同步整流开关电源制造技术

本申请公开了同步整流开关电源。所述同步整流开关电源包括：变压器，包括原边绕组和副边绕组；主开关管，与所述原边绕组串联连接，并且周期性地导通和断开，使得所述原边绕组向所述副边绕组传输能量；同步开关管，与所述副边绕组串联连接，并且与所述主开关管按照相同的周期导通和断开；输出电容，所述输出电容的第一端连接至所述副边绕组，第二端连接至所述同步开关管，其中，所述变压器的原边绕组接收输入电压，所述变压器的副边绕组对所述输出电容充电，从而在所述输出电容上产生输出电压，在轻载或空载时，断开所述同步开关管的主电流路径，并且依靠寄生二极管维持所述同步开关管的导通状态。该同步整流开关电源可以减小轻载时的功耗。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及开关电源技术，更具体地，涉及同步整流开关电源。
技术介绍
原边控制的开关电源可以采用变压器的辅助绕组获得与输出电压相关的反馈信号，因而可以节省用于将反馈信号从副边反馈至原边的光耦及精密电压源等电子元件，简化信号反馈路径。原边控制的开关电源容易形成模块化和小型化的集成电路，已经广泛地用于手机、平板电脑和便携式媒体播放器的各种充电电源，以及用于驱动发光二极管(LED)的供电电源中。在原边控制的开关电源中，变压器的原边绕组连接有主开关管，副边绕组连接有整流二极管或同步开关管。整流二极管不需要附加的控制电路，因而电路结构简单。整流二极管的缺点是自身的电压降较大，导致开关电源的功耗增加，特别是在重载大电流输出的情形下，整个开关电源的功耗显著增加。同步开关管可以减小在整流元件上的功耗，从而提高开关电源的效率。同步开关管需要与主开关管同步工作，才能为负载提供稳定的输出电压。因此，需要为同步开关管提供附加的副边控制电路。然而，副边控制电路自身也会产生功耗，特别是在轻载的情形下，副边控制电路仍然工作，在整个开关电源的功耗中所占比例过高。因此，期望进一步改进同步整流开关电源的电路结构和控制方式，以减小开关电源的待机功耗。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种同步整流开关电源及其控制方法，其中通过检测开关周期来断开同步芯片，以减小开关电源的待机功耗。根据本技术的第一方面，提供一种同步整流开关电源，包括：变压器，包括原边绕组和副边绕组；主开关管，与所述原边绕组串联连接，并且周期性地导通和断开，使得所述原边绕组向所述副边绕组传输能量；同步开关管，与所述副边绕组串联连接，并且与所述主开关管按照相同的周期导通和断开；输出电容，所述输出电容的第一端连接至所述副边绕组，第二端连接至所述同步开关管；原边控制电路，用于产生第一驱动信号以控制主开关管的导通状态；以及副边控制电路，用于产生第二驱动信号以控制同步开关管的导通状态，其中，所述变压器的原边绕组接收输入电压，所述变压器的副边绕组对所述输出电容充电，从而在所述输出电容上产生输出电压，在轻载或空载时，所述副边控制电路断开所述同步开关管的主电流路径，并且依靠寄生二极管维持所述同步开关管的导通状态。优选地，在轻载或空载时，所述原边控制电路调节所述第一驱动信号的开关周期，以维持所述输出电压大致恒定。此处，术语大致恒定”表示输出电压并非绝对恒定而是可以在一定的范围内波动。优选地，所述原边控制电路和所述副边控制电路分别包括负载检测模块，用于根据所述第一驱动信号和所述第二驱动信号中的至少之一判断是否处于轻载状态。优选地，所述负载检测模块检测所述第一驱动信号和所述第二驱动信号中的至少之一的开关周期，以及根据所述开关周期判断负载状态，如果所述开关周期大于等于预定值，则判定处于轻载状态，如果所述开关周期小于所述预定值，则判定处于正常负载状态。优选地，所述负载检测模块在第二脉宽调制信号的控制下对第一方波信号进行分频计数，从而判断所述开关周期是否大于预定值，所述副边控制电路根据所述第二脉宽调制信号产生所述第二驱动信号。