同步整流控制方法、控制装置及开关电源的制作方法_2

文档序号:9526513阅读:来源:国知局
1的集电极 连接,同步整流M0S管的源极与轻载控制电路的三极管Q41的发射极连接,以在信号传输电 路的反馈信号为低电平时,通过轻载控制电路关闭该绕组自驱动同步整流电路,使同步整 流M0S管工作在体二极管整流状态;在信号传输电路的反馈信号为高电平时,轻载控制电 路不干涉该绕组自驱动同步整流电路的工作。
[0025] 本发明的同步整流控制方法具有以下优点。
[0026] 1、电路简单、体积小。
[0027] 2、空载功耗小。
[0028] 3、满载效率高。
【附图说明】
[0029] 图1为现有技术的绕组自驱动同步整流电路的原理图;
[0030] 图2为现有技术的电流型同步整流电路的驱动电压和电流波形图;
[0031] 图3为现有技术的隔离驱动型同步整流电路的原理图;
[0032] 图4为现有技术的电流型同步整流电路的原理图;
[0033] 图5为本发明同步整流驱动控制电路的原理图;
[0034] 图6为本发明实施案例一的同步整流控制装置的电路原理图;
[0035]图7为本发明实施案例一的同步整流控制装置应用在反激拓扑的开关电源中的 电路原理图;
[0036]图8为本发明实施案例一的同步整流控制装置应用在推挽拓扑开关电源中的电 路原理图。
[0037] 附图标记说明:
[0038] 备 .古 ¥ιη¥θ 开关电源原边参考点:开关电源副边参考点:开关电源原边输入端ιΕ:开关电源副边输出端正:
【具体实施方式】
[0039] 为了更好地理解本发明相对于现有技术所作出的改进,在对本发明的两种具体实 施方式进行详细说明之前,先对本发明构思结合附图加以说明。
[0040] 如图5所示,一种同步整流控制方法,用于对开关电源的同步整流M0S管进行同 步整流控制,该方法在绕组自驱动同步整流电路的控制基础上,增加轻载控制步骤,所述轻 载控制步骤,在开关电源原边控制芯片的反馈脚C0M,产生一个随输出负载变化的电平,信 号传输电路对这一变化电平处理、传输到开关电源副边的驱动控制电路,驱动控制电路向 绕组自驱动同步整流电路输出控制信号,当负载轻时,控制芯片的反馈脚COM电平低,则驱 动控制电路关闭该绕组自驱动同步整流电路,以使同步整流M0S管工作在体二极管整流状 态,以实现空载或轻载功耗小的目的;当负载重时,控制芯片的反馈脚COM电平高,则驱动 控制电路不干涉该绕组自驱动同步整流电路的工作,以实现满载或重载效率高的目的。
[0041] 同时,在开关电源原边的PWM控制芯片反馈脚端电平,随开关电源输出负载电流 的大小发生变化时,利用此变化信号所产生的一控制逻辑,并将控制逻辑从开关电源的原 边传输到副边,用于控制同步整流的工作状态。
[0042] 据此思路,本发明提供一种同步整流控制装置,用于功率转换电路1,包括绕组自 驱动同步整流电路2和轻载控制电路,该轻载控制电路包括信号传输电路3和驱动控制电 路4,所述信号传输电路3的输入连接到PWM控制芯片的反馈脚C0M,输出连接到驱动控制 电路4的输入端,用以转换、传输随输出负载变化的COM脚的电平,提供给驱动控制电路4 ; 所述驱动控制电路4的输出连接到绕组自驱动同步整流电路2的输入,并根据PWM控制芯 片反馈脚COM的电平高低情况,向绕组自驱动同步整流电路2输出控制信号,以在电源负载 为空载时,PWM控制芯片反馈脚COM电平低,关闭该绕组自驱动同步整流电路2,以使同步整 流M0S管工作在体二极管整流状态,以实现空载或轻载功耗小的目的。当负载重时控制芯 片的反馈脚COM电平高,驱动控制电路不干涉该绕组自驱动同步整流电路的工作,以实现 满载或重载效率高的目的。
[0043] 通常情况下,开关电源的输出在空载或轻载的时候所述PWM控制芯片的反馈脚 COM的电压低,重载或满载的情况下所述PWM控制芯片的反馈脚COM电压高。
[0044] 所述绕组自驱动同步整流电路2的同步整流管可以为一个或多个并联的M0S管。
[0045] 所述的驱动控制电路4根据信号传输电路3输出的逻辑状态,形成一个控制信号, 当开关电源的输出在空载或轻载的时候,PWM控制芯片的反馈脚COM电平低,信号传输电路 3输出一个高逻辑电平给驱动控制电路4,驱动控制电路4输出一个控制信号,将绕组自驱 动同步整流电路2的驱动关闭,同步整流M0S管工作在体二极管整流状态,等同所述功率转 换电路1的整流电路采用二极管整流,功率变换器的副边电流不会过零,所以空载或轻载 损耗小。当辅助电源电路3电平高时,控制信号将不干涉绕组自驱动同步整流电路,M0S管 正常导通整流工作,保持满载或重载效率高的特征。
