一种自适应整流控制电路及实现方法与流程

1.本发明涉及开关电源技术领域，具体为一种自适应整流控制电路及实现方法。

背景技术：

2.近年来，随着便携式电子产品的快速增长，人们对电子产品的功能及性能的要求不断提高，尤其是在大力倡导节能环保的当下，电子产品的高效能、低功耗就变得尤为重要。
3.开关电源作为电子设备中的重要组成部分，其产品的转换效率及待机功耗对电子设备的整体性能及节能环保性能起到关键作用。其中，开关电源的输出整流电路部分一般采用两种方式，一种是普通二极管整流方式，另一种是采用同步整流方式；其中，二极管整流方式由于二极管自身的导通压降相对较大，产生的损耗较大，适用于小电流的场合；而同步整流方式由于采用mosfet代替二极管，具有较小的导通压降，导通损耗较小，适用于大电流的场合。
4.目前大多应用同步整流方式，虽然在大功率场合能够发挥较大的优势，但由于在实际应用中，许多场合中电路负载并非始终工作在大电流、高功率的状态，电路负载会发生变化，若是电源工作在轻载甚至空载状态下，此时，由于同步整流方式负向电流的存在，会使得空载、轻载时损耗增大、效率降低，即同步整流方式的功耗会显著高于普通二极管整流方式，这就使这个开关电源电路在不同负载条件下不能达到最理想的工作状态，势必会使电子产品的低功耗大打折扣，从而影响电子产品的待机功耗或轻载时的转换效率。

