專利名稱：一種開關(guān)電源副邊的同步整流控制電路及反激式開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種開關(guān)電源副邊的同步整流控制電路及反激式開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
原邊控制的反激式開關(guān)電源由于體積小、效率高，逐漸成為一種重要的電子元件供電設(shè)備，其輸出端一般會串聯(lián)一整流二極管，提供直流輸出電壓。隨著電子技術(shù)的發(fā)展， 負(fù)載電子元件要求的輸出電壓越來越低、輸出功率越來越高，因而整流二極管的正向?qū)▔航党蔀橄拗崎_關(guān)電源效率提升的主要因素。目前常用的解決方法是使用一個整流管模擬二極管進(jìn)行整流，即所謂的同步整流技術(shù)。一般可以采用 MOSi7ET(Metal-Oxidelemiconductor Field-Effect Transistor,^ 屬-氧化層-半導(dǎo)體-場效晶體管M0SFET)作為整流管。同步整流是利用MOSFET導(dǎo)通時的低電阻，降低整流管上的損耗，其柵極控制信號需要和被整流電流相位同步?，F(xiàn)有技術(shù)的同步整流控制通常采用以下兩種實現(xiàn)方式第一種實現(xiàn)方式將原邊開關(guān)控制信號傳輸?shù)礁边呁秸骺刂齐娐纷鳛橐粋€輸入項，協(xié)助實現(xiàn)同步整流。該方法較為簡單，缺點是不能實現(xiàn)原邊和副邊的電路隔離，并且無法在DCM(Discontinuous Current Mode，電流斷續(xù)模式)下工作。第二種實現(xiàn)方式副邊同步整流控制電路檢測副邊狀態(tài)，獨立實現(xiàn)同步整流。副邊狀態(tài)可以通過檢測副邊環(huán)路電流或副邊繞組兩端電壓等方式確定。對于第二種實現(xiàn)方式，可以參照圖1所示，為一典型的應(yīng)用于原邊控制反激式開關(guān)電源副邊的同步整流控制電路。如圖1所示，Vin為輸入電壓，接入變壓器101的原邊繞組102的一端。所述原邊繞組102的另一端接在原邊開關(guān)104的集電極，所述原邊開關(guān)104 的射極經(jīng)由電流檢測電阻105接地，基極由原邊控制芯片106的輸出驅(qū)動。變壓器101的副邊繞組103的一端112直接耦合輸出電容109和負(fù)載電阻108的公共端，副邊繞組103 的另一端110接整流管124的漏極。如圖所示，所述整流管124由MOSFET和寄生體二極管共同組成，其柵極由整流管控制電路122的輸出信號驅(qū)動，源極與輸出電容109和負(fù)載電阻 108的另一公共端一起接地。所述整流管控制電路122比較整流管124的漏極和源極電壓 (或副邊繞組103兩端電壓)，輸出同步整流驅(qū)動信號。該整流管控制電路122由輸出電容 109供電。圖1所示中，所述原邊繞組102接輸入電壓Vin的一端與副邊繞組103接整流管 124的漏極的一端為同名端。原邊控制芯片106驅(qū)動原邊開關(guān)104導(dǎo)通時，原邊開關(guān)104 的集電極為低電位，副邊整流管1 的漏極為高電位。副邊整流管IM關(guān)斷，負(fù)載電阻108 依靠輸出電容109供電。此時，原邊電流Ip線性增加，變壓器101儲存能量，直至原邊開關(guān) 104關(guān)斷，對應(yīng)的原邊電流峰值為Ipk。原邊控制芯片106驅(qū)動原邊開關(guān)104關(guān)斷時，原邊開關(guān)104的集電極為高電位，副邊整流管124的漏極為低電位。副邊整流管IM導(dǎo)通，變壓器101中儲存的能量經(jīng)由副邊整流管IM釋放到輸出電容109和負(fù)載電阻108上，補充輸出電容109上的能量損失。在圖1所示的原邊控制的反激式開關(guān)電源中，原邊開關(guān)104的開關(guān)動作經(jīng)變壓器 101轉(zhuǎn)換，副邊繞組103兩端電壓會有相應(yīng)的響應(yīng)。檢測副邊繞組103兩端電壓的變化，可以得知原邊開關(guān)104的開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而實現(xiàn)對副邊整流管124的同步控制。然而，當(dāng)原邊控制的反激式開關(guān)電源工作在DCM時，不理想的寄生元件使得副邊繞組103兩端電壓存在衰減諧波振蕩，如圖加所示。其中，圖加中，R指整流管IM導(dǎo)通時其等效源漏導(dǎo)通電阻，對應(yīng)圖中線形上升段diode指整流管IM的寄生體二極管導(dǎo)通，對應(yīng)圖中線性段兩端的指數(shù)段。因為同步整流存在開通延時和關(guān)斷延時，即前后指數(shù)段，此時靠體二極管導(dǎo)通。由圖加可見，僅僅簡單的判斷副邊繞組103兩端電壓的極性，不能避免錯誤的控制整流管124，可能會導(dǎo)致副邊回路出現(xiàn)反向電流，造成不必要的能量損失。因此，需要準(zhǔn)確的區(qū)分正常的原邊開關(guān)104的動作激起的副邊繞組103的電壓變化與寄生衰減振蕩。由寄生電容和漏感引起的副邊繞組103上的電壓振蕩不可避免，其周期和幅值也因應(yīng)用環(huán)境而變化。在原邊為低輸入電壓、副邊為高輸出電壓的情況下，寄生衰減振蕩的幅值，可能會達(dá)到原邊開關(guān)104關(guān)斷時激起的副邊繞組103兩端的電壓值，如圖2b所示。因此，根據(jù)副邊繞組103兩端電壓的幅值，也很難避免寄生衰減振蕩引起的誤動作。