【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及开关电源变换器，特别涉及一种同步整流导通控制芯片及其控制方法。
技术介绍
1、反激开关电源输出整流电路一般采用二极管整流和同步整流两种方式，二极管整流如图1所示，在开关电源原边的pwm开关管q1开通时，整流二极管dout处于截止状态，当q1从开通变为关断后，磁性储能元件t1释放能量，整流二极管阳极电压大于阴极电压，整流二极管dout导通，产生如图1中所示的if电流。它利用了二极管的正向导通，反向截止的自然特性，简单方便、可靠性高。但是由于二极管固有的结压降的存在，导通损耗较大。而同步整流方式采用mos管来整流，没有二极管结压降，可以大大地提高整流效率。如图2所示，qsr是同步整流开关管，电流可以从它的体二极管通过，但是为了减小导通损耗，需要在磁性储能元件释放能量的阶段开通mos管qsr，使电流从mos管沟道通过而不是从它的体二极管通过，从而降低导通压降，进而减小损耗。因为整流mos管qsr并不具有自然开通和截止的特性，需要通过检测它的漏极与源极之间的电压来判断它是否开通，即同步整流控制技术。随着开关电源体积逐渐减小，工作频率逐渐增加，对效率的要求也越来越高，因此对同步整流控制技术提出了新的要求。
2、如图3所示，提供了反激开关电源的关键节点的电压时序波形，包括原边pwm开关管q1的门极电压理想波形g1、同步整流管qsr的漏极与源极之间的电压波形vds、正常开通时同步整流管的门极波形gsr、误触发开通的同步整流管门极波形gsr(fault)。同步整流控制的基本原理是：在vds电压小于开通阈值电压vth(o
3、为解决上述误触发开通的难题，成都芯源系统有限公司在中国专利申请201710561412.6中提出采用转换速率检测来实现，一些情况下在原边pwm开关管刚关断时vds的下降速率较大，如图3所示的①和②时刻，比谐振时的下降速率大，因此具有一个转换速率的窗口值来区分谐振负压，vds下降的转换速率小于设定值时认为谐振负压，不允许开通同步整流管。因为不同的开关电源谐振波形的转换速率不同，常常需要采用一个引脚给应用端进行调试匹配转换速率的比较阈值。然而这种方案具有三个缺点：1、通常需要一个引脚来设定转换速率的比较阈值，自适应性较差；2、为了减小开关电源的体积，电源的工作频率越来越高，谐振频率也越高，那么vds在谐振阶段下降转换速率也很大，很难用此种方法将谐振的转换速率区分开来，或者可用的转换速率窗口范围很窄而致使可靠性较低；3、在软开关的电源拓扑应用中，在谐振中也会出现vds快速下降，无法被有效区分，而且这时也不应该开通同步整流，该专利申请中的方法也不适用于此场景。
4、另外，上海南芯半导体科技有限公司在中国专利申请202010137682.6中提出一种同步整流控制方法，它提出在检测到vds峰值后开始计时并对vds电压进行实时比较，经过设定的时间后vds电压仍然比较高，则认为是所述的平台电压，而在谐振阶段，vds的波形是圆弧型，在检测电压和检测时间的夹持下，谐振阶段的vds不具有所述的平台特性，因此可以区分谐振产生的负压。这种方法在软开关电源中不会误开通同步整流管，解决了专利申请201710561412.6在此场景下遇到的问题。但是它仍然具有两个缺陷：1、仍然需要一个引脚来设计所述的检测时间，以便跟具体的开关电源参数进行匹配，因此上海南芯半导体科技有限公司还在专利202010298524.9中还提出《一种自适应检测时间的同步整流控制方法》来产生这个自适用的检测时间，由于这个时间本身非常小，一般为纳秒级别，实际的自适应范围是有限的；2、在开关电源轻负载下，特别是工作频率高达几百khz的高频电源中，原边pwm开关管q1的导通时间非常小，很容易接近于谐振周期时，致使 vds的平台电压小于所述的检测时间（为了区分谐振负压，此时间又不能设计得过小），最终导致同步整流不开通的现象。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种同步整流导通控制芯片及其控制方法，可以解决现有技术中由于原边pwm开关管q1的导通时间非常小，当接近于谐振周期时，致使vds的平台电压时间小于检测时间，最终导致同步整流不开通的问题。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、第一方面，本专利技术提供一种同步整流导通控制方法，包括以下步骤：
4、步骤s1、相对最大电压识别电路检测并识别同步整流开关管的漏源电压是否出现了相对最大电压，如果是则输出使能有效信号给逻辑电路，逻辑电路用使能寄存器保存使能有效信号，转至步骤s2，否则持续检测漏源电压；
