开关电源系统及其同步整流控制器技术方案

提供了一种开关电源系统及其同步整流控制器。该同步整流控制器包括：输出检测模块，被配置为基于开关电源系统的系统输出电压的上升或下降，生成电压上升指示信号或电压下降指示信号；动态控制模块，被配置为基于电压上升指示信号生成输出钳位使能信号，或者基于电压下降指示信号生成原边唤醒使能信号；输出钳位模块，被配置为基于输出钳位使能信号，生成输出电压钳位信号，该输出电压钳位信号用于对系统输出电压进行钳位；脉冲生成模块，被配置为基于原边唤醒使能信号，生成副边绕组磁化电流，该副边绕组磁化电流用于对开关电源系统的系统变压器的副边绕组进行磁化。系统变压器的副边绕组进行磁化。系统变压器的副边绕组进行磁化。

【技术实现步骤摘要】
开关电源系统及其同步整流控制器


[0001]本专利技术涉及电路领域，尤其涉及开关电源系统及其同步整流控制器。

技术介绍

[0002]随着电源能效标准的不断提高和便携式电子设备的日益普及，由于可以有效提高电源转换效率、提升开关电源系统的功率密度，同步整流(SR)技术被越来越广泛地用在开关电源系统，尤其是中小功率范围应用中。基于开关电源系统的成本考虑，大多数中小功率范围应用都采用反激原边控制(flyback primary
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side control)架构。当采用反激原边控制架构时，开关电源系统的原边侧的控制组件不能实时检测开关电源系统的系统输出电压，因此开关电源系统的动态响应问题比较难处理。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术实施例的用于开关电源系统的同步整流控制器包括：输出检测模块，被配置为基于开关电源系统的系统输出电压的上升或下降，生成电压上升指示信号或电压下降指示信号；动态控制模块，被配置为基于电压上升指示信号生成输出钳位使能信号，或者基于电压下降指示信号生成原边唤醒使能信号；输出钳位模块，被配置为基于输出钳位使能信号，生成输出电压钳位信号，该输出电压钳位信号用于对系统输出电压进行钳位；脉冲生成模块，被配置为基于原边唤醒使能信号，生成副边绕组磁化电流，该副边绕组磁化电流用于对开关电源系统的系统变压器的副边绕组进行磁化。
[0004]根据本专利技术实施例的用于开关电源系统的同步整流控制器，能够对开关电源系统的系统输出电压进行准确及时的检测，并根据检测到的系统输出电压调节系统输出电压或者使能开关电源系统的原边侧的控制组件调节系统输出电压，因此可以改善开关电源系统的动态响应性能。
[0005]根据本专利技术实施例的开关电源系统，包括上述用于开关电源系统的同步整流控制器。
[0006]相比传统的开关电源系统，根据本专利技术实施例的开关电源系统的动态响应性能大大改善。
附图说明
[0007]从下面结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述中可以更好地理解本专利技术，其中：
[0008]图1A和图1B示出了反激原边控制架构的开关电源系统的示意框图。
[0009]图2A示出了在采用传统的SR控制器的情况下，系统负载在系统变压器T1退磁期间从空载状态切换到满载状态时，与图1A和图1B所示的开关电源系统的动态响应性能有关的信号的示例波形图。
[0010]图2B示出了在采用传统的SR控制器的情况下，系统负载在系统变压器T1退磁刚结
束时从空载状态切换到满载状态时，与图1A和图1B所示的开关电源系统的动态响应性能有关的信号的示例波形图。
[0011]图3示出了在图1B所示的开关电源系统中，用于驱动功率开关M1的开启与关断的栅极驱动信号和系统变压器T1的辅助绕组Naux上的电压的波形图。
[0012]图4示出了在图1B所示的开关电源系统中，用于驱动功率开关M1的开启与关断的栅极驱动信号和SR控制器的VD脚处的电压的波形图。
[0013]图5示出了根据本专利技术实施例的用于开关电源系统的SR控制器的逻辑框图。
[0014]图6示出了图5所示的SR控制器用在图1A所示的开关电源系统的情况下的电路连接示意图。
[0015]图7示出了图5所示的SR控制器用在图1B所示的开关电源系统的情况下的电路连接示意图。
[0016]图8示出了在采用图5所示的SR控制器的情况下，系统负载在系统变压器T1退磁刚结束时从空载状态切换到满载状态时，与图1B所示的开关电源系统的动态响应性能有关的信号的示例波形图。
[0017]图9示出了在采用图5所示的SR控制器的情况下，系统负载在系统变压器T1退磁刚结束时从满载状态切换到控载状态时，与图1B所示的开关电源系统的动态响应性能有关的信号的示例波形图。