因此，如何設(shè)計一種能夠確保檢測狀態(tài)正確的同步整流控制電路，是本領(lǐng)域技術(shù)人員繼續(xù)解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種開關(guān)電源副邊的同步整流控制電路及反激式開關(guān)電源，能夠利用副邊繞組兩端電壓的伏秒積作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)分正常的原邊開關(guān)動作激起的副邊繞組兩端電壓和寄生衰減振蕩，從而實現(xiàn)可自適應(yīng)調(diào)整的副邊整流控制，確保檢測狀態(tài)正確。本發(fā)明實施例提供一種開關(guān)電源副邊的同步整流控制電路，所述電路包括原邊狀態(tài)檢測單元和整流管控制電路；所述原邊狀態(tài)檢測單元，通過檢測所述開關(guān)電源的副邊繞組兩端電壓，輸出一表征原邊狀態(tài)的狀態(tài)信號至所述整流管控制電路；所述整流管控制電路，用于根據(jù)所述狀態(tài)信號和所述開關(guān)電源的副邊整流管兩端電壓，輸出同步控制信號，控制所述整流管的導(dǎo)通和關(guān)斷。優(yōu)選地，所述原邊狀態(tài)檢測單元，用于將前一周期所述副邊繞組兩端電壓對時間的積分值按一定的比例保存為一個閾值電壓，作為區(qū)分所述開關(guān)電源的原邊開關(guān)的開關(guān)動作激起的副邊繞組兩端電壓的變化和寄生的衰減振蕩的判斷標(biāo)準(zhǔn)；在當(dāng)前周期的副邊繞組兩端電壓對時間的積分值大于所述閾值電壓時，輸出一狀態(tài)信號至所述整流管控制電路。優(yōu)選地，所述副邊繞組兩端電壓對時間的積分值大于所述寄生的衰減振蕩對時間的積分值。優(yōu)選地，所述原邊狀態(tài)檢測單元包括第一壓控電流源的輸入端接所述開關(guān)電源副邊繞組第一端，所述第一壓控電流源的輸出端接第二比較器的正輸入端；
所述第二比較器的負(fù)輸入端經(jīng)第二開關(guān)接所述第一壓控電流源的輸出端，所述第二比較器的輸出端接邏輯控制電路的狀態(tài)信號輸入端以及第一開關(guān)的控制端；積分電容接在所述第一壓控電流源的輸出端與地之間；第三開關(guān)接在所述積分電容的兩端之間；參考電容接在所述第二比較器的負(fù)輸入端與地之間；所述第一開關(guān)接在所述參考電容的兩端之間；邏輯信號產(chǎn)生電路的一輸入端接所述開關(guān)電源副邊繞組第二端，所述邏輯信號產(chǎn)生電路的另一輸入端接參考電壓，所述邏輯信號產(chǎn)生電路的輸出端接所述邏輯控制電路的輔助邏輯信號輸入端；所述邏輯控制電路的清零端接所述第三開關(guān)的控制端；所述邏輯控制電路的脈沖信號輸出端接所述第二開關(guān)的控制端；所述第二比較器的輸出端作為所述原邊狀態(tài)檢測單元的輸出端，輸出一狀態(tài)信號至所述整流管控制電路。優(yōu)選地，所述第一壓控電流源為一受所述副邊繞組兩端電壓控制的電流源；所述第一壓控電流源的輸出電流為當(dāng) Vsw > 0 時，Icgl = kvXVsw ；當(dāng) Vsw 彡 0 時，Icgl = 0 ；Vsw = Vds-Vdd ；其中，Icgl為所述第一壓控電流源的輸出電流，kv為一大于零的比例值，Vsw為所述副邊繞組兩端電壓，Vds為所述開關(guān)電源副邊繞組第二端電壓，Vdd為所述開關(guān)電源副邊
繞組第一端電壓。優(yōu)選地，所述第一壓控電流源包括第一壓控電流源的輸入端接所述開關(guān)電源副邊繞組第一端；第一電阻的一端接所述副邊繞組的第二端，所述第一電阻的另一端接第三功率管的源極；所述第三功率管的漏極接第一功率管的漏極，所述第一功率管的源極接地，所述第一功率管的漏極和柵極短接；所述第三功率管的柵極接第四功率管的柵極；所述第四功率管的源極接所述開關(guān)電源副邊繞組第一端，所述第四功率管的柵極和漏極短接，所述第四功率管的漏極接第二功率管的漏極；所述第二功率管的源極接地，所述第二功率管的柵極接所述第一功率管的柵極；第六功率管的源極接所述開關(guān)電源副邊繞組第一端，所述第六功率管的柵極和漏極短接，所述第六功率管的漏極接第五功率管的漏極，所述第六功率管的柵極接第七功率管的柵極；所述第五功率管的源極接地，所述第五功率管的柵極接所述第一功率管的柵極；所述第七功率管的源極接所述開關(guān)電源副邊繞組第一端，所述第七功率管的漏極作為所述第一壓控電流源的輸出端。優(yōu)選地，所述邏輯信號產(chǎn)生電路包括第二壓控電流源的輸入端接所述開關(guān)電源副邊繞組第一端，所述第二壓控電流源的輸出端接第四比較器的正輸入端；第二電阻接在所述第二壓控電流源的輸出端與地之間；所述第四比較器的負(fù)輸入端接恒流源的輸出端和二極管的陽極；所述二極管的陰極接地，所述恒流源的輸入端接所述開關(guān)電源副邊繞組第一端；第三壓控電流源的輸入端通過第四開關(guān)接所述二極管的陽極，所述第三壓控電流源的輸出端接所述二極管的陰極；所述第四開關(guān)的控制端接一邏輯控制信號；所述第四比較器的輸出端作為所述邏輯信號產(chǎn)生電路的輸出端，接所述邏輯控制電路的輔助邏輯信號輸入端。優(yōu)選地，所述整流管控制電路，用于在電流斷續(xù)模式下對所述開關(guān)電源的副邊整流控制；在所述狀態(tài)信號有效時，才允許檢測到所述整流管兩端電壓突變時控制所述整流管導(dǎo)通；在所述整流管導(dǎo)通之后，才允許在檢測到所述整流管兩端電壓反向突變時控制所述整流管關(guān)斷。優(yōu)選地，所述原邊狀態(tài)檢測單元檢測副邊繞組兩端電壓的變化，等效于檢測整流管兩端電壓的變化；所述整流管控制電路檢測整流管兩端電壓的變化等效于檢測副邊繞組兩端電壓的變化。