本發(fā)明屬于電源電路，更具體地，涉及一種開關(guān)電源死區(qū)自動調(diào)整同步整流電路及方法。

背景技術(shù)：

1、同步整流技術(shù)的基本原理是利用具有極低通態(tài)電阻的功率mosfet來取代整流二極管，從而降低整流損耗。在電源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域中，特別是在輸出直流電壓較低的情況下，同步整流能夠大幅度降低損耗，提高效率，因此被廣泛應(yīng)用。

2、二極管為被動整流器件，其導(dǎo)通與否只與二極管兩端電壓相關(guān)，采用開關(guān)mos管后，需采用合適的驅(qū)動電壓來控制mos管的開合，因此開關(guān)電源中同步整流應(yīng)用的核心技術(shù)為同步整流mos管的驅(qū)動信號的生成，若控制不當(dāng)，容易造成電路的工作異常，甚至整個電源的損壞。

3、目前常用的同步整流驅(qū)動方法主要有:

4、1.變壓器繞組電壓自驅(qū)動:這種驅(qū)動方式其驅(qū)動信號一般直接來自變壓器的繞組或輔助繞組，這種驅(qū)動方式控制簡單，成本低，要求二次側(cè)的導(dǎo)通與繞組電壓的邏輯一致，具有一定局限性，在某些負載條件下還可能出現(xiàn)反流倒灌問題，需要外加控制邏輯；2.采用電流互感器檢測電流的驅(qū)動方法：用電流互感器ct檢測mos電流，有電流時打開mos，無電流時關(guān)閉mos，這種通過電流變化來驅(qū)動的方式控制復(fù)雜，也會存在不能及時關(guān)斷整流管的情況；3.外加具有調(diào)整死區(qū)功能的驅(qū)動芯片的外驅(qū)動方式：這種方法一般檢測二次側(cè)mos的ds電壓來控制mos的通斷，電路集成度高，使用簡單，但對電路布局要求高，容易出現(xiàn)提前或滯后關(guān)斷的情況。

5、授權(quán)公告號為cn213879629u的專利提出了一種有源鉗位正激電路的同步整流自驅(qū)繞組驅(qū)動電路及電源，包括整流管驅(qū)動電路；續(xù)流管驅(qū)動電路；on/off控制電路；通過增加空載電路及時關(guān)閉續(xù)流管驅(qū)動，避免造成短路對輸出電容放電的風(fēng)險；但其存在電路復(fù)雜，驅(qū)動電壓波動，死區(qū)不可調(diào)的缺點。

6、公開號cn109525116a的專利提出一種具有最大占空比限制的同步整流驅(qū)動電路，包括同步整流電路；限幅電路；微分電路；比較電路；通過調(diào)整最大占空比，限制同步整流管長期導(dǎo)通造成損壞，降低成本；但其最大占空比不能自動適應(yīng)負載變化需求。

7、公開號為cn113131754a的發(fā)明專利提出了一種ccm反激變換器同步整流驅(qū)動死區(qū)控制方法，包括驅(qū)動電路；信號隔離電路；反饋電路；通過外部電阻控制死區(qū)時間，解決連續(xù)電流模式時mos關(guān)斷時間不確定，對可靠性和效率有影響的問題。死區(qū)時間設(shè)定后，不能適應(yīng)負載變化。

8、綜上，現(xiàn)有技術(shù)由于電源變換器高輸入電壓變化范圍寬,負載不固定，同步整流驅(qū)動死區(qū)時間大，會降低電源效率，死區(qū)時間小容易造成直通損壞，難以準(zhǔn)確地進行死區(qū)時間的負載自適應(yīng)調(diào)整。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種開關(guān)電源死區(qū)自動調(diào)整同步整流電路及方法。保證可靠性的前提下，實現(xiàn)死區(qū)時間的負載自適應(yīng)調(diào)整，最大程度降低同步整流死區(qū)時間，提高效率，降低損耗。

2、本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

3、本發(fā)明的第一方面提出了一種開關(guān)電源死區(qū)自動調(diào)整同步整流電路，整流電路采用自驅(qū)動和使用具有調(diào)整死區(qū)功能的驅(qū)動芯片驅(qū)動兩種驅(qū)動方式；整流電路由整流模塊、濾波電路、輸出電流檢測電路、死區(qū)控制電路、驅(qū)動電路組成，具體為：

4、輸出電流檢測電路輸入端連接在輸出濾波電路與負載之間，輸出端與死區(qū)控制電路輸入端連接，用于將輸出電流轉(zhuǎn)化為表征負載大小的電壓信號；

5、死區(qū)控制電路輸出端與驅(qū)動電路輸入端連接，用于根據(jù)與負載大小相關(guān)的電壓信號控制驅(qū)動電路是否進行死區(qū)調(diào)整，若進行死區(qū)調(diào)整，則將所述電壓信號傳給驅(qū)動電路；

