(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910485826.4
(22)申请日 2019.06.05
(66)本国优先权数据
201910409155.3 2019.05.16 CN
(71)申请人 东南大学
地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼2
号
申请人 无锡华润上华科技有限公司
(72)发明人 徐申 赵思宇 齐从明 张森
史小雨 孙伟锋 时龙兴
(74)专利代理机构 广州华进联合专利商标代理
有限公司 44224
代理人 吴平 邓云鹏
(51)Int.Cl.
H02M 3/335(2006.01)
(54)发明名称
准谐振反激变换器的同步整流控制系统及
方法
(57)摘要
本发明涉及一种准谐振反激变换器的同步
压进行采样，得到开关管采样电压；采样计算模
块，用于根据所述开关管采样电压和预设关系，
得到死区时间；所述预设关系是所述开关管在一
个开关周期的导通时间内，所述开关管采样电压
低于第一预设值的时长与所述死区时间的对应
关系，所述死区时间是所述开关管关断到所述同
时间，并根据所述死区时间对所述同步整流管进
行开关控制。本发明能够实现死区时间的自适应
控制。权利要求书2页 说明书8页 附图5页CN 111953211 A 2020.11.17
C N 111953211
A
1.一种准谐振反激变换器的同步整流控制方法，所述反激变换器包括变压器原边侧和变压器副边侧，所述原边侧包括原边绕组和开关管，所述副边侧包括副边绕组、同步整流管及谐振电容，其特征在于，所述方法包括：
对所述开关管的输出端电压进行采样，得到开关管采样电压；
根据所述开关管采样电压和预设关系，得到死区时间；所述预设关系是所述开关管在一个开关周期的导通时间内，所述开关管采样电压低于第一预设值的时长与所述死区时间的对应关系，所述死区时间是所述开关管关断到所述同步整流管打开的时间；
根据所述死区时间对所述同步整流管进行开关控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
对所述同步整流管的输入端进行采样，得到整流管采样电压；
根据所述整流管采样电压得到所述同步整流管的寄生二极管的正向导通时长；
根据所述正向导通时长对所述预设关系进行调整，以使所述正向导通时长趋向于零。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述同步整流管导通前和/或关断前延时安全时间，以避免所述同步整流管反向导通的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
对反激变换器的输出电压进行采样，得到输出电压采样值；
当所述输出电压采样值上升到预设上限值时，控制所述开关管和同步整流管关断；
当所述输出电压采样值下降到预设下限值时，控制所述开关管和同步整流管进入正常工作状态。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括向所述开关管的控制端输出开关管控制信号以控制所述开关管的导通和关断的步骤，所述开关管控制信号在所述开关管的输入端和输出端之间的电压到达谷底时控制所述开关管导通，在所述开关管的一个开关周期中，所述输入端和输出端之间的电压出现一次以上所述谷底；所述第一预设值是所述反激变换器的原边电流为第一电流值时开关管采样电压的电压值，所述第一电流值是所述开关管固定在第n个谷底导通时所对应的导通期间所述原边电流的最低值，
反激变换器效率最优点的开关管导通时间在当前开关周期的第n个谷底和第n+1个谷底之间，n为大于0的整数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括设置所述开关管采样电压的关断上限值和关断下限值，并根据所述关断上限值和关断下限值对所述开关管进行关断控制，以限制所述开关管关断时开关管的输出端电压、并控制所述开关管的导通时间的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述关断下限值是所述反激变换器的原边电流为第二电流值时开关管采样电压的电压值，所述第二电流值是所述开关管固定在第n+ 1个谷底导通时所对应的导通期间所述原边电流的最低值；所述关断上限值是所述反激变换器的原边电流为第三电流值时开关管采样电压的电压值，所述第三电流值是所述开关管在反激变换器效率最优点导通时所对应的导通期间所述原边电流的最低值。