優(yōu)選地，所述開關(guān)電源包括變壓器、原邊開關(guān)、原邊控制芯片、電流檢測電阻、副邊整流管、第一比較器、輸出電容、以及負(fù)載電阻；其中，所述變壓器包括原邊繞組和副邊繞組；輸入電壓接入所述變壓器原邊繞組的一端，所述原邊繞組的另一端接原邊開關(guān)的集電極；所述原邊開關(guān)的射極經(jīng)由所述電流檢測電阻接地，所述原邊開關(guān)的基極由所述原邊控制芯片的輸出驅(qū)動；所述變壓器副邊繞組的第一端直接耦合所述輸出電容和負(fù)載電阻的公共端，所述副邊繞組的第二端接所述整流管的漏極，所述整流管的源極與所述輸出電容和負(fù)載電阻的另一公共端一起接地；所述第一比較器的正輸入端接所述整流管的漏極，所述第一比較器的負(fù)輸入端接所述整流管的源極，所述第一比較器的輸出端接所述整流管控制電路的一輸入端；所述原邊狀態(tài)檢測單元的輸入端接所述整流管的漏極，所述原邊狀態(tài)檢測單元的輸出端接所述整流管控制電路的另一輸入端；所述整流管控制電路的輸出端接所述整流管的柵極。本發(fā)明實施例還提供一種原邊控制的反激式開關(guān)電源，所述開關(guān)電源包括所述的同步整流控制電路；所述整流管控制電路，用于在電流斷續(xù)模式下對所述開關(guān)電源的副邊整流控制。根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果本發(fā)明實施例所述的同步整流控制電路，包括一原邊狀態(tài)檢測單元，能夠利用副邊繞組兩端電壓對時間的積分作為區(qū)分所述開關(guān)電源原邊開關(guān)的開關(guān)動作激起的副邊繞組兩端電壓的變化和寄生的衰減振蕩的判斷標(biāo)準(zhǔn)，從而實現(xiàn)在電流斷續(xù)工作模式下，對原邊控制的反激式開關(guān)電源的可自適應(yīng)調(diào)整的副邊整流控制。采用本發(fā)明實施例，能夠確保檢測狀態(tài)正確，有效避免了寄生衰減振蕩帶來的誤導(dǎo)通動作，簡單可靠的同步控制開關(guān)電源副邊整流管的導(dǎo)通和關(guān)斷，有助于提高開關(guān)電源的效率。


圖1為現(xiàn)有的應(yīng)用于原邊控制反激式開關(guān)電源的同步整流控制電路圖；圖加為圖1中副邊整流管漏端電壓第一種情況下的波形圖；圖2b為圖1中副邊整流管漏端電壓第二種情況下的波形圖；圖3為本發(fā)明實施例的原邊控制的反激式開關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明實施例的原邊狀態(tài)檢測單元的電路結(jié)構(gòu)圖；圖5為圖4所示原邊狀態(tài)檢測單元的信號時序圖；圖6為本發(fā)明實施例的壓控電流源的電路結(jié)構(gòu)圖；圖7為本發(fā)明實施例的邏輯信號產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種開關(guān)電源副邊的同步整流控制電路及開關(guān)電源，能夠利用副邊繞組兩端電壓的伏秒積作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)分正常的原邊開關(guān)動作激起的副邊繞組兩端電壓和寄生衰減振蕩，從而實現(xiàn)可自適應(yīng)調(diào)整的副邊整流控制，確保檢測狀態(tài)正確。參照圖3，為本發(fā)明實施例提供的原邊控制的反激式開關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)圖。如圖3 所示，所述反激式開關(guān)電源包括變壓器101、原邊開關(guān)104、原邊控制芯片106、電流檢測電阻105、副邊整流管124、第一比較器121、輸出電容109、以及負(fù)載電阻108。需要說明的是， 以下實施例中，開關(guān)電源是以原邊控制的反激式開關(guān)電源為例，但本發(fā)明不限于此。其中，所述變壓器101包括原邊繞組102和副邊繞組103。所述反激式開關(guān)電源還包括整流管控制電路122和原邊狀態(tài)檢測單元123。輸入電壓Vin接入變壓器101的原邊繞組102的一端，所述原邊繞組102的另一端接在原邊開關(guān)104的集電極；所述原邊開關(guān)104的射極經(jīng)由電流檢測電阻105接地，所述原邊開關(guān)104的基極由原邊控制芯片106的輸出驅(qū)動。所述變壓器101的副邊繞組103的第一端112直接耦合輸出電容109和負(fù)載電阻 108的公共端，副邊繞組103的第二端110接整流管124的漏極，所述整流管124的源極與輸出電容109和負(fù)載電阻108的另一公共端一起接地；所述第一比較器121的正輸入端接所述整流管1 的漏極，所述第一比較器121的負(fù)輸入端接所述整流管IM的源極，所述第一比較器121的輸出端接整流管控制電路122的一輸入端；所述原邊狀態(tài)檢測單元123的輸入端接所述整流管1 的漏極，其輸出端接所述整流管控制電路122的另一輸入端；所述整流管控制電路122的輸出端接所述整流管124的柵極。如圖3所示，本發(fā)明實施例中，所述整流管124由MOSFET和寄生體二極管共同組成。所述原邊狀態(tài)檢測單元123，用于接收所述開關(guān)電源的副邊繞組103兩端電壓，輸出一狀態(tài)信號至所述整流管控制電路122。所述整流管控制電路122，用于根據(jù)所述狀態(tài)信號和所述開關(guān)電源的副邊整流管1 的漏源電壓(即整流管1 兩端的電壓)，輸出同步控制信號，控制所述整流管1 的導(dǎo)通和關(guān)斷。與常規(guī)的應(yīng)用于原邊控制反激式開關(guān)電源副邊的同步整流控制相比，本發(fā)明實施例中，所述同步整流控制電路包括原邊狀態(tài)檢測單元123和整流管控制電路122。