同步整流控制单元和方法技术

本发明专利技术公开了一种同步整流控制单元和方法。所述同步整流控制单元包括电压传感电路25，用于检测电源开关14的体二极管导通以及输出对应所述体二极管导通的电压脉冲信号VDC。所述同步整流控制单元还包括捕获单元24，用于确定所述电压脉冲信号VDC的时长Tc以及将所述时长Tc存储在存储器中。所述同步整流控制单元还包括控制算法电路26，用于确定在即将到来的开关循环内要用于同步脉冲宽度调制(pulse width modulatio，PWM)控制信号SQ1或非同步PWM控制信号Q1的接通时间Ton和关闭时间Toff，其中所述接通时间Ton和关闭时间Toff的所述确定是基于所述存储的时长Tc。所述同步整流控制单元还包括PWM信号发生器32，用于通过使用所述确定的接通时间Ton和关闭时间Toff产生所述同步PWM控制信号SQ1以当所述电源开关在电路的同步侧时控制所述电源开关14的开关；或者产生所述非同步PWM控制信号Q1以当所述电源开关在电路100的非同步侧时控制所述电源开关14的开关。

Synchronous rectification control unit and method

The invention discloses a synchronous rectification control unit and a method. The synchronous rectification control unit comprises a voltage sensing circuit 25 which is used for detecting the turn-on of the body diode of the power switch 14 and outputting the voltage pulse signal corresponding to the body diode conduction VDC. The synchronous rectification control unit also comprises a capture unit 24 for determining the time length Tc of the voltage pulse signal VDC and storing the time length Tc in the memory. The synchronous rectification control unit also includes control circuit 26, for the coming in to the switch cycle for synchronous pulse width modulation (pulse width modulatio, PWM) SQ1 control signal or non synchronous control signal of PWM Q1 Ton on time and off time Toff, wherein the Ton and closed on time Toff is the time to determine the storage time based on Tc. The synchronous rectification control unit also includes a PWM signal generator 32 is used for determining the time of Ton through the use of the time and the closing time of Toff generated by the synchronous PWM control signal to SQ1 when the power switch of the power supply control circuit in the synchronous switch 14 side switch; or generated by the non synchronous PWM the control signal to Q1 when the power switch of the power supply control circuit in the non synchronous side 100 switch 14 switch.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文描述的实施方式大体上涉及一种同步整流控制单元和一种同步整流控制方法。本文尤其描述了一种生成有用于控制开关电源开关的第一和第二同步脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation，PWM)控制信号的机制。
技术介绍
