，所述的初级开关管的源极接地，用于控制原边电流并向次级输送能量。

较佳地，所述的屏蔽时间调整模块根据当前周期内所述的误开启检测模块和强制开启检测模块的检测结果自动调节下一周期屏蔽时间。

较佳地，所述的屏蔽时间调整模块预先设置屏蔽时间及其最大值和最小值。

较佳地，所述的强制开启检测模块减小屏蔽时间调整模块的屏蔽时间直至到预设的最小值。

较佳地，所述的误开启检测模块增加屏蔽时间调整模块的屏蔽时间直至到预设的最大值。

采用了本发明的针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构，利用控制屏蔽时间的方法，有效防止同步整流控制器误开启。屏蔽时间具体是指从上一周期的同步整流控制器关闭时刻开始计时的一段时间，在这段时间内禁止同步整流控制器开启，从而防止同步整流控制器因为寄生振荡导致的误开启。并且本发明采用的屏蔽时间会根据***的不同工作状态逐周期自动调节这个屏蔽时间。

附图说明

图1为现有技术的传统二极管整流电路的***结构示意图。

图2为本发明的针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构的电路结构示意图。

图3为基本本发明的针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构进行同步整流控制过程的波形示意图。

附图标记：

M0 初级开关管

Lp 变压器原边绕组

Ls 变压器副边绕组

VOUT 输出电压

M1 次级开关管

D M1的体二极管

SDRN 次级电感异名端

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的该针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构，其中，所述的电路结构包括：

次级开关管M1，与其自身的体二极管D并联连接，用于减小体二极管D的导通时间，并提高***效率；

驱动模块，与所述的次级开关管M1相连接，用于驱动次级开关管M1的导通和关断；

信号检测模块，与所述的驱动模块相连接，用于检测开启和关断信号；

屏蔽时间调整模块，与所述的信号检测模块相连接，用于根据不同***或者***的不同工作状态逐周期自适应调节屏蔽时间。

作为本发明的优选实施方式，所述的信号检测模块包括：

开启比较模块，与所述的驱动模块相连接，用于检测开启信号；

关断比较模块，与所述的驱动模块相连接，用于检测关断信号。

作为本发明的优选实施方式，所述的电路结构还包括强制开启检测模块，与所述的屏蔽时间调整模块相连接，用于禁止或者使能所述的屏蔽时间调整模块，并减小屏蔽时间调整模块的屏蔽时间。

作为本发明的优选实施方式，所述的电路结构还包括误开启检测模块，与所述的屏蔽时间调整模块相连接，用于增加所述的屏蔽时间调整模块的屏蔽时间。

作为本发明的优选实施方式，所述的电路结构还包括隔离式变压器和初级开关管M0，所述的隔离式变压器的异名端与高压整流后的直流电相连接，同名端与所述的初级开关管M0相连接，所述的初级开关管M0的源极接地，用于输出负载和同步整流控制器。

作为本发明的优选实施方式，所述的屏蔽时间调整模块根据当前周期内所述的误开启检测模块和强制开启检测模块的检测结果自动调节下一周期屏蔽时间。

作为本发明的优选实施方式，所述的屏蔽时间调整模块预先设置屏蔽时间及其最大值和最小值。

作为本发明的优选实施方式，所述的强制开启检测模块减小屏蔽时间调整模块的屏蔽时间直至到预设的最小值。

作为本发明的优选实施方式，所述的误开启检测模块增加屏蔽时间调整模块的屏蔽时间直至到预设的最大值。

本发明的具体实施方式中，同步整流控制器领域中，发明了一个自适应调节屏蔽时间的控制方法及电路架构。

本发明提供一种不会误开启的同步整流控制方法，不需要初级开关管M0的关断信号，可以避免***错误工作状态，提高***效率。本发明是利用控制屏蔽时间的方法，有效防止同步整流控制器误开启。屏蔽时间具体是指从上一周期的同步整流控制器关闭时刻开始计时的一段时间，在这段时间内禁止同步整流控制器开启，从而防止同步整流控制器因为寄生振荡导致的误开启。并且，本发明采用的屏蔽时间会根据***的不同工作状态逐周期自动调节这个屏蔽时间。

本发明采用的同步整流控制方法的实现电路架构，包括次级开关管M1，驱动模块，开启比较模块，关断比较模块，屏蔽时间调整模块，强制开启检测模块，误开启检测模块，如图2所示，其中虚线框为同步整流控制器。

图2中虚线框为同步整流控制器，且驱动模块：驱动次级开关管M1，使其快速打开或关断；开启比较模块：检测开启电压信号；关断比较模块：检测关断电压信号；强制开启检测模块：开启比较模块禁止期间，检测开启信号；屏蔽时间调整模块：产生屏蔽时间禁止开启比较模块；误开启检测模块：检测错误的开启信号，快速使能关断比较模块；输出负载：受供电设备或者测试设备。变压器原边绕组用来给变压器储能；变压器副边绕组，用来传输变压器原边存储的能量。VBUCK为高压整流后的直流电。