所述原邊狀態(tài)檢測單元123檢測所述副邊繞組103兩端電壓，并輸出一狀態(tài)信號至所述整流管控制電路122，該狀態(tài)信號能夠表示原邊開關(guān)104當(dāng)前所處的狀態(tài)。需要說明的是，所述副邊繞組103兩端電壓等效于所述整流管124的漏源電壓 (即為整流管124的漏極和源極之間的電壓)。所述副邊繞組103兩端電壓等于整流管IM 的源漏電壓減去輸出電容109兩端電壓，輸出電容109兩端電壓即Vdd，Vdd相對于原邊開關(guān)動作激起的副邊繞組電壓變化為一近似直流信號。所述原邊狀態(tài)檢測單元123檢測副邊繞組103兩端電壓的變化，等效于檢測整流管124的源漏電壓的變化。所述整流管控制電路122檢測整流管124的源漏電壓的變化等效于檢測副邊繞組103兩端電壓的變化。所述整流管控制電路122結(jié)合所述狀態(tài)信號，對整流管IM進(jìn)行控制，實現(xiàn)對所述開關(guān)電源的同步整流控制。所述原邊狀態(tài)檢測單元123的輸出一狀態(tài)信號PSO作為所述整流管控制電路122 的一個輸入。當(dāng)所述原邊狀態(tài)檢測單元123輸出的狀態(tài)信號PSO為高電位時，表示當(dāng)前處于原邊開關(guān)104導(dǎo)通期間，下一個整流管124的源漏電壓的突變即對應(yīng)原邊開關(guān)104的關(guān)斷，此時，第一比較器121的輸出有效，允許整流管控制電路122控制所述整流管IM導(dǎo)通。 在整流管1 導(dǎo)通后，一旦整流管1 的源漏電壓反向突變，表示副邊繞組103中的電流Is 接近于零，此時，所述第一比較器121輸出翻轉(zhuǎn)，所述整流管控制電路122控制整流管IM 關(guān)斷，直至下一個控制其導(dǎo)通的信號來臨。本發(fā)明實施例提供的開關(guān)電源的同步整流控制電路，包括一整流管控制電路122、 以及一原邊狀態(tài)檢測單元123。所述原邊狀態(tài)檢測單元123以副邊繞組103兩端電壓 Vsw(或整流管124的源漏電壓)作為輸入信號，輸出一狀態(tài)信號PSO至整流管控制電路 122 ；所述整流管控制電路122接收所述狀態(tài)信號PSO和副邊繞組103兩端電壓Vsw (或整流管124的源漏電壓)，輸出同步控制信號，控制所述整流管124的導(dǎo)通和關(guān)斷。所述原邊狀態(tài)檢測單元123輸出一狀態(tài)信號PS0，用以區(qū)分所述原邊開關(guān)104的開關(guān)動作激起的副邊繞組103兩端電壓Vsw的變化和寄生的衰減振蕩。在所述原邊開關(guān)104 導(dǎo)通期間，所述原邊狀態(tài)檢測單元123將副邊繞組103兩端電壓Vsw對時間t的積分轉(zhuǎn)化為儲存在一積分電容上的電壓，此電壓代表了變壓器101中累積的電流值。在一定的系統(tǒng)中，所述變壓器101中的峰值電流是一個固定值，所述積分電容上累積的電壓也是一個固定值，并且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相應(yīng)的寄生衰減振蕩累積的電壓量。因此，所述副邊繞組103兩端電壓Vsw對時間t的積分值可以作為區(qū)分原邊開關(guān) 104動作激起的副邊繞組103兩端電壓Vsw的變化和寄生的衰減振蕩的判斷標(biāo)準(zhǔn)。具體的， 前一個周期的原邊開關(guān)104導(dǎo)通期間，將副邊繞組103兩端電壓Vsw對時間t的積分對應(yīng)的電壓按一定的比例(小于1)保存為一個閾值電壓。當(dāng)前周期的副邊繞組103兩端電壓 Vsw對時間t的積分對應(yīng)的電壓隨時間而增力卩，當(dāng)伏秒積分電壓大于閾值電壓時，表示當(dāng)前處于原邊開關(guān)104導(dǎo)通期間，此時，產(chǎn)生一狀態(tài)信號PSO輸出至整流管控制電路122。而寄生衰減振蕩引起的伏秒積分電壓不會大于閾值電壓，因而不會產(chǎn)生狀態(tài)信號PS0。由此說明，所述副邊繞組103兩端電壓Vsw對時間t的積分值可以作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。所述狀態(tài)信號PSO輸入至所述整流管控制電路122，表示當(dāng)前處于原邊開關(guān)104導(dǎo)通期間，下一個副邊繞組103兩端電壓Vsw的突變即對應(yīng)原邊開關(guān)104的關(guān)斷，此時，所述整流管控制電路122控制所述整流管IM導(dǎo)通。在整流管IM導(dǎo)通之后，一旦副邊繞組103 兩端電壓Vsw反向突變，表示副邊繞組103中電流接近于零，極性尚未翻轉(zhuǎn)時，所述整流管控制電路122控制所述整流管IM關(guān)斷，直至下一個周期。至此，實現(xiàn)對整流管124的同步控制。所述整流管IM在副邊繞組103放電的大部分時間內(nèi)保持導(dǎo)通，提供一個極低的導(dǎo)通電阻，其他時間則斷開回路。由此，本發(fā)明實施例采用了帶有自適應(yīng)的原邊狀態(tài)檢測單元123的同步整流控制電路，有效避免了寄生衰減振蕩帶來的誤導(dǎo)通動作，簡單可靠的同步控制整流管124的導(dǎo)通和關(guān)斷，有助于提高開關(guān)電源的效率。參照圖4，為本發(fā)明實施例提供的原邊狀態(tài)檢測單元的電路結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)然，圖4所示的原邊狀態(tài)檢測單元的電路結(jié)構(gòu)，僅僅是本發(fā)明提供的一個較佳實施例。在本發(fā)明其他實施例中，所述原邊狀態(tài)檢測單元并不局限于圖4所示，還可以通過其他的電路形式實現(xiàn)。