一种基于副边电流采样的同步整流控制电路及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于副边电流采样的同步整流控制电路及方法，属于航天器同步 整流控制电路技术领域。
【背景技术】
[0002] 航天器的飞速发展对其配电系统提出越来越高的要求，尤其随着卫星载荷复杂度 与功能逐渐强化，对星载直流直流变换器小型化、高效化提出了更高要求。直流直流变换器 小型化与高效化要求其提高工作频率的同时降低热耗，因此在星载直流直流变换器设计中 越来越多的引入了同步整流技术。但是同步整流电路的控制相对复杂，获得高效率的同时 容易带来可靠性风险。
[0003] 现有技术中，主要是基于原边开关管的时序对同步整流管实施控制，而该基于原 边开关管的时序对同步整流管实施控制，首先需要获得原边精准的时序，一般需要数字信 号处理器进行处理并且驱动信号传到副边，需要相应的隔离电路，这种控制电路设计复杂， 成本较高。
[0004] 现有技术中，还会基于同步整流管DS端电压的同步整流管实施控制。该方法需要 DS端电压精准的采样，需要用到高速比较器以实现高效的控制，电路设计复杂，器件较多， 成本较高。
[0005] 现有技术中，还会基于副边电流采集实施同步整流控制，例如，华为技术有限公司 申请的专利公开号为CN103475195A，名称为《一种同步整流控制电路及同步整流控制方 法》，该专利使用电流镜比较器作为核心逻辑判读器件，在航天应用领域，器件可获得性较 差，电路较复杂，功耗较高，且不具有整流死区调节能力。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种基于副边电流采样的同 步整流控制电路及方法，利用电流取样变压器实现电流取样，利用稳压管实现流压转换，利 用驱动芯片实现同步驱动，电路简单、器件可获得性好、响应速度快、功耗小、具有同步整流 脉宽死区调节能力、体积小、抗干扰能力强，其应用变换器效率高。
[0007] 本发明的技术解决方案为：一种基于副边电流采样的同步整流控制电路，包括： 电流互感器电路、流压转换电路和驱动电路、电源；
[0008] 电流互感器电路，包括电流互感器CT ;
[0009]流压转换电路，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和稳压二极管DZ1、稳压二 极管DZ2、二极管D1、二极管D2 ;
[0010] 驱动电路包括：驱动芯片1C和储能滤波电路；储能滤波电路包括：电容C1、电容 C2 ；
[0011] 驱动芯片1C包括：第一信号输入端INA、第二信号输入端INB、信号地GND端、使能 端EN、第一驱动输出端0UTA、第一驱动地PGNDA、第二输出端0UTB、第二驱动地PGNDB、供电 端vcc;
[0012] 电流互感器CT的一个信号电流输出端CT+的第一路连接稳压二极管DZ1的阴极， 电流互感器CT的一个信号电流输出端CT+的第二路连接电阻R1的一端，电流互感器CT的 一个信号电流输出端CT+的第三路连接二极管D1的阳极；二极管D1的阴极的第一路连接 电阻R3的一端；二极管D1的阴极的第二路连接驱动芯片1C的第一信号输入端；
[0013] 电流互感器CT的另一个信号电流输出端CT-的第一路连接稳压二极管DZ2的阴 极，电流互感器CT的另一个信号电流输出端CT-的第二路连接电阻R2的一端，电流互感器 CT的另一个信号电流输出端CT-的第三路连接二极管D2的阳极，二极管D2阴极的第一路 连接电阻R4的一端；二极管D2的阴极的第二路连接驱动芯片1C的第二信号输入端；
[0014] 稳压二极管DZ1的阳极、稳压二极管DZ2的阳极、电阻R1的另一端、电阻R2的另 一端、电阻R3的另一端、电阻R4的另一端连接驱动芯片1C的信号地端；
[0015] 驱动芯片1C包括：使能端EN，置为有效，即第一信号输入端或第二信号输入端为 高电平时，对应的第一驱动输出端0UTA或第二驱动输出端0UTB为高电平；