次级开关管M1与其本身的体二极管D是并联关系，其特征在于初级开关管M0关断以后，同步整流控制器控制次级开关管M1导通，其导通后电流流过次级开关管M1，由于其较小的导通压降，体二级管基本处于截止状态，减小了体二极管D的导通时间，提高了***效率。

驱动模块的作用在于驱动次级开关管M1以尽可能快的速度导通和关断。

开启比较模块，用于检测开启信号，当检测到开启信号到来以后，信号直接送入驱动模块，使次级开关管M1导通。

关断比较模块，用于检测关断信号，当检测到关断信号到来以后，信号直接送入驱动模块，使次级开关管M1关断。

屏蔽时间调整模块的作用在于逐周期自适应调节屏蔽时间。

当次级开关管M1关断以后，由于电感和寄生电容的存在，在开关管的漏极会形成寄生振荡，此振荡可能会触发开启比较模块，导致误开启。因此在这段时间里设定一个屏蔽时间禁止开启比较模块动作。由于电源***的多样性和***的不同工作状态，需要不断调节该屏蔽时间。屏蔽时间调整模块具有屏蔽时间自动调节的功能，根据不同***或者***的不同工作状态，此屏蔽时间将自动调整到一个合适值。

强制开启检测模块的作用在于当开启比较模块受限无法打开的时候，同时已经确定检测到开启信号，则强制开启检测模块在延迟一段时间后，解除屏蔽时间调节器对开启比较模块的限制，次级开关管M1打开。其同时通知屏蔽时间调整模块减小屏蔽时间，使开启比较模块可以正常工作。强制开启检测模块的动作时间要远远慢于开启比较模块。

误开启检测模块作用在于如果屏蔽时间调整模块所产生的屏蔽时间较短，在屏蔽时间以外，寄生振荡导致开启比较模块错误开启，此时误开启检测模块输出信号，控制关断比较模块关闭次级开关管M1，同时通知屏蔽时间调整模块增大屏蔽时间，保证开启比较模块正常工作。

正常工作时，当初级开关管M0关闭以后，次级开关管M1的漏极迅速变为负电位，此时次级开关管M1的体二极管D导通，次级开关管M1的漏极将被钳位到一个负的二极管电压，此时开启比较模块检测到这个负的二极管电压，通过驱动模块打开次级开关管M1，次级开关管M1的漏极电压约为导通电阻乘以电感电流。当电感电流下降到接近零以后，关断比较模块输出关闭信号，次级开关管M1关断。电感和寄生电容将形成寄生振荡，同步耦合到次级开关管M1的漏极，寄生振荡幅度可能会小于零，这时屏蔽时间调整模块将禁止开启比较模块检测次级开关管M1的负电平信号，延迟一段时间，重新使能开启比较模块。

在实施例一中，该电路结构包括隔离式变压器和初级开关管M0，输出负载和同步整流控制器。

变压器原边绕组Lp的异名端连接VBUCK，同名端连接初级开关管M0，M0的源极接地。

变压器副边绕组Ls的同名端连接输出负载，异名端连接同步整流控制器，同步整流控制器另一端接地。

同步整流控制器包括开关管M1，驱动模块，开启比较模块，关断比较模块，屏蔽时间调整模块，强制开启检测模块，误开启检测模块。

开关管M1连接驱动模块，M1断开时，电流主要流经体二极管D1，M1闭合时，电流从M1源极流入，漏极流出。

驱动模块，接受来自开启比较模块，关断比较模块的信号。驱动模块的主要作用是驱动M1尽可能的快速打开和关闭。

开启比较模块输出端连接驱动模块，同相输入端接0V，反相输入端连接Ls的异名端，同时开启比较模块受屏蔽时间调整模块控制。当反向输入端小于0V以后，其输出信号控制驱动模块打开M1，而屏蔽时间调整模块用于禁止开启比较模块。

关断比较模块输出端连接驱动模块，同相输入端连接Ls的异名端，反向输入端连接-12mV电压，关断比较模块同时受到误开启检测模块的控制，它可以强制开启关断比较模块，输出关断信号。

强制开启检测模块输入端连接Ls的异名端，输出连接屏蔽时间调整模块。其作用可以禁止或者使能屏蔽时间调整模块，同时可以减小屏蔽时间调整模块的屏蔽时间。

误开启检测模块的输入端连接Ls的异名端，输出端连接关断比较模块，控制其直接输出关断信号。另一路输出进入屏蔽时间调整模块，可以增加屏蔽时间调整模块的屏蔽时间。

屏蔽时间调整模块，其输出端连接开启比较模块，控制开启比较模块输出开启信号。输入端分别连接强制开启检测模块和误开启检测模块。对于屏蔽时间调整模块来说，强制开启检测模块可以减小它的延迟时间，而误开启检测模块相反，可以增加它的延迟时间。

该实施例的工作原理为：

当初级开关管M0关闭时，由于电感特性，初级电感极性翻转，耦合到次级，则次级电感异名端SDRN变为负电位，此时次级开关管M1的体二极管D导通，所以此时SDRN端被钳位到一个负的二极管压降。