[0046] 所述的信号传输电路3采样PWM控制芯片的反馈脚COM的变化电平,其具体的方 法为,通过两串联电阻分压的方法采样COM脚电压,该电压同一基准电压进行比较,低于基 准电压时信号传输电路3输出一高逻辑电平。COM分压后的电压高于基准电压后时信号传 输电路3输出一低逻辑。
[0047] 所述的信号传输电路3将逻辑电平从原边传输到副边,传输路径采用光耦实现。
[0048] 所述的信号传输电路3的比较器1C为TL431。
[0049] 上述的功率转换电路1可以是各种隔离拓扑,如反激、正激、推挽、半桥、全桥等及 其变换的拓扑。
[0050] 驱动控制电路4关闭绕组自驱动同步整流电路2的方法是,采用一个可控开关并 联在同步整流M0S管的栅极和源极之间,当辅助电源电路3的电压为低电平的时候开关导 通,同步整流M0S管栅极和源极之间的电平一直被拉低到低电平状态,同步整流M0S无驱 动,则一直处于关断状态。
[0051] 上述的开关可以是三极管、M0S管、光耦、可控硅等可控晶体开关。
[0052] 绕组自驱动同步整流电路2的串联驱动电容,是一个电容容值不易过大的电容, 主要是为了限制上述开关的导通电流,防止开关件被过电流损坏。
[0053] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0054] 实施例一
[0055] 图6示出了本发明实施例一的同步整流驱动控制电路,一种同步整流控制电路, 包括绕组自驱动同步整流电路2、信号传输电路3和驱动控制电路4。
[0056] 其中,驱动控制电路4接收信号传输电路3的控制逻辑电平。
[0057] 在开关电源原边控制芯片的反馈脚C0M,产生一个随输出负载变化电平,信号传输 电路对这一变化电平处理、传输到开关电源副边的驱动控制电路,驱动控制电路向绕组自 驱动同步整流电路输出控制信号,当负载轻时控制芯片的反馈脚COM电平低,驱动控制电 路关闭该绕组自驱动同步整流电路,以使同步整流M0S管工作在体二极管整流状态;以实 现空载或轻载功耗小的目的,当负载重时控制芯片的反馈脚COM电平高,驱动控制电路不 干涉该绕组自驱动同步整流电路的工作,以实现满载或重载效率高的目的。
[0058] 绕组自驱动同步整流电路2被驱动控制电路4的控制信号关闭后,同步整流M0S 管工作在体二极管整流状态,开关电源副边在轻负载或空载时工作在二极管整流状态,电 流不会过零,所以空载或轻载损耗小。
[0059] 优选的,功率转换电路1,为反激拓扑架构。其包括第一开关管Q11、第一变压器 T1、绕组自驱动同步整流电路2、第一输出滤波电容Cl1,第一输入滤波电容C12。反激拓扑 架构的连接关系和工作原理为现有技术,书籍和现有文献中都非常多,在此不再详细描述。
[0060] 优选的,绕组自驱动同步整流电路2,为功率转换电路1的一部分,包括第一驱动 绕组N21,第一驱动电容C21、第一下拉电阻R21、第一同步整流M0S管Q21。驱动绕组N21 的同名端连接到第一驱动电容C21的一端,驱动绕组N21的异名端连接到第一同步整流M0S 管Q21的漏极。第一驱动电容C21的另一端连接到第一同步整流M0S管Q21的栅极。第一 下拉电阻R21的一端连接到第一同步整流管Q21的栅极,另一端连接到第一同步整流M0S 管Q21的源极。第一同步整流M0S管Q21漏极连接到功率转换电路1的第一功率绕组Nil 的异名端。
[0061] 优选的,信号传输电路3,包括第一米样电阻R31、第二米样电阻R32、第一限流电 阻R33、第一误差放大器U31、第一光耦U32。电阻R31的一端连接到PWM控制芯片反馈脚 C0M、为信号传输电路的输入端。第一采样电阻R31的另一端连接到第二采样电阻R32的另 一端和第一误差放大器U31的控制脚。第二采样电阻R32的另一端连接到开关电源的原边 参考地。第一限流电阻R33的一端连接到开关电源的原边供电端VCC,第一限流电阻R33的 另一端连接到第一光耦U32的原边阳极,第一光耦U32的原边阴极连接到第一误差放大器 U31的阴极,第一误差放大器U31的阳极连接到开关电源的原边参考地。
[0062] 优选的,第一误差放大器U31为TL431。
[0063] 优选的,所述驱动控制电路4,
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