优选地，所述负载检测模块包括：多个第一触发器，彼此串联连接成分频计数电路，所述多个第一触发器接收所述第一方波信号，并且提供多个第一输出信号；第一与门，包括用于接收全局使能信号的第一输入端，用于接收第二方波信号的第二输入端，以及提供第二输出信号的输出端，所述第二输出信号用于使能所述多个第一触发器；第二与门，包括用于接收所述多个第一输出信号的多个输入端，以及提供第三输出信号的输出端；以及第二触发器，包括用于接收所述第三输出信号的第一输入端和用于接收所述第二脉宽调制信号的第二输入端，以及提供输出控制信号的输出端，其中，所述第二方波信号是所述第二脉宽调制信号的延迟信号，所述输出控制信号用于控制所述第二驱动信号的输出。优选地，所述原边控制电路包括：第一比较器，用于将表征所述输出电压的电压反馈信号与第一参考电压相比较，以产生副边绕组的放电时间信号；第二比较器，用于将所述电压反馈信号与第二参考电压相比较，以产生误差信号；恒流环路控制模块，用于根据所述放电时间信号产生第一导通信号；恒压环路控制模块，用于根据所述误差信号产生第二导通信号；第三比较器，用于将表征流经所述主开关管的电流的电流采样信号与第三参考电压相比较，以产生断开信号；第一逻辑控制电路，用于根据所述第一导通信号、所述第二导通信号和所述断开信号产生第一脉宽调制信号；以及第一栅极驱动电路，用于根据所述第一脉宽调制信号产生所述第一驱动信号；以及第一负载检测模块，用于根据所述第一脉宽调制信号产生空载信号，其中，所述原边控制电路根据空载信号调节所述第二参考电压，从而调节所述第一驱动信号的开关周期。优选地，还包括：线损调整模块，用于根据所述空载信号产生线损补偿信号；以及输出线损补偿模块，用于根据所述线损补偿信号产生所述第二参考电压。优选地，所述副边控制电路包括：第四比较器，用于将所述副边绕组的端电压与第四参考电压相比较，以产生第三导通信号；第五比较器，用于将所述端电压与第五参考电压相比较，以产生第二断开信号；第二逻辑控制电路，用于根据所述第三导通信号和所述第二断开信号产生第二脉宽调制信号；第二栅极驱动电路，用于根据所述第二脉宽调制信号产生所述第二驱动信号；以及第二负载检测模块，用于根据所述第二脉宽调制信号产生输出控制信号，其中，所述第二栅极驱动电路在所述输出控制信号的控制下提供所述第二驱动信号。根据本技术的第二方面，提供一种同步整流开关电源的控制方法，包括：采用第一驱动信号，周期性地导通和断开与原边绕组串联的主开关管，使得从变压器的原边绕组向变压器的副边绕组传输能量；采用第二驱动信号，周期性地导通和断开与副边绕组串联的同步开关管，对输出电容充电，从而在输出电容上提供输出电压；其中，在轻载或空载时，断开所述同步开关管的主电流路径，并且依靠所述同步开关管的寄生二极管维持所述同步开关管的导通状态。优选地，在轻载或空载时，通过调节所述第一驱动信号的开关周期，维持所述输出电压大致恒定。优选地，根据所述第一驱动信号和所述第二驱动信号中的至少之一判断是否处于轻载状态。优选地，判断是否处于轻载状态的步骤包括：检测所述第一驱动信号和所述第二驱动信号中的至少之一的开关周期；以及根据所述开关周期判断负载状态，其中，如果所述开关周期大于等于预定值，则判定处于轻载状态，如果所述开关周期小于所述预定值，则判定处于正常负载状态。优选地，根据所述开关周期判断负载状态的步骤包括：在第一脉宽调制信号的控制下对第一方波信号进行分频计数，从而判断所述开关周期是否大于预定值。优选地，还包括：根据检测产生空载信号；以及根据空载信号调节所述第一驱动信号的开关周期。优选地，根据所述开关周期判断负载状态的步骤包括：在第二脉宽调制信号的控制下对第一方波信号进行分频计数，从而判断所述开关周期是否大于预定值。优选地，还包括：根据检测产生输出控制信号；根据所述第二脉宽调制信号产生所述第二驱动信号；以及采用所述输出控制信号控制所述第二驱动信号的输出。