技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供了一种自适应整流控制电路及实现方法，其适用场合广，可有效解决整流损耗问题，使电路在不同工作状态下效能最佳。
6.其技术方案是这样的：一种自适应整流控制电路，其特征在于：包括变压器、开关组件、电流采集模块、比较模块、逻辑驱动模块；
7.其中，所述变压器、开关组件、电流采集模块之间依次电连接，所述电流采集模块检测采集流经所述开关组件的电流，并将电流转换为电压信号；
8.所述比较模块，连接于所述电流采集模块、逻辑驱动模块之间，用于接收所述电流采集模块输出的电压信号，并将接收的电压值与预设基准电压比较，根据比较结果输出电平信号至所述逻辑驱动模块；
9.所述逻辑驱动模块，与所述变压器、开关组件、比较模块均相连接，用于基于同步接收的所述变压器、比较模块输出的信号，生成逻辑驱动信号，并根据逻辑驱动信号控制所述开关组件的导通或关闭；
10.所述开关组件包括并联连接的mos管、二极管。
11.进一步地，所述整流控制电路还包括控制模块，所述比较模块具有基准输入端、信号输入端，所述比较模块的基准输入端与所述控制模块相连接，以用于输入所述控制模块
所输出的基准电压值，所述比较模块的信号输入端用于输入所述电流采集模块输出的电压信号；
12.进一步地，所述整流控制电路还包括由分压电阻性元件构成的分压单元，所述分压单元通过连接所述整流控制电路的输出电压，以形成所述预设基准电压，并送入所述比较模块；
13.进一步地，所述整流控制电路还包括信号放大模块、滤波延时模块；
14.所述信号放大模块，连接于所述电流采集模块、比较模块之间，用于将所述电流采集模块输出的电压信号放大后输出至所述比较模块；
15.所述滤波延时模块，连接于所述比较模块、逻辑驱动模块之间，用于对所述比较模块输出的电平信号进行延时滤波；
16.进一步地，所述逻辑驱动模块包括与门，所述变压器、滤波延时模块的输出端分别对应连接于所述与门的两个输入端，所述开关组件的输入端连接所述与门的输出端；所述逻辑驱动模块根据所述变压器、滤波延时模块的输出信号进行与运算后生成逻辑驱动信号；进一步地，所述与门包括与门ic1、与门ic2；所述mos管包括mos管q1、q2，所述二极管包括二极管d1、d2；所述与门ic1、与门ic2的其中一个输入端均与所述滤波延时模块的输出端相连接，所述与门ic1、与门ic2的另一个输入端均与所述变压器的次级绕组相连接；所述mos管q1的栅极与所述与门ic1的输出端连接，所述mos管q2的栅极与所述与门ic2的输出端连接，所述mos管q1的漏极、二极管d1的正极与所述变压器次级绕组的一端均相连接，所述mos管q2的源极、二极管d2的正极与所述变压器次级绕组的另一端均相连接，所述mos管q1的源极、二极管d1的负极与所述mos管q2的漏极、二极管d2的负极均相连接；
17.进一步地，所述比较模块包括比较器ic3，所述比较器ic3的同相输入端连接所述信号放大模块的输出端，所述比较器ic3的输出端连接所述滤波延时模块的输入端，所述比较器ic3的基准输入端连接于所述控制模块；
18.一种自适应整流控制实现方法，应用于开关电源中，其特征在于：包括：
19.获取流经开关组件的电流信号，并将电流转换为电压信号；
20.将所述电压信号与预设基准电压进行判断；
21.响应于判断结果，生成导通或关闭mos管的逻辑驱动信号，实现所述开关电源同步整流与二极管整流工作模式的自适应切换。
22.进一步地，若所述比较模块接收的电压值小于预设基准电压时，所述逻辑驱动模块输出关闭所述mos管的逻辑驱动信号，二极管导通，实现所述开关电源二极管整流工作模式；
23.若所述比较模块接收的电压值大于预设基准电压时，所述逻辑驱动模块输出导通所述mos管的逻辑驱动信号，实现所述开关电源同步整流工作模式；
24.进一步地，若所述比较模块接收的电压值小于预设基准电压时，所述比较模块输出低电平电压信号；
25.若所述比较模块接收的电压值大于预设基准电压时，所述比较模块输出高电平电压信号。
26.本发明的有益效果是，其通过采集流经开关组件的电流信号后，与预设基准电压进行判断，根据判断结果生成导通或关闭mos管的逻辑驱动信号，从而控制在空载及轻载状
态下采用二极管整流工作模式，大电流条件下采用同步整流的工作模式，实现整流工作模式的自适应切换，使得整流控制电路在不同工作状态下均达到最佳工作效能。
附图说明
27.图1是本发明的结构框图；
28.图2是本发明的电路原理图。
具体实施方式
29.如图1、图2所示，本发明一种自适应整流控制电路，包括变压器b1、开关组件、电流采集模块、比较模块、逻辑驱动模块；
30.其中，变压器b1、开关组件、电流采集模块之间依次电连接，电流采集模块检测采集流经开关组件的电流，并将电流转换为电压信号；
31.比较模块，连接于电流采集模块、逻辑驱动模块之间，用于接收电流采集模块输出的电压信号，并将接收的电压值与预设基准电压比较，根据比较结果输出电平信号至逻辑驱动模块；
32.逻辑驱动模块，与变压器b1、开关组件、比较模块均相连接，用于基于同步接收的变压器b1、比较模块输出的信号，生成逻辑驱动信号，并根据逻辑驱动信号控制开关组件的导通或关闭；
33.开关组件包括并联连接的mos管、二极管。
34.整流控制电路还包括控制模块，控制模块采用的现有控制设备，比较模块具有基准输入端、信号输入端，比较模块的基准输入端与控制模块相连接，以用于输入控制模块所输出的基准电压值，比较模块的信号输入端用于输入电流采集模块输出的电压信号；
35.整流控制电路还包括由分压电阻性元件构成的分压单元，分压单元通过连接整流控制电路的输出电压，以形成预设基准电压，并送入比较模块；
