[發明專利]同步整流器電路

有效

• 申請號: 201710544390.2
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107592005B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: K·塔斯克;T·蒂奇
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M3/335
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 秦晨

本發明公開了一種同步整流器電路，所述同步整流器電路包括：第一比較器電路，所述第一比較器電路通過將電流感測信號的電壓值與接通閾值進行比較來生成接通比較器信號；第二比較器電路，所述第二比較器電路通過將所述電流感測信號的所述電壓值與關斷閾值進行比較來生成關斷比較器信號；異常定時器電路，所述異常定時器電路通過響應于異常定時器啟動信號的確證來使期望定時器輸出信號確證達第一預定持續時間而生成所述期望定時器輸出信號；以及控制邏輯電路，所述控制邏輯電路包括狀態機電路，所述控制邏輯電路接收所述接通比較器信號、所述關斷比較器信號和所述期望定時器輸出信號，并且生成驅動信號和所述異常定時器啟動信號，其中所述控制邏輯電路根據所述接通比較器信號、所述關斷比較器信號、所述期望定時器輸出信號以及所述狀態機電路的狀態值來生成所述驅動信號和所述異常定時器啟動信號。

技術領域

本公開整體涉及開關模式電源電路，并且更具體地講涉及使用同步整流器并根據監測到的信號使同步整流器接通和關斷的開關模式電源。

背景技術

開關模式電源(SMPS)由于其與諸如線性穩壓器之類的替代物相比具有更高的效率而廣泛用于各種應用中。一些SMPS使用同步整流來提高整流效率。

在不使用同步整流的SMPS中，在SMPS的次級側上使用一個或多個整流器(諸如二極管)以在穩壓電壓或電流電平下將通過變壓器傳播的交流電(AC)信號轉換為直流電信號。然而，一個或多個二極管上的電壓降(諸如正向偏置硅二極管上的0.7伏特(V)電壓降)是損耗的來源。

為了減少由于整流造成的損耗，同步整流使用開關晶體管(諸如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)或增強型砷化鎵晶體管)來代替二極管。雖然開關晶體管具有可對AC信號進行整流的固有體二極管，但是通過當電流沿適當的方向流動時使開關晶體管接通，否則使開關晶體管關斷，來控制該開關晶體管以更有效地操作。因為典型的開關晶體管具有大約幾毫歐或十分之幾毫歐的接通電阻，所以對于大多數功率轉換器應用而言，開關晶體管上的電壓降在該開關晶體管接通時遠低于例如肖特基二極管上的電壓降。降低電壓降會減小由電壓降造成的損耗，并且因此提高SMPS的效率。

開關晶體管整流器的控制通常基于通過開關晶體管的電流。在正常傳導階段期間，當開關晶體管尚未接通時，在開關晶體管上建立電壓降，并且一些泄漏電流可通過開關晶體管的體二極管。當電壓降被感測為大于第一預定閾值時，開關晶體管可被接通。當開關晶體管上的電壓被感測為降落回至低于第二預定閾值(例如，0V)時，這可以指示傳導階段的結束，并且開關晶體管被重新關斷以提供合適的整流器操作。

然而，由開關瞬變引起的噪聲可導致開關晶體管的錯誤觸發，從而導致低效率的操作。可通過使用最小接通和關斷時間來減輕錯誤觸發，這允許瞬變在感測電壓降之前消散。因此，在這些“消隱”間隔期間發生的瞬變被忽略，并且對開關晶體管整流器的開關控制沒有影響。

此外，SMPS中的無功部件諸如電感器和電容器可導致開關晶體管上的感測到的電壓降的失真。

噪聲和失真可導致傳導階段結束的過早感測，以及開關晶體管的相應的過早關斷，即，開關晶體管在傳導階段結束之前可被很好地關斷。

當開關晶體管關斷時，開關晶體管的體二極管在傳導階段期間繼續接通。由于體二極管具有比接通的開關晶體管上的電壓降更高的電壓降，所以過早地關斷開關晶體管導致由于整流電路的電壓降引起的損耗增加并且降低了SMPS的效率。

因此，需要用于自同步整流器控制的方法和設備，其防止由于可能導致開關晶體管的過早關斷的條件引起的效率損失。

發明內容