8.一种准谐振反激变换器的同步整流控制系统，所述反激变换器包括变压器原边侧和变压器副边侧，所述原边侧包括原边绕组和开关管，所述副边侧包括副边绕组、同步整流管及谐振电容，其特征在于，所述系统包括：
开关管电压采样电路，用于对所述开关管的输出端电压进行采样，得到开关管采样电
压；
采样计算模块，用于根据所述开关管采样电压和预设关系，得到死区时间；所述预设关系是所述开关管在一个开关周期的导通时间内，所述开关管采样电压低于第一预设值的时长与所述死区时间的对应关系，所述死区时间是所述开关管关断到所述同步整流管打开的时间；
控制模块，接收所述死区时间，并根据所述死区时间对所述同步整流管进行开关控制。
9.根据权利要求8所述的同步整流控制系统，其特征在于，还包括同步整流管电压采样电路，用于对所述同步整流管的输入端进行采样，得到整流管采样电压；所述采样计算模块还用于根据所述整流管采样电压得到所述同步整流管的寄生二极管的正向导通时长；所述控制模块还包括死区时间优化单元，用于根据所述正向导通时长对所述预设关系进行调整，以使所述正向导通时长趋向于零。
10.根据权利要求8所述的同步整流控制系统，其特征在于，还包括输出电压采样电路，用于对反激变换器的输出电压进行采样，得到输出电压采样值；所述控制模块还包括强制关断单元，用于在所述输出电压采样值上升到预设上限值时，控制所述开关管和同步整流管关断，在所述输出电压采样值下降到预设下限值时，控制所述开关管和同步整流管进入正常工作状态。
11.根据权利要求8所述的同步整流控制系统，其特征在于，所述控制模块是向所述开关管的控制端输出开关管控制信号以控制所述开关管的导通和关断，所述开关管控制信号在所述开关管的输入端和输出端之间的电压到达谷底时控制所述开关管导通，在所述开关管的一个开关周期中，所述输入端和输出端之
间的电压出现一次以上所述谷底；所述第一预设值是所述反激变换器的原边电流为第一电流值时开关管采样电压的电压值，所述第一电流值是所述开关管固定在第n个谷底导通时所对应的导通期间所述原边电流的最低值，反激变换器效率最优点的开关管导通时间在当前开关周期的第n个谷底和第n+1个谷底之间，n为大于0的整数。
12.根据权利要求8所述的同步整流控制系统，其特征在于，还包括：
驱动电路，连接于所述控制模块和同步整流管之间，用于根据所述控制模块的输出驱动所述同步整流管工作；
延迟补偿模块，连接所述驱动电路，用于对驱动电路的延迟进行补偿。
准谐振反激变换器的同步整流控制系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及反激变换器，特别是涉及一种准谐振反激变换器的同步整流控制系统及方法。
背景技术
[0002]电源是各个电子设备不可或缺的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及其能否安全可靠地工作，而目前主流应用是开关电源(Switch Mode Power Supply)。开关电源又称之为开关变换器，是利用现代电力电子技术，通过调整开关器件的导通比或者频率来使输出电压恒定的一种电源。
[0003]一般来说，在中小功率反激变换器电源中，整流二极管(Rectifier Diode，DR)由于其正向导通压降而导致的导通损耗是系统损耗的重要构成。在电源输出电压不超过整流二极管正向压降的十倍以上时，导通损耗会占到总功率损失的50％以上。
[0004]为了提高效率和降低损耗的需要，采用同步整流技术已经成为了一种必要的手段。它是釆用导通电阻极低的金属-氧化物半导体场效应晶体管(M e ta l-O x id e-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)替代传统的整流二极管或肖特基二极管，以降低输出整流损耗。相比于传统的肖特基二极管，同步整流管导通电阻低、正向压降小，因而整流损耗低。此外，还具有截止电压高、反向电流小等优点。
发明内容
[0005]基于此，有必要提供一种准谐振反激变换器的同步整流控制系统及方法。[0006]一种准谐振反激变换器的同步整流控制方法，所述反激变换器包括变压器原边侧和变压器副边侧，所述原边侧包括原边
