[发明专利]一种同步整流控制方法及其同步整流控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及使用功率变压器的开关电源中的同步整流器的同步整流控制方法以及同步整流控制电路。

背景技术

常规的隔离式电源包括一个或多个原边开关，至少一个变压器和位于副边上的一个或者多个整流器。变压器用于提供相对较大的电压变换比，对输入源实行更可靠的短路保护，并实现满足安规要求的原边与副边间的隔离。整流器用于对变压器副边绕组的交流电压或者电流整流而产生输出负载所需的直流电压或者电流。常见的基于变压器的开关电源拓扑有反激式，正激式，推挽式，半桥，全桥变换器等类型。

为了减少整流器的导通损耗，可以用导通电阻相对较低的金属氧化物半导体（简称MOS）晶体管作为同步整流器。选择这种低导通电阻R_DSON的MOS晶体管，整流器的导通压降可以降至约0.1V以下。以这种方式，电源转换效率可大幅度提高。

参考图1A，100A所示为一反激式开关电源的原理框图。反激式变换器是具有由感应线圈组成的变压器的buck-boost变换器，因此既能实现隔离也可实现电压比值转换。在该实施例中，NMOS晶体管S₂作为同步整流器。S₂的漏极“D”接到变压器T1的副边绕组上，源极“S”接到输出地端。控制电路102用来驱动和控制栅极“G”。

在运行时，原边晶体管S₁和同步整流器S₂周期性的开启和关闭以用来调节输出电压V_out或者输出电流,从而达到输出恒定电压或者恒定电流的要求。当原边晶体管S₁关断时，位于变压器T1的副边侧的同步整流器S₂开通；当副边绕组电流I_S衰减为约0mA或原边晶体管S₁再次被开通时，同步整流器S₂关断。

理想状况下，同步整流器的开通和关断由漏极电流或漏源电压决定。例如，如果用N型MOS晶体管作为同步整流器，当漏源电压变负时或电流开始从源极流向漏极时，MOS晶体管被开通。当漏源电压为正或电流开始从漏极流向源极时，MOS晶体管被关断。然而，在某些情况下，很难精确控制开通和关断时间，原因可能是：（1）实际中用来检测电压或电流零交叉点的比较器有输入失调和速度有限的问题；（2）从比较器输出到驱动级输出，以及从MOS晶体管栅极端的电压改变到MOS晶体管的实际开通/关断存在固有的延时；（3）MOS晶体管封装内和印刷电路板（PCB）上的寄生电感和寄生电容使检测信号失真。为了尽量减少导通损耗，选择导通电阻R_DSON低的MOS晶体管可以尽可能减小导通损耗，但是同时较低的导通电阻的MOS晶体管也会使得解决精确控制开通和关断时间的问题更加困难。