电源开关，例如使用金属氧化物半导体场效应管(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，MOSFET)或其它合适类型的晶体管实现的开关，如今用于大量电路中。例如，这类电源开关用作功率转换器，它们可以作为半桥功率转换器或全桥功率转换器来实现。例如，全桥功率转换器电路可包括同步侧和非同步侧。在这样的电路中，非同步侧是输入原始/非转换信号/功率的一侧，而同步侧是输出被控/转换后信号/功率的一侧。这还可以表示为，将同步整流侧限定为电路的一侧，同步整流电源开关位于这一侧。相应地，将非同步整流侧限定为电路的另一侧，主电源开关位于这一侧。因此，对于双向电路，电路的非同步侧可对应于电路的不同物理侧，这取决于信号/功率应向哪个方向操控/转换，因为原始信号/功率被输入到非同步侧。相应地，电路的同步侧可对应于电路的不同物理侧，这取决于信号/功率应向哪个方向操控/转换，因为被控/转换后信号/功率从同步侧输出。含有这些电源开关的电路，例如功率变换电路等，可以在诸如用户设备(UserEquipment，UE)之类的各种各样的单元中使用，UE还被称为能够在无线通信网络中以无线方式通信的移动台、无线终端和/或移动终端，无线通信网络有时还称为蜂窝无线电系统。这类电路还可在无线电网络节点或诸如无线基站(RadioBaseStation，RBS)之类的基站中使用，基站在一些网络中可称为“eNB”、“eNodeB”、“NodeB”或“Bnode”，这取决于所用的技术和/或术语。开关这类电路中的功率转换器的目的是尽可能地高电源效率。MOSFET和用于实现电源开关的其它晶体管的电阻在开关闭合/导通时一般比在开关打开/不导通时要低。作为非限制性示例，可以提及的是，当开关打开时，MOSFET开关具有对应于MOSFET的体二极管电压的开关上的电压降，其可以为0.7伏特。当MOSFET开关关闭时，根据非限制性示例，开关上的电压降要低很多，例如0.01伏特。因此，为了实现尽可能高的电源效率，应该有尽可能多的功率流过闭合开关，这会产生较低的电压降。已经提出了传统同步整流用于通过控制电路中包含的电源开关的开关来提高电路的电源效率。如今，已近提出了许多传统的同步整流控制方案。这样一种方案基于电源开关的同步整流体二极管导通的检测调整同步整流占空比。如果存在体二极管导通，则同步整流的占空比增加，直到体二极管导通停止。相反地，如果不存在体二极管导通，则同步整流占空比降低，直到体二极管导通开始。因此，体二极管导通状态通常在开和关之间交替。该传统方法的一个明显缺点在于，同步整流占空比的每次更新/调整必须使用固定的小步长。然而，当在闭环操作中使用电路时，同步整流占空比的小步长更新/调整会引发严重问题，因为在SR占空比改变太缓慢时电路中明显会发生电流击穿。通常，占空比降低非常缓慢，这意味着当电流达到0并改变到相反方向时电源开关仍然接通。电流穿过相同电源开关的相反方向是电流击穿现象发生的原因。另外，由于传统方案中的同步侧脉冲宽度调制(pulseWidthModulated，PWM)信号的接通时间与非同步侧PWM信号是同步的，所以电流击穿可能在轻负载操作情况下发生。这是因为，当传统方案中的同步侧PWM信号与非同步侧PWM信号同步时会出现上升沿脉冲PWM脉冲的电流滞后/延迟，一旦电源开关接通，就会导致电源开关中的反向电流。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标是解决上面所述的至少一些缺点并提高电源效率且降低包括同步侧和非同步侧的电路的实施复杂度。根据第一方面，该目标通过同步整流控制单元来实现，所述同步整流控制单元包括：电压传感电路，用于：检测电源开关的体二极管导通，以及输出对应于所述体二极管导通的电压脉冲信号VDC；捕获单元，用于：确定所述电压脉冲信号VDC的时长Tc，以及将所述时长Tc存储在存储器中；控制算法电路，用于确定在即将到来的开关循环内要用于同步脉冲宽度调制(pulsewidthmodulatio，PWM)控制信号SQ1或非同步PWM控制信号Q1的接通时间Ton和关闭时间Toff，所述接通时间Ton和关闭时间Toff的所述确定是基于所述存储的时长Tc；以及PWM信号发生器，用于通过使用所述确定的接通时间Ton和关闭时间Toff产生所述同步PWM控制信号SQ1以用于当所述电源开关在电路的同步侧时控制所述电源开关的开关；或者产生所述非同步PWM控制信号Q1以用于当所述电源开关在所述电路的非同步侧时控制所述电源开关的开关。通过使用这种同步整流控制单元，可以实现非同步整流和/或同步整流占空比的精确和快速更新/调整，因为在调整期间可以采取比传统方案更长的步长。因此，可通过同步整流控制单元来实现电源效率的开关。另外，通过非同步整流和/或同步整流占空比的快速更新/调整，不断变化的条件和轻负载操作下的电流击穿都得到有效减少。根据所述第一方面，在所述同步整流控制单元的第一可能实施形式中，所述电压传感电路还用于检测所述非同步侧的所述电源开关的体二极管导通的上升沿脉冲以及输出对应于所述体二极管导通的上升沿脉冲的上升沿脉冲电压脉冲信号Von_c。通过检测体二极管导通的上升沿脉冲时间，可准确地确定二极管开始导通的时间。基于该时间，则有可能控制开关脉冲之间的死区时间以使二极管导通时间减到最少并提高效率。根据如上所述第一方面或根据所述第一方面的所述同步整流控制单元的所述第一可能实施形式，在所述同步整流控制单元的第二可能实施形式中，所述控制算法电路还用于：如果时长Tc的值大于0，Tc＞0，则将死区时间Td更新为新的死区时间值Td_new；所述新的死区时间值Td_new等于已经使用的死区时间值Td减去所述时长Tc的一部分Tdm，Td_new＝Td–Tdm，0<Tdm<Tc。由此最小化死区时间以实现最小化的二极管导通时间，这产生高电源效率。