具体实施方式
[0018]下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。本专利技术决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了元素、部件、和算法的任何修改、替换、和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本专利技术造成不必要的模糊。
[0019]图1A和图1B示出了反激原边控制架构的开关电源系统的示意框图。在图1A和图1B中，T1是系统变压器，U1是位于系统变压器T1的原边侧的脉宽调制(PWM)控制器，M1是位于系统变压器T1的原边侧的功率开关，Np是系统变压器T1的原边绕组(Np也表示原边绕组的匝数)，Ns是系统变压器T1的副边绕组(Ns也表示副边绕组的匝数)，Naux是系统变压器T1的辅助绕组(Naux也表示辅助绕组的匝数)，R1和R2是用于对系统变压器T1的辅助绕组Naux上的电压进行分压的分压电阻，U2是位于系统变压器T1的副边侧的同步整流(SR)控制器，M2是位于系统变压器T1的副边侧的功率开关，SR控制器U2和功率开关M2一起构成位于系统变压器T1的副边侧的同步整流器。下面为了简明，将功率开关M2称为同步整流开关。
[0020]在图1A和图1B所示的开关电源系统中，分压电阻R1和R2与系统变压器T1的辅助绕组Naux一起用来在系统变压器T1退磁期间产生表征开关电源系统的系统输出电压Vo的输出反馈信号FB；PWM控制器U1基于输出反馈信号FB来调节系统输出电压Vo；SR控制器U2通过其VD脚检测系统变压器T1的副边绕组Ns的状态，以控制同步整流开关M2的开启与关断。
[0021]开关电源系统的动态响应性能是指开关电源系统在其系统负载发生变化时对其
系统输出电压的调节能力。当系统负载增加时，开关电源系统的系统输出电压有下降的趋势，同时开关电源系统的系统工作频率有上升的趋势；当系统负载降低时，开关电源系统的系统输出电压有上升的趋势，同时开关电源系统的系统工作频率有下降的趋势。对于图1A和图1B所示的开关电源系统来说，由于采用了反激原边控制架构，位于系统变压器T1的原边侧的PWM控制器U1仅可以在系统变压器T1退磁期间对系统输出电压Vo进行检测，其对由于系统负载变化而引起的系统输出电压的变化的检测与系统负载的变化时刻紧密相关，这对开关电源系统的动态响应性能会产生较大影响。
[0022]当系统负载在系统变压器T1退磁期间发生变化时，位于系统变压器T1的原边侧的PWM控制器U1在系统变压器T1的当前退磁期间内就可以准确地检测到系统输出电压Vo的变化，此时开关电源系统的动态响应性能较好。图2A示出了在采用传统的SR控制器的情况下，系统负载在系统变压器T1退磁期间从空载状态切换到满载状态时，与图1A和图1B所示的开关电源系统的动态响应性能有关的信号的示例波形图。在图2A中，PG是用于驱动功率开关M1的开启与关断的栅极驱动信号的波形图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于开关电源系统的同步整流控制器，包括：输出检测模块，被配置为基于所述开关电源系统的系统输出电压的上升或下降，生成电压上升指示信号或电压下降指示信号；动态控制模块，被配置为基于所述电压上升指示信号生成输出钳位使能信号，或者基于所述电压下降指示信号生成原边唤醒使能信号；输出钳位模块，被配置为基于所述输出钳位使能信号，生成输出电压钳位信号，该输出电压钳位信号用于对所述系统输出电压进行钳位；以及脉冲生成模块，被配置为基于所述原边唤醒使能信号，生成副边绕组磁化电流，该副边绕组磁化电流用于对所述开关电源系统的系统变压器的副边绕组进行磁化。2.根据权利要求1所述的同步整流控制器，其中，所述输出检测模块进一步被配置为：基于所述系统输出电压在同步整流开关从开启状态变为关断状态的时刻之后并且从关断状态再次变为开启状态的时刻之前的预定时段中的上升或下降，生成所述电压上升指示信号或所述电压下降指示信号。3.根据权利要求1或2所述的同步整流控制器，其中，当所述同步整流控制器用于下端控制模式时，所述同步整流控制器的第一电压检测脚和第二电压检测脚分别连接到所述系统变压器的副边绕组的第一端和第二端，所述系统变压器的第一端即为所述开关电源系统的系统输出端，所述同步整流开关连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹亚明，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：