根据本技术实施例的同步整流开关电源，检测开关电源的开关周期，并且设置限制频率点。当开关电源的开关周期大于设定值时，断本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步整流开关电源，其特征在于，包括：变压器，包括原边绕组和副边绕组；主开关管，与所述原边绕组串联连接，并且周期性地导通和断开，使得所述原边绕组向所述副边绕组传输能量；同步开关管，与所述副边绕组串联连接，并且与所述主开关管按照相同的周期导通和断开；输出电容，所述输出电容的第一端连接至所述副边绕组，第二端连接至所述同步开关管；原边控制电路，与所述主开关管相连接，用于产生第一驱动信号以控制所述主开关管的导通状态；以及副边控制电路，与所述同步开关管相连接，用于产生第二驱动信号以控制所述同步开关管的导通状态，其中，所述变压器的原边绕组接收输入电压，所述变压器的副边绕组对所述输出电容充电，从而在所述输出电容上产生输出电压，在轻载或空载时，所述副边控制电路断开所述同步开关管的主电流路径，并且依靠寄生二极管维持所述同步开关管的导通状态。

【技术特征摘要】
1.一种同步整流开关电源，其特征在于，包括：变压器，包括原边绕组和副边绕组；主开关管，与所述原边绕组串联连接，并且周期性地导通和断开，使得所述原边绕组向所述副边绕组传输能量；同步开关管，与所述副边绕组串联连接，并且与所述主开关管按照相同的周期导通和断开；输出电容，所述输出电容的第一端连接至所述副边绕组，第二端连接至所述同步开关管；原边控制电路，与所述主开关管相连接，用于产生第一驱动信号以控制所述主开关管的导通状态；以及副边控制电路，与所述同步开关管相连接，用于产生第二驱动信号以控制所述同步开关管的导通状态，其中，所述变压器的原边绕组接收输入电压，所述变压器的副边绕组对所述输出电容充电，从而在所述输出电容上产生输出电压，在轻载或空载时，所述副边控制电路断开所述同步开关管的主电流路径，并且依靠寄生二极管维持所述同步开关管的导通状态。2.根据权利要求1所述的同步整流开关电源，其特征在于，在轻载或空载时，所述原边控制电路调节所述第一驱动信号的开关周期，以维持所述输出电压大致恒定。3.根据权利要求2所述的同步整流开关电源，其特征在于，所述原边控制电路和所述副边控制电路分别包括负载检测模块，用于根据所述第一驱动信号和所述第二驱动信号中的至少之一判断是否处于轻载状态。4.根据权利要求3所述的同步整流开关电源，其特征在于，所述负载检测模块检测所述第一驱动信号和所述第二驱动信号中的至少之一的开关周期，以及根据所述开关周期判断负载状态，如果所述开关周期大于等于预定值，则判定处于轻载状态，如果所述开关周期小于所述预定值，则判定处于正常负载状态。5.根据权利要求4所述的同步整流开关电源，其特征在于，所述负载检测模块在第二脉宽调制信号的控制下对第一方波信号进行分频计数，从而判断所述开关周期是否大于预定值，所述副边控制电路根据所述第二脉宽调制信号产生所述第二驱动信号。6.根据权利要求5所述的同步整流开关电源，其特征在于，所述负载检测模块包括：多个第一触发器，彼此串联连接成分频计数电路，所述多个第一触发器接收所述第一方波信号，并且提供多个第一输出信号；第一与门，与所述多个第一触发器相连接，并且包括用于接收全局使能信号的第一输入端，用于接收第二方波信号的第二输入端，以及提供第二输出信号的输出端，所述第二输出信号用于使能所述多个第一触发器；第二与门，与所述多个第一触发器相连接，并且包括用于接收所述多个第一输出信号的多个输入端，以及提供第三输出信号的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪益文，詹桦，张钦阳，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33