6、整流模塊使用整流管進行整流，驅(qū)動電路輸出端與整流模塊的整流管連接，用于產(chǎn)生驅(qū)動信號，驅(qū)動整流電路的整流管導(dǎo)通或關(guān)閉。

7、優(yōu)選地，輸出電流檢測電路，由輸出檢測電阻和檢流芯片組成；輸出檢測電阻的一端與濾波電路的輸出端相連，輸出檢測電阻的另一端與負載相連，檢流芯片的兩個輸入端分別連接在檢流電阻的兩端，輸出反映負載的大小變化的信號，該信號的計算公式為：

8、vio＝kiors

9、其中，io為整流電路的輸出電流，vio為輸出電流電路檢測的電壓信號，rs為輸出檢測電阻值，k為檢流芯片的放大倍數(shù)。

10、優(yōu)選地，死區(qū)控制電路包括電壓跟隨器、第一比較器和死區(qū)調(diào)整使能管和同步整流使能模塊；電壓跟隨器的輸入端為死區(qū)控制電路的輸入端，輸入表征負載大小的電壓信號vio，電壓跟隨器的輸出端、死區(qū)調(diào)整使能管的漏極和第一比較器正相輸入端相連，電壓跟隨器的輸出端輸出與表征負載大小的電壓信號vio相等的檢流電壓vios，第一比較器負相輸入端輸入設(shè)定的電壓閾值vref，第一比較器輸出端與死區(qū)調(diào)整使能管的柵極相連，同步整流使能模塊的控制端與第一比較器輸出端相連，第一比較器輸出端輸出的信號為使能信號sr-en。

11、優(yōu)選地，整流電路采用自驅(qū)動方式驅(qū)動時，所述整流模塊包含原邊mos管、起整流作用的第一mos管q1和起續(xù)流作用的第二mos管q2；當(dāng)原邊mos管驅(qū)動信號進行上升沿時，第二mos管驅(qū)動信號進行下降沿，而第一mos管驅(qū)動信號經(jīng)過一個固定的死區(qū)時間tdead再進行上升沿；

12、整流電路采用自驅(qū)動方式驅(qū)動時，所述同步整流使能模塊的輸出端與第一mos管和第二mos管的控制端相連，若使能信號sr-en未達到設(shè)定的使能閾值，同步整流使能模塊控制第一mos管和第二mos管均關(guān)閉，若達到設(shè)定的閾值，同步整流使能模塊不對第一mos管和第二mos管進行控制。

13、優(yōu)選地，整流電路采用具有調(diào)整死區(qū)功能的驅(qū)動芯片驅(qū)動時，所述整流模塊包含sr-mos管；

14、整流電路采用具有調(diào)整死區(qū)功能的驅(qū)動芯片驅(qū)動時，同步整流使能模塊的輸出端與sr-mos管的控制端相連；若使能信號sr-en未達到設(shè)定的使能閾值，同步整流使能模塊控制sr-mos管關(guān)閉，若達到設(shè)定的閾值，同步整流使能模塊不對sr-mos管進行控制。

15、優(yōu)選地，整流電路為自驅(qū)動方式驅(qū)動時，所述驅(qū)動電路包括第二比較器、或門、非門、第一電阻rd、第一電容cd、第一二極管組成，第二比較器的正相輸入端作為驅(qū)動電路的輸入端，輸入檢流信號vios，第二比較器的負相輸入端、第一電阻的一端、第一二極管的一端和第一電容的一端相連，第一電容的另一端與地相連，第一電阻的另一端、第一二極管的另一端、第一mos管的柵極和非門的輸入端相連；第二比較器的輸出端與或門的第一輸入端相連，非門的輸出端與或門的第二輸入端相連，或門的輸出端與第二mos管的柵極相連；

16、該驅(qū)動電路使整流模塊的原邊mos管驅(qū)動信號進行上升沿時，第二mos管驅(qū)動信號的下降沿延時一段與負載相關(guān)的時間δt為：

17、

18、其中，vc為第一電阻rd和第一電容cd充電延時電壓；rd為第一電阻rd的阻值；vgd為原邊mos管驅(qū)動信號。

19、優(yōu)選地，δt設(shè)置一個最大的延時時間tdmax，tdmax等于第二mos管驅(qū)動信號的下降沿與第一mos管驅(qū)動信號的上升沿之間由于自驅(qū)動存在的固定的死區(qū)時間tdead，當(dāng)?shù)诙os管延時的δt超過tdmax，將第二mos管關(guān)閉。

20、優(yōu)選地，整流電路采用具有調(diào)整死區(qū)功能的驅(qū)動芯片驅(qū)動時，所述驅(qū)動電路包括具有調(diào)整死區(qū)功能的驅(qū)動芯片和控制模塊，控制模塊的輸入端輸入檢流信號vios，控制模塊對檢流信號進行放大，輸出反饋電壓vz：