5、步骤s2、继续实时检测同步整流开关管的漏源电压，当同步整流开关管的漏源电压＜开通阈值电压时，同步检测比较电路输出第一有效信号给逻辑电路，逻辑电路控制同步整流开关管导通，并初始化使能寄存器；
6、步骤s3、当检测到同步整流开关管的漏源电压＞关断阈值电压时，同步检测比较电路输出第二有效信号给逻辑电路，逻辑电路控制同步整流开关管关断；
7、步骤s4、同步整流开关管关断后，返回步骤s1，立即进行下一次相对最大电压的检测和识别，或者延迟一段设定时间后才进行下一次相对最大电压的检测和识别。
8、进一步的，所述检测并识别同步整流开关管的漏源电压是否出现了相对最大电压的方法为电压型检测方法，包括以下步骤：
9、步骤s101、获取上一周期的同步整流开关管的漏源电压的相对最大电压并作为起点电压，生成逐渐减小的捕捉阈值电压；
10、步骤s102、将实时检测的同步整流开关管的漏源电压与捕捉阈值电压进行比较，直到检测到同步整流开关管的漏源电压接近捕捉阈值电压时，相对最大电压识别电路输出使能有效信号给逻辑电路；
11、步骤s103、逻辑电路的使能寄存器保存使能有效信号，作为同步整流开关管导通的必要条件，转至步骤s2；同时继续实时检测漏源电压，直到检测到本周期的相对最大电压，刷新保存最新的相对最大电压值，返回步骤s101进行循环操作。
12、进一步的，所述检测并识别同步整流开关管的漏源电压是否出现了相对最大电压的方法为电流型检测方法，包括以下步骤：
13、步骤s101’、获取上一周期的同步整流开关管的相对最大电流并作为起点电流，生成逐渐减小的捕捉阈值电流；
14、步骤s102’、将实时采样电流与捕本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种同步整流导通控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的同步整流导通控制方法，其特征在于，所述检测并识别同步整流开关管的漏源电压是否出现了相对最大电压的方法为电压型检测方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的同步整流导通控制方法，其特征在于，所述检测并识别同步整流开关管的漏源电压是否出现了相对最大电压的方法为电流型检测方法，包括以下步骤：
4.一种同步整流导通控制芯片，其特征在于，内部集成相对最大电压识别电路、同步检测比较电路和逻辑电路；相对最大电压识别电路的输入端和同步检测比较电路的输入端分别连接同步整流导通控制芯片的源极检测输入引脚VS和漏极检测输入引脚VD，检测同步整流开关管关断的漏源电压；相对最大电压识别电路的输出端连接逻辑电路的第一输入端；同步检测比较电路的两个输出端分别连接逻辑电路的第二输入端和第三输入端；逻辑电路的输出端连接同步整流导通控制芯片的输出引脚；
5.根据权利要求4所述的同步整流导通控制芯片，其特征在于，所述相对最大电压识别电路包括：采样开关S1、采样电容C1、第一比较器CMP
6.根据权利要求4所述的同步整流导通控制芯片，其特征在于，所述相对最大电压识别电路包括：采样电阻RS、第一N沟道MOS管N1、第二N沟道MOS管N2、第三N沟道MOS管N3、第一P沟道MOS管P1、第二P沟道MOS管P2、采样开关S1、采样电容C1、比较器CMP1、单稳态触发器MTRG和微电流源I1；采样电阻RS的一端连接漏极检测输入引脚VD，采样电阻RS的另一端分别连接第一N沟道MOS管N1的漏极和栅极、第二N沟道MOS管N2的栅极、采样开关S1的一端；第一N沟道MOS管N1的源极和第二N沟道MOS管N2的源极接地；第一P沟道MOS管P1的源极连接第二P沟道MOS管P2的源极；第一P沟道MOS管P1的栅极和漏极相连并分别连接第二P沟道MOS管P2的栅极、第二N沟道MOS管N2的漏极；第二P沟道MOS管P2的漏极和第三N沟道MOS管N3的漏极分别连接单稳态触发器的输入端；单稳态触发器的输出端分别连接采样开关S1的控制端和逻辑电路的第一输入端；第三N沟道MOS管N3的栅极分别连接微电流源I1的正端、采样电容C1的一端和采样开关S1的另一端；第三N沟道MOS管N3的源极、微电流源I1的负端和采样电容C1的另一端接地；相对最大电压识别电路的地连接同步整流导通控制芯片的源极检测输入引脚VS。
