【技术实现步骤摘要】
基于时域乘法器的同步整流控制系统及方法
本专利技术属于集成电路设计
,涉及一种同步整流控制系统,尤其涉及一种基于时域乘法器的同步整流控制系统;同时,本专利技术还涉及一种基于时域乘法器的同步整流控制方法。
技术介绍
随着我国经济的飞速发展,人们生产生活对电力的需求不管提高,而国内外的能源供应并没有相应等比例提升,因而造成能源短缺日益严重。电能作为能源的重要组成部分,相应对电能使用效率的要求也越来越严格。目前电力供电主要通过高压交流方式,一般在110V~220V范围,而普通家用电器通常使用直流电源,这样就需要将AC高压电源通过适配器转换成低压直流电源,由于低压直流负载众多对电力供应的占比较大,每个国家均出台相关法规对适配器的转换效率作严格要求。美国出台的六级能效标准(EPS6)和欧洲出台的电源能效行为准则COCV5,均对适配器的转换效率提出严格要求,很多适配器由于达不到相应的能源标准只能淘汰。同步整流技术是将整流二极管的压降通过低Rdson来降低,普通功率管的压降在0.7V~1V,即使是低降压的肖特基二极管在大电流通过时压降也会超过0.5V;同步整流技术采用低Rdson的MOS来代替整流二极管,将压降控制100mV甚至更小,显著地将整流二极管的损耗降低到20%以内。低电压大电流应用中整流二极管的压降对能量传输的损耗更为严重,因此,同步整流技术越来越多的应用到低电压直流电源适配器中,相应的效率提升亦最为明显。目前,在DCDC(直流转直流)开关电源应用领域,同步整流控制模块通常和开关控制模块是一个控制器,这样的好处在于同步整流不存在误开启和误关断问题,效率和 ...
【技术保护点】
一种基于时域乘法器的同步整流控制系统,其特征在于,所述控制系统包括:同步整流功率MOS管Q0、与同步整流功率MOS管并联的二极管D0、储能变压器T0、连接同步整流功率MOS管漏端的第一消磁检测分压电阻R0和第二消磁检测分压电阻R1、外部环路积分电容Ccomp,以及基于时域乘法器的同步整流控制模块U0;所述同步整流控制模块U0包括消磁检状态检测模块、原边功率开关开启时间检测模块、时域乘法器模块、死区控制模块、PWM逻辑控制模块、RS锁存器、驱动模块、时间比较器模块和环路积分控制模块;消磁状态检测模块,用以通过DEM引脚来检测变压器或电感的消磁起始点和消磁持续时间Tdem,记录上一周期的消磁持续时间为Tdem0;原边功率开关开启时间检测模块,用以通过DEM引脚来检测和判定原边功率开关的开启和关闭的时间点,并记录上一周期原边功率开关的开启时间为Tons0;死区控制模块,用以控制同步整流功率MOS管关闭到消磁结束之间留有一定的死区,用来防止滞后关断而引起损坏,Tdead=Tdem‑Tgate;其中Tdem为变压器或电感的消磁时间;Tdead为死区时间;Tgate即经过死区处理的消磁理论时间;P ...
【技术特征摘要】
1.一种基于时域乘法器的同步整流控制系统,其特征在于,所述控制系统包括:同步整流功率MOS管Q0、与同步整流功率MOS管并联的二极管D0、储能变压器T0、连接同步整流功率MOS管漏端的第一消磁检测分压电阻R0和第二消磁检测分压电阻R1、外部环路积分电容Ccomp,以及基于时域乘法器的同步整流控制模块U0;外部环路积分电容Ccomp连接在同步整流控制模块U0的COMP引脚与地之间;所述同步整流控制模块U0包括消磁状态检测模块、原边功率开关开启时间检测模块、时域乘法器模块、死区控制模块、PWM逻辑控制模块、RS触发器、驱动模块、时间比较器模块和环路积分控制模块;消磁状态检测模块,用以通过DEM引脚来检测变压器或电感的消磁起始点和消磁持续时间Tdem,记录上一周期的消磁持续时间为Tdem0;原边功率开关开启时间检测模块,用以通过DEM引脚来检测和判定原边功率开关的开启和关闭的时间点,并记录上一周期原边功率开关的开启时间为Tons0;死区控制模块,用以控制同步整流功率MOS管关闭到消磁结束之间留有一定的死区,用来防止滞后关断而引起损坏,Tdead=Tdem-Tgate;其中Tdem为变压器或电感的消磁持续时间;Tdead为死区时间;Tgate即经过死区处理的消磁理论时间;PWM逻辑控制模块,用以通过处理内部信号在消磁起始点时发出开启的信号;RS触发器,用以触发锁存GATE的控制状态;时域乘法器,用以通过将原边功率开关的开通时间Tonp与外部环路积分电容Ccomp的电压值Vcomp相乘求积,计算得到的乘积即同步整流功率MOS管开通时间;Tons=Tonp*Vcomp;其中,Tonp为原边功率开关的开通时间;Vcomp是外部环路积分电容Ccomp的电压