21、vz＝k'×vios

22、其中，k′為控制模塊的放大倍數(shù)；

23、將反饋電壓vz與sr-mos管的源極相連進行反饋，具有調(diào)整死區(qū)功能的驅(qū)動芯片的第一輸入端連接在sr-mos管的源極，具有調(diào)整死區(qū)功能的驅(qū)動芯片的第二輸入端連接在sr-mos管的漏極，驅(qū)動電路根據(jù)第一、第二輸入端的輸入自動調(diào)節(jié)sr-mos管死區(qū)時間，具有調(diào)整死區(qū)功能的驅(qū)動芯片調(diào)節(jié)的死區(qū)時間與vz正相關(guān)。

24、優(yōu)選地，具有調(diào)整死區(qū)功能的驅(qū)動芯片為需要注入電流的驅(qū)動芯片時，驅(qū)動電路包括第二電阻，將檢流電壓vios串聯(lián)第二電阻后接入驅(qū)動芯片的電流注入端。

25、本發(fā)明的第二方面提出了一種使用本發(fā)明的第一方面所述整流電路的開關(guān)電源死區(qū)自動調(diào)整同步整流方法，包括以下內(nèi)容：

26、采集輸出電流，將輸出電流轉(zhuǎn)化表征負載大小的電壓信號vio；將該電壓信號通過電壓跟隨器，輸出為大小相同的檢流電壓vios；

27、再將檢流電壓vios通過第一比較器與設(shè)定的電壓閾值vref值比較，若大于閾值vref，則第一比較器的輸出端為高電平，控制死區(qū)調(diào)整使能管導(dǎo)通，將vios送到驅(qū)動電路；

28、同時第一比較器的輸出端輸出同步整流模塊的使能信號sr-en，判斷整流電路的驅(qū)動方式，若整流電路為自驅(qū)動且使能信號sr-en未達到設(shè)定的使能閾值，同步整流使能模塊控制第一mos管和第二mos管均關(guān)閉，若達到設(shè)定的閾值，同步整流使能模塊不對第一mos管和第二mos管進行控制；若整流電路為具有調(diào)整死區(qū)功能的驅(qū)動芯片驅(qū)動且使能信號sr-en未達到設(shè)定的使能閾值，則同步整流使能模塊控制sr-mos管關(guān)閉，若達到設(shè)定的閾值，同步整流使能模塊不對sr-mos管進行控制；

29、若整流電路為自驅(qū)動的，原邊mos管的控制信號vgd通過第一電阻rd對第一電容cd進行充電，輸出電容電壓vc，將電容電壓vc與檢流電壓vios比較，當(dāng)電容電壓vc小于vios時，第二比較器的輸出信號vgq2d為高電平，當(dāng)電容電壓vc大于等于檢流電壓vios時，vgq2d為低電平；電容電壓vc通過非門反相輸出vgq2，或門的第一輸入端和第二輸出端分別輸入vgq2d與vgq2信號，輸出延時后的驅(qū)動信號vgq2′，這樣延時會隨負載的大小自動調(diào)整，當(dāng)原邊mos管的控制信號vgd變低時，自動對第一電容cd放電；

30、若整流電路為具有調(diào)整死區(qū)功能的驅(qū)動芯片驅(qū)動時，將檢流信號vios放大得到反饋電壓vz，將其與sr-mos管的源極相連進行反饋，具有調(diào)整死區(qū)功能的驅(qū)動芯片通過檢測sr-mos管的源極和漏極電壓自動調(diào)節(jié)sr-mos管死區(qū)時間，進行反饋后具有調(diào)整死區(qū)功能的驅(qū)動芯片調(diào)節(jié)的死區(qū)時間與vz正相關(guān)。

31、本發(fā)明的第三方面提出了一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被加載至處理器時實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的第二方面中所述的開關(guān)電源死區(qū)自動調(diào)整同步整流方法。

32、本發(fā)明的第四方面提出了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的第二方面所述的開關(guān)電源死區(qū)自動調(diào)整同步整流方法。

33、本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，

34、1.本發(fā)明提出的死區(qū)自動調(diào)整同步整流電路，使用輸出電流檢測電路檢測表征負載大小的電壓信號；使用死區(qū)控制電路，根據(jù)負載大小相關(guān)的電壓信號控制驅(qū)動電路是否進行死區(qū)調(diào)整；將表征負載大小的電壓信號傳給驅(qū)動電路完成負載自適應(yīng)的死區(qū)調(diào)整；避免了死區(qū)過大或者直通的問題。

35、2.本發(fā)明提出的死區(qū)自動調(diào)整同步整流電路，在自驅(qū)動時選擇延時控制的驅(qū)動電路，在芯片驅(qū)動時選擇將表征負載大小的電壓信號放大后反饋給驅(qū)動芯片，因此不局限于同步整流的驅(qū)動方式，都可以實現(xiàn)死區(qū)自動調(diào)整。