[0016] 供电端VCC连接电源正极，电源负极连接第一驱动地PGNDA、第二驱动地PGNDB和 信号地；
[0017] 第一驱动输出端0UTA和第二驱动输出端0UTB作为该同步整流控制电路的输出 端；
[0018] 电容C1的一端接供电端VCC，电容C1的另一端接第一驱动地PGNDA;电容C2的一 端接供电端VCC，电容C2的另一端接第二驱动地PGNDB。
[0019] 所述的电流互感器CT中的原边线圈匝数为1匝，副边线圈匝数为100~300匝。
[0020] 所述的电源电压为1L5~13V。
[0021] 所述的稳压二极管DZ1和稳压二极管DZ2的稳压范围为3~4V。
[0022] 所述的电阻R1和电阻R2为300~500Q。
[0023] 所述的电阻R3和电阻R4为1. 0~1. 5KQ。
[0024] 所述电容C1和电容C2为0? 22uF~luF。
[0025] 所述的电流互感器CT的输入信号为双向流动的功率电流，包括正弦波。
[0026] -种基于副边电流采样的同步整流控制方法，包括步骤如下：
[0027] (1)电流互感器CT对副边的回路电流进行采样，即将功率电流转换为小电流检测 信号输出到流压转换电路；
[0028] (2)流压转换电路根据步骤⑴的小电流检测信号获取副边采样电流，当副边采 样电流大于预设门限后，产生对应电流宽度的电压控制信号输出到驱动电路；
[0029] (3)驱动电路接收流压转换电路的步骤（2)的电压控制信号，输出对应电压控制 信号宽度的驱动信号，实现同步整流电路的开关控制。
[0030] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0031] (1)本发明包括电流互感器电路、流压转换电路和驱动电路，电流互感器串入副 边，对副边回路电流进行采样，获得电流采样信号输出给流压转换电路，流压转换电路产生 对应副边电流宽度的电压控制信号输出给驱动电路，驱动电路输出对应副边电流宽度的驱 动信号控制同步整流管的开关。
[0032] (2)本发明使用稳压二极管实现流压转换，只要副边采样电流大于稳压二极管稳 压电流，稳压二极管即可输出稳定电压，该电路可以实现高速的同步整流控制，电路简单、 响应速度快、功耗小、具有同步整流脉宽死区调节能力、体积小、抗干扰能力强，其应用变换 器效率高。
[0033] (3)本发明使用电流互感器CT实现电流取样，CT中的原边线圈匝数为1E，副边 线圈匝数为100~300匝。电流互感器取样线性度好，无时延，将大的功率电流取样为150mA 以内的小电流信号，易于信号端处理。
[0034] (4)本发明使用的驱动电路供电电源电压为11. 5~13V，该电压范围使得第一驱 动输出端、第二驱动输出端输出的驱动电平幅值为10~12V，该电平幅值既可保证驱动的 可靠，又可以确保较低的驱动损耗。
[0035] (5)本发明使用两只稳压二极管串联实现流压转换，该方式可以实现电流取样变 压器的自动磁复位，无需外加磁复位电路，电路结构简单；稳压二极管DZ1和稳压二极管 DZ2的稳压范围为3~4V，该稳压范围既可以很好的兼容驱动芯片的开关门限，又可以最大 限度的降低流压转换损耗。
[0036] (6)本发明使用电阻R1和电阻R2对第一驱动输出端和第二驱动输出端信号进行 死区调节，电阻R1与稳压二极管DZ1并联，电阻R2与稳压二极管DZ2并联，通过电阻R1、电 阻R2的分流作用，调节稳压二极管DZ1、稳压二极管DZ2稳压值对应的电流取样变压器原边 功率电流值，即调节了第一驱动输出端和第二驱动输出端的脉冲宽度，进而调节了第一驱 动输出端和第二驱动输出端信号的死区时间，使得应用更加灵活、可靠。
[0037] (7)本发明使用电阻R3和电阻R4实现流压转换电路与驱动芯片的阻抗匹配，电阻 R3、电阻R4给驱动芯片第一信号输入端和第二信号输入端结电容提供了电荷泄放通路，确 保了驱动脉冲关断的可靠性。
【附图说明】
[0038] 图1为本发明基于副边电流采样的同步整流控制方法流程图；
[0039] 图2为