36.也就是说，预设基准电压可通过控制模块进行设置，从而改变在采样不同电流值的情况下比较器输出不同状态，控制在空载及轻载状态下采用二极管整流，大电流条件下采用同步整流的工作模式；
37.也可通过由电阻r5、r6连接构成的分压单元，该分压单元通过采集输出电压vout形成预设基准电压。
38.整流控制电路还包括信号放大模块、滤波延时模块；
39.信号放大模块，连接于电流采集模块、比较模块之间，用于将电流采集模块输出的电压信号放大后输出至比较模块；
40.滤波延时模块，连接于比较模块、逻辑驱动模块之间，用于对比较模块输出的电平信号进行延时滤波，可使得开机瞬态在非稳定负载状态下同步整流电路关闭，利用二极管整流电路工作，从而提高电路的稳定性。
41.逻辑驱动模块包括与门，变压器b1、滤波延时模块的输出端分别对应连接于与门的两个输入端，开关组件的输入端连接与门的输出端；逻辑驱动模块根据变压器b1、滤波延时模块的输出信号进行与运算后生成逻辑驱动信号。
42.比较器ic3的同相输入端连接信号放大模块的输出端，比较器ic3的输出端连接滤
波延时模块的输入端，比较器ic3的基准输入端连接于控制模块。
43.整流控制电路的连接具体为：
44.mos管包括mos管q1、q2，二极管包括二极管d1、d2；
45.整流控制电路还包括电容c1、电容c2、mos管q3、mos管q4、电感l1、电阻r1；
46.电流采集模块包括采样电阻r2；
47.信号放大模块包括放大器ic4、电阻r3、r4；
48.比较模块包括比较器ic3、电阻r5～r8；
49.滤波延时模块包括电阻r9、电容c3；
50.逻辑驱动模块还包括电阻r10、r11、与门ic1、与门ic2。
51.变压器b1初级绕组一端连接整流控制电路的正极输入电压+vin，变压器b1初级绕组另一端与电容c1的一端、mos管q4的漏极均相连接，电容c1的另一端连接mos管q3的漏极，mos管q4的源极连接电阻r1的一端，电阻r1的另一端与mos管q3的源极相连后连接整流控制电路的负极输入电压-vin；
52.变压器b1次级绕组的一端与电阻r10的一端、mos管q1的漏极、二极管d1的正极均相连接，与门ic1、与门ic2的其中一个输入端与电阻r7、r9的一端、电容c3的一端均相连接，电阻r10的另一端连接与门ic1的另一个输入端，与门ic2的另一个输入端连接电阻r11的一端，电阻r11的另一端与变压器b1次级绕组的另一端、电阻r2、r3的一端、mos管q2的源极、二极管d2的正极均相连接，mos管q1的源极、二极管d1的负极与mos管q2的漏极、二极管d2的负极、电感l1的一端均相连接，mos管q1的栅极与与门ic1的输出端连接，mos管q2的栅极与与门ic2的输出端连接；电感l1的另一端与电容c2的一端连接，且该连接点作为整流控制电路的输出电压vout；电容c2的另一端与电阻r2的另一端相连后接地；
53.电阻r3的另一端与电阻r4的一端、放大器ic4的反相输入端均相连接，放大器ic4的同相输入端接地，电阻r4的另一端与放大器ic4的输出端相连后接于比较器ic3的同相输入端，比较器ic3的反相输入端与电阻r5、r6、r8的一端均相连接，电阻r8的另一端连接控制模块，比较器ic3的基准输入端与电阻r6、r7的另一端均相连后连接输出电压vout，放大器ic4的基准输入端连接输出电压vout；比较器ic3的输出端连接电阻r9的另一端，电容c3的另一端接地。
54.一种自适应整流控制实现方法，应用于开关电源中，包括：
55.获取流经开关组件的电流信号，并将电流转换为电压信号；
56.将电压信号与预设基准电压进行判断；
57.响应于判断结果，生成导通或关闭mos管的逻辑驱动信号，实现开关电源同步整流与二极管整流工作模式的自适应切换。
58.若比较模块接收的电压值小于预设基准电压时，比较模块输出低电平电压信号，逻辑驱动模块输出关闭mos管的逻辑驱动信号，二极管导通，实现开关电源二极管整流工作模式；
59.若比较模块接收的电压值大于预设基准电压时，比较模块输出高电平电压信号，逻辑驱动模块输出导通mos管的逻辑驱动信号，实现开关电源同步整流工作模式。
60.本发明的工作原理是：采样电阻r2采集输出电流，来检测整流控制电路中电流的大小，将输出电流转换成电压信号后送入信号放大模块，将电压信号进行放大，然后将放大
后的信号输出到比较模块中，并与预设基准电压进行比较，来决定比较器ic3输出电压的电平状态；即当输出电流较小的情况下，放大后的电压信号小于预设基准电压，比较器ic3输出低电平；当输出电流变大后，直至电压信号大于预设基准电压，比较器ic3翻转，比较器ic3输出高电平；与门ic1、与门ic2的一个输入端接受来自变压器b1的驱动信号，另一个输入端接收来自比较器ic3输出并经过滤波延时模块的信号，两个信号经过与运算后，生成的逻辑驱动信号来控制实现mos管的通断。
61.综上，当输出电流较小时，与门ic1、与门ic2输出低电平，同步整流mos管关断，整流控制电路为二极管整流工作模式；
62.当输出电流变大，超过预设基准电压时，与门ic1、与门ic2的输出信号取决于来自变压器b1的驱动信号，此时同步整流电路工作，由于同步整流电路中mos管的导通阻抗小，mos管q1、q2导通，整流控制电路为同步整流工作模式。
63.本发明中，通过电流采样模块、比较模块、双信号采集的逻辑驱动模块等，能有效检测和避免开机瞬态电流冲击引起的同步整流电路故障，提高系统可靠性，并可灵活调节同步整流与二极管整流的切换阀值电压，来控制同步整流与普通二极管整流的工作时机，使整流电路在不同工作状态下均达到最佳工作效能，不仅实现了精准控制，且降低成本。
64.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
65.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：

