[发明专利]用于全桥DC/DC变换器同步整流的数字化实现装置

说明书

本发明涉及了一种用于全桥DC/DC变换器同步整流的数字化实现装置，包括单片机、移相PWM信号芯片、CPLD芯片、驱动器和共源极同步整流驱动电路；所述CPLD芯片的输入端、移相PWM芯片的输入端均与单片机连接，所述移相PWM信号芯片与CPLD芯片连接，所述共源极同步整流驱动电路包括高频变压器、全桥变换器和次级同步整流管。单片机输出电流模式信号给CPLD芯片，并通过控制移相PWM信号芯片和CPLD芯片，输出两路同步整流驱动波形至驱动器，驱动器控制次级同步整流管的通断，本发明能够明显改善由于缺乏精确的驱动时序、整流管开关时间不合理造成的对电路元件的破坏和功率损耗情况，提高电路的工作效率和可靠性。

技术领域

本发明涉及同步整流的驱动控制领域，具体的是一种用于全桥DC/DC变换器同步整流的数字化实现装置。

背景技术

在全桥DC/DC变换器中，传统的电压型自驱动同步整流电路的整流管MOSFET仅仅跟随变压器次级方波开通，在没有次级方波的时间内需要依靠体二极管续流，整流损耗难以降低；采用额外并联肖特基二极管的方法可以有效缓解上述问题，但是器件成本将进一步升高；采用栅极电荷保持技术或电流型自驱动技术都可以使整流MOSFET在续流时间内保持导通，但是电路复杂度较高，而且驱动时序不够精确，仍然存在体二极管导通的状况。

电源在输出电流缓升、缓降的过程中，或在小负载应用场景下，会进入DCM模式，若仍采用两同步整流管共同导通续流的控制方法，次级同步整流回路极易产生电流倒灌现象，使变压器次级产生短路现象，损坏MOSFET模块。由于电源在全负载范围内输出电流存在CCM和DCM模式，需要对次级MOSFET的工作模式进行调节，针对不同的工作模式采用不同的控制方法，以提高电源的可靠性和工作效率。而目前的同步整流方案基本上都采用相同的控制方法，没有实现最优控制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种用于全桥DC/DC(Direct Current/DirectCurrent，直流/直流)变换器同步整流的数字化实现装置，包括单片机、移相PWM信号芯片、CPLD 芯片、MOSFET驱动器和共源极同步整流驱动电路；所述移相PWM信号芯片输出端与CPLD 芯片连接，所述共源极同步整流驱动电路包括高频变压器、全桥变换器和次级同步整流管 MOSFET。所述CPLD芯片的输入端、移相PWM芯片的输入端均与单片机连接，所述移相PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号芯片输出端与CPLD(ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)芯片连接，所述CPLD芯片与MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化层半导体场效晶体管)驱动器连接。

进一步的，所述单片机对输出电流反馈值序列进行滞回比较，当电流上升至大于某一电流值I₁时,单片机发出CCM(Continuous Conduction Mode，连续电流导通模式)信号；当电流下降至小于某一电流值I₂时，单片机发出DCM(Discontinuous ConductionMode，非连续电流导通模式)信号。

进一步的，所述单片机一方面直接连接CPLD芯片，单片机通过对输出电流反馈值序列进行滞回比较判断，输出DCM/CCM电流模式信号至CPLD芯片；另一方面，单片机与移相PWM芯片相连，单片机完成数字PID(Proportional Integral Differential，比例积分微分)计算后通过D/A转换，输出电压到移相PWM芯片以实现移相角调节。

进一步的，所述CPLD芯片输入端连接移相PWM信号芯片并接收4路移相PWM信号，结合电流模式信号，经内部计算后输出上下两路同步整流管驱动波形。