[發(fā)明專利]一種同步整流直流-直流變換器中的關(guān)機(jī)方案

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110104438.0
• 申請日: 2011-04-26
• 公開（公告）號: CN102761237A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李華銘;張余進(jìn);秦衛(wèi)鋒;魏槐;蔣毅敏
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇兆能電子有限公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，特別是涉及一種直流-直流同步整流變換器的關(guān)機(jī)控制方法。?

背景技術(shù)

同步整流技術(shù)是現(xiàn)代電源設(shè)計中一項(xiàng)非常重要的新技術(shù)。它是在傳統(tǒng)的電源拓?fù)渲校捎霉β蔒OSFET來取代整流二極管以降低整流損耗，提高電壓變換器的效率。用功率MOSFET做整流器時，要求門極電壓必須與被整流電壓的相位保持同步，故稱之為同步整流。?

近年來，電子技術(shù)的發(fā)展，特別是數(shù)據(jù)處理和傳輸速度的快速提升，對電源的功率和功率密度的要求不斷上升，使提高變換器的效率成為實(shí)現(xiàn)高功率和高功率密度的關(guān)鍵。整流二極管的導(dǎo)通損耗所占輸出功率的比例(即對效率的影響)基本可以從整流二極管導(dǎo)通壓降與輸出電壓的比例來確定。輸出電壓越低，二極管壓降所帶來的效率損失就越大。快恢復(fù)二極管(FRD)或超快恢復(fù)二極管的導(dǎo)通壓降約為1.0～1.2V，即使采用低壓降的肖特基二極管也會產(chǎn)生大約0.6V的壓降。以5V輸出電壓為例，僅肖特基二極管導(dǎo)通損耗就占了大于輸出功率的10％，因而獲得大于90％轉(zhuǎn)化效率是不可能的。因此，傳統(tǒng)的二極管整流電路已無法滿足實(shí)現(xiàn)高效率及小體積的需要，成為制約直流-直流變換器發(fā)展的瓶頸。而同步整流技術(shù)可以大大減少開關(guān)電源輸出端的整流損耗，從而提高轉(zhuǎn)換效率，降低電源本身發(fā)熱，使高性能高功率密度成為可能。?

同步整流器的控制方式可以按照信號源分為直接控制和間接控制。這里的直接控制是指同步整流的控制信號來源于變換器中的PWM控制器；間接控制是指同步整流的控制信號由功率線路中的信號構(gòu)造而成，一般由主變壓?器線圈上的電壓信號構(gòu)成。直接控制方式對PWM控制器的要求較高，在最常見的PWM控制器位于原邊的設(shè)計中還需要使用隔離器件把同步整流的驅(qū)動信號傳遞到次邊。間接控制方式取用變壓器次級的信號，相對比較簡單、成本低。但在間接控制方案中多存在關(guān)機(jī)放電的問題，即當(dāng)原邊的PWM信號停止時，副邊的全部或部分同步整流MOSFET處在導(dǎo)通狀態(tài)。由于原邊不再發(fā)生PWM，故這些副邊導(dǎo)通的同步整流MOSFET會在一個較長的時間內(nèi)保持導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)致輸出電容上的電壓經(jīng)過輸出電感和導(dǎo)通的同步整流MOSFET被泄放。在泄放的過程中，輸出電感和輸出電容的諧振導(dǎo)致輸出電壓急劇下降，甚至降變?yōu)樨?fù)壓。因此在關(guān)機(jī)過程中須及時關(guān)掉同步整流MOSFET的門極驅(qū)動，防止輸出電容的能量經(jīng)同步整流MOSFET泄放。?

作為例子的采用間接驅(qū)動同步整流的有源嵌位單端正激拓?fù)渚€路如圖1所示。其原邊和副邊的MOSFET控制波形如圖2所示。Q100為原邊主MOSFET；Q101為有源嵌位MOSFET；Q200和Q201為副邊同步整流MOSFET。t0至t2為一個PWM開關(guān)周期。Q200的驅(qū)動信號與Q100的驅(qū)動信號同步；Q201的驅(qū)動信號與Q101的驅(qū)動信號同步。在t3時刻關(guān)機(jī)發(fā)生，其后不再出現(xiàn)PWM信號，因此Vg_Q201將在t3時刻后保持一段時間的高電平。導(dǎo)通的Q201使輸出電感中的電流i_L200從正向下降、變負(fù)、且其負(fù)電流幅度持續(xù)增加。這一增大的負(fù)電流將使輸出電容上的電荷被迅速泄放。這種對輸出電容的快速放電可能帶來若干問題，包括輸出電容上的電壓變負(fù)(某些負(fù)載不能承受)；電感飽和后放電電流急劇增大而損傷MOSFET；Q201在L200中流有負(fù)電流時關(guān)斷，切斷電流回路，造成同步整流MOSFET過電壓損壞。?

本發(fā)明針對間接控制同步整流方案中存在的關(guān)機(jī)放電問題提出一種解決方案和線路。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種同步整流直流-直流變換器的關(guān)機(jī)控制方法，實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)時輸出電壓不會經(jīng)過同步整流MOSFET放電。?