绕组和开关管，所述副边侧包括副边绕组、同步整流管及谐振电容，所述方法包括：对所述开关管的输出端电压进行采样，得到开关管采样电压；根据所述开关管采样电压和预设关系，得到死区时间；所述预设关系是所述开关管在一个开关周期的导通时间内，所述开关管采样电压低于第一预设值的时长与所述死区时间的对应关系，所述死区时间是所述开关管关断到所述同步整流管打开的时间；根据所述死区时间对所述同步整流管进行开关控制。
[0007]在其中一个实施例中，还包括：对所述同步整流管的输入端进行采样，得到整流管采样电压；根据所述整流管采样电压得到所述同步整流管的寄生二极管的正向导通时长；根据所述正向导通时长对所述预设关系进行调整，以使所述正向导通时长趋向于零。[0008]在其中一个实施例中，还包括：在所述同步整流管导通前和/或关断前延时安全时间，以避免所述同步整流管反向导通的步骤。
[0009]在其中一个实施例中，还包括：对反激变换器的输出电压进行采样，得到输出电压采样值；当所述输出电压采样值上升到预设上限值时，控制所述开关管和同步整流管关断；当所述输出电压采样值下降到预设下限值时，控制所述开关管和同步整流管进入正常工作状态。
[0010]在其中一个实施例中，还包括向所述开关管的控制端输出开关管控制信号以控制所述开关管的导通和关断的步骤，所述开关管控制信号在所述开关管的输入端和输出端之间的电压到达谷底时控制所述开关管导通，在所述开关管的一个开关周期中，所述输入端和输出端之间的电压出现一次以上所述谷底；
所述第一预设值是所述反激变换器的原边电流为第一电流值时开关管采样电压的电压值，所述第一电流值是所述开关管固定在第n个谷底导通时所对应的导通期间所述原边电流的最低值，反激变换器效率最优点的开关管导通时间在当前开关周期的第n个谷底和第n+1个谷底之间，n为大于0的整数。
[0011]在其中一个实施例中，还包括设置所述开关管采样电压的关断上限值和关断下限值，并根据所述关断上限值和关断下限值对所述开关管进行关断控制，以限制所述开关管关断时开关管的输出端电压、并控制所述开关管的导通时间的步骤。
[0012]在其中一个实施例中，所述关断下限值是所述反激变换器的原边电流为第二电流值时开关管采样电压的电压值，所述第二电流值是所述开关管固定在第n+1个谷底导通时所对应的导通期间所述原边电流的最低值；所述关断上限值是所述反激变换器的原边电流为第三电流值时开关管采样电压的电压值，所述第三电流值是所述开关管在反激变换器效率最优点导通时所对应的导通期间所述原边电流的最低值.
[0013]在其中一个实施例中，所述开关管和同步整流管是N沟道MOS管，N沟道MOS管的源端为输入端，漏端为输出端。
[0014]在其中一个实施例中，还包括获取所述时长与所述死区时间的对应表的步骤，所述根据所述开关管采样电压和预设关系，得到死区时间的步骤，是查表得到所述死区时间。[0015]一种准谐振反激变换器的同步整流控制系统，所述反激变换器包括变压器原边侧和变压器副边侧，所述原边侧包括原边绕组
和开关管，所述副边侧包括副边绕组、同步整流管及谐振电容，所述系统包括：开关管电压采样电路，用于对所述开关管的输出端电压进行采样，得到开关管采样电压；采样计算模块，用于根据所述开关管采样电压和预设关系，得到死区时间；所述预设关系是所述开关管在一个开关周期的导通时间内，所述开关管采样电压低于第一预设值的时长与所述死区时间的对应关系，所述死区时间是所述开关管关断到所述同步整流管打开的时间；控制模块，接收所述死区时间，并根据所述死区时间对所述同步整流管进行开关控制。
[0016]在其中一个实施例中，还包括同步整流管电压采样电路，用于对所述同步整流管的输入端进行采样，得到整流管采样电压；所述采样计算模块还用于根据所述整流管采样电压得到所述同步整流管的寄生二极管的正向导通时长；所述控制模块还包括死区时间优化单元，用于根据所述正向导通时长对所述预设关系进行调整，以使所述正向导通时长趋向于零。
[0017]在其中一个实施例中，还包括输出电压采样电路，用于对反激变换器的输出电压进行采样，得到输出电压采样值；所述控制模块还包括强制关断单元，用于在所述输出电压采样值上升到预设上限值时，控制所述开关管和同步整流管关断，在所述输出电压采样值下降到预设下限值时，控制所述开关管和同步整流管进入正常工作状态。
[0018]在其中一个实施例中，还包括：驱动电路，连接于所述控制模块和同步整流管之间，用于根据所
述控制模块的输出驱动所述同步整流管工作；延迟补偿模块，连接所述驱动电路，用于对驱动电路的延迟进行补偿。
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