根据如上所述第一方面或根据所述第一方面的所述同步整流控制单元的所述第一或第二可能实施形式的所述同步整流控制单元，在所述同步整流控制单元的第三可能实施形式中，所述控制算法电路还用于：如果所述时长Tc的值等于0，Tc＝0，则将新的死区时间值Td_new设为预定值Td_pred，Td_new＝Td_pred。如果Tc＝0，这意味着存在电流击穿的风险。通过本可能实施形式，识别这种情况并设定死区时间的预定义值以保证将不会发生击穿。根据所述第一方面，在所述同步整流控制单元的第四可能实施形式中，所述电压传感电路还用于检测所述电源开关的体二极管导通的上升沿脉冲和体二极管导通的下降沿脉冲以及输出分别对应于所述体二极管导通的上升沿脉冲和所述体二极管导通的下降沿脉冲的上升沿脉冲电压脉冲信号Von和下降沿脉冲电压脉冲信号Voff；所述捕获单元还用于将接通时长Ton_c确定为所述上升沿脉冲电压脉冲信号的时长Von_c以及将所述同步PWM控制信号SQ1的关闭时长Toff本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步整流控制单元(40、41)，其特征在于，包括：电压传感电路(25)，用于：检测电源开关(14)的体二极管导通，以及输出对应于所述体二极管导通的电压脉冲信号VDC；捕获单元(24)，用于：确定所述电压脉冲信号VDC的时长Tc，以及将所述时长Tc存储在存储器中；控制算法电路(26)，用于确定在即将到来的开关循环内要用于同步脉冲宽度调制(pulse width modulatio，PWM)控制信号SQ1或非同步PWM控制信号Q1的接通时间Ton和关闭时间Toff，所述接通时间Ton和关闭时间Toff的所述确定是基于所述存储的时长Tc；以及PWM信号发生器(32)，用于通过使用所述确定的接通时间Ton和关闭时间Toff产生所述同步PWM控制信号SQ1以当所述电源开关在电路的同步侧时控制所述电源开关(14)的开关；或者产生所述非同步PWM控制信号Q1以当所述电源开关在电路(100)的非同步侧时控制所述电源开关(14)的开关。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种同步整流控制单元(40、41)，其特征在于，包括：电压传感电路(25)，用于：检测电源开关(14)的体二极管导通，以及输出对应于所述体二极管导通的电压脉冲信号VDC；捕获单元(24)，用于：确定所述电压脉冲信号VDC的时长Tc，以及将所述时长Tc存储在存储器中；控制算法电路(26)，用于确定在即将到来的开关循环内要用于同步脉冲宽度调制(pulsewidthmodulatio，PWM)控制信号SQ1或非同步PWM控制信号Q1的接通时间Ton和关闭时间Toff，所述接通时间Ton和关闭时间Toff的所述确定是基于所述存储的时长Tc；以及PWM信号发生器(32)，用于通过使用所述确定的接通时间Ton和关闭时间Toff产生所述同步PWM控制信号SQ1以当所述电源开关在电路的同步侧时控制所述电源开关(14)的开关；或者产生所述非同步PWM控制信号Q1以当所述电源开关在电路(100)的非同步侧时控制所述电源开关(14)的开关。2.根据权利要求1所述的同步整流控制单元(40、41)，其特征在于，所述电压传感电路(25)还用于检测所述非同步侧的所述电源开关(14)的体二极管导通的上升沿脉冲以及输出对应于所述体二极管导通的上升沿脉冲的上升沿脉冲电压脉冲信号Von_c。3.根据权利要求1至2中的任一权利要求所述的同步整流控制单元(40、41)，其特征在于，所述控制算法电路(26)还用于：如果所述时长Tc的值大于0，Tc>0，则将死区时间Td更新为新的死区时间值Td_new；所述新的死区时间值Td_new等于已经使用的死区时间值Td减去所述时长Tc的一部分Tdm，Td_new＝Td-Tdm，0<Tdm≤Tc。4.根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的同步整流控制单元(40、41)，其特征在于，所述控制算法电路(26)还用于：如果所述时长Tc的值等于0，Tc＝0，则将新的死区时间值Td_new设为预定值Td_pred，Td_new＝Td_pred。5.根据权利要求1所述的同步整流控制单元(40、41)，其特征在于：所述电压传感电路(25)还用于检测所述电源开关(14)的体二极管导通的上升沿脉冲和体二极管导通的下降沿脉冲，以及输出分别对应于所述体二极管导通的上升沿脉冲和所述体二极管导通的下降沿脉冲的上升沿脉冲电压脉冲信号Von和下降沿脉冲电压脉冲信号Voff；所述捕获单元(24)还用于将接通时长Ton_c确定为所述上升沿脉冲电压脉冲信号的时长Von_c以及将所述同步PWM控制信号SQ1的关闭时长Toff_c确定为所述下降沿脉冲电压脉冲信号的时长Voff_c。6.根据权利要求5所述的同步整流控制单元(40、41)，其特征在于，所述控制算法电路(26)还用于：如果所述接通时长Ton_c的值大于0，Ton_c>0，则将所述接通时间Ton更新为新的接通时间Ton_new；所述新的接通时间Ton_new等于已经使用的接通...

【专利技术属性】
技术研发人员：马军，乔治斯·特森格涅斯，格罗弗·维克多·托瑞克·巴斯科佩，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44