1.一种自适应整流控制电路，其特征在于：包括变压器、开关组件、电流采集模块、比较模块、逻辑驱动模块；其中，所述变压器、开关组件、电流采集模块之间依次电连接，所述电流采集模块检测采集流经所述开关组件的电流，并将电流转换为电压信号；所述比较模块，连接于所述电流采集模块、逻辑驱动模块之间，用于接收所述电流采集模块输出的电压信号，并将接收的电压值与预设基准电压比较，根据比较结果输出电平信号至所述逻辑驱动模块；所述逻辑驱动模块，与所述变压器、开关组件、比较模块均相连接，用于基于同步接收的所述变压器、比较模块输出的信号，生成逻辑驱动信号，并根据逻辑驱动信号控制所述开关组件的导通或关闭；所述开关组件包括并联连接的mos管、二极管。2.根据权利要求1所述的一种自适应整流控制电路，其特征在于：所述整流控制电路还包括控制模块，所述比较模块具有基准输入端、信号输入端，所述比较模块的基准输入端与所述控制模块相连接，以用于输入所述控制模块所输出的基准电压值，所述比较模块的信号输入端用于输入所述电流采集模块输出的电压信号。3.根据权利要求1所述的一种自适应整流控制电路，其特征在于：所述整流控制电路还包括由分压电阻性元件构成的分压单元，所述分压单元通过连接所述整流控制电路的输出电压，以形成所述预设基准电压，并送入所述比较模块。4.根据权利要求2或3所述的一种自适应整流控制电路，其特征在于：所述整流控制电路还包括信号放大模块、滤波延时模块；所述信号放大模块，连接于所述电流采集模块、比较模块之间，用于将所述电流采集模块输出的电压信号放大后输出至所述比较模块；所述滤波延时模块，连接于所述比较模块、逻辑驱动模块之间，用于对所述比较模块输出的电平信号进行延时滤波。5.根据权利要求4所述的一种自适应整流控制电路，其特征在于：所述逻辑驱动模块包括与门，所述变压器、滤波延时模块的输出端分别对应连接于所述与门的两个输入端，所述开关组件的输入端连接所述与门的输出端；所述逻辑驱动模块根据所述变压器、滤波延时模块的输出信号进行与运算后生成逻辑驱动信号。6.根据权利要求5所述的一种自适应整流控制电路，其特征在于：所述与门包括与门ic1、与门ic2；所述mos管包括mos管q1、q2，所述二极管包括二极管d1、d2；所述与门ic1、与门ic2的其中一个输入端均与所述滤波延时模块的输出端相连接，所述与门ic1、与门ic2的另一个输入端均与所述变压器的次级绕组相连接；所述mos管q1的栅极与所述与门ic1的输出端连接，所述mos管q2的栅极与所述与门ic2的输出端连接，所述mos管q1的漏极、二极管d1的正极与所述变压器次级绕组的一端均相连接，所述mos管q2的源极、二极管d2的正极与所述变压器次级绕组的另一端均相连接，所述mos管q1的源极、二极管d1的负极与所述mos管q2的漏极、二极管d2的负极均相连接。7.根据权利要求6所述的一种自适应整流控制电路，其特征在于：所述比较模块包括比较器ic3，所述比较器ic3的同相输入端连接所述信号放大模块的输出端，所述比较器ic3的输出端连接所述滤波延时模块的输入端，所述比较器ic3的基准输入端连接于所述控制模
块。8.一种自适应整流控制实现方法，应用于开关电源中，其特征在于：包括如权利要求7任一所述的一种自适应整流控制电路，方法包括：获取流经开关组件的电流信号，并将电流转换为电压信号；将所述电压信号与预设基准电压进行判断；响应于判断结果，生成导通或关闭mos管的逻辑驱动信号，实现所述开关电源同步整流与二极管整流工作模式的自适应切换。9.根据权利要求8所述的一种自适应整流控制实现方法，其特征在于：若所述比较模块接收的电压值小于预设基准电压时，所述逻辑驱动模块输出关闭所述mos管的逻辑驱动信号，二极管导通，实现所述开关电源二极管整流工作模式；若所述比较模块接收的电压值大于预设基准电压时，所述逻辑驱动模块输出导通所述mos管的逻辑驱动信号，实现所述开关电源同步整流工作模式。10.根据权利要求8所述的一种自适应整流控制实现方法，其特征在于：若所述比较模块接收的电压值小于预设基准电压时，所述比较模块输出低电平电压信号；若所述比较模块接收的电压值大于预设基准电压时，所述比较模块输出高电平电压信号。

技术总结

本发明提供了一种自适应整流控制电路及实现方法，其适用场合广，可有效解决整流损耗问题，使电路在不同工作状态下效能最佳；变压器、开关组件、电流采集模块之间依次电连接，电流采集模块检测采集流经开关组件的电流，并将电流转换为电压信号；比较模块，连接于电流采集模块、逻辑驱动模块之间，用于接收电流采集模块输出的电压信号，并将接收的电压值与预设基准电压比较，根据比较结果输出电平信号至逻辑驱动模块；逻辑驱动模块，与变压器、开关组件、比较模块均相连接，用于基于同步接收的变压器、比较模块输出的信号，生成逻辑驱动信号，并根据逻辑驱动信号控制开关组件的导通或关闭；开关组件包括并联连接的MOS管、二极管。二极管。二极管。