如圖4所示，所述原邊狀態(tài)檢測單元123可以包括第一壓控電流源201、第二比較器202、邏輯控制電路203、邏輯信號產(chǎn)生電路204、第一開關(guān)Si、第二開關(guān)S2、第三開關(guān) S3、積分電容Cl、以及參考電容C2。所述第一壓控電流源201的輸入端接副邊繞組103第一端112的電壓Vdd，其輸出端接所述第二比較器202的正輸入端。所述第二比較器202的負(fù)輸入端經(jīng)所述第二開關(guān)S2接所述第一壓控電流源201 的輸出端，所述第二比較器202的輸出端接所述邏輯控制電路203的狀態(tài)信號輸入端PSO 以及第一開關(guān)Sl的控制端。所述積分電容Cl接在所述第一壓控電流源201的輸出端與地之間；所述第三開關(guān) S3接在所述積分電容Cl的兩端之間。所述參考電容C2接在所述第二比較器202的負(fù)輸入端與地之間；所述第一開關(guān) Sl接在所述參考電容C2的兩端之間。所述邏輯信號產(chǎn)生電路204的一輸入端接所述副邊繞組103第二端電壓Vds，所述邏輯信號產(chǎn)生電路204的另一輸入端接參考電壓Vref，所述邏輯信號產(chǎn)生電路204的輸出端接所述邏輯控制電路203的輔助邏輯信號輸入端Demag。所述邏輯控制電路203的清零端Clear接所述第三開關(guān)S3的控制端；所述邏輯控制電路203的脈沖信號輸出端Update接所述第二開關(guān)S2的控制端。所述第二比較器202的輸出端作為所述原邊狀態(tài)檢測單元123的輸出端，輸出一狀態(tài)信號至所述整流管控制電路122。需要說明的是，本發(fā)明實施例中，所述第一壓控電流源201是一個受副邊繞組103 兩端電壓Vsw控制的電流源。設(shè)所述副邊繞組103的一端電壓為Vds，另一端電壓為Vdd，則所述副邊繞組103 兩端電壓Vsw即為(Vds-Vdd)。當(dāng)所述副邊繞組103兩端電壓Vsw大于0時，所述第一壓控電流源201的輸出電流Icgl對積分電容Cl充電，其中，Icgl = kvXVsw ；當(dāng)副邊繞組103兩端電壓Vsw小于等于0時，所述第一壓控電流源201的輸出電流Icgl = 0。其中，Vsw = VdS-Vdd ；Icgl為所述第一壓控電流源的輸出電流，kv為一大于零的比例值，Vsw為所述副邊繞組兩端電壓，Vds為所述開關(guān)電源副邊繞組第二端電壓，Vdd為所述開關(guān)電源副邊繞組第一端電壓。所述積分電容Cl上的電壓Varea代表了所述副邊繞組103兩端電壓Vsw與時間 t的積分值，即所述變壓器101中累積的電流值。所述第二比較器202的正輸入端接收到的電壓即為所述積分電容Cl上的電壓 Varea,稱為積分電壓；所述第二比較器202的負(fù)輸入端接收到電壓即為所述參考電容C2上的電壓Varea_ref，稱為參考電壓。所述第二比較器202將所述積分電壓Varea與所述參考電壓Varea_ref進(jìn)行比較。當(dāng)所述積分電壓Varea隨時間增加至超過所述參考電壓Varea_ref時，所述第二比較器202輸出高電平，表明當(dāng)前處于原邊開關(guān)104導(dǎo)通期間。所述第二比較器202輸出的高電平經(jīng)邏輯處理后作為一個狀態(tài)信號傳輸至所述整流管控制電路122，允許所述整流管控制電路122在檢測到整流管124的漏源電壓突然下降時驅(qū)動所述整流管124導(dǎo)通。在每一個開關(guān)周期，均須按照上述過程檢測原邊開關(guān)104的狀態(tài)，因此需要輔助邏輯信號Demag，以更新參考電壓Vareajef，并對積分電容Cl的累積電壓清零，以放置多個周期的電壓累積。具體的，當(dāng)副邊繞組103兩端電壓Vsw大于0時，所述輔助邏輯信號 Demag為高電平；當(dāng)副邊繞組103兩端電壓Vsw小于等于0時，所述輔助邏輯信號Demag為低電平。所述輔助邏輯信號Demag和第二比較器202的輸出信號PSO經(jīng)所述邏輯控制電路 203處理后來置位所述第一開關(guān)Si、第二開關(guān)S2、以及第三開關(guān)S3。所述邏輯控制電路203實現(xiàn)以下功能所述第二比較器202的輸出信號PSO —旦為高電平，所述第一開關(guān)Sl閉合，所述參考電容C2上的參考電壓varea_ref被置位，比如 0。然后，等所述第一壓控電流源201對積分電容Cl充電結(jié)束后，所述積分電壓Varea達(dá)到最大值Vareajnax后，關(guān)斷第一開關(guān)Si。所述邏輯控制電路203輸出一脈沖信號Update閉合所述第二開關(guān)S2，所述積分電容Cl和參考電容C2共享電荷，所述積分電容Cl上累積的電壓被以一定的比例k保存在參考電容C2上，其中，k = C1/(C1+C2)，即為，所述參考電壓 Varea_ref = kXVarea_max。在所述積分電容Cl和參考電容C2電荷分享完畢后，斷開第二開關(guān)S2，所述邏輯控制電路203輸出清零信號Clear閉合第三開關(guān)S3，置位積分電容Cl， 比如0。需要說明的是，所述邏輯控制電路203只有在所述第二比較器202的輸出信號PSO 為高電平時才會輸出脈沖信號Update ；而所述邏輯控制電路203在所述壓控電流源201每次充電結(jié)束后且積分電容Cl上電壓保存完畢(如果脈沖信號Update有效時)后都會輸出清零信號Clear。以上電壓和邏輯信號的時序圖可參見圖5所示。圖5中Poweron信號為上電完成信號，表明電路已經(jīng)啟動。需要說明的是，所述參考電壓Varea_ref保存的是前一個開關(guān)周期內(nèi)，所述原邊開關(guān)104導(dǎo)通時，所述副邊繞組103兩端電壓Vsw對時間t的積分值。