值;Tons即控制系统计算得到的同步整流功率MOS管开通时间;驱动模块,用以将内部PWM信号的驱动能力增强,以达到可以驱动外部同步整流功率MOS管的能力;时间比较器模块,用以通过判断Tons和经过死区模块处理的Tgate信号的时间长短,对环路积分控制模块发出控制信号,当Tons较Tgate信号时间短,即对外部环路积分电容Ccomp进行充电操作;相反,当Tons较Tgate信号时间长,即对外部环路积分电容Ccomp进行放电操作;消磁状态检测模块、原边功率开关开启时间检测模块、时域乘法器模块、死区控制模块、PWM逻辑控制模块、RS触发器、驱动模块、时间比较器模块和环路积分控制模块通过判断消磁理论时间Tgate和同步整流功率MOS管开通时间Tons,由时间比较器来控制环路积分控制模块对外部环路积分电容Ccomp进行积分处理,环路经过不断运行最终Tons和Tgate相等时环路稳定,由于同步整流功率MOS管开通时间Tons为外部环路积分电容Ccomp电压Vcomp和原边功率开关的开通时间积,即保证同步整流功率MOS管的开启时间不受开关噪声和频率抖动影响,同步整流功率MOS管的开启时间必然和原边功率开关的开启时间成正比;原边功率开关Q1开启时输入电压Vin对变压器充电储能,同步整流功率MOS管漏端由于变压器感应停止谐振并达到最高电压;原边功率开关Q1关断后变压器反激,通过同步整流功率MOS管Q0的体二极管或者外部二极管D0续流对输出进行消磁放电,此时续流作用将同步整流功率MOS管漏端电压钳位在-0.5V~-1V;消磁完成后,变压器原边电感和原边功率开关Q1的寄生电容产生谐振,此谐振通过变压器引起同步整流功率MOS管漏端谐振;同步整流控制模块U0根据DEM引脚波形经过内部处理,分别得到表示原边功率开关开通时间的Tonp和消磁持续时间的Tdem,其中DEM引脚是同步整流功率MOS管漏端通过分压电阻R0和R1分压得到;同步整流控制模块通过时间比较器模块和环路积分控制模块,不断比较同步整流功率MOS管开通时间Tons和消磁理论时间Tgate的下降沿,通过负反馈环路对外部环路积分电容Ccomp积分,最终使得Tons和Tgate完全同步,同步整流控制模块再通过死区控制模块保证同步整流功率MOS管开启的时间和次边消磁时间留有一定的死区Tdead,确保同步整流功率MOS管不会形成电流灌通而造成损坏。2.一种基于时域乘法器的同步整流控制系统,其特征在于,所述控制系统包括:消磁状态检测模块、原边功率开关开启时间检测模块、时域乘法器模块、死区控制模块、PWM逻辑控制模块、RS触发器、驱动模块、时间比较器模块和环路积分控制模块;消磁状态检测模块,用以检测变压器或电感的消磁起始点和消磁持续时间Tdem,记录上一周期的消磁持续时间为Tdem0;原边功率开关开启时间检测模块,用以检测和判定原边功率开关的开启和关闭的时间点,并记录上一周期原边功率开关的开启时间为Tons0;死区控制模块,用以控制同步整流功率MOS管关闭到消磁结束之间留有设定的死区;PWM逻辑控制模块,用以通过处理内部信号在消磁起始点时发出开启的信号;RS触发器,用以触发锁存GATE的控制状态;时域乘法器,用以通过将原边功率开关的开通时间Tonp与外部环路积分电容Ccomp的电压值Vcomp相乘求积,计算得到的乘积即同步整流开通时间;Tons=Tonp*Vcomp;其中,Tonp为原边功率开关的开通时间;Vcomp是外部环路积分电容Ccomp的电压值;Tons即控制系统计算得到的同步整流功率MOS管开通时间;驱动模块,用以将内部PWM信号的驱动能力增强,以达到能驱动外部同步整流功率MOS管的能力;时间比较器模块,用以通过判断Tons和经过死区模块处理的Tgate信号的时间长短,对环路积分控制模块发出控制信号,当Tons较Tgate信号时间短,即对外部环路积分电容Ccomp进行充电操作;相反,当Tons较Tgate信号时间长,即对外部环路积分电容Ccomp进行放电操作;其中,Tdead=Tdem-Tgate;其中Tdem为变压器或电感的消磁持续时间;Tdead为死区时间;Tgate即经过死区处理的消磁理论时间。3.根据权利要求2所述的基于时域乘法器的同步整流控制系统,其特征在于:消磁状态检测模块、原边功率开关开启时间检测模块、时域乘法器模块、死区控制模块、PWM...
【专利技术属性】
技术研发人员:职春星,林凯,杨展悌,叶俊,
申请(专利权)人:佛山市南海赛威科技技术有限公司,
类型:发明
国别省市:广东;44
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