7.根据权利要求4所述的同步整流导通控制芯片，其特征在于，所述相对最大电压识别电路包括：采样电阻RS、第一N沟道MOS管N1、第二N沟道MOS管N2、第三N沟道MOS管N3、第一P沟道MOS管P1、第二P沟道MOS管P2、采样开关S1、采样电容C1、比较器CMP1、单稳态触发器MTRG和微电流源I1；采样电阻RS的一端连接漏极检测输入引脚VD，采样电阻RS的另一端分别连接第一N沟道MOS管N1的漏极和栅极、第二N沟道MOS管N2的栅极、采样开关S1的一端；第一N沟道MOS管N1的源极和第二N沟道MOS管N2的源极接地；第一P沟道MOS管P1的源极连接第二P沟道MOS管P2的源极；第一P沟道MOS管P1的栅极和漏极相连并分别连接第二P沟道MOS管P2的栅极、第三N沟道MOS管N3的漏极；第二P沟道MOS管P2的漏极和第二N沟道MOS管N2的漏极分别连接单稳态触发器的输入端；单稳态触发器的输出端分别连接采样开关S1的控制端和逻辑电路的第一输入端；第三N沟道MOS管N3的栅极分别连接微电流源I1的正端、采样电容C1的一端和采样开关S1的另一端；第三N沟道MOS管N3的源极、微电流源I1的负端和采样电容C1的另一端接地；相对最大电压识别电路的地连接同步整流导通控制芯片的源极检测输入引脚VS。
8.根据权利要求4所述的同步整流导通控制芯片，其特征在于，所述同步检测比较电路包括第二比较器CMP2和第三比较器CMP3，第二比较器CMP2的负输入端和第三比较器CMP3的正输入端分别连接同步整流导通控制芯片的漏极检测输入引脚VD；第二比较器CMP2的正输入端输...
【技术特征摘要】
1.一种同步整流导通控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的同步整流导通控制方法，其特征在于，所述检测并识别同步整流开关管的漏源电压是否出现了相对最大电压的方法为电压型检测方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的同步整流导通控制方法，其特征在于，所述检测并识别同步整流开关管的漏源电压是否出现了相对最大电压的方法为电流型检测方法，包括以下步骤：
4.一种同步整流导通控制芯片，其特征在于，内部集成相对最大电压识别电路、同步检测比较电路和逻辑电路；相对最大电压识别电路的输入端和同步检测比较电路的输入端分别连接同步整流导通控制芯片的源极检测输入引脚vs和漏极检测输入引脚vd，检测同步整流开关管关断的漏源电压；相对最大电压识别电路的输出端连接逻辑电路的第一输入端；同步检测比较电路的两个输出端分别连接逻辑电路的第二输入端和第三输入端；逻辑电路的输出端连接同步整流导通控制芯片的输出引脚；
5.根据权利要求4所述的同步整流导通控制芯片，其特征在于，所述相对最大电压识别电路包括：采样开关s1、采样电容c1、第一比较器cmp1、单稳态触发器mtrg和微电流源i1；采样开关s1的一端和第一比较器cmp1的正输入端分别连接同步整流导通控制芯片的漏极检测输入引脚vd；第一比较器cmp1的负输入端分别连接微电流源i1的正端、采样电容c1的一端和采样开关s1的另一端；微电流源i1的负端和采样电容c1的另一端接地；第一比较器cmp1的输出端连接单稳态触发器mtrg的输入端，单稳态触发器mtrg的输出端分别连接采样开关s1的控制端和逻辑电路的第一输入端；相对最大电压识别电路的地连接同步整流导通控制芯片的源极检测输入引脚vs。
6.根据权利要求4所述的同步整流导通控制芯片，其特征在于，所述相对最大电压识别电路包括：采样电阻rs、第一n沟道mos管n1、第二n沟道mos管n2、第三n沟道mos管n3、第一p沟道mos管p1、第二p沟道mos管p2、采样开关s1、采样电容c1、比较器cmp1、单稳态触发器mtrg和微电流源i1；采样电阻rs的一端连接漏极检测输入引脚vd，采样电阻rs的另一端分别连接第一n沟道mos管n1的漏极和栅极、第二n沟道mos管n2的栅极、采样开关s1的一端；第一n沟道mos管n1的源极和第二n沟道mos管n2的源极接地；第一p沟道mos管p1的源极连接第二p沟道mos管p2的源极；第一p沟道mos管p1的栅极和漏极相连并分别连接第二p沟道mos管p2的栅极、第二n沟道mos管n2的漏极；第二p沟道mos管p2的漏极和第三n沟道mos管n3的漏极分别连接单稳态触发器的输入端；单稳态触发器的输出端分别连接采样开关s1的控制端和逻辑电路的第一输入端；第三n沟道mos管n3的栅极分别连接微电流源i1的正端、采样电容c1的一端和采样开关s1的另一端；第三n沟道mos管n3的源...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐盛斌，
申请(专利权)人：苏州源特半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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