[發明專利]一種用于同步整流的控制電路

有效

• 申請號: 202010655302.8
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111865088B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 尹健;羅陽;李海松;易揚波
• 申請（專利權）人: 無錫芯朋微電子股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/217;H02M1/08
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

本發明揭示了一種用于同步整流的控制電路，應用于反激式開關電源系統中，由封裝在同一框架內且相互連接的功率子電路及控制子電路組成，所述功率子電路由集成于同一硅片上且相互連接的采樣MOS管及供電MOS管組成，所述控制子電路內包含有自適應調節及關斷電路、開啟比較器、防誤開啟電路、驅動電路以及供電比較器。在本發明的電路結構中，控制子電路與功率子電路分開在不同的硅片上、又合封在一個封裝內，再加上整個控制電路內不含高耐壓器件，從而在提升了電路整體工作可靠性的同時，進一步提高了控制器功能的可拓展性。

技術領域

本發明涉及一種控制電路，具體而言，涉及一種可應用于反激式開關電源系統中、用于同步整流的控制電路，屬于開關電源技術領域。

背景技術

開關電源系統作為現代電能變換技術的核心組成部分、各類電氣機構和器件的結構基礎，在電力、通信、交通以及工業控制等諸多領域均有所使用。其中，反激式開關電源系統憑借其所具有的電路結構簡單、輸入輸出電壓隔離、成本低、體積小等優點，得到了廣泛的應用。

但是當反激式開關電源系統被應用于輸出電流較大的場景中時，傳統結構中的次級整流二極管所存在的通態損耗大、反向恢復損耗大等缺點會被進一步凸顯，從而對整個反激式開關電源系統的效率產生影響。為了解決這一問題，現有技術中通常采用導通電阻極低的開關MOS管來替換整流二極管作為整流器，這種同步整流技術能夠顯著地提高整個反激式開關電源系統的轉換效率。

現有的用于同步整流的控制電路的電路結構如圖1所示，電路內一般以一個高耐壓MOS管作為采樣MOS管N2，采樣MOS管N2檢測開關MOS管N1漏源壓差低于VCC電壓的部分，從而獲得采樣信號Vsense。為了實現控制電路在連續導通模式下的正常工作，電路內一般還設置有開啟比較器101、調節比較器102和關斷比較器103。開啟比較器101將采樣信號Vsense與第一閾值V1比較產生開啟信號Vsr_on；調節比較器102將采樣信號Vsense與第二閾值V2比較產生調節信號Vsr_reg；關斷比較器103將采樣信號Vsense與第三閾值V3比較產生關斷信號Vsr_off。電路內的驅動電路105接收開啟信號Vsr_on、調節信號Vsr_reg和關斷信號Vsr_off，產生驅動信號Vsrg控制開關MOS管N1的開關。除上述結構外，現有的控制電路內一般還設置有防誤開啟電路104，通過SW腳直接獲取開關MOS管N1漏源壓差，產生開啟使能信號MOS_ON_EN并輸出到驅動電路105。

盡管現有技術中的上述控制電路能夠對整個開關電源系統的轉換效率帶來一定的提升，但是其仍然存在著以下幾個方面的問題：

1、在現有結構中，控制電路的硅片上集成有采樣MOS管N2，該MOS管本身及其保護結構會占用所述硅片上的很大一部分可用面積；而且在后續使用過程中，采樣MOS管N2需要傳入負壓，這對將采樣MOS管N2和內部電路分開的結構提出了很高的隔離要求，若采樣MOS管N2與內部電路隔離效果不佳將會直接影響整個開關電源系統的可靠性。

2、當控制電路在連續導通模式下工作時，電路內的初次級之間會出現嚴重的直通情況，此時過大的次級負電流會造成系統的損壞。因此為了使得驅動信號Vsrg能被迅速拉低，在現有結構中，一般會使用調節比較器102提前將GATE調低，幫助關斷比較器103快速地將驅動信號Vsrg拉低至關斷開關MOS管N1。但是這樣的操作方式會極大地提高開關MOS管N1的導通電阻、增加導通損耗。

3、為防止在振鈴階段中次級振蕩的波形過零而誤開啟開關MOS管N1，在現有結構中，一般會將SW腳的信號引入，通過次級關斷后高平臺波形和振鈴波形的面積差異來區分，進而產生開啟使能信號。但SW腳的信號為高電壓信號，這不僅給后續的處理增加了難度，而且對于輸出變化的開關電源系統而言，這也會使得特定情況下兩者的面積差異將不再明顯，從而提高了分辨難度，使得誤開啟的風險仍然存在。

4、在現有結構中，控制電路的供電端口VCC直接連接系統輸出進行取電，對于一些低輸出電壓的開關電源系統而言，這樣的設置方式會使得輸出供電無法保證對控制電路內部電源的支持。