在電路初始狀態(tài)，所述參考電壓varea_ref并沒有值，所以需要一個參考電壓初始化電路。優(yōu)選地，本發(fā)明實施例中，在電路初始化時，可以將所述參考電壓Varea_ref置位為一固定初始參考電壓值，此初始參考電壓值被設(shè)定為一小于原邊開關(guān)104導(dǎo)通時副邊繞組103兩端電壓Vsw對時間t的積分值，同時大于寄生衰減振蕩正電壓對時間積分值的最大值。優(yōu)選地，所述參考電壓Varea_ref在電路初始化時，需經(jīng)歷至少一個完整的原邊開關(guān)導(dǎo)通期間，由原邊狀態(tài)檢測電路123自身功能將其置位。參照圖6，為本發(fā)明實施例提供的壓控電流源的電路結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)然，圖6所示的第一壓控電流源的電路結(jié)構(gòu)，僅僅是本發(fā)明提供的一個較佳實施例。在本發(fā)明其他實施例中， 所述第一壓控電流源并不局限于圖6所示，還可以通過其他的電路形式實現(xiàn)。如圖6所示，所述第一壓控電流源201可以包括第一功率管Ml、第二功率管M2、 第三功率管M3、第四功率管M4、第五功率管M5、第六功率管M6、第七功率管M7、第一電阻 RO。所述第一電阻RO的一端作為所述第一壓控電流源201的輸入端，接所述副邊繞組 103的第二端110，所述第一電阻RO的另一端接所述第三功率管M3的源極；所述第三功率管M3的漏極接所述第一功率管Ml的漏極，所述第一功率管Ml的源極接地，所述第一功率管Ml的漏極和柵極短接；所述第三功率管M3的柵極接所述第四功率管M4的柵極，所述第四功率管M4的源極接所述副邊繞組103的第一端112電壓Vdd ；所述第四功率管M4的柵極和漏極短接，所述第四功率管M4的漏極接所述第二功率管M2的漏極；所述第二功率管 M2的源極接地，所述第二功率管M2的柵極接所述第一功率管Ml的柵極；所述第六功率管 M6的源極接所述副邊繞組103的第一端112電壓Vdd，所述第六功率管M6的柵極和漏極短接，所述第六功率管M6的漏極接所述第五功率管M5的漏極；所述第五功率管M5的源極接地，所述第五功率管M5的柵極接所述第一功率管Ml的柵極；所述第六功率管M6的柵極接所述第七功率管M7的柵極；所述第七功率管M7的源極接所述副邊繞組103的第一端112 電壓Vdd，所述第七功率管M7的漏極作為所述第一壓控電流源201的輸出端。如圖6中所示，該第一壓控電流源201的輸出電流為Icgl = kl X Isw，其中，Iswl =Vsw/R0, kl為一大于零的比例值(kl = RO Xkv)。結(jié)合圖3所示，所述副邊繞組103第一端電壓為Vdd，第二端電壓為Vds。圖6中， 所述第一功率管Ml和第二功率管M2、第三功率管M3和第四功率管M4分別構(gòu)成一電流鏡， 且 M1/M2 = M3/M4。因此，當(dāng)Vds > Vdd時，由于電流鏡像的作用，所述第三功率管M3的源端電壓約等于Vdd，第一電阻RO兩端的電壓約等于副邊繞組103兩端電壓Vsw。由圖6可知，流經(jīng)第一電阻RO的電流也流經(jīng)第一功率管M1，即受副邊繞組103兩端電壓Vsw控制的電流Isw，正比于電壓Vsw。當(dāng)Vds彡Vdd時，所述第一功率管Ml中無電流，Isw = 0。第一功率管Ml中的電流Isw經(jīng)鏡像電路鏡像，得到充電電流Icgl，對積分電容Cl 進(jìn)行充電，積分電容Cl上的電壓即代表了副邊繞組103兩端電壓Vsw對時間的積分值。如圖4所示，本發(fā)明實施例中，所述輔助邏輯信號Demag是由所述整流管124的漏端電壓Vds和一個固定的參考電壓Vref經(jīng)過邏輯信號產(chǎn)生電路204比較得到。參照圖7，為本發(fā)明實施例的邏輯信號產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)然，圖7所示的輔助邏輯信號產(chǎn)生電路的電路結(jié)構(gòu)，僅僅是本發(fā)明提供的一個較佳實施例。在本發(fā)明其他實施例中，所述輔助邏輯信號產(chǎn)生電路并不局限于圖7所示，還可以通過其他的電路形式實現(xiàn)。
如圖7所示，所述輔助邏輯信號產(chǎn)生電路可以包括第二壓控電流源301、第三壓控電流源302、恒流源303、二極管304、第四比較器305、第二電阻R1、第四開關(guān)S4。所述第二壓控電流源301的輸入端接開關(guān)電源副邊繞組103的第一端電壓Vdd，所述第二壓控電流源301的輸出端接所述第四比較器305的正輸入端。所述第四比較器305的負(fù)輸入端接所述恒流源303的輸出端和所述二極管304的陽極，所述二極管304的陰極接地。所述恒流源303的輸入端接所述開關(guān)電源副邊繞組103 的第一端電壓Vdd。所述第三壓控電流源302的輸入端通過第四開關(guān)S4接所述二極管304的陽極，所述第三壓控電流源302的輸出端接所述二極管304的陰極。所述第四開關(guān)S4的控制端接邏輯控制信號ft·印ass。所述第二電阻Rl接在所述第二壓控電流源301的輸出端與地之間。所述第四比較器305的輸出端輸出所述輔助邏輯信號Demag。所述第二壓控電流源301和第三壓控電流源302與所述第一壓控電流源201相似，均是一個受副邊繞組103兩端電壓Vsw控制的電流源。因此，所述第二壓控電流源301 和第三壓控電流源302也可以通過圖6所示電路實現(xiàn)。如圖7所示，受副邊繞組103兩端電壓Vsw控制的電流Isw鏡像k2倍(即為所述第二壓控電流源301的輸出電流Icg2，Icg2 = k2XIsw)后，流經(jīng)第二電阻R1，轉(zhuǎn)化為所述第二電阻Rl上的電阻Vsa。