开启比较模块检测到SDRN端的负电压以后，比较器翻转，输出信号至驱动模块，驱动模块则快速打开次级开关管M1，则次级电感电流全部流过M1。SDRN端压降等于导通电阻乘以负的电感电流，当电感电流逐渐减小，SDRN端大于-12mV以后，关断比较模块翻转，控制驱动模块关闭M1。

由于***存在寄生电容，当M1关闭，同时电感电流下降到零以后。在电感Lp两端将产生寄生振荡，耦合至SDRN端，此振荡为正弦波，极性不断变换，在SDRN为负向信号时，开启比较模块可能误检测，输出开启信号，导致MOS管异常开启。

在M1关闭以后，屏蔽时间调整模块，输出一个屏蔽信号，持续时间为T，在T有效的时间内禁止开启比较模块检测。当T有效时间结束以后，开启比较模块继续检测SDRN端信号，这样可以有效的防止寄生振荡引起的误检测。

上述的屏蔽时间调整模块具有屏蔽时间自适应调节功能，能够根据当前周期内误开启检测模块和强制开启检测模块的检测结果自动调节下一周期屏蔽时间。

当屏蔽时间偏小时，由于寄生振荡持续存在，会导致开启比较模块动作，输出错误的开启信号，此时误开启检测模块检测到并判定此次开启动作为误开启，一方面输出信号至关断比较模块，快速关断M1，另一方面输出信号至屏蔽时间调整模块，屏蔽时间调整模块根据该信号自动增大下一周期的屏蔽时间。

当屏蔽时间偏大时，由于在屏蔽时间内禁止开启比较模块使能，导致在需要M1开启的时候无法开启，此时强制开启检测模块检测到并判定M1应该开启，输出信号强制使能开启比较模块，从而强制打开M1，同时输出一个信号至屏蔽时间调整模块，屏蔽时间调整模块根据该信号自动减小下一周期的屏蔽时间。根据***稳定性需要，也可以调整为，连续多个周期强制开启检测模块输出信号，屏蔽时间调整模块才减小下一周期的屏蔽时间。

如果当前屏蔽时间是合适的，那么误开启检测模块和强制开启检测模块都不会工作，都不输出相应信号，屏蔽时间调整模块保持当前的屏蔽时间。

屏蔽时间调整模块会预设一个屏蔽时间初始值，并设定一个最大值和最小值。屏蔽时间调整模块逐周期调整屏蔽时间，可根据误开启检测模块信号不断增大到最大值为止，也可以根据强制开启检测模块信号不断减小到最小值为止。

采用了本发明的针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构，利用控制屏蔽时间的方法，有效防止同步整流控制器误开启。屏蔽时间具体是指从上一周期的同步整流控制器关闭时刻开始计时的一段时间，在这段时间内禁止同步整流控制器开启，从而防止同步整流控制器因为寄生振荡导致的误开启。并且本发明采用的屏蔽时间会根据***的不同工作状态逐周期自动调节这个屏蔽时间。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构，其特征在于，所述的电路结构包括：

次级开关管(M1)，与其自身的体二极管(D)并联连接，用于减小体二极管的导通时间，并提高***效率；

驱动模块，与所述的次级开关管(M1)相连接，用于驱动次级开关管(M1)的导通和关断；

信号检测模块，与所述的驱动模块相连接，用于检测开启和关断信号；

屏蔽时间调整模块，与所述的信号检测模块相连接，用于根据不同***或者***的不同工作状态逐周期自适应调节屏蔽时间。

2.根据权利要求1所述的针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构，其特征在于，所述的信号检测模块包括：

开启比较模块，与所述的驱动模块相连接，用于检测开启信号；

关断比较模块，与所述的驱动模块相连接，用于检测关断信号。

3.根据权利要求2所述的针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构，其特征在于，所述的电路结构还包括强制开启检测模块，与所述的屏蔽时间调整模块相连接，用于禁止或者使能所述的屏蔽时间调整模块，并减小屏蔽时间调整模块的屏蔽时间。

4.根据权利要求2所述的针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构，其特征在于，所述的电路结构还包括误开启检测模块，与所述的屏蔽时间调整模块相连接，用于增加所述的屏蔽时间调整模块的屏蔽时间。

5.根据权利要求3和4所述的针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构，其特征在于，所述的屏蔽时间调整模块根据当前周期内所述的误开启检测模块和强制开启检测模块的检测结果自动调节下一周期屏蔽时间。

6.根据权利要求1所述的针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构，其特征在于，所述的屏蔽时间调整模块预先设置屏蔽时间及其最大值和最小值。

7.根据权利要求3和6所述的针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构，其特征在于，所述的强制开启检测模块减小屏蔽时间调整模块的屏蔽时间直至到预设的最小值。

8.根据权利要求4和6所述的针对同步整流控制模块实现自适应控制的电路结构，其特征在于，所述的误开启检测模块增加屏蔽时间调整模块的屏蔽时间直至到预设的最大值。