所述第二電阻Rl上的電壓Vsa輸入所述第四比較器305的正輸入端，所述第四比較器305的負(fù)輸入端接二極管304的陽極。一個小電流Λ從恒流源 303流入二極管304的陽極，同時受副邊繞組103兩端電壓Vsw控制的電流Isw鏡像k3倍 (即為所述第三壓控電流源302的輸出電流Icg3，Icg3 = k3XIsw)后，經(jīng)由第四開關(guān)S4從二極管304陽極流出。所述邏輯控制信號Pr印ass控制所述第四開關(guān)S4初始導(dǎo)通，當(dāng)Vds > Vdd時，第二電阻Rl上的電壓Vsa快速上升至(k2XRl XVsw)/RO。同時，Icg3 (k3X Isw) 遠(yuǎn)大于小電流Ib，二極管304正向壓降迅速降至0附近。所述第四比較器305在較低輸入共模電平處翻轉(zhuǎn)，輸出的輔助邏輯信號Demag變?yōu)楦唠娖?，所述邏輯控制信號Pr印ass立刻變?yōu)榈碗娖剑谒拈_關(guān)S4關(guān)斷，所述二極管304正向壓降在小電流Λ的作用下升高至0. 6V 左右，由于此時Vsa已經(jīng)升至&2\1 1\￥1)/1 0，設(shè)定為大于0. 6V，故第四比較器305的正輸入端電壓Vsa迅速下降為0，邏輯控制信號ft·印ass依然為低電平，第四開關(guān)S4關(guān)斷，所以第四比較器305在較高輸入共模電平處翻轉(zhuǎn)，輸出輔助邏輯信號Demag變?yōu)榈碗娖?，延遲一段時間之后，所述邏輯控制信號ft·印ass才變?yōu)楦唠娖?，第四開關(guān)S4導(dǎo)通，但此時Isw = 0，二極管304正向壓降維持為0. 6V左右，直至Vds > Vdd的時刻再次來臨。本發(fā)明實施例所述的同步整流控制電路，包括一原邊狀態(tài)檢測單元，能夠利用副邊繞組兩端電壓對時間的積分作為區(qū)分所述開關(guān)電源原邊開關(guān)的開關(guān)動作激起的副邊繞組兩端電壓的變化和寄生的衰減振蕩的判斷標(biāo)準(zhǔn)，從而實現(xiàn)在電流斷續(xù)工作模式下，對原邊控制的反激式開關(guān)電源的可自適應(yīng)調(diào)整的副邊整流控制。采用本發(fā)明實施例，能夠確保檢測狀態(tài)正確，有效避免了寄生衰減振蕩帶來的誤導(dǎo)通動作，簡單可靠的同步控制開關(guān)電源副邊整流管的導(dǎo)通和關(guān)斷，有助于提高開關(guān)電源的效率。以上對本發(fā)明所提供的一種開關(guān)電源的同步整流控制電路及反激式開關(guān)電源，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源副邊的同步整流控制電路，其特征在于，所述電路包括原邊狀態(tài)檢測單元和整流管控制電路；所述原邊狀態(tài)檢測單元，通過檢測所述開關(guān)電源的副邊繞組兩端電壓，輸出一表征原邊狀態(tài)的狀態(tài)信號至所述整流管控制電路；所述整流管控制電路，用于根據(jù)所述狀態(tài)信號和所述開關(guān)電源的副邊整流管兩端電壓，輸出同步控制信號，控制所述整流管的導(dǎo)通和關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源副邊的同步整流控制電路，其特征在于，所述原邊狀態(tài)檢測單元，用于將前一周期所述副邊繞組兩端電壓對時間的積分值按一定的比例保存為一個閾值電壓，作為區(qū)分所述開關(guān)電源的原邊開關(guān)的開關(guān)動作激起的副邊繞組兩端電壓的變化和寄生的衰減振蕩的判斷標(biāo)準(zhǔn)；在當(dāng)前周期的副邊繞組兩端電壓對時間的積分值大于所述閾值電壓時，輸出一狀態(tài)信號至所述整流管控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源副邊的同步整流控制電路，其特征在于，所述副邊繞組兩端電壓對時間的積分值大于所述寄生的衰減振蕩對時間的積分值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源副邊的同步整流控制電路，其特征在于，所述原邊狀態(tài)檢測單元包括第一壓控電流源的輸入端接所述開關(guān)電源副邊繞組第一端，所述第一壓控電流源的輸出端接第二比較器的正輸入端；所述第二比較器的負(fù)輸入端經(jīng)第二開關(guān)接所述第一壓控電流源的輸出端，所述第二比較器的輸出端接邏輯控制電路的狀態(tài)信號輸入端以及第一開關(guān)的控制端；積分電容接在所述第一壓控電流源的輸出端與地之間；第三開關(guān)接在所述積分電容的兩端之間；參考電容接在所述第二比較器的負(fù)輸入端與地之間；所述第一開關(guān)接在所述參考電容的兩端之間；邏輯信號產(chǎn)生電路的一輸入端接所述開關(guān)電源副邊繞組第二端，所述邏輯信號產(chǎn)生電路的另一輸入端接參考電壓，所述邏輯信號產(chǎn)生電路的輸出端接所述邏輯控制電路的輔助邏輯信號輸入端；所述邏輯控制電路的清零端接所述第三開關(guān)的控制端；所述邏輯控制電路的脈沖信號輸出端接所述第二開關(guān)的控制端；所述第二比較器的輸出端作為所述原邊狀態(tài)檢測單元的輸出端，輸出一狀態(tài)信號至所述整流管控制電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源的同步整流控制電路，其特征在于，所述第一壓控電流源為一受所述副邊繞組兩端電壓控制的電流源；所述第一壓控電流源的輸出電流為當(dāng) Vsw > 0 時，Icgl = kvXVsw ；當(dāng) Vsw 彡 0 時，Icgl = 0 ；Vsw = Vds-Vdd ；其中，Icgl為所述第一壓控電流源的輸出電流，kv為一大于零的比例值，Vsw為所述副邊繞組兩端電壓，Vds為所述開關(guān)電源副邊繞組第二端電壓，Vdd為所述開關(guān)電源副邊繞組第一端電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)電源副邊的同步整流控制電路，其特征在于，所述第一壓控電流源包括第一壓控電流源的輸入端接所述開關(guān)電源副邊繞組第一端；第一電阻的一端接所述副邊繞組的第二端，所述第一電阻的另一端接第三功率管的源極；所述第三功率管的漏極接第一功率管的漏極，所述第一功率管的源極接地，所述第一功率管的漏極和柵極短接；所述第三功率管的柵極接第四功率管的柵極；所述第四功率管的源極接所述開關(guān)電源副邊繞組第一端，所述第四功率管的柵極和漏極短接，所述第四功率管的漏極接第二功率管的漏極；所述第二功率管的源極接地，所述第二功率管的柵極接所述第一功率管的柵極； 第六功率管的源極接所述開關(guān)電源副邊繞組第一端，所述第六功率管的柵極和漏極短接，所述第六功率管的漏極接第五功率管的漏極，所述第六功率管的柵極接第七功率管的柵極；所述第五功率管的源極接地，所述第五功率管的柵極接所述第一功率管的柵極； 所述第七功率管的源極接所述開關(guān)電源副邊繞組第一端，所述第七功率管的漏極作為所述第一壓控電流源的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源副邊的同步整流控制電路，其特征在于，所述邏輯信號產(chǎn)生電路包括第二壓控電流源的輸入端接所述開關(guān)電源副邊繞組第一端，所述第二壓控電流源的輸出端接第四比較器的正輸入端；第二電阻接在所述第二壓控電流源的輸出端與地之間；所述第四比較器的負(fù)輸入端接恒流源的輸出端和二極管的陽極；所述二極管的陰極接地，所述恒流源的輸入端接所述開關(guān)電源副邊繞組第一端；第三壓控電流源的輸入端通過第四開關(guān)接所述二極管的陽極，所述第三壓控電流源的輸出端接所述二極管的陰極；所述第四開關(guān)的控制端接一邏輯控制信號；所述第四比較器的輸出端作為所述邏輯信號產(chǎn)生電路的輸出端，接所述邏輯控制電路的輔助邏輯信號輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源副邊的同步整流控制電路，其特征在于，所述整流管控制電路，用于在電流斷續(xù)模式下對所述開關(guān)電源的副邊整流控制；在所述狀態(tài)信號有效時，才允許檢測到所述整流管兩端電壓突變時控制所述整流管導(dǎo)通；在所述整流管導(dǎo)通之后，才允許在檢測到所述整流管兩端電壓反向突變時控制所述整流管關(guān)斷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的開關(guān)電源的同步整流控制電路，其特征在于，所述原邊狀態(tài)檢測單元檢測副邊繞組兩端電壓的變化，等效于檢測整流管兩端電壓的變化；所述整流管控制電路檢測整流管兩端電壓的變化等效于檢測副邊繞組兩端電壓的變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的開關(guān)電源副邊的同步整流控制電路，其特征在于，所述開關(guān)電源包括變壓器、原邊開關(guān)、原邊控制芯片、電流檢測電阻、副邊整流管、第一比較器、輸出電容、以及負(fù)載電阻；其中，所述變壓器包括原邊繞組和副邊繞組；輸入電壓接入所述變壓器原邊繞組的一端，所述原邊繞組的另一端接原邊開關(guān)的集電極；所述原邊開關(guān)的射極經(jīng)由所述電流檢測電阻接地，所述原邊開關(guān)的基極由所述原邊控制芯片的輸出驅(qū)動；所述變壓器副邊繞組的第一端直接耦合所述輸出電容和負(fù)載電阻的公共端，所述副邊繞組的第二端接所述整流管的漏極，所述整流管的源極與所述輸出電容和負(fù)載電阻的另一公共端一起接地；所述第一比較器的正輸入端接所述整流管的漏極，所述第一比較器的負(fù)輸入端接所述整流管的源極，所述第一比較器的輸出端接所述整流管控制電路的一輸入端；所述原邊狀態(tài)檢測單元的輸入端接所述整流管的漏極，所述原邊狀態(tài)檢測單元的輸出端接所述整流管控制電路的另一輸入端；所述整流管控制電路的輸出端接所述整流管的柵極。
11. 一種原邊控制的反激式開關(guān)電源，其特征在于，所述開關(guān)電源包括如權(quán)利要求1至 10任一項所述的同步整流控制電路；所述整流管控制電路，用于在電流斷續(xù)模式下對所述開關(guān)電源的副邊整流控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種開關(guān)電源的同步整流控制電路，用于開關(guān)電源的副邊整流控制；所述電路包括原邊狀態(tài)檢測單元，用于接收所述開關(guān)電源的副邊繞組兩端電壓，輸出一狀態(tài)信號至整流管控制電路；所述整流管控制電路，用于根據(jù)所述狀態(tài)信號和所述開關(guān)電源的副邊整流管的漏源電壓，輸出同步控制信號，控制所述整流管的導(dǎo)通和關(guān)斷。采用本發(fā)明實施例，能夠利用副邊繞組兩端電壓的伏秒積作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)分正常的原邊開關(guān)動作激起的副邊繞組兩端電壓和寄生衰減振蕩，從而實現(xiàn)可自適應(yīng)調(diào)整的副邊整流控制，確保檢測狀態(tài)正確。
文檔編號H02M3/335GK102231605SQ20111018315
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者趙平安, 陳超 申請人:上海新進(jìn)半導(dǎo)體制造有限公司